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6.21. Taller de Diseño V (Obligatorio)

6.21.1. Justificación ↑ Volver arriba

Taller de Diseño V: Edificio Educativo/Cultural desarrolla un edificio de escala media con un programa marcadamente más complejo que Taller de Diseño IV (AR2D1, prerrequisito) – una escuela, biblioteca o pequeño centro cultural – en el que un sistema estructural de gran luz explícito y un proceso de diseño deliberadamente orientado al desempeño generan, en lugar de meramente acomodar, la propuesta arquitectónica. El taller pide a los estudiantes resolver criterios de luz natural, acústica y confort mecánico para espacios con requisitos de desempeño específicos (aulas, auditorios, galerías), y detallar una envolvente de edificio de alto desempeño que soporte esos criterios. Este curso es la base para Taller de Diseño VI (AR2D3).

6.21.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Diseñar un sistema estructural de gran luz (cerchas, arcos, cáscaras o estructuras espaciales) apropiado para los requisitos espaciales de un edificio educativo o cultural de tamaño medio.
2. Integrar criterios de desempeño ambiental y estructural como impulsores generativos de la propuesta de diseño desde las etapas más tempranas del diseño.
3. Diseñar vanos y sombreamiento para un desempeño adecuado de luz natural en aulas, galerías y otros espacios específicos del programa.
4. Resolver los requisitos de desempeño acústico (reverberación, aislamiento) apropiados para los espacios específicos del programa.
5. Seleccionar y coordinar sistemas mecánicos (HVAC) con el diseño arquitectónico.
6. Detallar una envolvente de edificio de alto desempeño que soporte los objetivos de desempeño de luz natural, térmico y acústico del edificio.

6.21.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

AG-A08) Comprensión de Problemas: Comprende los problemas de diseño estructural y ambiental para la construcción e ingeniería asociados con el diseño de edificios. (Usage)

AG-A11) Confort Ambiental: Demuestra conocimiento adecuado de problemas físicos y tecnologías, así como de la función de los edificios para proporcionarles condiciones internas de confort y protección dentro de parámetros medio ambientales. (Usage)

AG-A14) Creatividad: Posee capacidad creativa en técnicas de construcción, fundada en una comprensión integral de las disciplinas y métodos de construcción relacionados con la arquitectura. (Usage)

6.21.4. Contenido ↑ Volver arriba

6.21.4.1. Estructuras de Gran Luz y Especiales (10 horas) [Habilidades AG-A08] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Schierle, 2012)

Temas

1. Arcos y bóvedas: geometría funicular de compresión, requisitos de contrarresto, bóvedas nervadas vs. continuas, y aplicaciones históricas y contemporáneas (Guastavino, Candela)
2. Cúpulas y cascarones: teoría de membranas, fuerzas del anillo de borde, pandeo en cascarones delgados, cúpulas geodésicas (Fuller) y cascarones de hormigón armado (Nervi, Isler)
3. Estructuras espaciales y cerchas de gran luz: acción de celosía tridimensional, diseño de nodos, sistemas modulares (Mero, Unistrut) y aplicación en estadios, aeropuertos
4. Estructuras tensiles y de cables: redes de cables (Frei Otto), membranas textiles (fibra de vidrio recubierta de PTFE, ETFE), diseño de mástiles y anclajes,
5. Estructuras de placas plegadas: geometría corrugada para rigidez, cubiertas de hormigón de placas plegadas y sistemas de placas plegadas de madera (CLT plegado)
6. Estructuras desplegables y transformables: articulaciones de tijera, sistemas pantográficos y su aplicación en cubiertas retráctiles, refugios de emergencia y arquitectura cinética

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir los principales sistemas estructurales de gran luz - arcos, cúpulas, estructuras espaciales, membranas tensiles - e identificar el rango de luz apropiado [Familiarizarse]
2. Seleccionar y conceptualizar un sistema estructural de gran luz para un programa dado (ej., estadio, terminal de aeropuerto, centro de convenciones) [Usar]
3. Evaluar la eficiencia estructural y la expresión arquitectónica de una estructura construida de gran luz, analizando su trayectoria de carga, estabilidad [Evaluar]

6.21.4.2. Diseño Basado en Rendimiento (10 horas) [Habilidades AG-A08] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Lechner, 2014)

Temas

1. Integración de criterios de rendimiento en el diseño temprano: uso de iluminación natural, acceso solar, confort térmico y eficiencia estructural como generadores espaciales
2. Retroalimentación de diseño basada en simulación: uso de herramientas como Ladybug, Honeybee y Grasshopper para evaluar iterativamente el rendimiento energético
3. Estrategias de diseño pasivo: protección solar, ventilación natural, masa térmica y orientación como elementos de diseño arquitectónico que reducen las cargas de energía mecánica
4. Búsqueda de forma estructural como diseño: integración de la lógica estructural (arcos, cascarones, celosías, sistemas tensiles) en decisiones espaciales
5. Métricas de rendimiento de edificios y marcos de certificación: EUI (intensidad de uso energético), autonomía de iluminación natural, índices de confort térmico (PMV, SET)
6. Optimización de rendimiento asistida por IA: redes generativas antagónicas y aprendizaje por refuerzo para optimización de diseño multiobjetivo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Identificar los criterios clave de rendimiento ambiental y estructural relevantes para un proyecto de diseño y describir cómo pueden informar las decisiones espaciales [Familiarizarse]
2. Aplicar estrategias de diseño pasivo y retroalimentación de simulación para desarrollar una propuesta arquitectónica informada por el rendimiento que cumpla con objetivos [Usar]
3. Evaluar un diseño de edificio por su rendimiento ambiental y estructural utilizando resultados de simulación y métricas estándar, y proponer mejoras de diseño específicas [Evaluar]

6.21.4.3. Iluminación Natural y Confort Visual (8 horas) [Habilidades AG-A11] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Lechner, 2014)

Temas

1. Métricas de rendimiento de la iluminación natural: factor de luz diurna (DF), autonomía de luz diurna espacial (sDA), exposición solar anual (ASE)
2. Diseño de aberturas para la iluminación natural: relación ventana-pared (WWR), altura de dintel, altura de antepecho, lucernarios, cubiertas de diente de sierra, repisas de luz
3. Integración de protecciones solares para el deslumbramiento y la refrigeración: sistemas fijos (voladizos, aletas, lamas), operables (persianas enrollables, persianas venecianas
4. Herramientas de simulación de iluminación natural: modelado basado en el clima (Radiance, DIVA, ClimateStudio, Ladybug Tools)
5. Integración de iluminación eléctrica: controles de aprovechamiento de la luz diurna (atenuación, conmutación escalonada), estrategias de iluminación ambiente-tarea

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las principales métricas de rendimiento de la iluminación natural (sDA, ASE, UDI) y explicar cómo informan las decisiones de diseño de aberturas y protecciones solares [Familiarizarse]
2. Diseñar y simular una estrategia de iluminación natural para una fachada o abertura de cubierta de un edificio, iterando sobre la WWR, la orientación [Usar]
3. Evaluar el diseño de iluminación natural de un edificio a partir de los resultados de la simulación, identificando áreas de deslumbramiento o iluminación insuficiente [Evaluar]

6.21.4.4. Acústica y Control de Ruido (8 horas) [Habilidades AG-A11] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Mehta et al., 1999)

Temas

1. Métricas de medición del sonido: nivel de presión sonora (SPL, dB), ponderación A (dBA), tiempo de reverberación (\(RT_{60}\)), clase de transmisión de sonido (STC)
2. Absorción y difusión: absorbentes porosos (fibra de vidrio, espuma), absorbentes resonantes (paneles perforados, membrana) y difusores (residuo cuadrático, amplitud binaria)
3. Aislamiento acústico y vías de flanqueo: ley de masa, conjuntos de doble pared y desacoplados, penetraciones selladas, puertas con juntas, pisos flotantes
4. Diseño acústico de salas: cálculo de \(RT_{60}\) a partir del volumen y la absorción, tiempo de decaimiento temprano (EDT), claridad (C50, C80)
5. Control del ruido de fuentes externas: planificación del sitio para barreras acústicas, selección del STC de la fachada basada en los niveles de ruido exterior (carretera

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las métricas acústicas clave (STC, IIC, RT60, NC) y explicar cómo cada una influye en el diseño de los conjuntos de construcción y los acabados de la habitación [Familiarizarse]
2. Diseñar un conjunto de muro y de piso-techo para cumplir con una clasificación STC e IIC especificada, detallando los controles de las vías de flanqueo [Usar]
3. Evaluar el diseño acústico de una habitación calculando su tiempo de reverberación y comparándolo con los valores recomendados para su uso previsto (conferencia, música [Evaluar]

6.21.4.5. Sistemas Mecánicos (HVAC) (8 horas) [Habilidades AG-A11] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Lechner, 2014)

Temas

1. Clasificación de sistemas HVAC: todo aire (VAV, CAV, doble conducto), todo agua (fan-coil, radiante), aire-agua (inducción)
2. Zonificación térmica y cálculo de cargas: definición de zonas por orientación, ocupación y uso; componentes de la carga de calefacción y refrigeración (sensible, latente)
3. Integración del sistema de distribución: profundidad del plenum del techo para conductos, pisos elevados para distribución de aire por debajo del piso (UFAD)
4. Sistemas dedicados de aire exterior (DOAS) y recuperación de energía: ruedas de entalpía, bucles de circulación y tubos de calor
5. Tecnologías HVAC de alta eficiencia: flujo de refrigerante variable (VRF), vigas frías (activas y pasivas), ventilación por desplazamiento, losas de calefacción

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Identificar los principales tipos de sistemas HVAC y describir las implicaciones arquitectónicas de cada uno en términos de altura entre pisos, plenum del techo [Familiarizarse]
2. Seleccionar un tipo de sistema HVAC apropiado para un programa de construcción y zona climática, integrando la zonificación térmica [Usar]
3. Evaluar la disposición del sistema HVAC de un edificio por su eficiencia, construibilidad e integración arquitectónica [Evaluar]

6.21.4.6. Tecnología de Fachada y Envolvente (12 horas) [Habilidades AG-A14] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Allen and Iano, 2019)

Temas

1. Criterios de rendimiento de la envolvente: transmitancia térmica (valor U), coeficiente de ganancia solar (SHGC), infiltración de aire, pérdida de transmisión acústica
2. Sistemas de acristalamiento: doble y triple acristalamiento, revestimientos de baja emisividad, vidrio electrocrómico y termocrómico, acristalamiento estructural de silicona
3. Muros cortina y sistemas de fachada ventilada: principio de fachada ventilada de presión igualada, fachadas con ventilación trasera, paneles de muro cortina unitizados
4. Aislamiento y hermeticidad al aire: estrategias de aislamiento continuo para la eliminación de puentes térmicos, sistemas de barrera de aire, pruebas de puerta soplante
5. Sistemas de muros opacos: revestimiento de mampostería, EIFS, paneles de hormigón prefabricado, paneles metálicos y fibrocemento
6. Sistemas de fachada responsivos y dinámicos: fachadas cinéticas (laminadas, de origami, neumáticas), paneles electrocrómicos y BIPV, y fachadas mediáticas

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir los principales tipos de sistemas de envolvente y sus características de rendimiento, incluyendo propiedades de control térmico, de humedad, acústico y solar [Familiarizarse]
2. Seleccionar y detallar un sistema de envolvente apropiado para un clima y programa de construcción específicos, justificando la elección en términos de rendimiento, costo [Usar]
3. Evaluar un diseño de fachada por su rendimiento térmico, de humedad y solar, identificando deficiencias en el detalle [Evaluar]

6.21.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Schierle, G. G. (2012). Architectural Structures. University of Southern California.

Lechner, N. (2014). Heating, Cooling, Lighting: Sustainable Design Methods for Architects. Wiley, 4th edition.

Mehta, M., Johnson, J., and Rocafort, J. (1999). Architectural Acoustics: Principles and Design. Prentice Hall.

Allen, E. and Iano, J. (2019). Fundamentals of Building Construction: Materials and Methods. Wiley, 7th edition.