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El diseño integral en la arquitectura mediante tecnologías computacionales��Una propuesta metodológica para la licenciatura de arquitectura de la UAM Xochimilco

Arq. Alfredo Flores Pérez

Ing. Pedro Jesús Villanueva Ramírez

Departamento de Tecnología y Producción

UAM, Xochimilco

8.09. 2017

1er Congreso El Sistema Modular en la División de Ciencias y Artes para el Diseño

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Construccionismo. Seymour Papert

Sistema Complejo e interdisciplina

Rolando García

La persona aprende por medio de su interacción dinámica con el mundo físico, social y cultural en el que esta inmerso. Así, el conocimiento será el fruto del trabajo propio y el resultado del conjunto de vivencias del individuo desde que nace.

..el mejor aprendizaje no derivará de encontrar mejores formas de instrucción, sino de ofrecer al educando mejores oportunidades para construir… - aprender los, y con, recursos necesarios - (entre ellos las computadoras y todas las TIC´s).

Los sistemas complejos están constituidos por elementos heterogéneos en interacción, lo cual significa que sus subsistemas pertenecen a los "dominios materiales" de muy diversas disciplinas (la interdisciplina)

…concebir cualquier problemática como un sistema cuyos elementos están interdefinidos y cuyo estudio requiere de la coordinación de enfoques disciplinarios que deben ser integrados en un enfoque común.

La interdisciplina implica el estudio de problemáticas concebidas como sistemas complejos y que el estudio de sistemas complejos exija de la investigación interdisciplinaria

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Inteligencias Múltiples. H. Gardner

Lingüística

Musical

Espacial

Lógico-Matemática

Corporal-Kinestesica

Intrapersonal

Interpersonal

Es la destreza en la percepción de imágenes, internas y externas, recrearlas, transformarlas y modificarlas, además de recorrer el espacio, hacer que los objetos lo recorran y producir o decodificar las informaciones gráficas. Es propia del llamado pensamiento tridimensional.

Permite al estudiante:

  • Percibir la realidad
  • Hacer reproducciones mentales
  • Reconocer objetos en diferentes circunstancias
  • Anticipar consecuencias
  •  Comparar objetos y relacionar color, líneas, formas, figuras y espacios

Actividades

  • Uso de la tecnología
  • Crear artes visuales
  • Representaciones en forma de gráficas
  • Maquetas, carteles, esculturas
  • Lecturas de mapas, entre otros

Utilizada para resolver problemas de lógica y

matemáticas. Es la inteligencia que tienen los científicos. Se corresponde con el modo de pensamiento del hemisferio lógico y con lo que la cultura occidental ha considerado siempre como la única inteligencia.

Permite al estudiante

  • Utiliza el pensamiento lógico para entender causa y efecto, conexiones, relaciones e ideas.
  • Pensar críticamente, ejecutar cálculos complejos, razonar científicamente, establecer relaciones entre diversos aspectos y abstraer y operar con imágenes mentales

Actividades

  • Uso de laberintos, crucigramas
  • operaciones matemáticas
  • resolver problemas numéricos
  • usar estadísticas y análisis
  • interpretar gráficas o esquemas

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Factores detectados en la implementación del diseño integral en el taller de diseño, para que los alumnos enfrenten el proyecto con interés

  1. Implementación de proyectos a problemáticas reales, tanto urbanas como arquitectónicas, que sean socialmente relevantes (de acuerdo al plan y programa de estudios vigente) que sean de interés a los alumnos de arquitectura.

Problema-eje: Centros de Transferencia Modal (CETRAM)

Eje de transformación: Las tendencias del desarrollo de los espacios arquitectónicos y urbanos y el problema-eje consiste en El entorno urbano-arquitectónico

Objetivo principal: Desarrollo de un proyecto de diseño urbano a partir de un diagnóstico de la problemática urbano-arquitectónica de un sector determinado geográfica y socialmente, con valor patrimonial, para lograr una propuesta de diseño que revitalice dicho sector. Atendiendo, entre otros, problemas urbanos

Área de concentración (Módulos X, XI y XII) de la licenciatura en arquitectura de la UAM-X

UEA de cada módulo: Desarrollo de espacios arquitectónicos I (módulo X), II (módulo XI) y III (módulo XII), respectivamente

Caso de estudio

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Al final de la presentación de los temas y una vez discutidos y analizados los pros y contras de cada una de estos temas, se procede al desarrollo de propuestas que sean el resultado del análisis crítico de toda la información; todo esto con una visión integradora de una serie de variables que establecen un estructura determinada. Todo esto con el fin de generar ideas y obtener conclusiones que sirvan de base para la presentación de la primeras propuestas proyectuales

equipamiento urbano

morfología urbana

y arquitectónica

estructura

y construcción

aspectos funcionales

aspectos bioclimáticos

y sustentables

infraestructura

normatividad

vialidad y transporte

aspectos socio económicos e históricos

Temas a investigar

2. Formación de equipos y la selección de un tema que cada equipo defina de acuerdo a sus intereses. Se realizan investigaciones de campo de cada tema y presentados para su discusión.

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3. Colaboración directa de los 3 profesores que conforman el módulo, en el taller de diseño, supervisando, cooperando y evaluando los contenidos vistos en cada uno de los apoyos y que estos sean aplicados al proceso proyectual, procurando con esto, la investigación y el trabajo práctico, interdisciplinario e integral.

Taller de diseño urbano-arquitectónico integral

Teoría

Estructuras

Cómputo / Arq. Bioclimática

Historia

Instalaciones

Construcción

Costos

Crítica

Lo que se busca es lograr un tipo de práctica que cubra una mentalidad de colaboración y comunicación, experimentación, visualización e investigación, transversales, a lo largo del proceso de diseño, tanto entre los alumnos, como, entre alumnos, profesores y especialistas invitados.

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Horario

lunes

martes

miércoles

jueves

viernes

8 a 9

Costos�(Prof b)

Estructuras�(Prof c)

Construcción�(Prof b)

Instalaciones�(Prof b)

Historia�(Prof a)

9 a 10

10 a 11

Teória�(Prof a)

11 a 12

taller de� diseño�integral�(Prof a, b y c)

taller de� diseño�integral�(Prof a, b y c)

taller de� diseño�integral�(Prof a, b y c)

taller de� diseño�integral�(Prof a, b y c)

12 a 13

Cómputo (Arq.�bioclimática)�(Prof c)

13 a 14

14 a 15

Total hrs/día

7

7

7

7

7

Taller / Apoyo

Total hrs/apoyo/�semana

Total Hrs por tr (11 semanas para taller. 9 semanas para apoyos)

Taller de diseño integral (TDI): Profesor a (Prof a), Profesor b (Prof b) y Profesor c (Prof c)

16

176

Teoría e Historia (T e H): Profesor a (Prof a)

4

36

Construcción e instalaciones (C e I): Profesor b (Prof b)

6

54

Costos (Cos): Profesor b (Prof b)

3

27

Estructuras (Est): Profesor c (Prof c)

3

27

Cómputo y Arq. bioclimática (Cóm y Ab): Profesor c (Prof c)

3

27

Total de horas

35

347

Profesores que integran el módulo

Hr/profesor/semana

Total Hrs por prof (11 semanas para taller. 9 semanas para apoyos)

Profesor a (Prof a)

20

212

Profesor b (Prof b)

25

257

Profesor c (Prof c)

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Las pláticas temáticas, representación, diseño de láminas y prácticas de laboratorio se llevan a cabo en el horario del taller de diseño de acuerdo al objeto de transformación a desarrollar, así como necesidades y requerimientos que se presenten durante el módulo.

Organigrama: Horas taller / apoyo /profesores. Módulos: X, XI y XII

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4. Revisión constante (semanal o quincenal) de los avances del proyecto arquitectónico , de acuerdo a los alcances de cada módulo (módulo X: investigación y desarrollo conceptual, módulo XI: desarrollo conceptual y anteproyecto, módulo XII: proyecto ejecutivo), profundizando en la solución de los elementos que se consideraron importantes, para la transformación del objeto de estudio y buscando soluciones que se relacionen con el contexto existente, mediante el análisis crítico.

Módulo X

investigación y desarrollo conceptual

Módulo XI

desarrollo conceptual y anteproyecto

Módulo XII

Anteproyecto y proyecto ejecutivo

Bucle del proceso proyectual no lineal, iterativo, concurrente e integral

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5. Recursos didácticos en el proceso de enseñanza-aprendizaje

Material didáctico específico

Lecturas de libros y artículos especializados

Estudio de proyectos análogos

Proyección de videos e imágenes

Tecnología de la información y comunicación (TIC´s)

Pizarrón electrónico

Herramientas computacionales de modelado 2D, 3D, presentación 3D, análisis y simulación digital

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Aplicación de las nuevas tecnologías digitales en el proceso de enseñanza-aprendizaje que permitan al alumno, no sólo llevar a cabo una serie de modelados y análisis del proyecto; sino que les permita experimentar con nuevas posibilidades, tomando en cuenta de manera paralela y concurrente, las diversas variables que intervienen en el proyecto.

Módulo X.

Tema

Subtema

Software/Plugin a utilizar/otras herramientas

Apoyo de Cómputo (Modelado 3D y bioclimatismo)

TIPOS DE MODELADO 3D Y SU RELACIÓN CON LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

Modelo lineal (wireframe) -> Cables, arcos, marcos, armaduras 2d, 3D y diagrids.

Autocad y Rhinoceros y sus plugins: Paneling Tools y GrassHooper

Modelado de superficies: Planas (placas lisas y plegadas), Superficies de simple curvatura (Bóvedas, cúpulas y domos, cascarones), Superficies de doble curvatura (Cascarones anticlásticos, membranas).

Rhinoceros y sus plugins: Math3D, GrassHooper, SmartForm. Kangaroo, Revit, SketchUp, AutoCAD

Modelado de sólidos -> Losas, trabes, columnas, muros, los anteriores con espesor y poliedros

Autocad, Rhinoceros, Archicad, Revit, 3D S Max, Visual Arq

PROPORCIÓN

Tipos y trazos proporción geométrica

Atrise Golden Section

INTRODUCCIÓN A LA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

Emplazamiento -> Ubicación (latitud y longitud) y orientación del proyecto, su integración con el lugar y el medio. Movimiento aparente del sol y estaciones del año, su azimut y altura.

TIC´s (Páginas Web)

Iluminación natural (asoleamiento y protección solar)

Ecotect y práctica con el heliodon

Análisis de la radiación solar (difusa, directa y global)

Iluminación indirecta (FID)

Ecotect->RADIANCE, Velux Design

Ventilación natural, análisis del viento

Flow y práctic con el Túnel de viento

Apoyo de Estructuras

LA COMPOSICIÓN ESTRUCTURAL Y LOS ELEMENTOS QUE LO COONSTITUYEN (Repaso)

Función y espacio (claros), Elementos soportados y soportantes (lineales, superficiales y sólidos), Sistemas estructurales, Materiales, Apoyos vs uniones, tipología, Predimensionamiento. Bajada de cargas, de acuerdo al sistema estructural., Cimentación

Software de modelado 2D y 3D, Excel y Sap 2000, Dr. 3D Frame

FUNDAMENTOS DE LA FUNCIÓN ESTRUCTURAL (repaso)

Fuerzas externas e internas, Ley de Hooke y la relación esfuerzo-deformación, Módulo de Young y su relación con rigidez y resistencia, Materiales (isotrópicos, ortotrópicos), Tipos de apoyo y su relación con la estabilidad y equilibrio interno y externo.

Excel, Sap 2000, Ansys, Dr 3D Frame

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Módulo XI

Tema

Subtema

Software/Plugin a utilizar/otras herramientas

Apoyo de Cómputo (Modelado 3D y bioclimatismo)

CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA, Y ALGUNOS FACTORES QUE LO COMPONEN (ASOLEAMIENTO, RADIACIÓN SOLAR, ILUMINACIÓN NATURAL, CONTROL TÉRMICO Y ACÚSTICO).

Obtención y estudio de los datos climatológicos

Climate Consult, Metenorm, Ecotect (Wather Data) y páginas Web (CONAGUA)

Orientación, Obtención del ángulo de incidencia solar mediante ecuaciones matemáticas y digitales. Obtención del grado de confort (Diagrama psicométrico de Baruk Giovani)

Solar Tools y Wather Data (de Ecotect), Ecotect y páginas Web (Sunearthtools).

Práctica con el Heliodon

RADIACIÓN SOLAR

 

Análisis solar energético (radiación solar directa, difusa y total). Exposición solar. Graficación de energía en superficies. Obtención de la orientación ideal. Estudio de obstáculos arquitectónicos solares considerando la nubosidad.

Ecotect y software CAD, principalmente Rhino y su plugin´s Grasshooper y Geco

CREACIÓN DE PERSPECTIVAS DIGITALES

(ANALOGÍA CON LA CÁMARA RÉFLEX)

Enfoque, abertura del diafragma. La profundidad de campo y longitud focal. Grandes angulares y teleobjetivos. Luces naturales. Renderizado

software CAD, 3D Studio Max

ANÁLISIS TÉRMICO Y VENTILACIÓN

Conocimiento y Uso de materiales desde el punto de vista térmico y de sus propiedades térmicas (Determinación de la resistencia térmica total de los muros). Tipos de ventilación. Generación, almacenamiento y transmisión de calor. Obtención del día más cálido y más frio (ganancia y pérdida de calor zonal) considerando la inercia térmica y ventilación.

Software CAD, Ecotect y AutodesK Flow Design

Práctica con el túnel de viento

 

Apoyo de Estructuras

ANÁLISIS ESTRCTURAL DE ACUERDO AL COMPORTAMIENTO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES, DESDE EL PUNTO DE VISTA GRAVITACIONAL

Repaso de bajada de cargas en diferentes sistemas estructurales

Excel, Sap 2000, Ansys, Dr 3D Frame, Robot Millenium

 

Análisis estructural en sistemas de vector activo, sección activa y superficie activa (planas y de simple curvatura)

PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE LAS SECCIONES ESTRUCTURALES

Momento de inercia. Producto de inercia. Radio de giro. Módulo de sección. Centro de masas y centro de rigidez

Excel, Autocad o Rhinoceros, páginas web

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Módulo XII

Tema

Subtema

Software/Plugin a utilizar/otras herramientas

Apoyo de Cómputo (Modelado 3D y bioclimatismo)

ILUMINACIÓN ARTIFICIAL

Iluminación Artificial VS Iluminación natural.

 

Dialux y Ecotect

Estudio de iluminación artificial de espacios interiores, vía Dialux

Ejercicio: simular la iluminación de un espacio arquitectónico interior

Dialux, 3DS Max o similar

ESTUDIO ENERGÉTICO

Estudio del consumo energético eléctrico vs radiación solar. Ventajas y desventajas

Excel, Ecotect, TIC´s

ANIMACIÓN

Movimientos de la cámara

Zoom. Campo de. Planos de cámara (plano largo, entero, medio, primer plano, plano detalle). Movimiento de cámara 🡪 panorámica, tilt, roll, dolly, track, boom, Panning, tilting, rolling, desenfoque, traveling, Profundidad de campo.

Software CAD, 3DS Max, similar

Apoyo de Estructuras

ANÁLISIS ESTRCTURAL DE ACUERDO AL COMPORTAMIENTO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES, DESDE EL PUNTO DE VISTA GRAVITACIONAL (REPASO)

Análisis 2D de elementos individuales. Análisis 2D de la estructura completa. Análisis 3D de elementos individuales. Análisis 3D de la estructura completa. Soluciones viables

Excel, Sap 2000, Ansys, Dr 3D Frame, Rhinomembrane, Robot Millenium

DISEÑO DEFINITIVO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

De acuerdo a la normatividad y métodos vigentes.

De acuerdo a su sistema estructural

De acuerdo a sus materiales

  1. Método tradicional
  2. Mediante simulación infográfica

Excel y Sap 2000

ASPECTOS DE REPRESENTACIÓN ESTRUCTURAL

Plantas estructurales:

Cimentación. Entrepisos. Azotea (cubierta). Detalles estructurales. Notas y especificaciones. Representación (dibujo)

AutoCAD o similar para dibujo 2D

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Método de trabajo en los apoyos tecnológicos de cómputo y estructuras

  1. Test de diagnóstico de conocimientos

Ejemplo: Test conceptos estructurales

Estructuras

Cómputo

(geometría 3D)

Habilidad viso-espacial

Conceptos de razonamiento estructural

Test de pre y post

diagnóstico

de conocimientos

Apoyos

Ejemplo: Test habilidad Viso-espacial

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2. Geometría tridimensional

Las ramas jerárquicas se interrelacionan a los diversos sistemas estructurales y arquitectónica.

Wireframe (esqueleto)

Superficies

Sólidos (masa)

tensegrities

cables y arcos

armaduras 2D y 3D

Columnas y vigas

geodésicas

Regladas

Desarrollables

no desarrollables o alabeadas

doble curvatura o anticlásticas

forma libre

muros

placas planas

losas

placas plegadas

cascarones

bóvedas

cúpulas

membranas (velarias y neumáticas)

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Plug in Visual Arq

Plug in GrassHooper

Plug in Paneling Tools

Plug in Math3D

Revit

Rhinoceros

AutoCAD

SketchUp

Plug in GrassHooper Kangaroo

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3. Comportamiento estructural

En el apoyo de estructuras se repasan los conceptos estructurales vistos en los módulos anteriores (del IV al IX) como estructuración, propiedades mecánicas, geométricas, etc.

Se realizan ejercicios a través del modelos 3D digitales ý simulación infográfica digital, buscando con esto que los alumnos, a través de la experimentación y observación, refuercen el entendimiento del fenómeno físico de los diferentes sistemas estructurales: Forma, vector, sección y superficie, activa (clasificación de acuerdo a Heino Engel)

Sap 2000

Ansys WorkBench

Dr 3D Frame

RhinoMembrane

AutodesK Robot Structural Analysis

Scan & Solve

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Climate Consult

Ubicación y Soleamiento

Ecotect

Metenorm

Estaciones Meteorológicas

Consumo energético

Energías renovables

AutoDesk Flow Design

Dialux

3D Studio Max

Velux Design Ligth

4. Estudio ambiental (arquitectura bioclimática)

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TR 13.P. Mejoramiento UAM. x.

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TR 14.P. CETRAM TAXQUEÑA

video

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TR 15.P. CETRAM FRANCISCO GOITIA

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TR 15.P. CETRAM CONSTITUCIÓN DE 1917

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REFLEXIÓN

Es necesario incluir a las tecnologías computacionales como parte del proceso metodológico de enseñanza-aprendizaje, pero no como simples herramientas, sino como instrumentos didácticos viables, capaces de producir un sistema integral de construcción digital, donde forma y materialización se planteen como instancias simultáneas, permitiendo una identificación temprana de las distintas condicionantes inherentes al proyecto integral (funcionales, estructurales, constructivos, de instalaciones, acústicos, bioclimáticas, de sustentabilidad, entre otras) permitiendo construir un conocimiento interrelacionado para que los estudiantes refuercen las premisas anteriores y así, ir conformando el conocimiento permitiendo, con esto, acrecentarlo, aún más, en la vida profesional a la cual se integrarán al terminar este proceso.

A pesar de los problemas presentados, esta nueva experiencia conjunta entre docentes y alumnos, ha permitido, no solamente mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje, recuperando en gran medida la esencia del sistema modular, sino también ha motivado la creatividad e innovación arquitectónica del alumno.

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Gracias por su atención