QUINOA Studio

Proyecto 01 · Trancoso, BADiseño y optimización estructural

Vista aérea: la cubierta de piasava en cuatro lóbulos sobre el piso claro, en el césped
Desde arriba: la cubierta de piasava en cuatro lóbulos.
Bajo la cubierta: anillos, cabios y la corona de bambú
Bajo la cubierta: anillos, cabios y la corona.
La corona vista desde abajo, con los cabios radiales
La corona vista desde abajo, con los cabios radiales.
Las cuatro columnas de culmos de bambú abriéndose hasta el alero
Las cuatro columnas de culmos se abren del pedestal al alero.
La base de una columna de culmos: culmos zunchados sobre la placa de acero y el pedestal de concreto
La base de una columna de culmos: culmos zunchados sobre la placa de acero.
La estructura de bambú sin la piasava, contra el cielo
La estructura antes de la piasava: arcos, anillos y cabios.
El óculo de la corona y el cubo de acero en el centro, vistos desde abajo
El óculo de la corona y el cubo de acero en el centro.
Arcos y anillos de bambú cruzándose, sujetos con zunchos y pernos
Arcos y anillos se cruzan, sujetos con zunchos y pernos.
El salón abierto, sin paredes, bajo la cubierta de piasava
El salón abierto, sin paredes, bajo la cubierta.

Cuatro columnas de culmos sostienen el cielo.

Cada apoyo es un haz de culmos que se abre en arcos, pilares y cabios hasta la corona.

La cubierta abraza la cocina central apoyada en solo cuatro puntos. De cada columna de culmos salen arcos diagonales, pilares y cabios que suben a los anillos y a la corona, a casi 7 m. Desarrollamos el diseño estructural y la optimización de esta forma: el cálculo, las secciones y el detallado de cada unión y cimentación.

Son 369 culmos de hasta 6 m, para que lleguen enteros a la obra, y 234 m² de sombra sin una sola pared.

Viento y estructuraFig. 01 a 03

Fig. 01 — Líneas de corriente del CFD (OpenFOAM, k-ε) del proyecto, en el corte por el centro; detrás, la estructura más allá del corte. El este, de donde viene el viento, queda a la izquierda. Pasa el cursor para ver cómo se mueve el aire.

La brisa del mar pasa por encima y por debajo.

Corte este–oeste por el centro, viento del este de 10 m/s a 10 m de altura.

Sobre la corona el aire se acelera, de 9,6 a 11 m/s. Por debajo, a la altura de las mesas, pasa casi a la misma velocidad que afuera: el salón queda a la sombra y sigue ventilado.

velocidad del viento (m/s) · por cuantiles06,48,810,012,8
Modelo de la estructura en blanco, sin la cubierta, visto desde arriba
Fig. 02 — Sin la piasava: columnas de culmos, arcos, anillos y cabios.
Modelo de la estructura en blanco: el óculo de la corona visto desde abajo
Fig. 03 — El óculo de la corona, visto desde abajo. Modelo de Rhino.

“Con el viento, las columnas de culmos se balanceaban más de lo que acepta la norma.”

El desafío: arriostrar las columnas de culmos.

En la versión anterior, la parte superior de las columnas de culmos se desplazaba un 1,29 % de la altura con el viento. Un arriostramiento en X en los laterales y un collar a 2,71 m del suelo arriostraron los pilares: la deriva bajó a 0,84 %, y las 2.054 barras del modelo cumplen la ISO 22156.

Cada columna de culmos reúne 23 culmos que llegan juntos a la base y se abren en arcos, pilares y cabios. Los zunchos de acero mantienen el haz trabajando como una sola pieza.

Modelo de la estructura en blanco: una columna de culmos zunchados abriéndose bajo la cubierta
Fig. 04 — Una columna de culmos: los culmos zunchados se abren bajo la cubierta. Modelo de Rhino.

Análisis estructuralFig. 05

El camino de las fuerzas hasta el suelo.

Karamba3D, con el viento del suroeste, la dirección más desfavorable.

Con el viento del suroeste, la cubierta es succionada hacia arriba y el lóbulo orientado al viento es empujado: los cabios de ese lado son las piezas más exigidas, con una utilización de 0,97.

Las cuatro columnas de culmos llevan todo a las bases sin arrancamiento. La mayor compresión en una base es de 38 kN.

Fig. 05 — Modelo de barras de la versión final en Karamba3D: deformación bajo peso propio y bajo viento, esfuerzo axial y momento flector.