PrácticasForma · análisis · detalle
Del conocimiento del material al cálculo de cada unión.
Diseñar en bambú es trabajar con un material natural, de sección hueca y propiedades que varían de culmo a culmo. Nuestra práctica reúne tres frentes que se retroalimentan: el conocimiento del material, los modelos paramétricos que encuentran la forma y el análisis estructural que verifica cada pieza. Los estudios siguientes parten de una misma cubierta longitudinal de bambú.
01MaterialDiseño especializado en bambú
El diseño especializado empieza por el material.
Cada culmo es una pieza única: el proyecto necesita saber leer el material antes de dibujarlo.
El bambú es ligero, resistente y de crecimiento rápido, pero no se comporta como la madera aserrada ni como el acero. Sus culmos son huecos, tienen nudos y paredes de espesor variable, y las fibras longitudinales que le dan resistencia a la tracción y a la flexión también lo vuelven sensible al aplastamiento y a la fisuración cuando se corta, se perfora o se apoya en el sentido equivocado.
Por eso el diseño nace junto con la técnica: la elección de la especie y del diámetro, el tratamiento y el secado, la protección contra el agua y el sol, el modo de agrupar culmos en haces y el camino de cada esfuerzo hasta el suelo. En una estructura bien resuelta, las piezas trabajan sobre todo a compresión y a tracción a lo largo de las fibras, y las uniones quedan donde el culmo puede recibirlas.
02FormaHerramientas paramétricas
Herramientas paramétricas y búsqueda de la forma por simulación física.
Cambiar un parámetro actualiza todo el sistema: así la estructura pasa a entenderse como un todo.
Antes de las computadoras, Antoni Gaudí ya buscaba la forma con modelos físicos: cadenas y pesos suspendidos que, invertidos, revelaban arcos y bóvedas trabajando solo a compresión. Décadas después, Frei Otto investigó películas de jabón, redes y modelos suspendidos para llegar a cubiertas ligeras y a gridshells como la Multihalle de Mannheim (1975).
Hoy el mismo principio vive en modelos matemáticos paramétricos. En Grasshopper, la geometría deja de ser un dibujo fijo y pasa a describirse mediante reglas y parámetros: vanos, alturas, curvaturas, secciones. Cada parámetro está ligado a los demás, y por eso el modelo sirve tanto para encontrar la forma como para ponerla a prueba y comparar alternativas.
La física como instrumento de diseño.
Kangaroo resuelve un sistema de partículas y fuerzas hasta el equilibrio. En la cubierta, la malla de 4.106 nudos queda sujeta por el alero y recibe presión hacia arriba, mayor en el centro (1,16 kN/m²) que en las puntas (0,69 kN/m²). La superficie que surge no se dibuja a mano: es la forma en equilibrio con la carga, la misma idea de los modelos físicos de Gaudí y Frei Otto.
El cálculo dentro del modelo.
Karamba3D transforma la geometría en un modelo de barras: cada culmo se convierte en un elemento con su sección real, y el peso propio, la cubierta y el viento se aplican allí mismo. Como el cálculo vive dentro del modelo paramétrico, cada cambio de forma devuelve al instante desplazamientos, esfuerzos y la verificación según la ISO 22156.
Comparar para elegir.
Galapagos es un solver evolutivo: genera variaciones, mide cada una con un criterio, la aptitud, y conserva las mejores. En la búsqueda de la esbeltez seguimos esa lógica con siete versiones de la estructura, cada una calculada y comparada por la masa de bambú entre las que cumplen la norma.
deformada amplificada 60 veces
03EstructuraAnálisis y diseño estructural
Análisis estructural, simulación de viento y diseño de las uniones.
La confianza en la estructura viene de la norma, el ensayo y la investigación.
El diseño estructural en bambú se apoya en una base técnica que ha madurado en las últimas décadas: la ISO 22156, norma internacional de diseño de estructuras de culmos de bambú; la ISO 22157, que define los ensayos de las propiedades físicas y mecánicas; y un cuerpo creciente de investigación académica y manuales de construcción. Es ese conocimiento el que transforma un material tradicional en un sistema estructural confiable.
En el modelo de elementos finitos, cada culmo es una barra con su sección real. Los resultados muestran cómo se deforma la estructura, dónde trabaja a compresión o a tracción y dónde se flexionan las piezas; la lectura de la utilización indica, pieza por pieza, dónde el sistema todavía requiere ajuste.
Fig. 05 — Utilización de cada haz según la ISO 22156, la mayor entre las ocho direcciones de viento.
Ligera y esbelta, una cubierta de bambú tiene en el viento una de sus acciones más sensibles.
La succión, la inversión de esfuerzos y el arrancamiento de las bases importan tanto como el peso propio. Por eso simulamos el flujo en CFD a partir de datos locales de viento y llevamos las presiones al modelo estructural, verificado en las ocho direcciones. Ver el aire atravesar la cubierta ayuda a decidir la curvatura, el espaciado de la malla y la posición de los apoyos.
Fig. 07 — Modelo de barras en Karamba3D, un culmo por barra: deformación bajo peso propio, deformación bajo viento, esfuerzo axial y momento flector.
La unión traduce la lógica de la estructura en un elemento constructivo.
El detalle cierra el ciclo. Cada unión se diseña a partir de los esfuerzos de su encuentro, respetando lo que el culmo admite en perforaciones, cortes y apoyos: cortes boca de pescado con varilla roscada en los encajes, pernos pasantes en los cruces, zunchos en los haces y bases metálicas que alejan el bambú del agua y llevan las reacciones al bloque de concreto.
Fig. 08 — Detalles de unión y cimentación del Restaurante Trancoso (estructura de bambú, V3.3), desarrollados a partir de los esfuerzos del modelo.