[2014] - hexafold system

HexaFold SystemTectónica Digital 2014

Luis Gastón Kibysz Rosario Moran

Ralph Vanotti Jose Vaca

Escuela de Arquitectura y Estudios UrbanosAv. Figueroa Alcorta 7350 [C1428BCW]

Ciudad de Buenos Aires, Argentinawww.utdt.edu/arquitectura

HexaFold SystemUniversidad Torcuato Di Tella

Escuela de Arquitectura y Estudios UrbanosCarrera de Arquitectura

Tectónica DigitalProfesor: Matias ImberAyudante: Marcos Dana

Alumnos: Luis Gastón Kibysz + Rosario Moran + Ralph Vanotti + Jose Vaca2014

UTDT_EAEU_2014_CA_TECTONICA DIGITAL_NA_02_02

Índice 01_Introducción

02_Casos de estudio

A_Pliege_Adaptive Folding Structure 2011 Thomas Diewald B_Encastre_ ICD/ITKE Research Pavilion 2010 Stuttgart University C_eselado Diferenciado_Catalyst Hexshell 2012 MATSYS

03_Definición Geométrica

A_Modulo (creación, relación, forma) B_Tamaño del modulo C_Unión entre módulos

04_Control de la forma

A_Grados de apertura B_Hexágonos (justificación, comportamiento) C_Fuerzas externas

05_Materialidad

A_Testeo de materiales B_Fabricación digital y analógica (Modelos realizados) C_Cambio de escala 06_Versiones y Variaciones A_Flexibilidad modular B_Proliferación del sistema C_Especulación del sistema 07_Prototipo

A_Fundamentos B_Fabricación digital / analogico C_Montaje y exhibición

08_Conclusiones



UTDT_EAEU_2014_CA_TECTONICA DIGITAL_02_03


02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




01_Introducción

HexaFold System es un sistema modular de plegados que posee una gran flexibilidad para adaptarse a diferentes situaciones gracias al trabajo tanto individual como conjunto de los módulos.

El proyecto basado en una investigación de tres tipologías (plegados, encastres y teselado diferencial) pero influenciado mas por un proyecto de plegados continuos donde intentamos decodificar no solamente su funcionalidad material sino también su capacidad de adaptabilidad.

El modulo hexagonal tiene la capacidad de ser siempre el mismo y variar cuando el esfuerzo lo exija logrando así grados de apertura. El efecto producido por el conjunto de módulos, unidos por pestañas, es también gradual dependiendo de cuales sean sus momentos de mayor contracción producidos por piezas de la misma forma pero escala menor colocadas independientemente en cada pieza modular por medios de encastres en uno de sus lados.

La capacidad morfológica del sistema se puede lograr bajo la dominación de elementos de segundo orden que posicionan al sistema, siendo este encastres inferiores que lo arriostran al suelo o puntos determinados suspendidos a través del espacio.

Nuestro estudio consistió en identificar y potenciar los momentos de mayor flexibilidad del sistema, desde la definición del modulo a la morfológica del conjunto, buscando la mayor amplitud de grados de apertura. Los modelos físicos logrados del sistema retroalimentan su geometría y su escala por ventajas y desventajas de cada material estudiado como también la técnicas utilizadas para su construcciones.





02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




02_casos de estudio

El estudio se desarrollo con la investigación de diferentes tipologías tectónicas (plegados, encastres y teselado diferencial), algunas más desarrolladas que otras por el interés en sus inteligencias, efectos y capacidades geométricas.

En función de comprender cada uno de los casos hemos trabajo su fundamentación de diseño, estructura, generación y comportamiento geométrico al redibujarlos y construir pequeños modelos con tal de entenderlos. Comprendemos que esta etapa no fue intensiva pero es fundamental para direccional la investigación ya que uno de los casos se convirtió en un ejemplo fundamental para el desarrollo de todo el sistema.




02_A_ Pliegue_Adaptive Folding Structure Thomas Diewald - 2011

El sistema propuesto por este caso de estudio, en su manera de organizar pliegues, nos resulto el mas interesante por su capacidad de adaptarse (morfológicamente) a diversas situaciones, por lo que fue el ejemplo que decidimos mas desarrollar para este ejercicio.

La “estructura plegada” desarrollada por Thomas Diewald fabricada en tela con doble capa y refuerzos de acero. Juntos pueden responder ante fuerzas ortogonales a la plancha principal, la misma, se encuentra agarrada a una estructura secundaria por no tener la capacidad de ser auto portante como sistema único.

Hemos logrado decodificar el patrón de plegados observando que algunos son superiores y otros inferiores en referencia a un nivel fijo.







En ambas imagenes se puede observar la flexibilidad de adaptación del sistema.

Estudio de Ron Resch, matemático estadounidense, quien investigo los patrones de mosaicos antiguos en dos dimensiones y logro transformarlos en tres dimensiones utilizando sus líneas como pliegues.







Seccuencia de imagenes que forman un video realizado digitalmente de las lecturas del sistema.

02_B_ Encastre_ ICD/ITKE Research Pavilion 2010 Stuttgart University

Dentro de la tipología de encastres obtuvimos como aprendizaje distintas formas de unir piezas por medio de encastres. Estos funcionan mediante la trabazón de piezas, donde las dos tipos de encastres restringen diferentes grados de libertad (pero no todos). Se puede observar que el sistema de tablas que se entrecruzan necesitan de un elemento de segundo orden para arriostrarlo al suelo para que no se derrumbe.

Encastres tipo A

Encastres tipo B




Dibujos donde se puede observar la totalidad del pabellon estudiado, tambien como posee una doble curvatura las tables laterales.




02_C_ Teselado Diferenciado_Catalyst Hexshell 2012 MATSYS

Bajo el estudio del caso apreciamos la manera de unir las piezas hexagonales que conforman el modelo del pabellón, a partir del uso de pestañas o “flaps”, en los laterales de cada modulo como una manera de mantener el conjunto si trabajamos modularmente, también entendemos la capacidad del pabellón de lograr piezas diferentes según acciones contextuales y estructurales como el hueco de aliviamiento del peso en sectores donde la luz entre apoyos y la curvatura se encuentre en un punto de fricción entre el colapso y el estado estático del sistema.




Membrane Variation

JOSE VACA

GASTON KIBYSZ

ROCHI MORAN

RALPH VANOTTI

En las imágenes se puede observar la capacidad geométrica del sistema. donde la variación de su morfología afectara sobre cada pieza, siendo ellas todas diferentes.





02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




03_Definicion Geometrica

La definición geométrica tanto de la peculiaridad del módulo y la unión entre ellos son factores muy cambiantes dentro del sistema ya que dependen de la tecnología disponible para la fabricación del modelo físico. Los cuales muchas veces nos encontramos con limitaciones técnicas constructivas que retroalimentan la forma o el tamaño del modulo.

El modulo utilizado se compone por 6 triángulos equiláteros, que al combinarse en sus lados, conforman un hexágono. A su vez, cada triangulo tiene inscripto otro triangulo equilátero, así multiplicando la cantidad de lados dentro del modulo. Esto permite una mayor flexibilidad ya que cada lado de un triangulo se convierte en un pliegue, ya sea positivo o negativo.

Luego los módulos se vinculan entre sí a partir de pestañas, unidas con pegamento. Estas pestañas también poseen pliegues que trabajan en continuidad con aquellos que forman el modulo y reaccionan con el sistema en conjunto afectándose proporcionalmente a la diversidad de aperturas de grados por parte de los módulos.




Paso 01Formación del primer

sub-módulo. El triangulo equilatero interior es

formado por 1/3 de los lados del sub-módulo.

Paso 02

Union de sub-modulos.

Paso 03

Conformacion del Hexagono mayor

Paso 04

Se agregan las pestañas que serviran para unir los modulos

entre si.

Paso 05

Perforacion de segmentos inscrpitos en un triangulo que luego

ayudaran a determinar la apertura del módulo.

“Flaps” para conectarlos con otros modulos Perforaciones que ayudaran a determinar una apertura

Dos tipos de triangulos

03_A_Módulo (creación, relación, forma)




Módulo desplegado




70 cm

100 cm

Plancha de carton de 100 cm X 70 cm

59.4 cm

42 cm

Hoja de papel A2

70 cm

100 cm

Plancha de carton de 100 cm X 70 cm

59.4 cm

42 cm

Hoja de papel A2

03_B_Tamaño del módulo

Las limitaciones tecnológicas retroalimentan el sistema. Una de ellas es el tamaño de hojas donde imprimimos el molde para armar los módulos individuales (hoja A2) y luego para que se pueda aprovechar al máximo la plancha de cartón de un metro por setenta. Estas dos restricciones mas la definición de un gradiente de mínimo y máximo posible de la escala del modulo, por motivos de flexibilidad, hacen su tamaño exacto. El modulo mide en su vector trasversal 41 cm de largo.




Las pestañas son necesarias para unión los módulos entre si y conformar un conjunto de afectaciones en continuidad, es decir, cuando un modulo es afectado sea por ajustar su grado individualmente o por fuerzas externas, este afecta a los próximos cercarnos en mayor grado que los lejanos. Durante el proceso se fabricaron unos encastres de madera que remplazaban a las actuales pestañas pero su debilidad por la falta de contacto logro definir a la pestaña como la mejor solución para tener más superficie de contacto entre módulos.

Posibilidades de pestañas para unir modulos

Union por encastres de maderas que no permitian tanto contacto entre modulos.

03_C_Union entre módulos





02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




04_CONTROL DE LA FORMA

Para controlar la forma es necesario tener en cuenta dos instancias de control, la primera es aquella que afecta directamente al modulo y la segunda es la manera de pensar el conjunto. En relación a la primera se opto por la fabricación de una pieza, la cual permite determinar un grado de apertura de los módulos independientemente, aunque este afectara a los próximos inmediatos, en cambio la segunda trata sobre fuerzas externas que conformar elementos de segundo grado que no afectan al sistema como la primera pero si determinan su posición.




04_A_Grados de aperturaDentro del sistema podemos encontrar una diversidad de grados de apertura, algunos son determinados por piezas, otros afectados por fuerzas externas directamente y como toda continuidad ambos afectaran en menor o mayor intensidad al resto del conjunto. En la imagen se pueden observar el modulo en grado 0, totalmente plano, a continuación se presentan dos grados mas.




Módulo plegado




04_B_Hexagonos (Justificación, comportamiento)

La fabricación de piezas de encastre hexagonales y sus correspondientes ranuras en los módulos es necesario para determinar el grado de apertura independiente de algunos módulos afectando así la curvatura del conjunto. Las ranuras son un mero escalamiento del triangulo mayor, teniendo en cuenta el espesor del material para determinar su ancho. Luego, la pieza de encastre es el escalamiento y rotación del perímetro del modulo, hasta que este choque con los limites interiores de las ranuras. El objeto obtenido, una vez colocado (se encastra desde sus vértices, y luego se rota hasta que tres de sus lados queden centrados con respecto a las ranuras) da como resultado el mínimo de apertura.




Módulo plegado y em determinacion de su apertura .




04_C_Fuerzas externasLas fuerzas externas son aquellas acciones que determinan la posición morfológica del sistema, no afectando directamente sobre el pero si determinando su ubicación, se puede distinguir dos grandes familias de elementos de segundo orden que posicionan al sistema, siendo este encastres inferiores que lo arriostran al suelo o puntos determinados suspendidos a través del espacio. En el dibujo observamos dos posibles momentos del sistema, cada uno en relación a una familia.





02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




05_Materialidad

Entendemos que existen instrumentos digitales de diseño paramétrico y que la construcción física debe retroalimentar el modelo digital, para ello debemos entender cuáles son los efectos que formalizan la construcción y de qué manera transportarlos al instrumento digital. La relación entre la materia como producto físico con los instrumentos de diseño digital son vitales para desarrollar el trabajo en decisiones concretas.

La construcción de modelos físicos pretende entender y desarrollar aquellas cualidades de la materia en dos instancias, en una primera la cualidad de lo tectónico en relación a su conjunto y la segunda mas focalizada en la técnica constructiva de los mismo, en ambas el material es la clave ya que responderá de manera diferente. El estudio cronológico de modelos trabajados van a ir incorporando parámetros materiales al diseño digital, como transformando información digital en acciones físicas.




Cartón corrugado Cortado a mano

Cartón de 1 mm Cortado a mano

Cartón de 1 mm Laser cutter

El corte atraviesa parte del cartón pero no del todo. La dirección que

tiene el cartón crea partes más resistentes que otras.

El corte no atraviesa del todo el cartón, se marca de ambos lados

del modulo.

Gracias al corte laser, se puede Tener mas control sobre los

Plegados. Sin embargo el Modulo necesita ser marcado

de ambos lados. Por este motivo, se cortan ciertos puntos

que luego sirven de guía para luego marcar a mano.




En este estado, el sistema no se mantiene del todo estable, debido

a la poca continuidad material.

En este estado se puede ver como trabaja mejor la continuidad del

módulo.

El módulo es más flexible que el cortado a mano, debido a que los

cortes se realizan con más precisión.




El módulo no llega a cerrarse del todo, el espesor de la pieza no lo

permite

El módulo se cierra casi del todo, lo único que no impide es la

cantidad de material que hay en los pliegues.

El módulo queda del todo cerrado, La flexibilidad dada por el marcado

Hace que se tenga mas control Sobre la pieza.

05_A_Testeo de material




01_Módelo de papel




01_Módelo de carton corrugado.




03_Módelo de carton cortado a mano.




04_Módelo de carton a laser




05_B_Fabricación digital y analógica

Durante el proceso decidimos trabajar con cortado a laser para la fabricación de los módulos. Se puede observar el área de corte en los siguientes dibujos, el primero se pensó en cinco módulos por área de corte y el segundo se pensó en cinco módulos separados, lo que requiere más encastres para unirlos entre sí. El área de corte es de 81 cm por 45 cm y están realizados en cartón de 1mm. Aquellos módulos que se encuentran unidos desde la fabricación son mas difíciles de plegarlos, por ende no son factibles para la construcción de un modelo físico teniendo como material el cartón.

05_C_Cambio de escala

Cuando trabajamos en variar la escala del modulo nos damos cuenta en su cambio de flexibilidad el cual afecta directamente a la construcción del modelos físico, cuando fabricamos un modulo con dimensiones mínimas la fuerza requerida para su plegado es mayor, por ende la tectónica del material, en este caso cartón, no responde bien, en cambio cuando agrandamos las dimensiones del modulo el esfuerzo necesario es menor y la capacidad del material de plegarse responde a un mejor, aunque no eficientemente todavía.





02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




06_Versiones y Variaciones

Lluis Ortega escribe “ya no se piensa en función de series o repeticiones, sino en versiones y variaciones”, por ende pensamos en como el sistema posee cierta flexibilidad para incrementar su cantidad de grados de apertura en cada modulo. La proliferación del sistema se trabajara en familias las cuales afectan directamente a como se relacionan entre si los módulos.




06_A_Flexibilidad modular

Los módulos poseen la capacidad de estar afectados directamente o indirectamente por fuerzas las cuales incrementaran o disminuirán su grado de apertura. Dentro del sistema esto no solo es una premisa para trabajar e incrementar el efecto sino que también hemos creado un modulo estándar que siempre es el mismo pero una vez en contacto con el sistema estos pueden ser todos diferentes, hemos logrado en algún sentido la diversidad en la estandarización.

En la siguiente imagen se puede observar como en un grupo de modulos relacionados se encuntran varias aperturas difertenes en los modulos.




06_B_Proliferación del sistema

Son 4 familias de proliferación; Radial, Lineal, Aleatoria, y Rectangular. En la primer columna esta la plantas en estado plano, luego se pueden ver las plantas y vistas de las familias con todos sus módulos en el mismo grado de apertura. Por último, se puede ver con ciertos módulos esta más cerrados que el resto y por lo tanto, generan un cambio de forma (con respecto a la columna anterior)




Parador de colectivoEl sistema ofrece la posibilidad de adaptarse a distintas formas. Una variable es generar un espacio techado que esta sostenido por una columna, que esta realizada a traves del sistema; esto crea una continui-dad entre la cubierta y la columna.

Sección

Planta

Axonometrica

06_C_Especulación del sistema




06_C_Especulación del sistema

Estructura adaptable en los silos del campo.





02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




07_Prototipo

Según Alejandro Zaera, “Un prototipo es entendido como una herramienta experimental que sirve para explorar organizaciones materiales complejas, las cuales se ponen a prueba en una situación en particular”. Bajo esta definición nos preguntamos qué es lo que define las situaciones particulares del sistema y cuáles son sus variables.

El sistema es modular y el prototipo a presentar está compuesto por 97 módulos, los cuales se vinculan entre sí mediantes pestañas unidas con pegamentos y pliegues en ambos sentidos dependiendo su conexión con el modulo continuo. Para dominar la forma, el grado de apertura de cada modulo puede ser restringido gracias a una pieza de encastre hexagonal, la cual hasta el momento, permite solo una variación. Los módulos que no poseen ninguna restricción de grado se adaptan a un gradiente del mismo, bajo la influencias de aquellos que si están controlados.

El prototipo se encuentra suspendido a través de hilos desde el cielo raso como una fuerza externa que ayuda a dominar la forma y afecta directamente a los módulos donde se encuentran atados los hilos.

Decidimos que el prototipo debería estar colgando, ya que al estar conformado por un sistema con tanta capacidad de adaptación, nos resultaba contraproducente que sea auto portante porque esto significaría limitarle su potencial morfológico.







07_A_Fundamentacion

Decidimos que el prototipo debería estar colgando, ya que al estar conformado por un sistema con tanta capacidad de adaptación, nos resultaba contraproducente que sea auto portante porque esto significaría limitarle su potencial morfológico.




Planta del prototipo.




Vista del prototipo.

07_B_Fabricación digital / analógico

Serie de la fabricacion de un módulo.








Serie de la fabricacion de un 1/4 del prototipo.




CAM 1

CAM 2

07_C_Montaje y exhibición

Durante el montaje se puede obervar que no logramos el prototipo ideal, en funcion a ello se puede obervar dos intentos de montaje del prototipo en las siguientes series de imagenes.

Planta indicativa de la ubicación de las camaras itulizadas durante el montaje






Intento 01 camara 01





02_Casos de estudio






05_Materialidad



08_Conclusiones




08_Conclusiones

El armado del prototipo se realizo por etapas. La primera fue la fabricación de los módulos. Este paso consta de tres etapas, primero se corta, luego se marca y finalmente se dobla el modulo para que se obtenga la forma. El siguiente paso fue pegar las pestañas de los módulos entre sí. Por la escala del prototipo, se decidió armar el prototipo en cuatro partes, se esta manera se podía manejar mejor cada una de las partes. El ensamble de las cuatro partes se hizo en el lugar donde se montaba.

Los módulos cuando están todos unidos cambian su manera de trabajar en relación a cuando están separados. Las piezas individualmente pueden cambiar y adaptarse fácilmente a las fuerzas exteriores que se aplican en ellos. Así como también pueden volver fácilmente a su estado inicial por que no tienen restricciones que lo impidan. Esto a la vez hace que la pieza tenga una gran inestabilidad cuando esta sola. Por otra parte, cada pieza, cuando forma parte de la superficie, está en contacto con 6 piezas. Esto hace que el cambio que se realiza en una de las piezas, afecta a las que están alrededor. Estas premisas son las que le otorgan potencial al sistema, pero a la vez también son las que dificultan la construcción del sistema y las ventajas que tiene el sistema pueden ser también sus propias desventajas.

Durante el doblado de los módulos y la colocación de los hexágonos en ellos, los módulos están unidos entre sí y aceptando que la mayoría de las piezas tienden a estar planas, estas fuerzan a que la mayoría siga en este estado. Como los módulos de las esquinas solo están en contacto con 3 módulos, estos son los más fáciles de doblar. Pero los módulos que se encuentran en el medio, y que están en contacto con 6 piezas planas son difíciles de doblar cuando. Para evitar que la superficie sea plana, se procedió a colgar el prototipo de algunos puntos y doblar los módulos mientras estos están suspendidos, la disposición de los hilos de donde cuelga el prototipo está regida por el lugar donde están los caños en una manera de retroalimentar el prototipo con el contexto, entonces los hilos se anudaban a los hexágonos de los módulos ubicados en las esquinas.







Con el prototipo colgado se lograron doblar varios módulos, mayormente los que están en los bordes, igualmente los problemas se mantenían. Debido a la fuerza aplicada para doblar los módulos, en las aristas de algunas uniones y en las partes marcadas, varios módulos se rompieron o despegaron donde todo el sistema debía soportar una carga grande y muchos módulos del medio quedaron sin doblar, por lo tanto una solución fue alivianar el peso y deshacernos de la hilera de módulos perimetral; esta operación redujo significativamente el tamaño.

Con la nueva escala se buscaba controlar mejor la superficie, ya que podíamos doblar un mayor porcentaje de los módulos, luego de doblar una primera parte de los módulos en el piso, la otra parte se doblo colgado. Sin embargo los problemas de rotura siguieron apareciendo. Como siguiente paso se procedió a dar vuelta el prototipo y colgarlo para continuar plegando, de ese lado la forma de la curvatura generada por estar colgado se da de manera natural. La posición de los hilos generaban que la superficie se curvara hacia adentro.

Finalmente, con todos los problemas surgidos, se decidió apoyar el modelo en un extremo y colgarlo del otro para poder visualizar la variedad de grados de apertura que el sistema ofrece aunque no esté aun controlada su forma.

Para una nueva fabricación se pensaría no solamente el cambio de material por uno más liviano y mas plegable, para no generar roturas, sino también el proceso de montaje con el fin de mejorar el plegado de los módulos para que el sistema actué.

A modo de conclusión del sistema podríamos decir que la capacidad de adaptabilidad esta aun abierta como también su especulación arquitectónica y el trabajo seguiría con el fin de redefinir que tan flexible y bajo que fuerzas de acción reaccionaria el sistema.

[2014] - hexafold system

Documents