Construcción semiautomatizada de domos y quadrospheras mediante control numérico computarizado

CONSTRUCCIÓN SEMIAUTOMATIZADA DE DOMOS Y QUADROSPHERAS MEDIANTE CONTROL NUMÉRICO COMPUTARIZADO

En el siguiente trabajo se detallará un proceso constructivo para domos y quadrospheras que tiene como base la automatización y el uso de nuevas tecnologías como la impresión 3D para una construcción en serie rápida, a bajo costo y escalable en el tiempo.

Introducción

La mayoría de las estructuras curvas son de lenta, cara y difícil implementación, en este modelo de construcción se presentará una alternativa a la solución de estas problemáticas. Serán abordadas mediante el diseño de un conector que permite darle curvatura a la estructura sin la necesidad de cortes en inglete en ninguna de sus partes. También permite una construcción sin planos con nuevos diseños arquitectónicos eliminando la típica presencia de triángulos basados en icosaedros, siendo ahora generados mediante poliedros no regulares. La mayor parte del proceso es automatizado, esto incluye el corte, marcado de conectores y el corte del revestimiento exterior. El diseño estructural casi en su totalidad es construido con vigas de madera y terciado estructural con excepción de los cimientos que son de concreto y los soportes inferiores que son de acero. Los usos son variados pudiéndose implementar como un quincho para asados, terraza de esparcimiento, centro de eventos, zona de gimnasio al aire libre o cualquier otra actividad donde se quiera disfrutar de una arquitectura distinta y poco común.

Desarrollo

Nodos y aristas

Los nodos (conectores) están formados por tres secciones apiladas de terciado estructural de 15 mm. Estos, son cortados y marcados de forma automatizada, las marcas indican el conector siguiente, qué pestaña debe ir ensamblada en cada posición y qué arista (viga 2” x 4”) va ensamblada en cada pestaña, pudiéndose construir sin la necesidad de planos. La unión de ambos elementos se realiza con tirafondos de cabeza hexagonal 3/8”  3 1/2"  para los conectores más robustos y 1/4”  2" para el resto de la estructura. Cabe destacar que ambos componentes poseen cortes rectos por lo que la curvatura se genera por la posición de los orificios de las pestañas que le dan la inclinación a la arista cuando coinciden ambos orificios, facilitando enormemente la fabricación de las piezas.

Herramientas de optimización y vectorizado

Con el propósito de reducir al mínimo la cantidad de material a utilizar se realizó una optimización lineal de la madera, con una restricción de longitud de viga de 3.2 m. También Se crearon plantillas diseñadas e impresas en 3D para agilizar la construcción e implementar una producción en serie, sus usos van desde ubicar orificios hasta asignarle la inclinación a los soportes de acero en los cimientos. Los recorridos de los cortes y grabados se vectorizan para luego realizarlos en una máquina de control numérico computarizado (CNC) de diseño y construcción propia.

Conclusiones

Con este modelo de construcción se obtienen algunos de los siguientes beneficios:

• Simplificación en los cortes de conectores a un bajo costo, ya que se necesitan solo dos paneles de terciado estructural de 15 mm para construir los 42 conectores.
• Eliminación del error humano en la construcción de los conectores y corte de la cubierta mediante CNC.
• Ensamble rápido con perforaciones realizadas antes de la instalación.
• Ensamble sin planos, cada conector indica qué pieza va en cada pestaña. Se puede empezar desde cualquier punto para construir la estructura completa.
• Excelente rigidez estructural y curvatura suave al poseer gran número de nodos. Esto a su vez permite una fácil manipulación de las piezas y en las condiciones adecuadas con tan solo una persona se puede instalar la estructura completa.
• La utilización de plantillas permite hacer piezas en serie y un marcado veloz.
• Escalable a distintas dimensiones y con la configuración adecuada del revestimiento permite vistas panorámicas del cielo.
• Todas las piezas a excepción de los cimientos pueden ser construidas fuera del lugar de instalación.