Registro prototipo Expresión formal del viento en envolventes arquitectónicas dinámicas

De Casiopea



AsignaturaEstudios Independientes: Asignatura Electiva
Del CursoEstudios Independientes: Fabricación Digital 2021
CarrerasArquitectura, Diseño Industrial, Magíster
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Alumno(s)Christopher Castro

Registro prototipo Expresión formal del viento en envolventes arquitectónicas dinámicas

El objetivo es explorar y proponer una tipología de envolvente arquitectónica dinámica accionada por el viento de forma pasiva, construyendo un modelo funcional de una sección del total.

Proceso de diseño

El proceso de diseño se realiza integramente en Rhinoceros con Plugin Grasshopper.

Forma General

Versión 1: Esfera deformada por Sen(x)

Esfera parametrica sen.jpg Impresion 3d Esfera parametrica sen.jpg

Se propone una forma en básica con deformaciones para generar una superficie no homogénea, pensando en que la fabricación de una envolvente tiene que contemplar una adaptación a distintas situaciones de aplicación, donde incluso cada parte que se debe fabricar es distinta a otra.

Como parte de la clase de impresión 3d se prueba la fabricación de esta forma en la impresora Ender 5, con filamento PLA Negro de 1.75mm

Versión 2: Perfil alar de 3 caras

Perfil alar de 3 Caras.jpg Perfil alar de 3 Caras Modelo 1.jpg

Diseño de una forma general que se adapte a las condiciones del viento, perfil alar de 3 caras con forma aerodinámica de doble curvatura que permite recibir el viento. Se avanza sobre esta propuesta de forma paramétrica, generando un paneling con LunchBox de Grasshopper, definición estructura portante, teselas, uniones y articulaciones.

Unidades Discretas

Se realizan pruebas de unidades discretas que reaccionan al viento en dos formatos, veleta en las versiones simples y molino en el caso de las versiones dobles, las cuales se prueban en matrices cuadradas en grasshopper para analizar su expresión. De las cuales se selecciona la versión veleta dado que es mayor indicativo de dirección y velocidad, dado que la forma molino se vuelve homogénea a mayores velocidades y disimula su la dirección.

Unidades análogas

Tecelas Rombo.jpg Tecelas Doble Rombo Tecelas Curva Tecelas Doble Curva

  1. Tesela Rombo
  2. Tesela Doble Rombo
  3. Tesela Curva
  4. Tesela Doble Curva

Pruebas en matrices

Tecela Rombo Matriz.png Tecela Doble Rombo Matriz.png Tecela Curva Matriz.png Tecela Doble Curva Matriz.png

  1. Matriz Tesela Rombo
  2. Matriz Tesela Doble Rombo
  3. Matriz Tesela Curva
  4. Matriz Tesela Doble Curva

Diseño de la envolvente

Se adapta la forma del perfil alar a una proposición de envolvente próxima al cuerpo 2.1m de alto y de 3m de diámetro, en la cual se simplifica el modelo 1, se selecciona una fracción representativa, y luego se prueban algunas unidades discretas como la curva y doble curva.

Perfil alar de 3 Caras V2.jpg Perfil alar de 3 Caras V2 Tecelas triangular.jpg Perfil alar de 3 Caras V2 Estructura .png
Perfil alar de 3 Caras V2 Estructura + Curva.png Perfil alar de 3 Caras V2 Estructura + Doble Curva.png

  1. Perfil alar de 3 Caras V2
  2. Perfil alar de 3 Caras V2 Teselas triangular
  3. Estructura simplificada
  4. Estructura simplificada + Tesela Curva
  5. Estructura simplificada + Tesela Doble Curva

Estructura envolvente con rombos .png

De la porción envolvente se fabrica una sección menor de 9 unidades que permite comprobar la fabricación del resto del modelo. Se propone una tesela del tipo rombo, desde aquí se empieza a trabajar sobre la fabricación de las partes, utilizando la información de las partes, ajustándola para cada proceso.

Estructura

  • Tubos de Aluminio 1/2": Se utilizan listas y modulo length para saber las medidas de los tubos.
  • Se realiza un modelado paramétrico de las uniones pensando en su impresión 3d. Obteniendo el siguiente tipo de pieza.

Uniones Perfil tubular.jpg

Unidades Discretas

Laminas

Construida con plástico trasparente, cortado con Láser dos capas de cada unidad, pintado blanco por su cara interior.

El modelado de las unidades contempla una geometría adaptada a cada posición, se las orienta en una grilla, donde se les realiza las perforaciones de montaje y un código de identificación x(n).

El archivo queda de la siguiente forma

Corte teselas envolvente parametrica.png

Articulaciones

Se realizan 3 tipologías de uniones para sostener las laminas a la estructura tubular, con las condiciones de roce mínimo y montaje eficiente.

Soporte 1 envolvente eolica.jpg Soporte 2 envolvente eolica.jpg Soporte 3 envolvente eolica.jpg

  1. Soporte 1: Tipo corchete
  2. Soporte 2: Tipo abrazadera para una lamina
  3. Soporte Final: Tipo doble corchete, para dos laminas, se une junto con las laminas por dos pernos y tuercas
Topes

Ante el problema de desplazamiento de la unidad respecto al eje que la sostiene, se propone un tipo de arandela en dos partes para limitar dicho movimiento