Espacio y estructura: Aprendizaje y análisis con tecnologías computacionales

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(Enseñanza por investigación) �

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA, UNIDAD XOCHIMILCO. MEXICO D.F.�

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Arq. Alfredo Flores Pérez ��Ing. Pedro Jesús Villanueva Ramírez

MODELO EDUCATIVO DE LA UAM-X –SISTEMA MODULAR-

(LA ENSEÑANZA POR INVESTIGACION)

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Integra 4 funciones sustantivas

-Docencia

-Investigación

-Servicio (se resuelven problemas reales)

-Difusión de resultados

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Se basa en:

- Encontrar un problema social relevante real (llamado Objeto de transformación)

-Definir un estudio de caso (llamado problema eje)

-Lo anterior a través del servicio universitario y la investigación de los alumnos, asesorados y guiados por el profesor-investigador.

MODELO EDUCATIVO DE LA UAM-X –SISTEMA MODULAR-

El sistema modular y la Carrera de Arquitectura

Programa de la Carrera de arquitectura - Apoyo (asignatura) de Estructuras –

Estudio de Caso: Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco

Programa del Apoyo (asignatura) de Estructuras

PROGRAMA DE CÓMPUTO

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Foro Sur Trade Fair, Valencia, 2005. Mero

Museo Guggenheim. Bilbao, 1997. Frank Gehry

Teatro nacional de China.. Beijing

Iglesia de la Virgen de la Medalla Milagrosa. México D.F.

Patio central del Palacio de Minería. México D.F.

Centro Cultural Heydar Aliyev, Baku

PROPUESTA DIDÁCTICA

"Lo que me interesa es el poder de la computadora para, a partir de una idea simple, llevarla a un territorio donde no seamos capaces de verla con las maquetas o dibujos tradicionales. La computadora ha abierto un nuevo sentido de posibilidades en el espacio, un enorme poder de cálculo, y ha permitido un conocimiento más íntimo y profundo de la complejidad. Pero no puede sustituir a la intuición inicial".

(CECIL BALMOND).

Metodología

Marco rígido: 1. Modelado wirframe en Rhino. 2. Análisis estructural én en AnsysWorkbench. 3. Presentación fotorrealista en 3D MAX

Modelado Wireframe (esqueletoI

F(x,y)=sin(x²+y²)/(x²+y²)

X(u,v)=a^v*(sin(u)^2 *sin(v))

Y(u,v)=a^v*(sin(u)^2 *cos(v))

Z(u,v)=a^v*(sin(u)*cos(u))

Z=f(r,t)=r³cos(3t)/(1+r⁴)

r=(u,v,t)=1.0+0.25*sin(3u)

Modelado de superficies 3D

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Modelado de superficies 3D (continuación)

Losas planas en una y dos direcciones Placas planas (horizontal y vertical) y plegadas

Cascarones : Bóvedas de cañón corrido membranas (velaría)

Aplicación de las superficies a diferentes sistemas estructurales

En el caso del modelado de superficies, las herramientas computacionales empleadas para su análisis inicial son: Winplot3D y MathSurface, software de análisis matemático que permiten crear figuras geométricas a través de ecuaciones matemáticas.

Sólidos platónicos y geodésicos con perfil en barras construidos con 3D Studio Max.

Obtención de un objeto sólido a partir de una superficie creada con MathSurface, mediante el empleo de extrusión con offset que define el espesor del objeto 3D. Software Rhinoceros

Modelado de Sólidos 3D

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Las características geométricas.

Tipo de geometría a desarrollar, uni, bi y tridimensional (curvas, superficies y sólidos) a través de funciones matemáticas. Obtención de superficie mínima mediante el análisis Gaussiano.

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Vínculo de la geometría con elementos estructurales y sus materiales (isotrópicos, ortotrópicos, etc).

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Propiedades estructurales de los materiales (mecánicas) y geométricas.

Módulo de Young (Ex, Ey), Coeficiente de Poisson (n), Coeficiente de expansión térmica (α), Módulo de corte (G), Densidad (ρ). Momento de Inercia (Ix, Iy, Iz), Centro de masa y rigidez, Momento polar de Inercia. Condiciones de borde (tipos de apoyo).

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Construcción de elementos.

Construcción mediante modelos físicos a escala

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A través de la enseñanza por investigación se busca que el alumno asimile integralmente el proceso de diseño conociendo:

MODELOS FÍSICOS

1. Modelos físicos de mallas espaciales. Clase del Mtro. Jorge Guillen. 2. Modelos físcos de velarias con pompas de jabón y licra. Clase del Mtro. Arturo Mercado

3. Digitalización 3D de modelos físicos de velarias. 4. Uso de fotogrametría para digitalizar velarias en 3D con Photomodeler

Clase del Arq. Alfredo Flores y del Ing. Pedro Jesús Villanueva

Modelos físicos a escala real de una geodésica de metal y una malla espacial de bambú.

Clase del Mtro. Arturo Mercado

DISEÑOS REALIZADOS POR ALUMNOS DE ARQUITECTURA. MÓDULO X

Función matemática:1. Parabolide Hiperbólico de borde recto. 2. Análisis estructural de superficie y armado én en AnsysWorkbench

Función matemática: 1. Boveda tipo pechina. 2. Análisis estructural én en AnsysWorkbench.

1. Bóveda geodésica hecho en 3D Max y analizada en Ansys Workbench 2. Sistema de Placas plegadas trazadas con Rhino y analizadas con Ansys Wokbench

Otros ejemplos

CONCLUSIÓN

Este trabajo presenta una metodología didáctica para la enseñanza‐aprendizaje de la generación de modelos arquitectónicos 3D virtuales, considerando en el proceso de análisis y experimentación, la exploración de los sistemas estructurales los cuales juegan un papel preponderante en la realización de diseños arquitectónicos más eficientes, sobre todo sí se considera una geometría compleja.

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Lo anterior se ha logrado gracias al empleo de herramientas computacionales CAD, de graficación matemática y de la simulación infográfica. Estas Herramientas cuyas interfaces se basan en un alto contenido visual, convertidas en instrumentos didácticos adquieren un gran valor en el desarrollo creativo del estudiante de arquitectura.

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Sin embargo es necesario tomar en cuenta que las tecnologías computacionales por sí mismas no tienen la capacidad de modificar y mejorar la calidad de la enseñanza del diseño estructural y arquitectónico, sobre todo cuando no se considera una planeación pedagógica que involucre al contexto metodológico que advierta de esas potencialidades inherentes. Ello explica por qué, aún cuando la computadora personal puede ser definida como metamedio por el número de prestaciones que ofrece, su empleo no determina la existencia de un nuevo modelo educativo.

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Es por ello que resulta importantísimo considerar primeramente el papel que juega el docente como partícipe en la planeación didáctica y pedagógica que involucre estas nuevas tecnologías en un sentido correcto y adecuado a las necesidades del modelo educativo que impera en la UAM-X, para así evitar caer en el llamado espejismo tecnológico y creer que éstas serán la solución a todas las problemáticas educativas

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FUENTES DE CONSULTA

BIBLIOGRAFÍA

• Heino Engel. Sistemas de Estructuras. Primera Edición tercera tirada. 2003. Edit. Gustavo Hill.
• Shahin Vassigh. Interactive Structures (CD). University at Buffalo. USA. 2005.
• Branko Kolarevic. Architecture in the Digital Age: Design and Manufacturing. Editorial Taylor & Francis; Idioma inglés. 2003.
• Farshid Moussavi. The Function of Form. Actar and Harvard Graduate School of Design. Idioma inglés.
• Martin Bechthold. Innovative Surface Structures: Technologies and Applications. Editorial Taylor & Francis. ; Idioma inglés. 2008.
• Fuller Moore. Comprensión de las Estructuras en Arquitectura. Editorial McGraw-Hill. México. 2000.

PÁGINAS WEB

• Hugo Alberto Kofman. Modelos y Simulaciones computacionales en la enseñanza de la Física, Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Litoral Santiago del Estero Santa Fe, Argentina, 2007. http://www.fiqus.unl.edu.ar/galileo/download/documentos/modelos.pdf .
• Álvarez-Campana. Sobre el crecimiento y la forma (1917) de D’ArcyThompson, o la ecoeficiencia como objetivo para la sostenibilidad. Grupo Enxeñaría da Agua e do Medio Ambiente. http://elimpactoambiental.files.wordpress.com/2008/10/04-v3-darcy-thompson-o-ecoeficiencia.pdf.

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• http://www.strand7.com/
• http://www.ansys.com/
• http://www.drsoftware-home.com/df3d.html

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN