cubo de agua
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Cubo de AguaCentro Acuático Nacional de PekínEl Centro Acuático Nacional es un pabellón deportivo en Pekín donde se celebraron las competiciones de natación, natación sincronizada y saltos de los Juegos Olímpicos de 2008TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO
CONSTRUCCIÓN I
EL CUBO
DE AGUA
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
INTRODUCCION
El Centro Nacional de Natación de Beijing, más
conocido como “El Cubo de Agua”, es una obra de la
firma de arquitectura australiana PTW. El edificio se
sustenta con un sistema estructural único que sigue
la lógica de las burbujas, creando una estructura
tridimensional que semejaría a una formación de
burbujas en una tina de baño. Dos layers de plástico
de alta resistencia conocido como ETFE recubren los
elementos estructurales por fuera y por dentro, y son
inflados con aire para crear el efecto de almohadas
con su superficie curva.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
INDICE
CENTRO ACUÁTICO NACIONAL DE BEIJING “EL CUBO DE AGUA”.……………………....5
ESTRUCTURA………………………………………………………………………………………………………8
CONSTRUCCIÓN………………………………………………………………………………………..……..13
MATERIALES……………………………………………………………………………………………………..14
PROYECTO ECOLÓGICO………………………………………………………………………………….…15
ILUMINACIÓN……………………………………………………………………………………………………17
COMPLICACIONES…………………………………………………………………………………………….17
ARQUITECTURA Y DISEÑO.……………………………………………………………………………….20
PLANO DE OBRA……………………………………………………………………………………………….23
CONVERSIÓN DEL "CUBO DE AGUA"……………………………………….……………………….26
ANEXOS.……………………………………………………………………………………………………………27
GALERÍA DE IMÁGENES……………………………………………………………………………………28
ETFE……………………………………………………………………….…………………………………………36
BIBLIOGRAFÍA………………….……………………………………………………………………………..42
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Beijing – China
El Centro Acuático Nacional es un pabellón deportivo en Beijing (también
conocido como Pekín) en China, donde se celebraron las competiciones de
natación, natación sincronizada y saltos de los Juegos Olímpicos de 2008.
INFORMACIÓN BÁSICA
Ubicación: Parque Olímpico, distrito de Chaoyang, al norte de la
capital (a pocos metros del Estadio Nacional)
Superficie: 79.532 m²
Dimensiones: Tiene 120 x 80m y una altura de 30m.
Capacidad: 17.000 espectadores
Asientos: 6.000 asientos permanentes, se pueden ampliar hasta
11.000 en grandes acontecimientos deportivos.
Deportes: Natación, buceo, nado sincronizado, polo acuático
Iniciación: 24 de diciembre del 2003
Finalización: 28 de enero de 2008
Arquitectos:
PTW Architects, CSCEC International Design & Arup con
Structural Engineers Arup (se encargaron de la
estructura)
Costo de obra: $143.500.000 USD
Acontecimientos: Juegos Olímpicos de Pekín 2008
Juegos Paralímpicos de Pekín 2008
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 1 - Perspectiva de esquina
Consta de dos piscinas, una para las pruebas de natación y otra para las de
saltos. Por su diseño se asemeja a un enorme cubo de hielo, por lo que es
conocido como Cubo de agua, o abreviadamente [H2O]3.
EJECUCIÓN DE LA OBRA
El Cubo de Agua es la única estructura olímpica que fue financiada por
donaciones de compatriotas chinos. Esta refleja la gran unidad entre los chinos
en el extranjero y en el interior del país para organizar los Juegos Olímpicos a
través de un esfuerzo compartido.
Julio 2003: se aprobó oficialmente
el diseño del proyecto
24 diciembre 2003: comienza la construcción
Mayo 2005: se termina la
estructura principal de concreto
Junio 2005: comienza la
instalación de la estructura de acero
10 abril 2006: se instala la estructura
principal
16 junio 2006: se remueven las estructuras de
soporte
1 agosto 2006: se instala la primera almohada de aire
26 diciembre 2006: instalación de estructuras de
membranas en el exterior
Enero 2007: comienza la decoración y preparación
Marzo 2007: comienza el trabajo
municipal de ingeniería
Septiembre 2007: el equipo electro-
mecánico es instalado.
28 enero 2008: se inaugura y se
entrega el proyecto
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Más de 110 millones de dólares fueron necesarios para levantar el cubo,
aportados íntegramente por Macao, Hong Kong y Taiwán, por lo que según el
Comité Organizador de Pekín 2008 esta construcción representa los buenos
deseos, la solidaridad y el compromiso del pueblo chino con las Olimpiadas.
Imagen N° 2 - Vista aérea en 3D
Imagen N° 3 - El Cubo de agua en construcción
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
ESTRUCTURA
La estructura se inspira en las burbujas de jabón, estructuras orgánicas y
aleatorias, pero al mismo tiempo repetitivas, una geometría eficiente y estricta
que puede encontrarse en sistemas de la naturaleza como en los cristales.
Imagen N° 4 - Geometría de la estructura
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
El cubo de agua tiene una apariencia completamente al azar pero en realidad su
estructura se tomó de la geometría que se puede encontrar en los sistemas
naturales como los cristales, las células y las estructuras moleculares.
Imagen N° 5 - Esquema de referencias que se utilizó para llegar a la estructura final
Sistema repetitivo para dar una imagen aleatoria: se utilizaron 16 tipos de
burbujas en el cerramiento de las fachadas y 7 en la cubierta.
“Muros espumosos” gruesos: de 3,6 metros de espesor enmarcan un
perímetro de 177m x 177m y con una altura de 31m, cerrando el prisma
con una cubierta de 7,2m de espesor.
Los espacios interiores tienen luces de hasta 132m, y la edificación en
total tiene unos 80.000m2 siendo la estructura de entramado en acero
más grande del mundo.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 6 - Esquema de cómo surgió la idea
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 7 - Armazón de la estructura
Imagen N° 8 - Colocando las membranas de ETFE sobre la estructura
Imagen N° 9 - Vista de la piscina olímpica
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
La estructura es de acero de 22.000 vigas (6.500 toneladas de acero) cada una es
lo más pequeña posible y por lo tanto lo más liguera para minimizar el peso total
de la estructura, además se plantean formas compactas que se comporten de
forma plástica en caso de terremoto
Imagen N° 10 - Secciones de ETFE para colocar en una pared
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
COSTRUCCIÓN
La cavidad de la envolvente es de 3.6 m de ancho y la cavidad que forma la
cubierta es 7.2m de espesor
La estructura es hecha de aproximadamente 6700 toneladas de acero en
1.300 toneladas de varillas
Hay 22,000 miembros de acero y 12,000 nodos
Los rayos de acero se estirarían para 90 kilómetros
El tamaño total es de 177x177x31m de altura
Imagen N° 11 - Instalación de las estructuras básicas
La pared externa está basada en la estructura de Weaire-Phelan, una espuma (la
estructura está inspiradas en burbujas de jabón). El modelo está inspirado en un
corte de la espuma, la estructura utilizada fue la espuma de Kelvin porque la de
Weaire-Phelan resulta más compleja debido a ser un modelo más irregular.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 12 - Estructura de membranas en las paredes
MATERIALES
La estructura es de hormigón y acero (6.700 toneladas) mientras que el
recubrimiento lo crean membranas traslucidas de ETFE (etileno-tetra-fluoro-
etileno), 2500 burbujas.
Imagen N° 13 - Membranas de ETFE
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
PROYECTO ECOLÓGICO
El proyecto es lo más sostenible posible respecto a los recursos utilizados. De
esta manera, la energía que utiliza es solar y se ha conseguido que los procesos
de depuración del agua aseguren una reutilización del orden del 80%, además el
edificio aprovecha y se aprovisiona del agua de lluvia.
Imagen N° 14 - Operaciones de ventilación en una cavidad típica
Imagen N° 15 - Operaciones de ventilación en verano
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 16 - Operaciones de ventilación en invierno
Imagen N° 17 - Orificio superior de ventilación
Cuenta con métodos de refrigeración, como el aire reciclado que sigue unos
sistemas de energía solar y dispositivos de ventilación de dos pisos. Con éxito
mantienen temperaturas confortables y una humedad estable de entre 50 y 60%
en el recinto.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
ILUMINACIÓN
De noche dispondrá de una novedosa iluminación formada por diodos
luminiscentes (Leds) que ahorran hasta un 60% de la energía consumida por los
clásicos florescentes y que permitirán iluminar el edificio en 16,7 millones de
tonos.
Imagen N° 18 - Cubo de agua con iluminación colorida
El revestimiento ETFE permite más entrada de luz y mayor calor que el cristal
tradicional, causando una disminución del 30% en gastos de energía. Esta
especie de almohadillas transparentes, permiten que este espacio arquitectónico
esté iluminado al 90% por luz solar, consiguiendo que el agua de la piscina se
refleje por el interior de toda la estructura.
COMPLICACIONES
Dado que la estructura está construida íntegramente de acero, los códigos de
edificación prescriptivos vigentes en China requieren que esté certificada
como resistente al fuego, lo cual hubiera implicado cubrir el acero con un
material a prueba de incendios. Desde el principio lo que se quería era una
estructura de acero desprotegida y eso era fundamental para todo el diseño
del edificio.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Dada la gran cantidad de personas y las dimensiones del edificio, hubo un
exceso en las distancias de recorrido hacia una salida. Finalmente, debido a la
enorme cantidad de personas, particularmente durante el desarrollo de los
Juegos Olímpicos, los anchos de las salidas resultaron inferiores a los que
aprobaría el código de China.
Otro de los componentes que complicaba el diseño del sistema de protección
contra incendios del Cubo de Agua era el tamaño de sus compartimientos de
incendio.
Imagen N° 19 - Interior desde el segundo piso
Protección contra incendios:
El Cubo de Agua está totalmente protegido por rociadores contra incendios
y cuenta con un excelente sistema de detección, para compensar las largas
distancias de recorrido.
Posee sistemas de control de humo, de manera que los incendios se
mantienen en dimensiones pequeñas por medio de supresión. Se usan
sistemas de control de humo para mantener al humo alejado de los
ocupantes.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Se dispone de sistemas de advertencia que emiten mensajes de alerta a los
ocupantes del edificio sobre alguna emergencia y se los instruye sobre cómo
deben actuar.
La playa de estacionamiento de autos, ubicada debajo del edificio, cuenta
con un sistema de detección de calor.
Los hidrantes de incendio de todo el edificio se conectan a un gran sistema
de suministro de agua fijo.
El edificio también está equipado con una gran cantidad de cañones para
agua para una supresión más exhaustiva de los incendios.
El centro acuático nacional cuenta con varios puestos de consignatarios, tanto de
comidas como de venta minorista. Además hay bares, clubes nocturnos y
restaurantes. Todos están ubicados a lo largo de la entrada principal y de las vías
de salida del edificio.
Imagen N° 20 - Foso de agua alrededor del cubo de agua
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
ARQUITECTURA Y DISEÑO
El diseño no es nada habitual para un pabellón de natación. Lo más especial de la
obra es la doble cubierta de 3.000 membranas de tetrafluoroetileno (TFE) que
dan al edificio en forma de cubo la sensación de estar cubierto de agua.
Se convirtió en un "material de construcción" de una manera
significativa.
La diversión y sofisticación de los componentes, así como la
sencillez y la monumentalidad de todo el edificio le dan una
dualidad interesante.
La Piscina también es un jardín en el corazón de Beijing que
llena a la gente de alegría.
Imagen N° 21 - Vista interior
Como un cubo que cae al agua y genera salpicaduras en la Tierra.
Los puentes son la única manera de llegar a la construcción.
El agua en la pared de la entrada se convirtió en un muro cortina
de vidrio en la parte posterior para permitir que la luz del "agua
filtrada” ingrese durante el día en el vestíbulo.
El foso recoge el agua de lluvia que corre por la fachada.
Existe un sistema de reciclaje para así ahorrar agua y lograr el
objetivo de "Olympic Green".
A
G
U
A
P A I S A J E
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 22 - Vista nocturna en 3D
Diseñado para actuar como un invernadero, que absorben la
radiación sola y evitar ganar calor.
La fachada de doble piel está bien aislada de las burbujas de
modo que tiene el potencial para lograr un calor neto anual.
La fachada de doble piel está bien aislada de las burbujas de
modo que tiene el potencial para lograr un calor neto anual.
La masa térmica, el hormigón y el agua absorben el calor y la
distribuyen por la noche cuando es más necesario.
La fachada del edificio responde a tres modos de funcionamiento
para el clima del verano, del invierno y de la temporada media.
Mediante la modificación de las aflicciones de la cavidad, las láminas internas
pueden ser "abiertas" o "cerradas". Esto permite controlar el nivel creado por el
efecto de la luz moteada, similar a la luz bajo el árbol o de las profundidades bajo
el agua. La luz puede ser controlada para dar sólo la caída en las áreas que sufren
de reflexión mirando, alternativamente, el techo y la pared; y se puede convertir
en 'off' para lograr las condiciones óptimas de iluminación para cámaras de
televisión.
AMBIENTE
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 23 - Almacena y recicla la lluvia. La superficie externa y la fachada de la azotea pueden recoger 10mil toneladas de agua de lluvia.
Imagen N° 24 - Funcionamiento del sistema regulador de la temperatura
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
PLANOS DE OBRA
Imagen N° 25 - PLANTA ARQUITECTONICA
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 26 - PLANTA ALTA Y PLANTA BAJA
Imagen N° 27 - PLANO DE CONTEXTO
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 28 - ELEVACIÓN NORTE
Imagen N° 29 - INGRESO
Imagen N° 30 - ELEVACION ESTE
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
CONVERSIÓN DEL "CUBO DE AGUA"
En el 2010 se empezó a transformar la piscina olímpica de Beijing en un parque
acuático de talla mundial. El Cubo recibió por primera vez al público como el
Happy Magic Watercube en el verano, en Junio del 2010.
Una de estas novedades es la zona de juegos infantil RideHouse,
complementada por el primer Aqualoop waterslide de China, un tobogán
Tornado, así como un BulletBowl y 12 atracciones más. Complementando todo
esto habrá una temática sub-acuática incluyendo medusas y una iluminación
especial.
Imagen N° 31 - Vista interior del parque remodelado en 3D
En la supervisión de la construcción y operación del Beijing Happy Watercube
Waterpark Ltd estuvo el australiano veterano en parques temáticos, Alan
Mahony.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
ANEXOS
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
GALERÍA DE IMÁGENES
Imagen N° 32 - Colocación del sistema de ETFE en la
estructura, vista aérea
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 33 - Colocación del sistema de ETFE en la
estructura, vista lateral
Imagen N° 34 - Andamios usados en la colocación del
sistema de ETFE
Imagen N° 35 - Vista interior de la estructura
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 36 - Vistas en 3D
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 37 - Vista del diseño interior
Imagen N° 38 - Trampolines
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 39 - Piscina Olímpica en 3D
Imagen N° 40 - Piscina Olímpica, imagen real
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 41 - Happy Magic Watercube, interior 3D
Imagen N° 42 - Decoración interior
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 43 - Toboganes
Imagen N° 44 - Happy Magic Watercube en un día de
verano
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Imagen N° 45 - Infografía del Cubo de Agua de Beijing
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
ETFE (ETILENO-TETRAFLUOROETILENO)
Extendida sobre la parte superior de la estructura de acero se ubica una
envoltura de plástico translúcido hecha de ETFE.
El ETFE es un material conocido como burbuja, y que en este caso fue teñido de
azul. Es mucho más ligero que estructuras de cristal convencionales con el mismo
efecto de luz. El ETFE es un tipo de plástico de gran resistencia al calor, a la
corrosión y a los rayos UV.
Imagen N° 46 - Estructura de ETFE
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
APLICACIONES MULTICAPA: Cojines inflados
Se construyen con dos o más láminas de ETFE cerradas en su perímetro y fijadas
al sistema de anclaje perimetral. Así pues, el cojín consiste en lámina y aire, lo
que supone una reducción de peso respecto a lucernarios convencionales. El
peso de una cubierta de ETFE equivale a un 2 % del peso de una de cristal y la
estructura portante a un 10 %-50 %.
Imagen N° 47 - Sistema del cojín inflado
Los cojines precisan de un sistema de inflado de aire a baja presión, La presión en
el interior del cojín puede oscilar entre los 250Pa en condiciones normales, hasta
800Pa en situaciones puntuales.
La presión se genera con una unidad compuesta por ventiladores y una red de
conductos de distribución que suministran aire a cada uno de los cojines que
forman la cubierta: el aire exterior deberá ser filtrado y secado. La presión
dentro de los cojines se controla con un sistema inteligente de medición de
viento y nieve, que acciona los ventiladores con más o menos presión en función
de las inclemencias del tiempo.
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
CARACTERÍSTICAS:
Bajo peso propio: 175g/m²
Relativamente fuerte y resistente
Muy resistente al impacto (granizo, etc.)
Muy alta resistencia molecular. No reacciona con otras partículas o
substancia.
Excelente comportamiento al fuego
Muy baja disminución de las propiedades mecánicas a lo largo del
tiempo
Alta transparencia (95% luz visible / 85% luz ultravioleta
Permeable a los rayos UVA, impiden el paso de los rayos UVC
Permite la impresión de pintura y otros acabados
Impermeable
Autolimpiable con agua de lluvia
Mínimo mantenimiento
No se decolora ni se oscurece con los años
Reciclable
Imagen N° 48 - Estructura molecular del ETFE
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
PROPIEDADES DEL COPOLÍMERO DE ETILENO-TETRAFLÚORETILENO
PROPIEDADES ELÉCTRICAS
Constante Dieléctrica @1MHz 2,6
Factor de Disipación a 1 MHz 0,0005
Resistencia Dieléctrica ( kV mm-1 ) 25
Resistividad Superficial ( Ohm/sq ) >1014
Resistividad de Volumen ( Ohmcm ) 1016
PROPIEDADES FÍSICAS
Absorción de Agua ( % ) 0-0,03
Densidad ( g cm-3 ) 1,7
Índice Refractivo 1,403
Índice de Oxígeno Límite ( % ) 30-32
Inflamabilidad V0
Resistencia a la Radiación Aceptable
Resistencia a los Ultra-violetas Excelente
PROPIEDADES MECÁNICAS
Alargamiento a la Rotura ( % ) 250-350
Dureza - Rockwell R50
Módulo de Tracción ( GPa ) 0,8
Resistencia a la Tracción ( MPa ) 28-48
Resistencia al Impacto Izod ( J m-1 ) >1000
PROPIEDADES TÉRMICAS
Calor Específico ( J K-1 kg-1 ) 1900-2000
Coeficiente de Expansión Térmica ( x10-6 K-1 90-170
Conductividad Térmica a 23C ( W m-1 K-1 ) 0,24
Temperatura Máxima de Utilización ( C ) 150-160
Temperatura Mínima de Utilización ( C ) <-100
Temperatura de Deflexión en Caliente -0.45MPa 105º ( C )
Temperatura de Deflexión en Caliente - 1.8MPa 70º ( C )
RESISTENCIA QUÍMICA
Ácidos - concentrados Buena
Ácidos - diluidos Buena
Álcalis Buena
Alcoholes Buena
Cetonas Buena
Grasas y aceites Buena
Halógenos Buena
Hidrocarbonos halógenos Buena
Hidrocarburos Aromáticos Buena
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
OTROS PROYECTOS CON ETFE
Proyecto Edén, 2001
Allianz-Arena, 2005
Estadio Nacional de Beijing, 2007
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
Centro Recreativo y Cultural Khan Shatyry, 2008
Earthpark, 2010
EL CUBO DE AGUA CONSTRUCCIÓN I
BIBLIOGRAFIA
http://www.chrisbosse.de/watercube/
http://www.geodomas.eu/es/geodomas-inicio/category/69-etfe-foil-
exciting-materials-.html
WATERCUBE: the book: Beijing National Aquatics Centre, People's
Republic of China, 2008. ETHEL BARAONA POHL. Editor DPR 2008
http://en.beijing2008.cn/46/39/WaterCube.shtml
http://www.nfpajournal-latino.com/?activeSeccion_var=50&art=304
TODOARQUITECTURA: Revista digital.
http://www.todoarquitectura.com/revista/40/sp04_ETFE.asp