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
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
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:
Actividades
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
Actividades
Factores detectados en la implementación del diseño integral en el taller de diseño, para que los alumnos enfrenten el proyecto con interés
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
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.
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.
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) | 22 | 230 | |||
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
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
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
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 |
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 | |
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
| 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 |
Método de trabajo en los apoyos tecnológicos de cómputo y estructuras
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
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)
Plug in Visual Arq
Plug in GrassHooper
Plug in Paneling Tools
Plug in Math3D
Revit
Rhinoceros
AutoCAD
SketchUp
Plug in GrassHooper Kangaroo
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
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)
TR 13.P. Mejoramiento UAM. x.
TR 14.P. CETRAM TAXQUEÑA
video
TR 15.P. CETRAM FRANCISCO GOITIA
TR 15.P. CETRAM CONSTITUCIÓN DE 1917
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.
Gracias por su atención