Puente pendular piezoeléctrico –Piezoelectric pendulum bridge- Loudi Shi, China; Margot Krasojević Arquitectos
Sostenibilidad e inercia
La pasarela colgante en Tianmen, China, se extiende a lo largo de dos montañas, y su diseño simula el del paisaje montañoso que la rodea. Responde al efecto de borde nublado, capturando la luz directa y reflejada para aumentar la producción de energía solar. En días nublados, sus paneles solares absorben la luz difusa y reflectante, de modo que este puente puede lograr la máxima exposición a la energía solar. Además, su cubierta está revestida y fabricada con un compuesto de aluminio de fibra de carbono altamente reflectante e incrustado con células fotovoltaicas y piezoeléctricas.
Puente pendular piezoeléctrico -Piezoelectric pendulum bridge
Los peatones tienen una vista aérea a vista de pájaro que cambia con el clima, anticipándose a las nubes y expandiendo las líneas del horizonte. El puente se encuentra a una altura de 650 pies sobre el suelo, donde el diseño crea la ilusión de camuflarlo en medio de las nubes y el entorno.
Mantener el equilibrio estático y el contrapeso es de importancia estructural, ya que la altura, junto con la exposición a los elementos, crea un ambiente inestable para el diseño.
Además, la inercia de rotación es la principal preocupación, y la integración de las longitudes de las pasarelas en voladizo estabiliza la estructura y aumenta el momento de inercia sin volverla rígida, como la experiencia de un equilibrista. El diseño se mueve y se balancea suavemente, lo cual es una respuesta coreografiada al movimiento ascendente del aire y a la formación de nubes, ofreciendo a los peatones no sólo vistas espectaculares sino también exposición a la naturaleza misma del lugar, lo cual puede ser intimidante a veces.
Además, dos senderos entrelazados están suspendidos de los ejes estructurales de rotación, que se dislocan y se desplazan para reequilibrar el puente, permitiendo así un cruce seguro. Significativamente, la estructura del dosel se fragmenta para recalibrar los pesos de desplazamiento, a lo largo de la sección transversal del puente, de una manera más eficiente. Este contrapeso está dirigido por las pesas pendulares del puente suspendidas debajo de la estructura, que se tensan y se desplazan para restablecer el equilibrio y mantener la estabilidad estructural.
El equilibrio es retenido y controlado por los elementos en voladizo que se balancean lenta y metódicamente para restablecer el puente a una posición horizontal estable. Las inspiraciones de diseño en este sentido incluyen un títere de empuje plegable similar a los péndulos suspendidos, que cuando están en tensión debido a los movimientos naturales del puente, aprietan y restringen la estructura, lo suficiente para evitar que gire alrededor de su estructura principal, reteniendo el momento de inercia. Curiosamente, la experiencia del puente fue influenciada por la de un puente de cuerda suspendido sobre el río Mekong, lo que hace que los peatones que lo cruzan sean más responsables de su propia seguridad. Sin embargo, esta es una experiencia extrema.
Los arquitectos creen que el diseño no intimida ni trata con condescendencia al peatón. Los fragmentos dislocados del toldo están revestidos con un compuesto de aluminio reforzado con fibra de carbono, que es más ligero que el aluminio por su ingravidez y es lo suficientemente flexible para los movimientos en voladizo pero más resistente que el acero. Esto ayuda a limitar el desgaste, además de proporcionar estabilidad a través de torsiones de 45 grados y adaptarse a las fuerzas externas de los movimientos de los bastidores en voladizo, a la vez que se adaptan a las complejas formas de los cambios.
Además, un sistema de captura de movimiento, intercalado entre la estructura primaria y la terciaria, registra los movimientos del dosel, coreografiando la sincronicidad entre la cubierta de nubes en los bordes, los paneles solares y las pasarelas hechas de secciones de acero revestidas con caucho, para absorber los cambios innecesarios en la carga que surgen debido a la inercia horizontal del puente. Los polímeros autocurativos se han utilizado para soportar los mecanismos internos y las superficies de deslizamiento sin fisuras, para transferir cargas entre los elementos de la cubierta de separación y los marcos de los esqueletos. Además, la deformidad estructural del toldo bajo carga tiene una serie de vainas de polímero entre los elementos separadores que protegen el diseño del desgaste, similar al ala de un avión.
El dosel también se desplaza con las nubes que pasan, revelando visiones del horizonte y vistas visibles sólo por un minuto y perdidas en el siguiente. También está presente un mosaico de contexto visual, similar al mosaico de elementos que no son muy diferentes de las nubes o cometas que giran y se mueven, intentando capturar la mayor cantidad posible de energía solar en el borde de la nube. Los niveles de luz son monitoreados usando sensores a través de la sección transversal del puente, los cuales anticipan una ruptura en la cubierta de nubes para exponer los hermosos paisajes naturales circundantes en el proceso – una coreografía entre la naturaleza y la tecnología, una danza que simula la coexistencia de fenómenos naturales y artificiales.
Este proyecto se diseñó en parte en 2015 y actualmente está en proceso de revisión tecnológica, para ser más dinámico y eficiente energéticamente. Al igual que los alpinistas, las personas que cruzan este puente están expuestas a los elementos y a la verdadera naturaleza de su entorno. Una belleza turbulenta y peligrosa, el medio ambiente es amenazante y a la vez impresionante. Además, este puente se mueve con corrientes de aire, similar a una cometa o ala de un avión, lo que nos permite relacionarnos con nuestro entorno de manera más honesta y menos sumisa. Cabe destacar que el uso de arneses al cruzar este puente es opcional.
Los elementos de la cubierta móvil se asemejan a las cometas solares incrustadas con células fotovoltaicas; son ligeros, duraderos, no corrosivos y altamente reflectantes, creando así una superficie continua en voladizo a partir de la estructura axial primaria. Además, estas cometas solares son fabricadas con CNC y pueden ser posicionadas en varias configuraciones, dependiendo del marco estructural. Ligeros pero duraderos, estos elementos del toldo se separan y pueden bloquearse fácilmente en su posición. Para una cubierta de superficie estática, son secciones cortadas con láser que pueden ser reposicionadas así como replicadas para otros sitios y usos programáticos. Los materiales utilizados y las técnicas de construcción empleadas en este puente pendular reflejan la ingeniería progresiva aplicada en la aviación, particularmente cuando se trata de la dinámica ambiental fluida del contexto y el mantenimiento de la integridad de la estructura.
La fabricación digital es una técnica de construcción esencial empleada en este proyecto; todos los elementos pueden ser replicados y reemplazados de manera rentable, y pueden ser adaptados a diferentes escalas, desde el modelo del taller hasta el sitio. El puente también genera energía eléctrica, lo que facilita su mantenimiento estructural al mantener estas herramientas de fabricación en el sitio. Además, el puente se auto-motoriza con energía solar directa y de borde nublado, que genera suficiente electricidad para animar, flotar y mover mecánicamente la estructura con el fin de restaurar el equilibrio mediante el desplazamiento de cargas dinámicas, más bien como un ala delta sólo con una fuente de energía externa.
La aplicación de células cristalinas piezoeléctricas semiconductoras como tensión de puerta al diseño, al incrustarlas dentro de la cubierta y la pasarela, genera electricidad a través de la resistencia. Cuando se ejerce presión mecánica sobre estos elementos (por ejemplo, cuando los peatones cruzan el puente o la dinámica mecánica ambiental altera la presión directa sobre el dosel fragmentado), las células piezoeléctricas cambian la resistencia, generando y liberando así corriente eléctrica continua al motor para mover la estructura. Este tipo de electrónica maximiza la eficiencia de la generación de energía, como respuesta directa a la inestabilidad en el diseño y el contexto. En resumen, el puente pendular piezoeléctrico utiliza un equilibrio natural para monitorizar y capturar la energía eléctrica del movimiento solar o mecánico, al tiempo que intenta estabilizar el momento de inercia, de modo que pueda funcionar con seguridad como sendero y plataforma de observación. La naturaleza dual de su diseño responde directamente a su contexto inmediato, lo que provoca la naturaleza de su programa, sostenibilidad y apropiación.
Puente pendular piezoeléctrico -Piezoelectric pendulum bridge
Acerca de Margot Krasojević
Margot Krasojević completó su formación en arquitectura en la Architectural Association School of Architecture y en el University College London. Trabajó con Zaha Hadid Architects y fue directora de estudios de licenciatura y maestría, investigando programas de diseño digital y sostenible, en la UCL, la Universidad de Greenwich y la Universidad de Washington. A continuación, abrió un estudio de diseño arquitectónico multidisciplinar centrado en la integración de cuestiones medioambientales, energías renovables y sostenibilidad como parte del proceso de diseño.
Margot Krasojević está trabajando actualmente en proyectos en Asia, donde está integrando y aprovechando la energía renovable como parte de una infraestructura de servicios de edificios. También está diseñando casas y hoteles hidroeléctricos que redefinen cómo se ven afectados no sólo el turismo, sino también los rituales cotidianos, y está investigando el cáñamo como material de construcción sostenible y negativo para el carbono en su reciente proyecto para el diseño de una granja agrícola de cannabis en Cataluña. Es autora de “Dynamics and Derealisation” y “Spatial Pathologies-Floating Realities” y es profesora invitada en la Universidad de Washington.
Margot Krasojević cree que una estrategia de diseño multidisciplinar es muy importante para la arquitectura que propone nuevas tipologías que reflejan nuestro entorno en constante cambio. Se enfoca en criterios de diseño que involucran fuentes de energía renovables y tecnología para desarrollar un lenguaje arquitectónico formal y estructural soportado por un software de simulación dinámica.
Margot Krasojević ganó el Premio LEAF 2018 a la “Mejor Construcción del Futuro – En Construcción y Dibujo” por su “Self-Excavation Hurricane House” en Louisiana, Estados Unidos. El diseño de la Casa Hidroeléctrica de la Margot Krasojević es una exposición permanente en el Futurium de Berlín. El hotel Turbine forma parte de un documental televisivo de RAUM Films, Austria. Fue nominada para los premios Energy Globe 2020
Imágenes: ©Margot Krasojević
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