Diseño paramétrico de las estructuras desplegables : control límite de movimiento

Deployable structures with articulated straight bars have the virtue of being lightweight, modular and transformable. This is how the architect Felix Escrig defined them, who left us a fantastic legacy on these structures. From the SMiA research group (Structural Morfology in Architecture) and specifically from this research, deployable systems focused on a real application have been developed. With the help of digital tools such as parametric design and digital manufacturing processes, this document describes a methodology design for deployable structures with articulated straight bars and develops a graphical tensile method to make simulations of movement control of these structures. To finally apply them to two case studies going through the design, manufacturing and assembly processes of prototypes on a 1: 1 scale. A first part of this research describes the most notable and characteristic works in the field of deployable structures, focusing on articulated straight bars. Starting point in which it is proposed to make a geometric description of the deployable systems with articulated straight bars from the simplest deployable unit to complex deployable geometries and groupings. With the help of software such as Rhinoceros + Grasshopper, an algorithm library is made with deployable structures. Library used to make a proposal for the classification of deployable structures with articulated straight bars. The second part of this document proposes a tension simulation method for limit control of movement of deployable systems. With the help of Grasshopper + Kangaroo an algorithm is developed that allows to control the final position of use of the deployable structures, and to make simulations of movement. The model allows to control and adjust the dimensions, asymmetries and angles of incidence for the deployable systems. As well as to foresee the design of the movement limit control elements. Finally, in the third part of the investigation, two case studies are proposed with the aim of applying parametric design strategies and the traction simulation method to control the stability of deployable structures with articulated straight bars. The final scope is to build 1: 1 scale prototypes. The first case study is the D30, a 30-square-meter deployable dome. And the second case study is the Vertex pavilion, a 90-square-meter structure made up of 12 folding arches with a triangular section. The purpose of this research is to make the leap to the construction of real-scale prototypes in order to provide constructive solutions to deployable systems, enhancing their application in architecture. Las estructuras desplegables con barras rectas articuladas tienen la virtud de ser ligeras, modulares y transformables. Así las definió el arquitecto Felix Escrig, quien nos dejo un legado fantástico sobre estas estructuras. Desde el grupo de investigación SMiA (Structural Morfology in Architecture) y específicamente desde esta investigación se han desarrollado sistemas desplegables enfocados en una aplicación real. Con ayuda de herramientas digitales como el diseño paramétrico y procesos de fabricación digital este documento describe una metodología de diseño de las estructuras desplegables con barras rectas articuladas y desarrolla un método grafico por tracción para hacer simulaciones de control de movimiento de estas estructuras. Para finalmente aplicarlos a dos casos de estudio pasando por los procesos de diseño, fabricación y montaje de prototipos a escala 1:1. Una primera parte de esta investigación, describe los trabajos más notables y característicos en el campo de las estructuras desplegables, centrándose en las barras rectas articuladas. Punto de partida en el que se propone hacer una descripción geométrica de los sistemas desplegables con barras rectas articuladas desde la unidad desplegable más simple hasta geometrías y agrupaciones desplegables complejas. Con ayuda sofware como Rhinoceros + Grasshopper se hace una biblioteca de algoritmos con estructuras desplegables. Biblioteca que sirve para hacer una propuesta de clasificación de las estructuras desplegables con barras rectas articuladas. La segunda parte de este documento propone un método de simulación por tracción para el control límite de movimiento de los sistemas desplegables. Con la ayuda de Grasshopper + Kangaroo se desarrolla un algoritmo que permite controlar la posición final de uso de las estructuras desplegables, y hacer simulaciones de movimiento. El modelo permite controlar y ajustar las dimensiones, asimetrías y ángulos de incidencia para los sistemas desplegables. Así como prever el diseño de los elementos de control límite de movimiento. Finalmente en la tercera parte de la investigación se proponen dos casos de estudio con el objetivo de aplicar las estrategias de diseño paramétrico y el método de simulación por tracción para controlar la estabilidad de las estructuras desplegables con barras rectas articuladas. El alcance final es la construcción de prototipos a escala 1:1. El primer caso de estudio es el D30, domo desplegable de 30 metros cuadrados. Y el segundo caso de estudio es el pabellón Vertex, estructura de 90 metros cuadrados formado por 12 arcos desplegables de sección triangular. El propósito de esta investigación es dar el salto a la construcción de prototipos a escala real con el fin de dar soluciones constructivas a los sistemas desplegables, potenciando su aplicación en la arquitectura.