Estructura permeable de madera laminada encolada Centro de cultivo y eco educación en el Sitio Estanque, Valparaíso

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(1)Estructura permeable de madera laminada encolada Centro de cultivo y eco-educación en el Sitio Estanque, Valparaíso. Pontificia Universidad Católica de Chile Facultad de Arquitectura, Diseño y Estudios Urbanos. Technische Universität Berlin Fakultät VI Planen, Bauen, Umwelt. Tesis para obtener el Título de arquitecto y grado de Magíster en Arquitectura Sustentable y Energía. Thesis to obtain the Master of Science (M.Sc.) in Architecture. Profesores guía: Andrés Sierra Juan Acevedo. Guide Professor: Ralf Pasel. Doble Titulación / Dual Degree. Autor: Nadine Reppert López Santiago de Chile, Agosto 2019.

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(3) Índice. Abstract Introducción Tema Pregunta de investigación Hipótesis Objetivos Metodología. 1. Reflexión crítica e investigación creativa 21 Amereida La Ciudad Abierta Las Torres del Agua 34 Geometría espacial Material & propiedades Comportamiento estructural Cargas & sobrecargas Caso 1 Caso 2 Caso 3 Uniones Resistencia. 43. Alimapu Cerros - quebradas - mar Cerro Cárcel Sitio estanque Sistema Horticultural Planimetría Imágenes. 71. Conclusiones Bibliografía. 99.

(4) Fig.1.

(5) El objetivo fundamental de esta investigación es el de proponer y desarrollar un espacio arquitectónico incorporando el aspecto de sostenibilidad. Se tomará eficacia de las cualidades y propiedades de la madera de ingeniería, la cual destaca por su flexibilidad, ligereza, versatilidad, resistencia y aporte a la eficiencia energética para desarrollar una estructura espacial permeable de mediana altura que conserve el mismo lenguaje de transparencia y ligereza como las “Torres de la plaza del agua en la Ciudad Abierta”. Se diseña un concepto arquitectónico que integra la agricultura y el manejo del agua, para crear una estructura viva. Superficies verdes, delimitan y envuelven el espacio el cual además de ser un centro de cultivo, es un espacio de eco-educación, participación y compromiso ecológico y cultural.. 5.

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(7) Introducción. 7.

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(9) Suelo & desarrollo sostenible El suelo es un recurso natural particularmente importante para la sociedad en varios aspectos: como hábitat para la flora, la fauna y los seres humanos (potencial biótico). El suelo sirve a éste último de varias maneras: asegura el suministro de alimentos, porque el suelo es la base de la agricultura y el suministro de Agua. Además, los seres humanos utilizan el potencial de la superficie del suelo como espacio de vida y de trabajo, como lugar de encuentro social y de recreación. Adicionalmente, el suelo es la fuente más importante de materias primas (potencial abiótico). La multifuncionalidad del suelo trae consigo deficiencias y situaciones competitivas de distintos intereses que a menudo albergan un alto potencial de conflicto. El suelo es un recurso que no ha sido creado por el hombre, es casi imposible de reproducir y no puede ser renovado como un recurso natural, o sólo con un esfuerzo inmenso. La escasez de suelo como recurso, se ve exacerbada por el cambio climático, el actual modelo económico y el enorme crecimiento demográfico. Esto ha conducido a una demanda mayor y agotamiento paulatino de los recursos naturales del planeta, la degradación ambiental, la escasez de agua y el aumento de pobreza. Además “Se estima que para el año 2050 la población mundial aumentará de 7.600 a 9.700 millones de personas y la población urbana aumentará en 66%.”¹ El desarrollo Sostenible² es un aspecto estratégico clave para mitigar el cambio climático, es decir, la interacción sistemática entre los factores ambientales, ecológicos, económicos y socioculturales. Desde la conferencia de la ONU sobre el medio ambiente y el desarrollo en Río de Janeiro en 1992, las naciones del mundo se han comprometido con un programa de desarrollo Sostenible. El manejo forestal es un principio de Sostenibilidad que fue incorporado en la Agenda 21 como un programa de acción para el siglo XXI.. (1) Centro de noticias ONU. Nueva York, 2017. < https://www.un.org/development/desa/es/news/population/world-population-prospects-2017.html> (2) Desarrollo sostenible: “Está en manos de la humanidad asegurar que el desarrollo sea sostenible, es decir, asegurar que satisfaga las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer las propias”. (Brundtland, G.H., 1987). 9.

(10) Fig.2. 10.

(11) Madera Las plantaciones forestales, su adecuada gestión y uso consciente, son una contribución significativa para la reducción de los gases de efecto invernadero.. También, analizando sus características resistentes y considerando los valores de tensiones admisibles, la madera tiene una buena resistencia a la flexión en relación a su peso, supera 1,5 veces la del acero y 10 la del hormigón; Tiene una buena capacidad de resistencia a tracción-compresión, supera a la del hormigón y tiene la misma relación resistencia/peso que el acero; Tiene un bajo módulo de elasticidad, la mitad que el del hormigón y veinte menos que el acero. Esto hace notable su característica anisotrópica -la respuesta elástica con la orientación del esfuerzo respecto a las direcciones longitudinal, radial y tangencial- es por ello que es importante la adecuada orientación de las fibras con respecto a los esfuerzos.. La gestión forestal sostenible mantiene el equilibrio entre la preservación de la diversidad biológica, la producción económica de la madera, el respeto a la ecología, vida silvestre, vegetación, el empleo e intereses locales. “El 70% de las plantaciones forestales de Chile cuenta con certificaciones de manejo forestal sustentable reconocidas internacionalmente.”³ Los bosques absorben el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, a través de la fotosíntesis liberan oxigeno (O2) y convierten la energía solar, el dióxido de carbono y el agua en carbohidratos que es la madera.. Además de las características resistentes, en la arquitectura, la madera tiene cualidades estéticas y perceptuales, proporciona calidez y belleza en los espacios que conllevan al bienestar y mejoramiento del confort de los usuarios.. La madera no sólo es energía solar almacenada, un almacén global de dióxido de carbono y una materia prima, es también un material de construcción de bajo consumo energético, alta resistencia, bajo peso, buen aislamiento térmico, es orgánico y renovable.. El desarrollo en la ingeniería de productos de madera, la evolución del material, la pre-fabricación, así como, la flexibilidad en las normas chilenas NCh1198.Of14 y NCh0433.Of96, ha puesto en primer plano de la práctica innovadora de la construcción en madera, la edificación en altura. Para ello, la madera de ingeniería, como la madera laminada encolada es una buena alternativa, es ligera con una alta relación peso-resistencia, tiene un comportamiento predecible en caso de incendio, un buen desempeño en zonas sísmicas, es buen aislante térmico y acústico, así como aumenta la rapidez y precisión en la ejecución y montaje de la obra.. Al final de su vida útil, la biomasa puede ser reutilizada como calor y energía eléctrica (bioenergía), siendo así un proceso circular y neutro. En comparación con otros materiales de construcción, “la madera es la alternativa constructiva con la mas baja huella de carbono.”4, la sustitución de un metro cúbico de madera por otros materiales como hormigón da como resultado un ahorro de una tonelada de CO2. (Fig.2).. 11.

(12) 12.

(13) Torres de agua Las torres de agua son estructuras cuyo propósito es resistir y almacenar grandes cantidades de la misma a una altura suficiente para que mediante la gravedad se mantenga la presión del agua y se permita el sistema de distribución.. ambientales, económicos, y socioculturales del planeta, la relación entre el medioambiente, el clima y la arquitectura es esencial. Un aporte es la incorporación de un material al proyecto arquitectónico que, además de sus características resistentes y propiedades mecánicas, a lo largo de su vida (producción-uso-deshecho) ejerza el menor impacto a el planeta; De igual manera la adecuada geometría espacial puede proporcionar un espacio habitable coexistente con el entorno, respetuoso con el medioambiente, ejerciendo el menor impacto en el suelo.. La madera puede tener un buen funcionamiento en las torres de agua, ademas de ser resistente en la estructura, es un buen aislante y es resistente a la corrosión. Poniendo en valor su altura e intervención mínima en el suelo y haciendo alusión al agua como un bien esencial para la vida en la tierra así como la importancia que tiene su disponibilidad. Se toma como caso de estudio morfológico la primera versión de las Torres de la plaza del agua en la Ciudad abierta -de M.Reyes & J.Baixas- en las cuales se implemento de forma significativa el uso de madera en bruto para crear una estructura transparente, ligera y esbelta, soportando un peso constante en altura. Los resultados de esta obra demuestran que la geometría estructural de las mismas resultó favorable para resistir las cargas transmitidas no obstante la madera al ser un material en bruto no aseguró su durabilidad. A través de esto, podemos señalar que el desafío presentado en la arquitectura de estructuras en madera de mediana altura es incorporar la materia y proporción optima para potenciar la estabilidad, durabilidad y estática del edificio.. (3) CORMA: Corporación Chilena de la Madera - “Es una asociación gremial chilena que reúne a cerca de 180 actores del sector forestal privado y que representan más del 55% de las hectáreas plantadas del país y el 85% de las exportaciones forestales. Fundada en 1952, su objetivo es promover el desarrollo sustentable del sector forestal, la industria basada en recursos renovables más importante del país.” (4) CORMA, Por qué Madera? (Chile: Madera 21, 2016) < https://www.madera21.cl/2757-2/> Figura 1. Pine wood cut. Hvrnt 2019. Figura 2. Reemplazar 1m3 de otros materiales de construcción con 1m3 de madera = 1 Ton. CO2. SHARI, Salina. Basada en REID, H. [et al].. Así mismo, para mitigar el impacto que la industria de la construcción tiene en los aspectos. 13.

(14) 12.

(15) Preguntas Se busca identificar la relación entre el diseño estructural, la geometría espacial, el clima, el medioambiente y el programa, para generar un buen desempeño en conjunto en el diseño de una edificación de mediana altura en madera de ingeniería que sea esbelta, permeable, estable, resistente ante la fuerza de la velocidad del viento y peso constante en altura en una zona sísmica.. ¿Cuáles son las estrategias fundamentales para desarrollar una estructura de madera la cual sea transparente, ligera y esbelta, así como, estable y resistente ante las condiciones climáticas y topográficas de Valparaíso? ¿De que manera se puede integrar un sistema horticultural a un programa arquitectónico?. Objetivos específicos. Hipótesis. · Análisis de las propiedades de la madera de ingeniería como material constructivo para mitigar el cambio climático. · Estudio de la geometría espacial y estructural de las torres de la plaza del agua. · Exploración del comportamiento estructural de una torre como módulo a través de el software de cálculo estructural SAP 2000, construida de rollizos de Eucaliptos, sometida a la velocidad del viento de el lugar donde se sitúa, así como, al peso de agua en altura. · Iteración de las proporciones del módulo para crear una estructura estable y espacio habitable, construida de madera laminada encolada, sometida a una sobre carga de uso, así como a la velocidad del viento de Valparaíso. - Se seguirán los parámetros establecidos en la normativa oficial chilena. - A través de los resultados obtenidos, se crea una estructura permeable y un espacio abierto en torno al Estanque en el Cerro Cárcel de Valparaíso.. Las estrategias fundamentales para desarrollar una estructura resistente y pertinente a las condiciones climáticas y topográficas de Valparaíso es, a través de el uso de maderas de ingeniería. El análisis morfológico de las Torres de Agua en la Ciudad Abierta conlleva a un lenguaje de transparencia. Una estructura permeable permite que el sistema se relacione con el medio ambiente y con el clima, a través de una fachada inclinada verde se puede integrar un sistema de horticultura a un programa arquitectónico. La hidropónia es un buen método para cultivar sin necesidad de tierra y poca agua.. 15.

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(17) Metodología A partir de la exploración de los elementos estructurales y proporciones geométricas de las torres de la plaza del agua por Margarita Reyes & Juan Baixas en la Ciudad Abierta -las cuales, a través de la interacción dinámica de sus elementos horizontales y diagonales de madera en bruto, una sola pieza y de toda la altura, lograron cumplir con la estabilidad necesaria para resistir peso en altura y fuertes vientos provenientes del océano Pacífico, no obstante el material en bruto no proporcionó durabilidad ni resistencia- se llega al concepto de diseño orientado en el análisis morfológico de ellas, para a través de su interpretación, lograr una estructura con el mismo lenguaje, pero que sea habitable y resistente ante agentes bióticos y abióticos que la puedan atacar. Es por ello, que se hacen explícitas las propiedades de la madera de ingeniería como material estructural, resistente y sostenible, para lograr a través de la geometría espacial y el diseño estructural, una variable arquitectónica de mediana altura. A través de el análisis previo al proyecto, se explora el potencial de cada uno de los elementos de la estructura tomando eficacia del Software de cálculo estructural SAP 2000. Se analiza el comportamiento de una estructura espacial permeable de madera de ingeniería que, mediante el efecto dinámico entre las interacciones de las fuerzas solicitantes en tres dimensiones y las acciones de agentes exteriores que actúan sobre cada elemento de la estructura (como son, el viento en cualquier dirección, los movimientos telúricos, agentes bióticos y abióticos), logra soportar un peso constante en altura en una zona sísmica. Según las propiedades resistentes y mecánicas del material, así como de cada elemento, se considera la función dinámica en conjunto para lograr la estabilidad necesaria de una estructura de doble altura y libre en el primer nivel. A través de las diagonales, se busca la reducción de sus elementos para crear una estructura transparente, ligera y esbelta, así como una geometría proyectiva, coexistente con el suelo. Se seguirán los parámetros para una estructura estable y resistente de mediana altura según la Normativa oficial chilena de construcciones en madera (NCh1198.Of14), resistencia a la acción del viento (NCh0432.Of71), diseño sísmico (NCh0433.Of96) y de cargas y sobrecargas (NCh1537.Of86). Se diseña y desarrolla una estructura permeable de mediana altura en madera laminada encolada, que proporciona un espacio abierto, de relación e intercambio entre el medio ambiente, el clima y los seres humanos. Se situa en el sitio estanque del cerro Carcel en Valparaíso, el cual por ser un espacio residual y estar localizado cerca del Centro Cultural, tiene gran potencial de revitalización.. 17.

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(20) Fig.3. diaphanes eTexT lizenziert für reppertnadine@gmail.com / 31.07.2019. 20.

(21) Reflexión crítica e investigación creativa. ¿Pueden las artes ofrecer experiencias alternativas a las formas de vida modernas? ¿De que manera el trabajo artístico, académico y científico sobre la naturaleza, puede impulsar nuestro pensamiento mas allá de ver el mundo como algo sobre en lo cual actuamos y, en cambio verlo como el paisaje mismo?. “In an age of global warming, there is no background, and thus there is no foreground. It is the end of the world, since worlds depend on backgrounds and foregrounds. World is a fragile aesthetic effect around whose corners we are beginning to see. True planetary awareness is the creeping realization not that ‘We Are the World,’ but that we aren’t.”6. Para poetas, artistas, filósofos e historiadores, el paisaje, constituye una superficie sobre la que proyectar, espacio-tiempo, más allá de la modernidad y el capitalismo. Sin embargo, por todos los daños ambientales del capitalismo, nos vemos obligados a reexaminar los términos de las formaciones del paisaje.. El capitalismo ha conducido a la trascendencia de la naturaleza. Sin embargo, aun que esto denuncia una actitud de miedo y negatividad, se propone asumirlo en sentido positivo y literal, como una modalidad de pensamiento consciente. El mundo postnatural, puede ser visto como el trance a la renaturalización. “Una historia natural del Antropoceno.”7. Las artes plásticas, el teatro, la literatura, el cine y la arquitectura, no son estáticas, son un proceso, estético, donde el estado de trance ocurre, desde la crítica y reformulación del paisaje. La ‘Crítica del paisaje’ fue heredada de la estética colonial y la idea occidental moderna, del imaginar al Nuevo Mundo. La imagen de la naturaleza o del paisaje fue siempre vinculado a las Américas. A un paisaje salvaje en trance a la civilización, a base de proposiciones ‘postnaturales’ de la estética moderna.. Cómo un paso hacía la suspensión del juicio y el desprendimiento de la modernidad que, continua operando como rutina y, de lo cual tendremos que asumir las consecuencias, todos. El trance del mundo, es la forma de hacer participar al hombre de lo natural. Un acuerdo entre el hombre y el resto de la biósfera. Una relación con los habitantes no humanos del Planeta.. Surge así, una estética que habla desde el paisaje, del continente americano, de nuevas formas de cohabitar en y con el ambiente no humano. Una estética que se desprende del juicio Occidental condicionado al placer y, se enfoca en una visión propia a través del arte y los sentidos.. Trance puede definirse como el fenómeno de transición o transformación del paisaje. El acto que anuncia la posibilidad de algo nuevo o de una forma diferente de vida. El espacio-tiempo, no de un antes a un después, si no, en trance presente.. (6) Timothy Morton, Hyperobjects: Philosophy and Ecology after the End of the World (Minnesota: University of Minnesota Press, 2016), 99. (7) Jens Andermann et al., Natura: Environmental Aesthetics After Landscape (Zürich: Diaphanes, 2018) Figura 3. Amereida, vol.1, El borde (Valparaíso: Ediciones Universitarias de Valparaíso 2011 [1967]), 190.. 21.

(22) Fig.4. 22.

(23) Amereida “Con el hallazgo de América el mundo se completa, era el continente que faltaba. Los que aquí llegan, no saben que hacer con ese regalo, la conquista los ciega, América es explotada.”8 Poéticamente América nunca fue descubierta sino encontrada, regalada. Colón nunca fue a América, iba a las Indias. América surge como un inesperado presente, un regalo donde el mundo alcanza su completitud. Esta América, sin tutelaje, es llamada Amereida. Una voz poética que canta el surgimiento y el destino del continente. La Eneida de América. Una alusión a la epopeya de Virgilio, sumada a la búsqueda del continente americano. Esta es la fuerza que guía el viaje poético de Amereida, la navegación estética del ‘mar continental’ sudamericano que dio origen a la fundación de la Ciudad Abierta. En julio de 1965, los poetas Jonathan Boulting, Michel Deguy, Godofredo Iommi y Edison Simons, los arquitectos Alberto y Fabio Cruz, el filósofo François Fédier, los escultores Claudio Girola y Henri Tronquoy, y el pintor Jorge Pérez Román comenzaron este viaje. Desde Tierra del Fuego siguiendo el meridiano de la Cruz del Sur a través del continente americano. Debido a la situación de ese tiempo no pudieron llegar a Santa Cruz de la Sierra en Bolivia, la ciudad que para ellos, es el centro y la capital del América, donde los dos ejes de la Cruz del Sur se encuentran. Amereida se presenta como un acto poético, una experiencia que, dirigida por la palabra y la acción, se pregunta por el significado y el destino de América, a fin de abrir la posibilidad de un modo de vida poético en el continente. Un territorio cual significado original fue perdido por la conquista y colonización. América estaba habitada en sus fronteras, mientras que su ‘Mar interior’ (Fig.4) permanecía intacto. Para Amereida era necesario desvelar esa inmensidad, proporcionando un nuevo significado al continente americano.9. (8) Javier Correa, Amereida: solo las huellas descubren el mar (CValparaíso: Archivo Histórico José Vial Armstrong PUCV, 2012) (9) Victoria Jolly y Javier Correa, Amereida 1965-2017. La invención de un mar (Valparaíso: Corporación Amereida, 2016) Figura 4. Amereida, vol.1, Mar interior (Valparaíso: Ediciones Universitarias de Valparaíso 2011 [1967]), 10.. 23.

(24) Fig.5. 24.

(25) El poema Amereida fue publicado en 1967, y diecinueve años después, Amereida ll. Compuesto por los participantes de la travesía en forma de un texto poético colectivo sin autor. Geodofredo Iommi reunió y editó los textos para su publicación. A partir de relatos escritos durante y después de la travesía, Amereida representa la pregunta sobre América y su proposición o reorientación del continente. Representa una visión que intenta dirigirse a América en su totalidad. El poema fue acompañado por una serie de mapas que muestran el contorno de América, su asentamiento desde sus costas pero también su vacío interno, o ‘Mar Interior’, lo ‘desconocido’. Los mapas de Amereida son una inversión radical de la orientación de América hacia el propio norte, su propio norte y destino.10 La inversión, lleva a la refundación poética del continente. La travesía, el poema, los mapas son un intento de ‘contener dentro del territorio el macrocosmos y el microcosmos’, como dice Amereida.11 Este deseo fue uno de los motivos que originaron La ciudad Abierta de Amereida, en las dunas de Ritoque. El lugar en donde sus ideales están materializados en el campo de la experimentación.. (10) Javier Correa, Amereida: solo la huellas descubren el mar (Ciudad Abierta: Archivo Histórico José Vial Armstrong PUCV, 2012) (11) Amereida, vol.1 (Valparaíso: Ediciones Universitarias de Valparaíso 2011 [1967]) Figura 5 & 6. Amereida, vol.1, Propio norte (Valparaíso: Ediciones Universitarias de Valparaíso 2011 [1967]), 22 & 36.. Fig.6. 25.

(26) Fig.7. 26.

(27) y más que sur . ¿no es ella nuestro norte. y su extremo cumbre aparecida a quiénes por primera vez la remontaron?. Amereida (volumen primero). 27.

(28) Fig.8. 28.

(29) Los terrenos de la Ciudad Abierta fueron poéticamente abiertos hace ya casi cuatro décadas; estos los recibimos así, desde los comienzos, a la vez que conformados por arenas, vegas, bosques, esteros, laderas, una larga orilla de mar mirando al Pacífico, por un humedal y una infinidad de pájaros recreando el cielo. Tal vez lo abierto no sea otra cosa que ese signo de interrogación con el cual comenzamos toda pregunta. Así fue como ante las arenas, preguntándonos una y otra vez por lo propio de ellas, recibimos cual respuesta, la revelación de esa cualidad que tienen, dado su particular constitución, de volver a su estado virgen cuando el viento sopla borrando las huellas en ellas impresas por distintos caminantes; como si alguien misterioso las barriera durante las noches volviendo a dejarlas como estaban, para recibir intactas los nuevos pasos de la mañana. Así, ellas nos enseñan aquello del “incesante volver a no saber”, de ese cada día abierto a su cada día; cada día despuntando desde un cero para que podamos comenzarlo libres... ¿Libres como...? ¿Libres acaso como pájaros...? ¿Cómo es que pueden consentir en estar juntos, tantos y tan diversos? ¿Cómo es que saben volar en armonía?. ¿Qué es una ciudad abierta sino un lugar abierto a preguntarse, a preguntarse una y otra vez: por el don amable de las arenas por el don extenso del océano por el don abierto del cielo por el don piadoso de la tierra por el don risueño del estero por el don ágil de las laderas por el don escondido de los bosques por el don curioso del humedal por el don leve de los pájaros: ligeros, livianos, lúcidos, tan lúcidos, bajo la luz? 12 (12) Transcripción del texto caligráfico por Carlos Covarrubias en: Carolina Irarrázabal, Aproximaciones gráficas de la serie <Ciudad Abierta, en la levedad de su línea> (Valparaíso: PUCV 2010), 20-21 Figura 7. Amereida, vol.1, Propio norte (Valparaíso: Ediciones Universitarias de Valparaíso 2011 [1967]), 44 Figura 8.Corporación Amereida, Dunas libres (Valparaíso: Archivo de cc Amereida, 2018) < http://amereida.cl/Archivo:Dunas-libres.jpg#filehistory>. 29.

(30) Fig.9. 30.

(31) A partir de 1952, la Escuela de Arquitectura de la Universidad Católica de Valparaíso, ofrece una elaboración del proyecto intelectual. Liderada por Alberto Cruz y el poeta argentino Geodofredo Iommi, su pedagogía se distingue por el dialogo e interacción entre la poesía, las artes y la arquitectura.. A través del acto poético o ‘Phalène’ desarrollan esa exploración, es la manera de hacer aparecer el regalo poético de la obra. “..entre recitales públicos y actuaciones artísticas colectivas, las phalènes impregnaban las acciones y espacios con inesperadas cualidades. Los lugares eran entendidos como tableros de juego en los cuales los movimientos y las estrategias formales eran desvinculados de cualquier objetivo más allá de ellos. Tal aproximación a la arquitectura era pensada para cargar los espacios de significado y abrirlos a la producción de nuevas subjetividades mientras permanecían completamente desvinculados de sus condiciones materiales y de contingencias históricas.” ¹⁴. A diferencia de los talleres convencionales de otras universidades, con un programa técnico y lenguaje del movimiento moderno, la Escuela de Arquitectura de la Universidad Católica de Valparaíso, plantea una nueva forma de enseñar y concebir la arquitectura desde una permanente exploración de la experiencia vivida y de el análisis a través de la observación directa. Godofredo Iommi le da un propósito poético a las actividades de la universidad. La poesía y la exploración del lenguaje, fue el medio elegido para desarrollar una búsqueda creativa dentro de la experiencia vivida, para re-imaginar el paisaje y como lo habitamos.. El acto poético, muchas veces lo adverso abre una posibilidad inimaginada, no querida que nos lleva de y hacia una nueva sensualidad. En la Ciudad abierta se piensa construyendo. El obrador sigue la voz poética que dice ahora y la obra, aquí. Ahora y aquí. La voz poética pasa a ser un cuerpo tridimensional.. Con estas intervenciones poéticas, rechazaban el ímpetu de la arquitectura moderna por ‘cambiar el mundo’, en cambio, buscaban un ‘cambio de vida’ a través del acto poético. A través de estos encuentros interdisciplinarios, intentan empujar el pensamiento mas allá de las formas fijas del paisaje. “El ambiente surge como una ‘escena’, conjunto espacio temporal que no se define por la exterioridad social, si no por la dinámica interna de sus fuerzas.”15. Amereida (Volumen segundo). “La poesía que nosotros oímos es una que lleva en cada una de sus palabras y en todo su decir: ahora y aquí. Los terrenos corresponden a un ahora, en este momento y un aquí, en este lugar. La Ciudad Abierta corresponde a un Ahora y aquí, un momento en el que concurrimos todos. Esos instantes en el que la palabra dice con toda plenitud ahora es aquí, los llamamos actos poéticos.” 13. (13) Transcripción de entrevista con Miguel Eyquem, (Ciudad Abierta 2019) (14) Beatriz Colomina, Pedagogías Radicales: Escuela e Instituto de Valparaíso 1952-1972 (New Jercey: Universidad de Princeton 2015) (15) Jens Andermann, Tierras en trance, Arte y naturaleza después del paisaje (Chile: Metales pesados 2018) Figura 9. Pedagogías Radicales, Cultura del cuerpo 1975 (Ciudad Abierta: Archivo Histórico José Vial, 2015). 31.

(32) Fig.10. ¿abierta? ¿porqué hay que abrir la tierra para habitarla? sólo se consuela la tierra sólo se logra suelo cuidando del abismo sólo es suelo lo que guarda el abismo lo que da cabida a la irrupción y proporción al trance estar en trance es vivir con asombro un choque de ruptura y un arranque de abismo . Amereida (volúmen primero). “La apertura es un acto que hay que realizar, como nacer, salir a existir. La poesía es abrir. Aristóteles decía que la historia era siempre menos que la poesía, porque la historia trataba de re-construir el pasado, y la poesía abría lo posible. Esa es la diferencia.” ¹⁶. 32.

(33) La Ciudad abierta Esta búsqueda los llevo a su propia estructura pedagógica, entre el aprendizaje, el trabajo y la vida. “Esta búsqueda anti-institucional por la autonomía se consolido con la fundación de la Ciudad Abierta.”17 Un lugar abierto al estudio e investigación creativa a partir del encuentro entre poesía y los oficios. Entendiendo así la arquitectura como la materialización de la poesía, como una palabra a la que se le da espacio. Construida por profesores y alumnos, La Ciudad Abierta está emplazada sobre 275ha entre las dunas y bosques de Ritoque, se localiza a ca. 30km al norte de la ciudad portuaria chilena de Valparaíso y se extiende a lo largo de más de 3km de playa en la costa del Océano Pacifico, así como del humedal de Manta-Gua. Su superficie es utilizada como campo de experimentación para una nueva arquitectura que surge de la espontaneidad e intercambio artístico y sirve como alojamiento para profesores, investigadores y estudiantes asistentes. En los terrenos se han construido diferentes tipos de edificios, los cuales son exploraciones en donde los miembros de la escuela han buscado un proyecto arquitectónico ajeno a las tendencias del mundo moderno, comprometidos a sus propias experiencias en relación a nuevas formas de expresión arquitectónica. La Ciudad Abierta se propone desde su fundación ser una Ciudad, desde lo mas público: la palabra. Es por ello que se parte construyendo El Ágora. Un espacio para que se exponga la palabra libre. Espacio no homogéneo. Ni centros ni periferias. Recinto que es un espacio abierto. Las hospederías se gestan, a partir de pensar la permanencia en los terrenos abiertos. Para dar casa al estudio y al trabajo. La Sala de Música, busca refugio contra el ruido del mar para dar recinto a la celebración. Cuando no es música, da lugar a la mesa de todos. La Capilla del Cementerio, da lugar a la celebración de la liturgia y voz a la palabra de la trascendencia. La Mesa del Entreacto, ubicado en un sitio entre las obras. Entre otras obras mas que se encuentran en la Ciudad Abierta, la edificación ha sido a partir de la realización de un acto poético, de un estudio de taller de obras. Así como obras de arte y arquitectura sin una función especifica, son estructuras experimentales espaciales, ejecutadas por lo estudiantes como investigación práctica con el enfoque mas que en la funcionalidad, en la idea conceptual de la arquitectura. (16) Geodofredo Iommi en: Javier Correa, Amereida: solo la huellas descubren el mar (Ciudad Abierta: Archivo Histórico José Vial Armstrong PUCV, 2012) (17) Beatriz Colomina, Pedagogías Radicales: Escuela e Instituto de Valparaíso 1952-1972 (New Jercey: Universidad de Princeton 2015) Figura 10. Pedagogías Radicales, Acto poético 1975 (Ciudad Abierta: Archivo Histórico José Vial, 2015). 33.

(34) Torres del agua en la Ciudad Abierta 1975, I. Margarita Reyes & Juan Baixas Universidad Católica de Valparaíso Amereida - Ciudad abierta Ritoque, Valparaíso, Chile. Fig.11. Así fue el caso de las Torres del Agua, obra originada dentro de un taller de Obras. Un Acto Poético señaló la vertical de la Ciudad. Esta es una construcción que se vincula a la tradición espacial del continente americano. Las Ciudades fundadas por los Españoles tenían su generación en la Plaza Mayor. Una manzana sin edificar rodeada por los edificios mas importantes. En la Ciudad Abierta se construye una Plaza en medio de las dunas, su espacio es construido con una vertical, las torres. La primera versión fue construida en 1975 en madera, que albergaron unos tanques de agua. Al cabo de unos años, por el estado de conservación, la estructura fue desmantelada y con su carácter original fue reforzada en una segunda versión en el año 1992 a partir de tubos de fibro cemento y nudos de hormigón. Se esta pensando ya en una Tercera versión.. Figura 11. Torres del Agua, 1982. (Ciudad Abierta: Archivo Histórico José Vial, 2015) Figura 12. Re-interpretación propia de las torres de la plaza del agua. 2019 Figura 13. Miguel Eyquem, Estructura esencial: Curso de geometría para pensar construyendo un cuerpo estable (Valparaíso, Ediciones e[ad], 2014) Figura 14. Sistema de vano abierto a espacio cerrado.. 12a Fig.12 Vista frontal planta y perspectiva a) Seis torres, conjunto de tres pares. b) Torre como módulo.. 34.

(35) 2 1. 0. Fig.13. Fig.14. La primera versión, obra de Isabel Margarita Reyes y Juan Baixas, se originó en un taller de título, transformado en taller de obras. “Estas torres, surgieron como la Vertical de la Ciudad abierta. Fueron construidas con troncos de eucaliptus, de una sola pieza de 12,00 m. de largo, con verticales y diagonales que comprendían toda la altura; fuertes líneas que imprimieron una dinámica muy potente. Después de algunos años hubo que desmontarlas por seguridad ya que los troncos por ser material en bruto fueron afectados y ahuecados, debilitando la estructura.“18 Las diagonales, pretende hacer menos obvia la estructura. La escalera, un elemento para habitar de manera meramente funcional, en respuesta a un “requerimiento de mantención” necesario de la estructura. Las uniones, “En algunos lados es un perno pero no nos alcanzaba la plata para poner pernos en todos lados, entonces lo que se hizo fue un trozo de fierro redondo-que se cortaban con sierra para que quedara como punta - quedaba diagonal - y la otra punta se doblaba. Esta punta se introducía y clavaba martillando. Y la otra punta se doblaba golpeándola contra el tronco. Quedaba como un corchete clavado de los dos lados.”19 12b (18) Miguel Eyquem, Estructura esencial: Curso de geometría para pensar construyendo un cuerpo estable (Valparaíso, Ediciones e[ad], 2014), 9. (19) Transcripción de entrevista entre Juan Baixas y Camila Rivera. 2017. 35.

(36) Fig.15. “La permeabilidad de un material o de un cuerpo permite el traspaso, intercambio y flujo de un lugar a otro. La permeabilidad es una cualidad geométrica, material y urbana, que permite relaciones con el medio ambiente y el clima, pero además de ser una propiedad tectónica, es también una importante característica para el funcionamiento de los ecosistemas y sus comunidades ligadas a la arquitectura. Permeable es aquello que se deja influir o afectar, por lo tanto el concepto incluye también un cambio de estado moderado a partir de influencias determinadas, ya sean meteorológicas, orgánicas o sociales. Esta arquitectura es una configuración ligada a las fuerzas climáticas que la acogen, conducen a una configuración con transparencia, permiten que el interior sea traspasable y visible desde el exterior.” 20. 36.

(37) Geometría espacial “Las torres se componen de tres pares de unidades, entre si, seis. Ya que estaban situadas en el centro de un espacio el objetivo era el de alcanzar su mayor transparencia.. por ello las caras del primer nivel, de doble altura, no tienen diagonales. Las diagonales necesarias para obtener la rigidez se desplazan hacia afuera partiendo del mismo nudo y misma dirección de la diagonal del segundo nivel, siguiendo en línea el mismo ángulo.” 21 De ésta manera el módulo aumenta en la mitad su base en el suelo, al igual de proporcionar mayor estabilidad a través del ángulo de las diagonales. Además de la transparencia, la estructura debía ser resistente a las fuertes cargas del viento provenientes del Pacífico. A través de cuerpos prismáticos que tienen la diagonal interna a tensión, que constituyen tetraedros en cada nivel dentro de el volumen, se crea una doble estructura, de tensión y compresión y otra gravitacional. A pesar de que las torres en conjunto fungen como inestables, tienen tensores en el plano horizontal que las arriostran y unen entre si, permaneciendo estables en conjunto. La interacción de todos los elementos de la estructura gravitacional o barras suprimidas a tracción o compresión, comprenden una estructura elemental, esto quiere decir que cada uno de los elementos de cada unidad es esencial para su conformación. El estudio de la geometría de las Torres del agua comprende un nuevo estudio estructural con la misma problemática y fundamento pero con diferentes parámetros de resistencia estructural y de materialidad. La estructura debe de conservar la transparencia en el primer nivel y la ligereza de cada uno de sus elementos resistentes a la velocidad del viento y al peso en altura, así como, al movimiento telúrico. Por ser un espacio habitable deberá de resistir a la sobre carga de uso por persona por metro cuadrado así como a las cargas de los materiales que la componen. Los elementos diagonales son un elemento importante del conjunto, la estructura a compresión-tensión ayuda a la estabilidad de la estructura impidiendo su deformación. La iteración de las proporciones, así como el ángulo de los elementos diagonales pretende alcanzar una estructura permeable y libre en el interior del cuerpo.. Figura 15. Pictogramas de la morfología de las torres de agua. Elaboración propia, 2019 (20) Plan:B Arquitectos, Permeabilidad: Inclinaciones 01 (Medellín: Casa editorial Mesa editores, 2013) (21) Miguel Eyquem, El proyecto de la obra: de la gravedad a la levedad (Chile: Ediciones ARQ, 2016). 37.

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(39) Material & Comportamiento estructural.

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(41) Maderas de ingeniería La prefabricación industrial y digital, como el uso de productos avanzados de madera de ingeniería aumentan la eficiencia de la construcción. Para aumentar la resistencia, los módulos de elasticidad y cizalle en los productos de madera hay que disminuir el contenido de humedad y proteger de agentes atmosféricos o meteorológicos, para los cuales existen diferentes conceptos y productos que la protegen para que no se vea afectada por diferentes factores (rayos UV, fuego, agua, etc.) y organismos que la atacan. Diversos productos a base de madera para fines estructurales en la construcción han sido optimizados y están hechos con diferentes técnicas a base de partículas de madera de varios tamaños en combinación con adhesivos eficientes para alcanzar diferentes niveles de calidad. La madera contralaminada (CLT) es aquélla en la que se encolan capas de tablas de madera maciza en direcciones alternas. La madera laminada encolada (MLE) es aquella en la que los laminados se encolan entre si. Ambas proporcionan mayor estabilidad dimensional, durabilidad, resistencia y rigidez estructural y los elementos se puede prefabricar a dimensiones personalizadas.. Propiedades de la Madera Laminada Encolada Material Anisotrópico Dada la diferencia en dimensión y orientación de las células de la madera las propiedades son diferentes en cada uno de sus ejes.. Punto de saturación de la fibra, Psf: 12% de humedad Clase Estructural y propiedades mecánicas según Pino Radiata NCh1207.OF2005 Madera laminada, Sección constante Densidad 420,00 kg/m³ Dirección de las fibras paralelas a su eje axial.. Material Higroscópico Absorbe o entrega agua según las condiciones de temperatura y humedad relativa del ambiente. Humedad de equilibrio promedio según la zona climática definida en NCh1079: 15%. Módulo de Elasticidad Flexión fm,g,k = 24,00 N/mm² Cortante V= 2,50 N/mm². 41.

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(43) Comportamiento estructural Dimensionado de los elementos Para que la estructura sea estable, estática y capaz de alcanzar un estado de equilibrio ante cualquier estado de cargas y fuerzas (horizontales y verticales) que le afecte a lo largo de su vida útil, se lleva acabo un análisis del comportamiento estructural, tomando en cuenta las dimensiones de los elementos, horizontales, verticales y diagonales, así como las uniones y los puntos de apoyo. Se calcula la resistencia según su deformación, cargas axiales y momento máximo.. Deformaciones Para que las deformaciones no afecten la estética, funcionalidad y durabilidad de la estructura se hace un estudio del valor máximo admisible de las deformaciones dependiendo del tipo y función de la estructura. Se establece el siguiente límite de deformación vertical en la estructura, para voladizos se adoptará como L el doble de la longitud del vano de luz: Vigas principales soportando pilares: L/500 Tensiones Considerando que el sistema de referencia es principal de inercia, la distribución de tensiones normales responde a la ley de Navier, siendo la tensión máxima correspondiente a la barra solicitada a flexión simple. øm,d =MEd/W MEd Momento máx. de cálculo respecto al eje horizontal W Módulo resistente elástico de la sección b·h2/6 rectangular respecto al mismo eje øm,d = ≤ 75,00 kgf/m2 para madera laminada.. A través de la normativa oficial chilena NCh1198. Of2014 se sigue el procedimiento de diseño estructural según las tensiones admisibles para determinar las condiciones óptimas que deben tener los elementos de la estructura de madera para tener un buen comportamiento en conjunto.. Cargas & Sobre cargas Pp Peso Propio: Valor por m2 de cada uno de los elementos que constituye la estructura. Sc Sobrecarga de uso: Acción variable en el tiempo que se determina por la función y uso del edificio L Sobre carga de piso Lr Sobrecarga de techo W Sobre Carga de Viento según Normativa Chilena Oficial NCh432.Of1971, ubicación geográfica y altura de la estructura sometida a la velocidad del viento. Acción de Viento sobre la construcción Se calcula la acción simultánea del viento como lo indica la Normativa Chilena Oficial NCh432.Of 71. Según el efecto del viento en los dos ejes principales de la construcción, considerando la acción del viento que actúa sobre la superficie, perpendicular a ella. Dependiendo de la presión básica del viento (Presión media por el factor de ráfaga). q= u2/16 q Presión básica en kg/m2 u Velocidad máxima instantánea del viento. Sobre cargas de uso Las sobre cargas de uso uniformemente distribuidas según el tipo de edificio sometidas a un piso o cubierta están indicadas en la norma NCh1537.Of86. Se considera según la área de uso, la sobre carga correspondiente: Vivienda, áreas de uso general: 200kgf/m2 Pasillos y lugares de uso público: 400 kgf/m2. Se considerara la velocidad del viento según aumente la altura en el eje mas desfaborable: a 100, 110 y 120 km/h El empuje del viento depende del factor de forma y dimensión de la estructura. Para la superficie vertical que recibe la acción del viento: +0,8 q Para la superficie vertical contraria a la que recibe el viento: -0,4 q. Combinaciones de cargas por tensiones admisibles según la Norma PP+SC+L+Lr PP+SC+W. 43.

(44) Caso 1. 5,00m. 100 km/h. 2,50m. 110 km/h. 2,50m. 120 km/h. 2,50m. Resistencia Estructura abierta con peso en altura PP + V. 2,40m. ,90m. ,90m. 1,20m. 1.1 & 1.2 V + Pp 1.3 V + Pp + L + Sc Fig.16 Diagrama de fuerzas & cargas Caso 1 / Escala 1:100 Elaboración propia, 2019. 44.

(45) 1.1 Módulo base de las torres de la plaza del agua Base: 1,20m x 0,90m - Altura: 12,00m Madera en bruto/Rollizos de Eucaliptos Elementos Verticales: H: 5,00x2,50m, ø 100 mm Elementos Horizontales: LX: 1,20m, LY: 0,90m, ø 60,00 mm Elementos Diagonales: ø 60,00 mm. 1.2 Módulo base de las torres de la plaza del agua Base: 1,20m x 0,90m - Altura: 12,00m Madera en bruto/Rollizos de Eucaliptos Elementos Verticales,: ø 200 mm Elementos Horizontales: ø 120 mm Elementos Diagonales: ø 120,00 mm. La estructura recibe una fuerza de la acción de el viento a una velocidad de 100, 110 y 120 km/h conforme aumenta la altura según su base, ya que es una estructura abierta no recibe la acción del viento en la fachada contraria (-W) El Peso propio del tanque de agua es de 1000 kgf/m³. Para que la estructura sea estable y resista a las cargas a las cuales esta sometida sus elementos aumentan al doble siendo asi los soportes verticales de ø 200 mm, los horizontales de ø 200 mm y los diagonales de ø 120 mm. La estructura tiene un mejor comportamiento y aprovechamiento de las dimensiones de cada elemento. Cumple con el esfuerzo máximo de el momento respecto al área de la sección, disminuye mas de 50%: 11,12kgf/cm²<75,00kgf/cm2. Los elementos diagonales prolongados hasta la superficie, son los estabilizadores de la estructura. A través de ellos se arriostran los marcos, impiden su deformación, y se transfiere las cargas de los esfuerzos axiales.. El momento máximo resistente es de 311,61 Kgf/ cm² lo cual indica que la estructura no cumple con el momento resistente máximo de la madera aserrada el cual es 75,00kgf/cm². Esto indica que los elementos de la estructura no estan bien dimensionados para soportar las cargas a las cuales está sometida La tensión de diseño debe ser mayor a la tensión de trabajo máxima con respecto a la carga solicitada. La fuerza axial máxima indica que los elementos diagonales de la estructura toman protagonismo de la distribución de cargas, la estructura a tensión-compresión rigidiza el marco gravitacional. El esfuerzo axial máximo lo reciben las diagonales prolongadas en su base.. 1.3 Dos módulos base de las torres de la plaza del agua reflejados Base: 2,40m x 1,80m, Altura: 12,00m Para soportara la fuerza del viento en cualquier dirección se refleja el modulo, proporcionando de esta manera las diagonales arriostrantes en el otro sentido estabilizando así la estructura en el eje x & y. Conservando las dimensiones de los elementos de la estructura y sometida a una sobre carga de uso la fuerza resultante cumple así como en el caso de las fuerzas axiales máximas, siendo la tensión de diseño mayor a la de trabajo.. Figura 16. Diagrama de fuerzas & cargas en el caso 1. Elaboración propia, 2019. 45.

(46) Fig.17 Tablas del análisis del Caso 1 en el Software de Cálculo estructural SAP2000. Elaboración propia, 2019. 46.

(47) ,. 251 ,,. 23. 96. 711.. --. ,. Z. Z Y. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . 5. 223. Z. Caso 1.1. 2,6. 2 11,1. 4,34. 1483. -. ,. 7,7 ,. 2, 5193. ,. ,. Caso 1.2. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . 47. Y. Caso 1.3. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . Y. ,25.

(48) Caso 2. 7,50m. 100 km/h. 3,75m3. 110 km/h. 3,75m. 120 km/h. ,75m. Dimensiones Estructura cerrada con peso en altura y Sobre carga de uso PP + V + Sc + L. 2,7m. V + Pp + L + Sc Fig.18 Diagrama de fuerzas & cargas Caso 2 / Escala 1:100 Elaboración propia, 2019. 48.

(49) 2.1 Redimencionamiento del módulo base en MLE. 2.2 Re-dimensionamiento de el módulo base y altura.. Base: 2,40m x 1,80m, Altura: 15,00m Elementos Verticales: 150x250 mm Elementos Horizontales: 150x250 mm Elementos Diagonales: 150,00 mm. Base: 3,60m x 2,70m, Altura: 19,00m Elementos Verticales: 150x250 mm Elementos Horizontales: 150x250 mm Elementos Diagonales: 150,00 mm. Se considera una forma cerrada por lo que la estructura recibe la misma fuerza de la acción de el viento como el caso 1; a una velocidad de 100, 110 y 120 km/h conforme aumenta la altura según su base, así como la acción del viento en la fachada opuesta (-V). El Peso propio del tanque de agua es 1000 kgf/m³. Para crear habitabilidad en la estructura, se re-dimensiona el módulo base, aumentando el doble su área. La estructura crece en su altura un módulo más en el eje z siendo así 7,50m en la planta y 3,75 en las tres plantas superiores. Para crear una estructura resistente a las fuerzas axiales, los elementos diagonales contemplaran toda la altura.. La sobre carga es según el área de uso, la sobre carga correspondiente como lo indica la tabla 2.2 mas el Peso propio de las cargas transferidas por el piso.. La estructura recibe la misma fuerza de la acción de el viento, el peso propio, así como la sobre carga de uso y piso, a una mayor altura. Aun conservando las mismas proporciones de los elementos el momento máximo y fuerzas axiales máximas cumplen con lo establecido.. Piso 15,00 kgf/m² Contrachapado 10,00 kgf/m² Aislación 5,00 kgf/m² Costaneras 5,00 kgf/m² Cubierta 11,00 kgf/m². 2.3 Re-dimencionamiento de el módulo base, altura y ángulo de inclinación de las diagonales.. Para crear habitabilidad en la estructura, se re-dimensiona el módulo base, aumentando en su altura. La primera planta con una doble altura de 7,50m y las dos plantas superiores de 3,75m de altura.. Para crear una forma libre en el interior del cuerpo y resistente a las fuerzas axiales, los elementos diagonales contemplaran toda la altura y aumentan en su ángulo. La estructura tiene un mejor comportamiento en conjunto que en el caso 2.2 lo que indica que los elementos diagonales son elementales para su buen funcionamiento resistente a las cargas atribuidas. 1. El material en este caso es madera laminada encolada y su coeficiente de resistencia es mayor por lo que la estructura tiene un mejor desempeño en conjunto. Sus elementos componen de 150x250mm y las vigas principales son dobles creando un sistema de amarre ente elementos horizontales verticales y diagonales. En el análisis de la fuerza resultante de el momento máximo aumento del caso 1.3 pero cumple con respecto a el momento máximo de la madera laminada encolada: 75,00kgf/cm². Las fuerzas axiales máximas cumplen según su respectiva área de la sección.. Figura 18. Diagrama de fuerzas & cargas / Caso 2 Elaboración propia, 2019. 49.

(50) Fig.19 Tablas del análisis del Caso 2 en el Software de Cálculo estructural SAP2000. Elaboración propia, 2019. 50.

(51) ,. ,,. ,. ,,,,. ,. ,. ,. 27414. 011 - 36. 9. , 442,72. 304, 04. Z Y. Caso 2.1. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . Z. Z. Z. X. Y. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . 51. 427,79. Z. Z X. Caso 2.2. 13990 0,. X. Caso 2.3. X. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf) .

(52) Caso 3. 100 km/h. 7,50m. 3,75m3. 110 km/h. 3,75m. 120 km/h. ,75m. Forma Estructura habitable con peso en altura y sobre carga de uso PP + V + Sc + L. 2,70m. 8,10m2. V + Pp + L + Sc Fig.20 Diagrama de fuerzas & cargas Caso 3 / Escala 1:100 Elaboración propia, 2019. 52. ,7m.

(53) 3.1 Cuatro módulos base para crear estructura habitable. 3.2 Elementos diagonales toman protagonismo-. Base: 3,60m x 2,70m, Altura: 19,00m Elementos Verticales: 160x320 mm Elementos Horizontales: 160x320 mm Elementos Diagonales: 160x320 mm. Base: 3,60m x 2,70m, Altura: 19,00m Elementos Verticales: 160x320 mm Elementos Horizontales: 160x320 mm Elementos Diagonales: 160x320 mm. Se considera una forma cerrada y habitable de uso general, libre en el interior de el espacio, los módulos a los lados de el espacio interior protegido, son circulaciones de uso público por lo que reciben una sobre carga de uso de 400 kgf/m². la estructura recibe la fuerza de la acción de el viento a una velocidad de 100, 110 y 120 km/h conforme aumenta la altura según su base, ya que es una estructura cerrada recibe la acción del viento en la fachada opuesta (-V). El Peso propio del tanque de agua es 1000 Kgf/m² El peso propio del piso es de 46,00 Kgf/m². Se toma eficacia de la estabilidad proporcionada por los elementos diagonales, omitiendo los verticales. Conservando las proporciones de sus elementos y sometida a las mismas cargas como en los casos anteriores, la estructura tiene un mejor comportamiento en cuanto a el momento resistente máximo. Ejerce una mayor fuerza axial que el caso 3.1 aun así, la estructura cumple con lo establecido. A través de el análisis estructural previo, se concluye que los elementos diagonales proporcionan rigidez y estabilidad a la estructura para resistir a las cargas atribuidas del viento así como de su uso y un peso constante en altura. Las diagonales pretenden darle transparencia a la estructura, se desplazan hacia afuera liberando el espacio interior de la doble altura.. Piso 15,00 kgf/m² Contrachapado 10,00 kgf/m² Aislación 5,00 kgf/m² Costaneras 5,00 kgf/m² Cubierta 11,00 kgf/m² Según el análisis el momento máximo y fuerzas axiales máximas cumplen con lo establecido.. 53.

(54) Fig.21 Tablas del análisis del Caso 2 en el Software de Cálculo estructural SAP2000. Elaboración propia, 2019. 54.

(55) -. ,. 3733,36. ,. ,,,. -485,07. 4. Z ,. ,. X. Caso 3.1. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . ,. ,,. -1. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. 2282,86. Z X. Caso 3.2. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . 55. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. -1094,03. ,.

(56) D. 2,70m C. 8,10m B. 2,70m A 10. 1,80m. 9. 3,60m. 8. 3,60m. 7. 1,80m. 6. 3,60m. 5. 1,80m. 4. 3,60m. 3. 3,60m. 2. Z X Y. Caso 3.3. Momento (Kgf-cm) · Axial (Kgf ) . 56. 1,80m. 1.

(57) 80. ,3. 6. 1 9. , 97. 7,. 1 59 8, 9. 28. Z. Y X. 57. 1 5 86. ,5. ,99 0, 1. 5. 3 887. 0, 1. 9. X. 21. 10. Z. ,7. 48. 06. 3. 7. 7 64 ,0. 201 9, 5 76. 0,. Y0, 1. 9. 4. 10. 02. 61. 8 2, 19. 5,. 8,. 2. 64. 3. 17. 19. 0, 18. , 01. , 47. 1 7 37 ,29. 4234,06. 1 731 ,81. 11. ,21. 78. 7. , 64. , 64. 9,. ,4. 2. 7 92,47. 11. ,3. 1 7 83,39. 23. 23. 23. 1. ,7. 11. 9. 15. ,7. 2 ,2. 61. 23. 19. 3,. 1. 1. 16. 11. 4,3. 9. 2 ,2. 5 3 3 89 6,2 7. 19. 1. ,3 75. 17. 452 0,4 4. 6. 6,. 9, 7. ,7. 7. 17. 10. 72. 8, 7 10. 1 97 4, 4. 73. , 01. 0, 0 4. 2 1 ,5 0 , 04. 4281,26. 1. , 08. 241 8,07. 2. 7 ,0. 18. 2. 42 36, 49. 02. 17. 6 ,7. 1 7 47 ,89. 0,. 7 1 7 ,7 2. 2 1 ,2 18 0 ,0. , 44. 7 1 5,26. ,4. 2422 ,1 2. 22. 6. 5. 53. ,0. 4097 ,6. 1 63 8,. 11. 17. 1 640,7 7. 4089,94 11. 22. ,7. 3. ,8. 8. 21. , 84. ,7.

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(59) Diseño de uniones con sujesores mecánicos. Para que la estructura de madera tenga un buen desempeño resistente y funcional, las uniones constituyen un factor fundamental, el de garantizan la indeformabilidad del conjunto. El diseño de las uniones consiste en: Cuantificar la fuerza solicitante: magnitud, orientación y sentido, definir el medio de unión: tipo y calibre, cantidad requerida de sujesores, la disposición de los sujesores según la naturaleza de los bordes y controlando excentricidades.. Los bordes de la madera se distinguen entre los bordes cargados que están afectados por las sujeciones y los bordes descargados a los que no les afecta la acción de ellas. Las sujeciones ejercen una fuerza sobre los maderos que puede descomponerse en dirección paralela o normal a la fibra de la madera, su esparcimiento se distribuye con respecto al madero solicitante que es el que tiene menor desviación entre la fuerza de interfaz y la fibra, la cual condiciona el equilibrio estático del cuerpo libre.. La Normativa Chilena Oficial Nch1198.Of2014 especifica las capacidades admisibles de carga, Pad, expresadas en función de: Tamaño de sujesor (calibre/D:diametro), Propiedades mecánicas del acero: tensión de fluencia Fff, Espesores y propiedades mecánicas de los maderos: Resistencia al aplastamiento Paap,p; Rap,n.. El comportamiento de la unión y la capacidad de resistencia de la madera se evalúa según los distintos criterios de los modos de fluencia para definir y evitar algún tipo de fallo ya sea por el agotamiento de la resistencia de aplastamiento de la madera o de la flexión del acero causantes del desgarro de hilera o de bloque.. Según la fuerza solicitante se definirá la cantidad y disposición requerida de los sujesores, respetando las distancias mínimas a los bordes y controlando las excentricidades para evitar algún tipo de fallo y resistir a las cargas expuestas (viento, sismo, etc.). Las uniones se someten a distintos factores de modificación: Duración de la carga kD, Humedad KUH, Temperatura KUT y Longitud de Hilera Ku.. Se diseñan dos uniones tipo para el edificio: A. La unión de empalme, entre dos vigas y el poste. Estas uniones en las plantas superiores. B. Unión-fundación, la cual es el anclaje a la Zapata y responde a la mecánica de Suelo. Esta Unión tipo se diferencia en los extremos de la estructura por un soporte, y en el centro de ella, el encuentro de dos postes.. La distribución de las uniones se rige a través de la distancia mínima entre pernos (gramil), dependiendo si es una unión comprimida o traccionada y hacia los bordes en función de su orientación con respecto a la dirección de la fibra de la madera.. 59.

(60) Fig.22. 60.

(61) La unión tipo A, se localiza en el encuentro entre las vigas dobles y los postes los cuales forman el marco tipo. Para esta unión se considera una carga axial de 265Kg por lo que es correspondiente emplear pernos de 1/2” los cuales soportan 180kg c/u, así como disponer de conectores dentados. Los dientes del conector una vez hincados en la madera quedan distribuidos sobre una amplia superficie, lo que les permite resistir fuerzas de tracción y compresión. Estas uniones tienen un buen comportamiento estructural ya que el anillo de contacto que rodea el agujero central incorporado en la base de los conectores, materializa una unión de contacto con el vástago del perno, el que funciona solicitado a esfuerzo de corte sin aplastar las paredes del agujero de la madera. Por cuestión de diseño se consideran dos pernos de 1/2” y cuatro conectores dentados D50. El Gramil entre los pernos con conectores dentados, paralelo a la fibra, es de 110mm entre ellos y a 95mm a los bordes. Figura 22. Detalle constructivo unión A Escala 1:40 · Contrachapado e:30mm · Escuadria 2x4 Pino Radiata · Placa arriostrante terciada e:15mm · Viga MLE 150x300mm · 2P Ø1/2” · 4 GOL 58X5 · 4 CO D5. 61.

(62) Fig.23. 62.

(63) La unión tipo B es la unión de anclaje entre los postes y la fundación en el suelo. Para el diseño de estas uniones- fundaciones, se considera una carga puntual de 2000Kg, por lo que es preciso usar pernos de 5/8” los cuales soportan 800kg c/u. Esta unión consiste en un herraje metálico de 12mm de espesor, el cual es una aleta que va entre el poste de MLE, sujetado por cuatro pernos de 5/8”. Esta va sujetada a una base la cual va anclada por cuatro pernos de 250mm de largo a la zapata de concreto armado. El Gramil entre los pernos de 5/8” paralelo a la fibra es de 110mm entre ellos y a 95mm a los bordes. Figura 23. Detalle constructivo unión B Escala 1:40 · M 4Ø12 · DM Ø8@25 · Hormigón H-20 · 8P Ø5/8” · Conector metálico e:12mm · Pilar doble MLE 300x300mm · 4P Anclaje L:250mm · Placa metálica e:12mm · Radier e:80mm · Mejoramiento de terreno según exigencia mecánica de suelos 2 capas e:250mm · Hormigón H-20 · MØ 4@12 · MØ10@20 · Emplntillado H-5 e:70mm. 63.

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(65) Apoyos & Cimentaciones. Tipo de Suelo ll: Alfisoles - Suelo Cohesivo Textura: Franco, franco arenosa, franco arcilloso Estudiando el suelo que subyace la estructura, según su diseño, para que los esfuerzos se transmitan uniformemente se consideran: Cimentaciones individuales: Cada soporte tiene su propia transferencia de carga, lo que permite adaptarse a las condiciones topográficas. Apoyos Simples (no rígidos): Uniones articuladas que permiten la rotación o el giro en los tres sentidos, pero el desplazamiento está impedido en el eje x y en el eje y, es decir, restringen la traslación. Se asume una mecánica del suelo con una tensión admisible del terreno de 1.2Kgf/cm2 y una dinámica de 1.8Kgf/cm2. La fundación debe cumplir con un aplastamiento mayor o igual a 80%. Se considera una carga axial de N=1.2Ton y una acción de V=0.14. Se diseña una Zapata de 100x100cm de base, altura de 50cm, altura de tierra de 50cm y un cuello de 40x40cm de Hormigón armado, la cual cumple con un 100% de Aplastamiento y la tensión admisible es de 0.449kgf/cm2 la cual es menor a la tensión de diseño del terreno.. 65.

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(67) Condiciones de seguridad para incendios. Una construcción con madera de ingeniería, en este caso MLE, ofrece una excelente resistencia al fuego y evita que ocurra una falla estructural. Su comportamiento es más predecible y se puede contar con un margen de reacción más amplia que con otros materiales. Sus propiedades aislantes hacen que resista al fuego hasta 250°C (temperatura a la que el acero se debilita) y se quema lentamente por su baja conductividad térmica. Se forma una capa carbonizada en el exterior lo cual protege la parte interna.. En este caso se usó el meto de cálculo del Código Nacional de Construcción de Canadá (Wood Design Manual) para determinar el factor de resistencia al fuego o FRR (Fire Resistance Raiting), cuyo valor expresa el tiempo en minutos que tarda en carbonizarse la madera en rangos de media hora: F30, F60, F90 y F120. Según las caras expuestas al fuego de cada elemento constructivo, distinguiendo entre vigas y pilares, la velocidad de avance de carbonización para M.L.E. de Pino Radiata promedio de β: 0.7 mm/min y el tiempo transcurrido desde el inicio del fuego, tf, se hace un análisis para estimar la profundidad de carbonización, d car, y la sección transversal residual de cada elemento.. Dada la condición de ventilación que existe en Valparaíso, lo que ha provocado incendios en repetidas ocasiones, es de suma importancia que la estructura cumpla con las normas mínimas de seguridad contra incendios establecidas por la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción de Chile (O.G.U.C.), Título 4, Capítulo 3.1. en donde se detallan los requerimientos de protección pasiva a cumplir.. Esto establece la capacidad estructural de cada elemento para permitir la evacuación del recinto en un tiempo determinado, antes de que la estructura colapse.. La O.G.U.C 2016 señala los parámetros del tiempo de resistencia mínimo, según las carga programática del recinto. Para ello se debe calcular la cantidad de pisos que tiene el edificio (Altura total/3,5). En este caso se considera un edificio de cinco pisos. La Tabla 1 del Artículo 4.3.4 de La O.G.U.C. señala que un edificio de 5 pisos, con una carga de ocupación de destino Público, de una superficie sobre los 1500.00m2 edificados, corresponde a un edificio dentro de la categoría ‘B’, el cual debe cumplir con un factor de resistencia al fuego en elementos soportantes horizontales y verticales de F-90.. Para esto se utiliza la siguiente ecuación: dcar= β ∙tf dcar= (0.7 mm/min)(90min) = 63mm Esto significa que para los elementos constructivos que exigen F-90, la profundidad de carbonización es de 63mm por cara expuesta.. 67.

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(69) Proyecto.

(70) Fig.24. 70.

(71) Alimapu cerros · quebradas · mar. Valparaíso se define por su condición geográfica y localización como una ciudad puerto de la costa suroeste de América del Sur entre las coordenadas de latitud 33°05’ Sur y longitud 71°37’ Oeste y a 115Kms al noroeste de la capital de Santiago. Tiene una identidad propia la cual es su entorno natural, compuesto por una bahía abierta hacia el norte y protegida hacia el Sur por una cadena montañosa de tipo cordillera que sus faldas, quebradas y vertientes dan al mar, esto la convierte en un ‘anfiteatro natural de cerros que enmarcan el océano Pacífico’.²². Figura 24. Mapa de Valparaiso. Escala 1:25.000. Elaboración propia en base a material proporcionado por el profesor Mario Carreño. 2019 Figura 25. Mapa de Chile, Region V. Elaboración propia de SVG. 2019 (22) Glenda Kapstein, Ciudad Anfiteatro (Valparaíso: Ediciones ARQ 73, 2009), 23 - 27.. Fig.25. 71.

(72) Fig.26. 72.

(73) Fig.27. Desde el punto de vista climático, la región V de Valparaíso presenta un clima templado mediterráneo con lluvias invernales entre Mayo y Octubre que en promedio, ascienden a 480mm anuales. El Océano Pacífico, como la corriente de Humboldt, condicionan la conducta de los elementos climáticos de la región y mantiene temperaturas moderadas a lo largo de todo el año. La temperatura media en verano alcanza 20°C y en invierno 15°C. La brisa marina y los vientos oceánicos son la razón de la constante humedad atmosférica en el lugar. La humedad relativa del aire durante el día en el verano alcanza 65%. Los vientos predominantes soplan desde el Suroeste para el Noreste con una velocidad promedio del viento de 5 m/s.. Figura 26. Diagrama bioclimático de Givoni. Elaboración propia. 2019 Figura 27. Datos Climáticos de Valparaíso. Elaboración propia. 2019. 73.

(74) N NNW. NW. NNE. NE. 2000. WNW. ENE. 1000. 0. W. E. WSW. ESE. SW. SE. SSW. SSE S. 0 >1 >61 km/h. >5. >12. >19. >28. >38. >50 meteoblue. Fig.28. 74.

(75) Dada su condición de ventilación existe el fenómeno 30/30/30 que ha atacado Valparaíso en repetidas ocasiones. La combinación de temperaturas mayores a 30°C, menos de 30% de humedad en el ambiente y mas de 30 nudos de velocidad ayudan a una rápida propagación del fuego provocando incendios. Así lo describieron sus primitivos habitantes los Changos, ‘Alimapu’ que en mapundungún significa ’tierra ardiente’ haciendo alusión al fenómeno que en repetidas ocasiones destruyo la ciudad. Ademas de los incendios, en Valparaíso existe una serie de riesgos naturales que suceden según la estación y dependen del grado o magnitud: Los fenómenos hidrometeorológicos (derrumbes, aluviones, inundaciones) inciden en el cordón de los cerros que rodea la ciudad. Las fuertes pendientes, el suelo erosionado por la falta de vegetación y los fuertes vientos provoca el deslizamiento de las laderas, el material erosionado baja con las lluvias por las quebradas en forma de aluvión. La zona se ve afectada frecuentemente, por los terremotos interplacas o de subducción, los cuales son generados por el esfuerzo compresivo horizontal de la Placa de Nazca en contacto y bajo la placa Sudamericana, característicamente estos terremotos, tienen el epicentro submarino, pero generalmente no generan tsunamis y alcanzan una magnitud de 8,75 en la escala Richter.. Figura 28. Meteoblue, Velocidad y dirección del viento en Valparaíso, 2019. 75.

(76) Fig.29. 76.

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