Aperturas triangulares WORKSHOP SMAR T CIT IES Sergio ......WORKSHOP SMAR T CIT IES SMAR T BUILDINGS...

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WORKSHOP SMART CITIES SMART BUILDINGS SMART PUBLIC SPACES22-28 Aug 2018

Santiago Chile

Professor Mark Burry - Dr. Rafael Moya / Students Deborah Ojeda - Santiago Lara - Stephanie Huysman - Sergio Rojas - Víctor Valdebenito

Aperturas triangularesSergio RojasUniversity San Sebastian - Third year

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Santiago Chile

ó á úáñéñ

Santiago Chile

Apertura de modulosSergio RojasUniversity San Sebastian - Third year

ñana) 9:00 ía) 12:00 ) 16:00

Santiago Chile

Apertura de modulos.Sergio RojasUniversity San Sebastian - Third year

Fachada de superficies desplazadas

Tal como su nombre lo indica, esta fachada consiste en una serie de superficies que han sufrido una serie de transformaciones según distintos desplazamientos en su su forma original. Estos desplazamientos se proponen para conseguir cierta torsión en las distintas partes de la unidad y así, que está pueda responder más certeramente a ciertas condiciones propuestas. La unión de estas superficies es a través de superficies curvas que buscan generar continuidad entre ellas de modo de generar un solo elemento continuo (la unidad) que después conformará una malla de estos elementos. Esta curvatura propuesta se encarga de responder a la curvatura natural de la trayectoria solar, pero, a razón de los desplazamientos que posee, no pretende cubrir del sol en todo momento, sino que cubrir principalmente durante el medio día y la tarde, sin restringir tanto la absorsión de luz durante la mañana. El efecto debe verse acentuado durante el verano, y disminuido en el invierno, de modo que la protección libere del calor e iluminación excesiva de las épocas de calor, pero permita mayor calefacción durante las épocas de mayor frío.

El modo de conseguir lo anteriormente planteado, es fijarse en la trayectoria solar de los solsticios de verano e invierno, de modo que se pueda buscar cubrir la curvatura de una y no de la otra, pero además con los desplazamientos planteados, buscar recibir mayor iluminación durante la mañana y menor durante la tarde.

Por lo tanto, si se requiere cubrir esta curvatura con estos ángulos, un marco con tres caras en la siguiente posición serían suficientes mientras tuviesen las dimensiones necesarias de longitud, pero la curvatura solar no es seguida de esta forma y existe la posibilidad de dibujar por encima de la figura una curvatura más acertada.

Entonces, a partir de esta forma inicial cuadrangular, se va construyendo la curvatura necesaria, se hace una primera aproximación, agregando una curva e inclinando las caras laterales, sin embargo la curvatura no es continua:

Por lo que se inclinan los planos primero, y después se produce la curvatura necesaria a través de una sucesión de círculos los cuáles van creciendo progresivamente y posicionándose uno al lado del otro según el requerimiento de la curva y produciendo así, un elemento continuo.

Una vez que se consigue la curvatura deseada, se procede a duplicarla y desplazarla según el ángulo necesario a cubrir en el solsticio de verano

VISTA FRONTAL

VISTA LATERAL

Después se unen estos marcos generando una superficie continua que está a partir de su desplazamiento está orientada a recibir mayor luz desde el Oriente y menor luz desde Poniente. Por último, esta pieza se duplica colocando el punto final sobre el arco de la siguiente. Sin embargo, para este último paso, se observa como sigue quedando un excedente de pieza, que además cubre la vista lateral al interior del recinto pero es indispensable, por lo que se dibuja una trayectoria para reducirlo.

VISTA PERSPECTIVA

A partir de la forma obtenida, se comienza a generar la malla

Exterior Oriente Exterior Frontal Exterior Poniente

VISTA PERSPECTIVA INTERIOR

En esta serie de vistas, se puede apreciar como teóricamente, la fachada logra visualmente obtener los resultados de mayor y menor protección según el posicionamiento dado por los ángulos:

Se espera tener mayor captación en la mañana, menor al medio día y a la tarde, pero seguir propiciando la buena vista exterior del usuario.

Frontal medio día

Frontal 0º (vista humana)

Poniente tarde

Oriente mañana

Se comenzó la construcción de prototipos probando distintos espesores en una impresora 3D de PLA. Los primeros resultados no fueron adecuados por el mínimo espesor, pero al aumentarlo este problema se solucionó arrojando mejor resultados en el prototipo.

Se imprimieron 24 unidades, representativas de 1/3 de la fachada original. La producción de la totalidad no fue posible por el extenso tiempo de impresión que requería, el cuál era mayor al tiempo disponible para realizar la construcción de prototipos.

Por esta razón, se realizó un marco que cubriera el resto de la fachada faltante y se ajustaron las piezas a este para comenzar a realizar los experimentos.

Estos experimentos consistieron en medir la cantidad de Lux que ingresaba en distintos horarios del día y épocas del año, invierno y verano. Además de otro experimento orientado principalmente a observar como se producía el ingreso de luz y la iluminación que se obtenía.

Por la escases de fachada, la primera variable a despejar fue si producía cambios notables el posicionamiento de la fachada para la habitación que se estaba midiendo, pero los resultados arrojaron la misma cantidad de Lux, por lo que no afectaba para esta cantidad de fachada la posición. Por este motivo los experimentos se realizaron en la fachada posicionada superiormente, tomando esta elección en la caída de luz que se produciría, sería mayor.

Por este motivo los experimentos se realizaron en la fachada posicionada superiormente, tomando esta elección en la caída de luz que se produciría, sería mayor.

Los resultados fueron los siguientes:

Los parámetros indican que menor a 0.3 no posee un rango de luz aceptable. Sin embargo existe una enorme incidencia en realización del experimento donde 2/3 de la fachada estuvieron completamente cubiertos con un muro, por lo que el resultado no pareciera ser concluyente bajo la experimentación realizada.

En las fotografías se puede constatar este fenómeno:

Se observa como ingresa la luz la luz, sin embargo se puede observar el gran porcentaje oscuro que existe por el muro del marco puesto a la fachada.

Mañana Medio día Tarde

Viendo hacia la fachada desde el muro anterior.

En estas fotografías se puede constatar el contraste que existe entre el sector de fachada iluminado con el sector de muro oscurecido. Para ambas estaciones del año al medio día existe iluminación de la fachada. Además, si se observa el techo de la caja, se puede ver como se produce la reflexión de luz hacia el interior, indicando que sí entra un porcentaje de luz indirecta.

Conclusiones y aprendizajes

El principal aprendizaje estuvo en las charlas y conocimientos adquiridos y profundizados. El proceso creativo que se produjo a partir de compartir estos conocimientos, nutrió todas las fases del proyecto, desde su concepción para la realización de una idea a partir del pensamiento paramétrico, así como aprender a construirla a partir de cálculos, dibujos, y modelado 3D. La realización de prototipos de este tipo también representó una nueva experiencia, y que a pesar de no haber obtenido los resultados esperados en la experimentación, resultó útil para conocer las falencias y consideraciones que se deben tener para realizar este tipo de experimentos. Pero la mayor ganancia de todas fue la posibilidad de experimentar con estas formas de un modo que permite la experimentación continua y el replanteamiento de un proyecto.

Santiago Chile

NAME OF THE PROYECTNAME OF THE STUDENTUniversity - year of studies

ORISOL STEPHANIE HUYSMAN

Pontificia Universidad Católica de Chile - 2018

ORISOL

Santiago Chile

THE NAME OF MY PROJECT IS: ORISOL

ORI - FOLDED (in Japanese) SOL - SUN

I am working with origami and the meaning of origami is: - Ori = folded - Kami = paper Origami is from Japanese origen.

My facade is used for sun-shading and I am using origami to keep most of the sun out of my building. Thats why I came up with the name ORISOL.

Santiago Chile

FACADES IN ORIGAMI

EXPLICATION OF ORIGAMIC ARCHITECTURE

Origami is the art of paper folding that originated in Japan and is commonly practiced worldwide. It has received attention in science and engineering, getting credit for many innovative designs and applications. Over the years, many artists and scientists have been intrigued by origami and have attempted to investigate and reveal its underlying principles. The goal of this art is to create a representation of an object using geometric folds and crease patterns on a single piece of paper, preferably without gluing or cutting the paper. The Japanese art of paper folding requires a very sophisticated understanding and subtle application of the geometric transformation of a flat surface into a three-dimensional structure. The geometric and topological properties of origami folding have challenged several mathematicians, who have formulated folding principles and theorems. Engineers have also been drawn to learn about this ancient art, in order to incorporate it into their designs. The origami technique has been utilized in many folding applications These applications have led to the transition of origami from a form of art to a mathematical and engineering topic. Origami has proved to be useful in areas such as structural and architectural design.

WHY I CHOOSE ORIGAMI FOR MY FACADESThe goal is to find a facade that brings light into the building, so you don’t need a lot of artificial light and a facade who don’t bring too much heat into the building, so you don’t need airconditioning in summer. These are the main facts for a sustainable facade.

In my study I try to find the best pattern for my facade. I started with an origami of triangles, because I think it is an interesting form to use. The upper triangles can be used for blocking the sun and the lower triangles can be used to bring the light of the sun into the building, but not the heat of the sun. I will do some experiments with reflective material on the lower triangles to see how it works.

In this workshop we are going to do some tests with the facade, to see how sustainable it is.

OPTIONS OF FACADES

Santiago Chile

OPTIONS OF FACADESOption 1

Santiago Chile

VECTORWORKS EDUCATIONAL VERSION

OPTIONS OF FACADESOption 1 Equal size of triangle

+ Easy to fold - East and South are the same

Because the triangles are equal you have the same amount of sun in the morning and in the evening. In the morning it is really nice to have the sun in your building, but the evening sun is a really strong sun, so you want to avoid this sun into your building.

Conclusion: I have to find an asymmetrical design, so you have morning sun, but less evening sun.

East West

L1 =25 ; L2 =25 ; W=50 ; H=43

Height Z = 20 Opening O = 27,22

Opening'aa'' 13,6101331Height'z' 20Length'h' 43Width'w' 50Effectivewidth 41,9411148Halfwidth'w/2' 25Halfheight'h/2' 21,5Angle'ang2' 0,57568001 32,984 DEGREESCOSang2 0,8388223SINang2 0,54440532Angle'ang1' 0,37575027 68,471 DEGREESCOSang1 0,93023256SINang1 0,36697055

Opening'aa'' 9,464Height'z' 16,9997854Length'h' 40Width'w' 50Effectivewidth 46,2788377Halfwidth'w/2' 25Halfheight'h/2' 20Angle'ang2' 0,38824001 22,245 DEGREESCOSang2 0,92557675SINang2 0,37856Angle'ang1' 0,5548314 58,211 DEGREESCOSang1 0,84998927SINang1 0,5268

Santiago Chile

Parametric

Santiago Chile

OPTIONS OF FACADESOption 2 Different size of triangle on both sides

- The openings are on 1 line, so it doesn’t effect much the morning and the evening sun, only the sun at 12pm.

- Because all the triangles are different it is very hard to open the openings.

Conclusion: It was good to test this option, because now I know it is not an option to use this system in my facade. 4 different triangles are to hard to handle and the sun-shading-system is less working if you have all the openings on one line.

East West

Santiago Chile

Parametric

L1 =19 ;L2 =31 ;H3=28 ;H3=22 ;W=50

Asymmetric = 38/62 & 44/56 Height Z = 15 Opening O = 11,80

Opening'aa'' 5,90652306Height'z' 15Length'h' 50Width'w' 50Effectivewidth 36,1171973Halfwidth'w/2' 19Halfheight'h/2' 22Angle'ang2' 0,31610786 18,112 DEGREESCOSang2 0,95045256SINang2 0,31086963Angle'ang1' 0,82055108 42,986 DEGREESCOSang1 0,68181818SINang1 0,73152168

Santiago Chile

OPTIONS OF FACADESOption 3 Different size of triangles: asymmetric

+ Perfect for each moment of the day

Because the triangles are asymmetrical, you have a lot of morning sun in your building and in the evening you have less sun.

Conclusion: Asymmetrical triangles are better than symmetrical. You have more options to create the perfect amount of sun in your building. Now I need to experiment the right proportion. Which is the best ratio for the sun in Santiago, Chile.

East West

Santiago Chile

Parametric

L1 = 19 ;L2 = 31 ;W= 50 ;H = 43

Asymmetric = 38/62 Height Z = 20 Opening O = 27,22

EXPLAINING THE USE OF THE 4 TRIANGLES

Santiago Chile

Upper triangle : - Creating shadow

Lower triangle : - Reflective material to get more light in the building without the heat.

Reflection of steel cladding

Santiago Chile

LOWER TRIANGLES IN A REFLECTIVE MATERIAL

Lower triangle :

- Reflective material to get more light in the building without the heat.

FACADE 1

Santiago Chile

NORTH FACADE

52,45300

400 4060

Santiago Chile

w= 100

aa= 26,23

z= 39,59

West EVENING SUN More shadow because the angle of the triangle is bigger

Santiago Chile

East MORNING SUN Getting the sun in the building because the angle is smaller

FACADE 2

Santiago Chile

NORTH FACADE

Santiago Chile

Opening'aa'' 12,965Height'z' 24,6943065Length'h' 60Width'w' 77Effectivewidth 28,4584803Halfwidth'w/2' 19,25Halfheight'h/2' 30Angle'ang2' 0,73894235 42,338 DEGREESCOSang2 0,73918131SINang2 0,67350649Angle'ang1' 0,60387127 55,401 DEGREESCOSang1 0,82314355SINang1 0,56783333

19,2557,75

aa= 12,96

z= 24,69

Santiago Chile

West -rate 75/25: the angle is bigger than facade 1

East -rate 75/25: the angle is smaller than facade 1

Santiago Chile

EXPERIMENTS

Santiago Chile

EXPERIMENTSSUNLIGHT

ANGLE OF THE SUN

Winter (July) Morning (9am) = 24° Noon (12pm) = 36° Afternoon (16pm)= 10°

Summer (Januari) Morning (9am) = 55° Noon (12pm) = 75° Afternoon (16pm)= 44°

Santiago Chile

POSITION OF THE SUN IN SANTIAGO

Azimut

42° 307°

10°24°36°

Santiago Chile

ANGLE OF THE SUN

Winter (July) Morning (9am) = 24° Noon (12pm) = 36° Afternoon (16pm)= 10°

16pm12pm

55°44°75°

Azimut

Santiago Chile

ANGLE OF THE SUN

Summer (Januari) Morning (9am) = 55° Noon (12pm) = 75° Afternoon (16pm)= 44°

Santiago Chile

EXPERIMENTSSUNLIGHT

FACADE 1

Santiago Chile

FACADE 1

Santiago Chile

FACADE 1

Santiago Chile

MORNING 9:00

NOON 12:00

AFTERNOON 16:00

FACADE 1

Santiago Chile

MORNING 9:00

NOON 12:00

AFTERNOON 16:00

FACADE 2

Santiago Chile

FACADE 2

Santiago Chile

FACADE 2

Santiago Chile

MORNING 9:00

NOON 12:00

AFTERNOON 16:00

FACADE 2

Santiago Chile

MORNING 9:00

NOON 12:00

AFTERNOON 16:00

Santiago Chile

EXPERIMENTSLUX

FACADE 1MORNING

9:00NOON 12:00

AFTERNOON 16:00

Santiago Chile

NO FACADE = 438 LUX

WITH FACADE = 180 LUX

NO FACADE = 580 LUX

NO FACADE = 280 LUX

NO FACADE = 130 LUX

NO FACADE = 192 LUX

NO FACADE = 92 LUX

0,41 0,41 0,42

0,26 0,32 0,33

FACADE 2MORNING

9:00NOON 12:00

AFTERNOON 16:00

Santiago Chile

NO FACADE = 438 LUX

NO FACADE = 580 LUX

NO FACADE = 280 LUX

NO FACADE = 130 LUX

NO FACADE = 192 LUX

NO FACADE = 92 LUX

0,33 0,34 0,35

0,30 0,27 0,28

Santiago Chile

9:00 12:00 16:00

FACADE 1 FACADE 2

9:00 12:00 16:00

WINTER SUMMER

LUX FACADE/LUX NO FACADE

Santiago Chile

WAVE ADNVíctor ValdebenitoUniversity San Sebastian - Third year

-és de curvas, permitiendo el paso de la luz directa y a través de rebote en la misma fachada, y a la vez rematando en su parte inferior con un desvio de viento.

Santiago Chile

ÉTRICA

Santiago Chile

ísicos

Santiago Chile

ísicos

Santiago Chile

íéñ

Santiago Chile

ñón por la curva

FACHADA TOPOGRAFICASANTIAGO LARA BULNESPontificia Universidad Católica de Chile - 5to Año

FORMA Y ESPESOREL ANCHO DEL MURO DICTA EL TAMAÑO DEL AGUJERO POR EL GROSOR DE MURO DADA LA FORMA DE EL OBJETO QUE PERFORA EL MURO. EL OBJETO TAMBIEN DA LA FORMA DEL AGUJERO.

AGUJEROS CHICOS Y MAYOR MASA DONDE NO SE QUIERE LUZ AGUJEROS GRANDES DONDE SE QUIERE VISTAS Y LUZ

ANGULO

EL ANGULO DEL OBJETO CAMBIA POR EL EJE VERTICAL DEL MURO PARA DEJAR ENTRAR LUZ INDIRECTA EN VERANO Y LUZ DIRECTA EN INVIERNO LA APERTURA SE MANTIENE HORIZONTAL A LA ALTURA DEL OJO PARA PROVEER DE VISTAS

FRAGMENTO IMPRESO EN 3D PARA PRUEBAS DE ILUMINACION

EXPERIMENTO DE ILUMINACION (MEDIA FACHADA)

VERANO

MAÑANA MEDIODIA TARDE

VERANO

INVIERNO

VERANO MAÑANA INVIERNO

VERANO MEDIODIA INVIERNO

VERANO TARDE INVIERNO

CONCLUSION

SE CUMPLE EL OBJETIVO DE, AUN SIENDO UNA FACHADA FIJA, A TRAVES DE PARAMETROS SIMPLES PODER OBTENER EN VERANO UNA ILUMINACION INDIRECTA HOMOGENEA Y EN INVIERNO LA MAYOR C A N T I D A D D E L U Z D I R E C T A MANTENIENDO LA APERTURA DE LA FACHADA A VISTAS

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