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Bending Bridges (Puentes Curvados), diseño de estructuras livianas de doble lámina como soporte de carga

Bending_Bridges_portada

6 de Febrero, 2020

El objetivo del proyecto es el diseño y construcción de un puente peatonal que explote la capacidad de flexión elástica de la madera contrachapada delgada estándar. De esta forma, la investigación se enfoca en el desarrollo de un sistema de construcción de doble lámina para una estructura de madera liviana que soporta carga.

Dentro del contexto del armazón de doble laminado en la arquitectura, existe una amplia investigación contemporánea que está trayendo relevantes avances en aplicaciones livianas y rendimiento estructural para la construcción de grandes arcadas.

Dichos temas han sido explorados durante los últimos ocho años por institutos educativos como el Institute for Computational Design and Construction (ICD), el Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE) y el Centre for Information Technology and Architecture (CITA).

Detalle de la estructura de Bending Bridges / Héctor Pineda para CEDIM

Bending Bridges (Puentes Curvados) se enfoca en el desarrollo de un sistema de construcción de doble capa para una estructura de madera liviana que soporta carga, a través de la curvatura global doble y el principio de curvado activo local. El objetivo del proyecto es el diseño y construcción de un puente peatonal que explote la capacidad de flexión elástica de la madera contrachapada delgada estándar.

El diseño explora formas curvas estructuralmente complejas que cumplen con las restricciones arquitectónicas y estructurales. El arco y la curvatura de la superficie se diseñaron y optimizaron mediante un análisis estructural computacional para transportar cargas directamente a los cimientos, lo que permite soportar el peso de cinco personas que cruzan el puente simultáneamente, al mismo tiempo que garantiza la integridad estructural con un desplazamiento mínimo. El diseño global del puente ha sido impulsado por una spline-like curve (curva polinomial), que permite tener una distribución óptima de las fuerzas, al mismo tiempo que mantiene una inclinación mínima del puente en la parte inferior y superior del arco.

Con el fin de permitir el ensamblaje de geometrías dobles y curvadas, se introdujo la distribución de los patrones de tiras en el proceso de diseño, generando una serie de miembros únicos enrollables con curvas lineales.

La estrategia de segmentación adoptada está conectada intrínsecamente a la secuencia de ensamblaje del puente, que se construye sección por sección desde los laterales hacia el centro. El sistema de doble capa se integró en dicho proceso, lo que permitió fijar en su lugar la curvatura de cada sección sin retomar su forma original, mientras se mantenían las fuerzas de tensión internas utilizadas como factor de rigidez.

Sistema de construcción de doble lámina para puente peatonal / Héctor Pineda para CEDIM

Al explorar el calor y la humedad como tratamiento de materiales, se desarrolló un método eficiente de vaporización de madera para mejorar higroscópicamente las propiedades de curvatura del material, permitiendo el ensamblaje de una gama más amplia de geometrías dobladas y haciendo la manipulación del material en terreno mucho más fácil. El sistema de vapor incluía una caja de madera, un tanque de gas, una estufa a medida, ollas selladas, tubos de aluminio extensibles y un higrómetro.

Todos los miembros y conexiones del puente son únicos, fabricados digitalmente con máquinas CNC, diseñados computacionalmente en modelo 3D y luego materializados a través de códigos de laminado CNC.

Todo el proceso de construcción programó etapas de fabricación y ensamblaje para que funcionasen paralelamente. Aunque el desarrollo del sistema de construcción tomó casi un año, las fases de fabricación y construcción del proyecto tomaron solo cuatro semanas. El demostrador final de la investigación tiene una sección transversal constante de 9 cm., un tramo de 12 m. y una altura máxima de 2,5 m.


Escrito originalmente por CEDIM para cedim.edu.mx
Fotografía principal cortesía de Héctor Pineda para CEDIM

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