Algoritmos generativos en la optimización de estructuras tensadas

Abstract

El trabajo se centra en el objetivo de llegar a conocer y entender de dónde surgen los algoritmos generativos y cómo su introducción en el mundo de la arquitectura, ha permitido llegar a complejos procesos de optimización estructural. Empezará remontándose hasta los orígenes mismos de los algoritmos, tratando el avance de la computación y de qué forma ha incidido en la arquitectura, en la forma de pensar y de trabajar, y los nuevos procesos Bottom-Up que han generado un nuevo paradigma arquitectónico. Se centrará en la búsqueda de comprender e imitar a la naturaleza mediante los algoritmos genéticos en los procesos de morfogénesis, de los procesos de generación de la forma, y la aplicación de estos mecanismos tanto analógica como computacionalmente para la optimización de las formas estructurales. Se incidirá también en la importancia de las relaciones topológicas que permiten la emergencia de las formas. A lo largo del trabajo se irán presentando distintas herramientas y métodos de optimización, siendo la intención conocer estos softwares y entender la importancia estructural y medioambiental que supone el ahorro del material, así como presentarlos de una forma fácil y accesible para diseñar estructuras. Como el fin de visualizar y entender el funcionamiento de los algoritmos generativos, se aplican y explican los procesos de optimización de la forma a cinco casos de estructuras de membranas tensadas de Frei Otto, observando a tiempo real su reacción frente a distintas cargas externas.

The work focuses on the objective of getting to know and understand where generative algorithms come from and how their introduction into the world of architecture has allowed us to reach complex structural optimization processes. It will begin by going back to the very origins of algorithms, dealing with the advancement of computing and how it has affected architecture, the way of thinking and working, and the new Bottom-Up processes that have generated a new architectural paradigm. It will focus on the search to understand and imitate nature by means of genetic algorithms in the processes of morphogenesis, of the form generation processes, and the application of these mechanisms both analogically and computationally for the optimization of structural forms. The importance of topological relationships that allow the emergence of forms will also be emphasized. Throughout the work, different optimization tools and methods will be presented, the intention being to know these softwares and understand the structural and environmental importance of saving material, as well as presenting them in an easy and accessible way to design structures. In order to visualize and understand the operation of generative algorithms, the optimization processes of the shape are applied and explained to five cases of Frei Otto’s tensed membrane structures, observing in real time their reaction to different external loads.