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Estructuras Geodésicas

Una estructura geodésica se genera mediante la subdivisión geométrica de un poliedro o porción de éste. Los vértices de este poliedro tocan la superficie de una esfera que lo circunscribe, es decir reducir a ciertos límites mediante el trazo de una línea cerrada, de ahí el termino geodésico.

Historia

Richard Buckminster "Bucky" Fuller daba clases en el Vlack Mountain College en Carolina del Norte, Estados Unidos durante los veranos de 1948 y 1949. Fue ahí donde, con el apoyo de un grupo de profesores y estudiantes estudiantes, cuando empezó a reinventar un proyecto que lo haría famoso: la cúpula geodésica. Aunque la cúpula geodésica había sido creada 30 años antes por el Dr. Walther Bauersfel, a Fuller se le acreditaron las patentes en los Estados Unidos, además de popularizar esta estructura.

Arquitecto Estadounidense Buckminster Fuller.

Uno de sus primeros modelos fue anunciado por primera vez en 1945 en el Bennington College en Vermont, donde ocasionalmente daba clase. En 1949, levante su primer cúpula geodésica que podía sostener su propio peso sin ninguna limitante. Tenia 4.3 metros de diámetro y estaba construida de tubos de aluminio de pedacería de aviones, y una cubierta de plastico-vinilo en forma de un icosaedro. Para probar su diseño, Y convencer a las personas que no creían en su proyecto, Fuller hizo que varios estudiantes que le ayudaron a contruir la cúpula fueran suspendidos de esta. El gobierno de los Estados Unidos reconoció la importancia de su trabajo, y le dio fondos para su firma Geodesics Inc. in Raleigh Carolina del Norte para hacer pequeños domos para los Marines. Dentro de unos pocos años miles de domos y cúpulas fueron construidos al rededor del mundo.

Fundamentos de la Estructura y la Geometría Sagrada

Las estructruras geodésicas están íntimamente relacionados con la geometría sagrada, al basarse en uno de los sólidos platónicos: el icosaedro, a partir del cual se generan la mayor parte de las estructuras geodésicas. Estos sólidos se inscriben en una esfera, tocando sus vértices la superficie de ésta, si proyectamos sus aristas hacia la superficie de la esfera, lograremos poliedros esféricos, base para la construcción geométrica de las geodésicas, dentro de la cual se encuentran pentágonos, y hexágonos.

Los Solidos Platónicos Sacred Geometry.

Materiales: Coberturas para estructuras geodésicas

Lona Plástica: Se puede utilizar la lona de PVC, gruesa, resistente y que viene em vários colores. Existe también um producto muy bueno y resistente, mucho más económico que se denomina Raffia laminada o Raffialon, de fibras de polipropileno trenzadas cubier tas de polietileno. La misma está siendo utilizada em reemplazo a la anterior (PVC) por su resistencia y precio. Es común verla como piso en las carpas de camping.

Lona Plástica Transparente: Material que da uma terminación muy vistosa a los domos geodésicos aunque no se puede garantizar su durabilidad por más de dos años. Ideal para carpas para eventos desmontables. Policarbonato: El policarbonato alveolar (de 4 o 6mm) es un material óptimo para invernaderos aunque un poco caro. Tiene elevada aislación térmica, y propiedades anti-granizo y anti-helada; sumado esto a una garantía de por lo menos 10 años de duración, entonces quizás la inversión valga la pena. Los triángulos del material se aseguran a la estructura por medio de unas molduras atornilladas a la estructura.

Vidrio: El vidrio es un material excelente para recubrir domos geodésicos. Es económico y bonito, aunque hay que tener ciertas precauciones para colocarlo correctamente y evitar filtraciones de agua y roturas. El vidrio laminado, o con film de seguridad, incluso un vidrio float común de 5mm son resistentes a impactos como el del granizo.

Teja Asfáltica: Son pizarras asfálticas cuya utilización es muy común en Europa y EEUU, donde la mayoría de los techos utilizan estos materiales como terminación. Están compuestas por una base debitumen con fibras de vidrio entrelazadas que le confieren gran resistencia y flexibilidad. La colocación es muy simple pudiendo 2 personas entrenadas, cubrir hasta 75 m2 por día. Se instalan sobre machimbre o fenolico clavando el material directamente. La placa tiene 4 aletas del tamaño de una pizarra tradicional que quedan a la vista y jerarquizan el diseño de la vivienda. Las pizarras no necesitan mantenimiento y ofrecen estanqueidad absoluta. Por su bajo peso ( 10 Kg./m2) y la facilidad en el manipuleo; las pizarras permiten reducir la estructura y el costo de la mano de obra de instalación. El material ofrece un excelente acabado estético.

Madera Terciado Fenólico: El terciado fenólico es una madera altamente resistente por su estructura laminada. Tiene el beneficio también que viene en planchas grandes, de las que se pueden recortar perfectamente los triángulos individuales para recubrir el domo.

Ferrocemento: Para las cubiertas de ferrocemento, se construye un tejido o esqueleto metálico, que por lo general esta formado por varillas de hierro número 4, o bien con mallas electro soldadas. El armado del esqueleto se complementa con varias capas de tela de gallinero/metal desplegado. Luego se recubre con una capa de 1 o 2 cm. de una mezcla de arena, cemento y agua al 3x1. Tambien se puede aplicar cemento acrílico.

El ferrocemento, para la construcción de cubiertas es una de las técnicas constructivas más económicas y funcionales, por lo que su aplicación presenta múltiples ventajas:

1. Para su construcción no se requiere de mano de obra especializada ni de herramientas sofisticadas, 2. Para las cubiertas de ferrocemento, pueden producirse piezas prefabricadas con procedimientos de construcción en serie o simplemente a pie de obra, sin requerir de instalaciones ni maquinaria pesada, 3. Los materiales que requiere pueden obtenerse prácticamente en cualquier lugar, pues son materiales básicos en la industria de la construcción –cemento, arena, varillas, malla metálica, etc.-, 4. Debido a que este sistema constructivo es impermeable, es ideal para la construcción de cubiertas, 5. Es un excelente aislante del sonido y, 6. Las piezas construidas con ferrocemento, pueden ser reparadas con facilidad y económicamente.

Concreto Acrilico: Mezcle cemento Portland y Latex acrilico hasta la consistencia de um engrudo. Esto se llama ECL (Engrudo de Cemento-Latex) Cuando se le agrega arena a esta mezcla hasta la consistencia de un mortero de albañilería resulta el MA (Mortero Acrilico)

ECL = Engrudo de Cemento-Latex. Es una mezcla de latex y cemento P.

MA = Mortero Acrilico. Es una mezcla de ECL y arena.

Si esparcimos el ECL sobre una tela de fibra de vidrio o similar, empapando bien la tela, y agregamos MA hasta el grosor de 7/10 mm, dejando secar al sol, esta superficie endurecerá firmemente. Soportará grandes pesos. Esta construcción en forma de membrana se llama “Concreto Acrilico” o AC.

Con una pintura adecuada (elastómerica o acrílica) es posible darle una terminación tipo techo/pared exterior, totalmente impermeable y resistente a las inclemencias del tiempo.

Interiormente, el machimbre confiere gran calidez y bellos formas geométricas que se pueden atenuar o acentuar dependiendo de la colocación y terminación de la pintura aplicada. El fenólico también da una terminación madera muy bonita, aunque no con tantas líneas rectas.

Beneficios de la Estructura Geodésica

Menores costes iniciales: Reducción en costos de materiales, gracias a la forma esférica que aprovecha el espacio en un 30%. Reducción en costo de energía (hasta el 50%). Reducción en costos de mano de obra (más rápido, más fácil, más simple).

Seguridad: Resistencia a vientos, tormentas, sismos y nieve. La forma geodésica del domo es el diseño más fuerte y robusto para soportar los vientos o la acumulación de nieve (son comunes en la antártica como observatorios y laboratorios). Cuanto más sopla el viento, al no tener superficies de succión este lo rodea y lo tiende a afirmar más al suelo. Ninguna estructura cubierta es tan estable y fuerte.

Resistencia estructural: Las juntas de las estructuras rectangulares de las construcciones tradicionales ceden a veces bajo condiciones de estrés, resultando en una inestabilidad estructural a no ser que utilizamos elementos de sujeción adicionales. La forma geodésica optimiza la carga, pos sus propiedades de tensegridad, desplazando las fuerzas a lo largo de toda la estructura.

Concentrador de la luz y el calor: Orientando bien las aberturas (ventanas, ventanales y ventiluces, el domo geodésico es un colector de energía solar pasivo ideal. Actúa como un reflector gigante de luz hacia dentro del domo, también concentrando y reflejando el calor interior, esto ayuda a prevenir la pérdida de calor por irradiación hacia afuera.

Menor superficie de pared expuesta al exterior en relación a la superficie cubierta: Beneficio propio de la esfera, que reduce la superficie expuesta al exterior (mejorando la temperatura interior) en relación a la superficie cubierta interior.

Mejor ventilación y flujo de aire: La ventilación del domo, con adecuadas aberturas en la base, medio y cenit (cúpula), proporcionan una excelente mezcla del movimiento del aire y la temperatura, funcionando como una chimenea, de abajo hacia arriba y al centro.

Distribución excelente del aire: La buena circulación del aire gracias a que no hay bordes o rincones, no permiten el estancamiento de aire que puedan crear proliferación de hongos, bacterias o humedad.

Temperatura más uniforme: Gracias al flujo mejorado del aire, la temperatura es más uniforme que en un cuarto convencional. No hay puntos fríos o calientes.

Barato de calefaccionar: El volumen de aire dentro del domo es menor que en un cuarto tradicional, por lo que es mas barato mantenerlo tibio en invierno, ahorrando cerca de 50% en energía.

Una forma única, un nuevo estilo, estéticamento bello: La cúpula es una estructura abovedada de la antigüedad que está encontrando nueva aceptación. Tiene un estilo único enaltecido y agrandado por los métodos modernos de construcción.

Reproducción de motivos celestes y bellas geometrías: Debido a la forma abovedada de las domos se puede reproducir el cielo o las estrellas, esto las hace ideales para parques temáticos, iglesias o planetarios. Las formas geométricas resultantes interiores son atractivas y bellas.

Diseñado como kit autoconstruible: Con adecuadas instrucciones es muy fácil armarlo. En su construcción pueden participar personas poco experimentadas, ahorrando mucho dinero en mano de obra.

Fortaleza para colgar estructuras en su interior: El techo y los muros de una domo pueden tolerar con total seguridad estructuras colgantes, tales como balcones, plantas, entrepisos, etc.

Construcción en lugares remotos, disponibilidad de materiales: Métodos simples de construcción y la disponibilidad de los materiales básicos hacen que la construcción de domos en áreas remotas sea relativamente fácil y rápida. Se han construido domos por todo el mundo, desde desiertos, hasta los polos.

Patrón de circulación radial: En colegios, los patrones circulares eliminan los pasillos; en teatros e iglesias posibilitan mayor número de butacas y mejor visibilidad. En invernaderos mejor incidencia solar y en viviendas optimización de los espacios.

Interiores diáfanos: Sin vigas, columnas o paredes de sostén interiores.

Menores tarifas de las aseguradoras: Porque una domo es prácticamente indestructible, se puede asegurar a menor precio.

Pequeña cimentación: Debido a la estructura esencialmente liviana, no precisa un cimiento complicado.

Estructura Geodésica en la Biología

Buckminsterfullereno Buckminsterfullerene.

La estructura geodésica encontrada dentro del citoesqueleto es un ejemplo clásico de un patrón que se halla en toda la naturaleza, a muchas y diferentes escalas. Los grupos esféricos de átomos de carbono, llamados “buckminsterfullerenos” o “ buckybolas”, junto con los virus, enzimas, organelos, células y aun pequeños organismos, exhiben formas geodésicas. Extrañamente, pocos investigadores parecen haberse preguntado por qué esto es así. Ingber piensa que este patrón recurrente es una evidencia visual de la existencia de reglas comunes de autoensamblaje. En particular, todas esas entidades se estabilizan a sí mismas en tres dimensiones, de forma similar al arreglar sus partes para minimizar la energía y la masa a través de una tensión continua y una compresión local, o sea, a través de la tensegridad.

El ensamblaje de virus, la forma más pequeña de vida en la Tierra, involucra interacciones vinculantes entre muchas proteínas similares para formar una capa geodésica viral que encierra el material genético. Durante la formación del virus, las extensiones lineales de las proteínas se traslapan con colas similares que se extienden desde las proteínas vecinas para formar un marco geodésico triangulado a una escala nanométrica. Cada unión en este marco se autoestabiliza como resultado de un balance entre el tirón de las fuerzas atractivas intermoleculares (enlaces de hidrógeno) y la habilidad de las colas individuales de las proteínas para resistir la compresión.

El mismo esquema básico aparece en las buckybolas, excepto que los bloques de construcción son átomos en lugar de proteínas. En las buckybolas, sesenta átomos de carbono forman una esfera geodésica cubierta por veinte hexágonos intercalados con doce pentágonos, que es el patrón de un balón de fútbol. En efecto, las noventa uniones carbono-carbono en una buckybola son los amortiguadores en una esfera de tensegridad (ahora ya sabemos por qué los balones siguen siendo redondos luego de muchas patadas).

Referencias

1. Serrano (2011) Geodésicos Post Terremoto. Investigación Aplicada en la Emergencia. Revista Invi. España
2. Pinto (2011) Bucky Fuller: Entre puentes, domos y palacios de cristal. Revista Más. Bogotá, Colombia.