Estrategias de diseño estructural en la arquitectura contemporánea El trabajo de Cecil Balmond. Tesis Doctoral Por Alejandro Bernabeu Larena

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Bernabeu Larena, Alejandro (2007) Estrategias de diseño estructural en la arquitectura contemporánea : El trabajo de Cecil Balmond. Tesis(Doctoral)

Director: Aroca Hernández-Ros, Ricardo

El desarrollo de la Tesis Doctoral que se recoge en esta memoria ha sido realizado bajo la
dirección del Profesor Dr. Ricardo Aroca Hernández-Ros, Catedrático de proyectos, diseño y
cálculo de estructuras III, de la E.T.S. de Arquitectura, de la Universidad Politécnica de Madrid,
durante el período de Septiembre de 2002 a Octubre de 2007.

Licencias Creative Commons:
Reconocimiento-Sin obra derivada-No comercial

Resumen.
Si en épocas anteriores las posibilidades y los desarrollos arquitectónicos estuvieron marcados
por condicionantes técnicos, constructivos y económicos, actualmente estos factores han dejado
de ser determinantes, generando una situación de libertad arquitectónica prácticamente total en
la que casi cualquier planteamiento formal puede ser resuelto y construido.
El origen y desarrollo de nuevas formas estructurales y arquitectónicas en los siglos XIX y XX
estuvo íntimamente ligado a la aparición de nuevos materiales y sistemas estructurales. En
contraste, el origen de las formas fracturadas, informes y angulosas que caracterizan la
arquitectura de finales del siglo XX y comienzo del XXI no se debe a la aparición de nuevos
materiales, sino al extraordinario desarrollo tecnológico de las técnicas auxiliares de proyecto y
ejecución, a la profundización del entendimiento estructural y a la mejora de las propiedades de
los materiales estructurales conocidos, así como al menor peso que actualmente tienen los
factores económicos en el proyecto.

Este nuevo contexto arquitectónico ha modificado radicalmente los parámetros que rigen el papel
de la estructura en el proyecto y la relación entre ingenieros y arquitectos, planteando la cuestión
sobre si los ingenieros pueden y deben adoptar una posición creativamente activa, proponiendo
nuevos sistemas y estrategias de diseño estructural que permitan guiar la nueva libertad formal
adquirida por los arquitectos. Para dar respuesta a esta cuestión, defendiendo el potencial
compositivo y formal de la estructura resistente en la arquitectura contemporánea, se propone un
análisis en tres niveles.

Por una parte se plantea un estudio razonado de los antecedentes históricos de la relación
ingenieros – arquitectos, identificando los principales aspectos que han influido históricamente en
la evolución de esta relación y analizando detalladamente en particular el trabajo de los
ingenieros que establecieron las bases de colaboración con arquitectos en Gran Bretaña en la
segunda mitad del siglo XX. Se define así el marco en el que se sitúa el trabajo de los ingenieros
contemporáneos, destacando los principales planteamientos y estrategias desarrolladas por
otros ingenieros precedentes, a fin de establecer una serie de referencias que permitan
comparar y valorar las propuestas actuales.

En segundo lugar se analiza y valora el trabajo desarrollado por el ingeniero Cecil Balmond, de
especial relevancia en el contexto arquitectónico y estructural actual al haber colaborado con
algunos de los arquitectos contemporáneos de mayor influencia y repercusión, y representar una
posición extrema de reivindicación del papel activo del ingeniero en el diseño del proyecto.
A partir de este estudio razonado se plantea el tercer nivel de análisis, en el que se establecen
cuatro estrategias de diseño estructural que permiten dotar de rigor, coherencia e integridad
conceptual a las formas libres de la arquitectura contemporánea, desarrollando herramientas de

diseño que abren vías de investigación capaces de sugerir nuevos planteamientos formales y
conceptuales, ampliando el abanico de posibilidades proyectuales.
Las cuatro estrategias propuestas son: alteración de la estructura, optimización de la estructura,
identificación de estructura y cerramiento, y definición algorítmica de la estructura. Estos
sistemas son resultado en gran medida de dos procesos paralelos, que se superponen y
relacionan entre sí: el paso de la organización a la arbitrariedad en la ordenación de la
estructura, y el proceso de localización, relación e identificación de la estructura con la
envolvente exterior.

En primer lugar, las posibilidades técnicas y constructivas actuales hacen que no sea necesario
unificar y ordenar los órdenes estructurales, lo que ha propiciado un proceso de distorsión del
orden arquitectónico clásico y los sistemas estructurales tradicionales. Así, las estructuras
alteradas encuentran en estas distorsiones el recurso con el que sorprender y provocar
intencionadamente al espectador, definiendo sistemas poco frecuentes y espacios
desconcertantes que no le dejan en modo alguno indiferente. Este deseo de provocación se
vuelve más sutil en las estructuras optimizadas, que se apoyan en la optimización del
funcionamiento de la estructura para alterar justificadamente la configuración del proyecto,
planteando nuevas formas y sistemas de gran complejidad. Finalmente, el empleo de algoritmos
en la definición y configuración de los proyectos supone la culminación de este proceso,
ofreciendo el último argumento con el que plantear de manera justificada la generación de
formas distorsionadas, relacionando además este proceso con los órdenes matemáticos y
geométricos que rigen muchas de las formas y los fenómenos de la naturaleza.

Por otra parte se ha producido recientemente en la arquitectura un interés por la vuelta de la
estructura a la piel del edificio, identificando nuevamente estos dos elementos –estructura
resistente y piel exterior-, que el movimiento moderno había disociado. Las estructuras
contenedoras exploran el potencial de esta identificación, que ofrece una relación inequívoca
entre forma y estructura, garantizando que no existe desvinculación posible entre el espacio
interior y el volumen exterior, a la vez que define un nuevo modelo arquitectónico que plantea la
estructura como un contenedor capaz de albergar cualquier uso y cualquier función.
Finalmente, la aplicación de estas estrategias y el desarrollo del potencial compositivo y formal
de la estructura en la arquitectura contemporánea implican una forma de trabajar y un
planteamiento del proceso de diseño determinados, basados en la colaboración y la
complementariedad en los sistemas de trabajo y en la concepción evolutiva e integradora de los
procesos de diseño.

El resultado son sistemas de colaboración multiplicadora en los que a los conceptos y los
intereses formales del arquitecto se unen los planteamientos y las estrategias estructurales del
ingeniero, definiendo conjuntamente un proyecto que es mucho más que la suma de arquitectura
y estructura.

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En el año 2002 el siempre inventivo ingeniero estructural Cecil Balmond, trabajó con el arquitecto japonés Toyo Ito, en una de las formas más exquisitas y revolucionarias de los últimos tiempos, y nos referimos al pabellón temporario de la Serpentine Garden en los járdines de Kensington en Londres.

Abstract.
Architectural developments of other times were limited by technical, construction and economical
factors. Nowadays these conditions are not so important, creating a situation of architectural
freedom where almost any imaginable shape can be solved and built.
The origin and development of new structural and architectural shapes during the nineteenth and
twentieth centuries is deeply linked to the introduction of new structural systems and materials. In
opposition, the fractured, formless and twisted shapes that characterise the architecture of the
end of the twentieth century and of today are not based on the development of new materials or
systems. Indeed, these new shapes of contemporary architecture have been possible because of
the extraordinary technological development in the auxiliary design and construction techniques,
the profound structural knowledge, the improvement of the properties and characteristics of the
existing materials, and to the lesser importance of the economical factors during the design
process of projects.

This new architectural context has radically changed the parameters that determine the role of
the structure in the project and the relationship between engineers and architects. The question
arising now is whether engineers shall adopt a creative role in the project design, proposing new
systems and structural design strategies to guide the new architectural freedom. To answer this
question, considering the composition and creative potential of the structure in the contemporary
architecture, a three-level analysis is proposed.

First of all, a reasoned research is made about the historical precedents of the relationship
between engineers and architects, identifying the main factors of the historical evolution of this
relationship and analysing in detail the work of the main engineers that established the
collaboration with architects in Great Britain in the second half of the twentieth century. The
purpose is to establish the framework where the work of contemporary engineers takes place,
highlighting the main proposals and strategies developed by precedent engineers, in order to
establish a number of references to compare and value current proposals.

Secondly, the work of the engineer Cecil Balmond is analysed in detail, since his proposals are of
great importance in the contemporary architectural and structural context. He has collaborated
with some of the most important and influential architects of nowadays, and represents an
extreme position claming the creative role of engineers in the project design.
Starting from these studies, the third level of analysis establishes four structural design strategies
that provide the necessary rigor, consistency and conceptual integrity to the free shapes of
contemporary architecture. These strategies offer design tools capable of opening new ways of
research in the design of new formal and conceptual proposals, increasing the range of design
possibilities in architecture.

The four strategies proposed are: alteration of the structure, optimization of the structure,
relationship between structure and skin, and algorithmic definition of the structure. These systems
are to a great extent the result of two parallel processes, that are related and sometimes overlap:
the transition from the organisation to the arbitrary in the order of the structure, and the process of
location, relationship and integration of the structure with the facade.
Firstly, the technical and construction possibilities of nowadays have turned unnecessary the
unification and the order of the structural systems, triggering a process of alteration of the
classical architectural order and of the traditional structural systems. This way, the distorted
structures find in these alterations of the structure the way to surprise and to provoke the public
intentionally, proposing uncommon systems and disrupted spaces that cannot be missed. This
wish to provoke becomes more subtle in optimized structures, that rely on the optimization of the
structural systems to alter reasonably the configuration of the project, proposing new shapes and
systems of great complexity. Finally, the use of algorithms in projects’ definition and configuration
entails the culminating point of this process, offering the last resort to justify the generation of
distorted shapes. This strategy relates this kind of systems to the mathematical and geometrical
orders that govern many of nature’s shapes and processes.

On the other hand, there is a recent interest in architecture to locate the structure back within the
facade of the building, integrating again these two elements –structure and skin- that the modern
movement had dissociated. The container structures explore the potential of this integration,
offering a unique relationship between shape and structure that assures that no possible
separation between the interior space and the exterior volume may happen. In addition, the
application of these structural skins promotes the definition of a new architectural paradigm,
based in considering the structure as a container capable of housing any purpose or function.
Finally, the application of these strategies and the development of the composition and creative
potential of the structure in contemporary architecture entails the development of specific working
systems and design processes, based in the collaboration and the complementarity of the
working systems and in an evolving and integrating conception of the design processes.
The result are multiplicative collaboration schemes where concepts and interests of the architect
are joint to proposals and structural strategies of the engineer to define together a project that is
much more than the addition of architecture and structure.

Estrategias de diseño estructural en la arquitectura contemporánea El trabajo de Cecil Balmond. Tesis Docto...

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