Forma, Estructura y Diseño: Explorando la Conexión entre Naturaleza y Creación Humana

Concepto de Forma

La palabra forma puede tener diversas acepciones, como sinónimo de contorno o de volumen (en esculturas y arquitectura). En filosofía, Plotino diferenciaba la forma exterior, como el conjunto de elementos materiales del objeto que podemos tocar y ver, y la forma interior, definiéndola como la organización de las partes entre sí, que regula la disposición de los elementos materiales (forma exterior) y le da su unidad.

Destacaremos los siguientes conceptos:

• Forma material: es la forma física, también conocida como apariencia visual, determinada por los límites del objeto, ya sea un volumen (un edificio) o un plano (una hoja). La visión de un objeto no siempre es la misma; depende de la iluminación, de la posición y del conocimiento previo que se tenga del objeto observado.
• Forma como estructura: cuando se considera una forma como estructura, se tienen que tener en cuenta múltiples factores además de los observados a simple vista. Es decir, como decía Rudolf Arnheim, los símbolos o cualquier forma visual portadora de algún significado (como las formas representativas) deben obedecer un cierto orden o estructura para que sean reconocibles por el observador.

Estudio Estructural de las Construcciones

En construcción, llamamos estructura a un conjunto de elementos capaces de aguantar pesos y cargas sin romperse y sin apenas deformarse. Su función es transmitir las fuerzas de un punto a otro en el espacio, resistiendo sin perder estabilidad. Es una manera de conseguir mayor resistencia con menos material; es decir, la estructura es economía, porque si no lo fuese, esta caería por su propio peso, ya que se aplicaría más masa, perdiendo ligereza y estabilidad.

Podemos distinguir dos tipos de estructuras:

• Naturales: son aquellas que encontramos en la naturaleza, como un árbol, el esqueleto de un vertebrado, etc.
• Artificiales: son aquellas que ha creado el hombre, como edificios, puentes, etc.

Una estructura, a la hora de ser diseñada, ha de cumplir con tres propiedades principales: ser resistente, para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida; rígida, para que lo haga sin deformarse, y estable, para que mantenga el equilibrio.

Esfuerzos de las Estructuras

Los elementos de una estructura deben aguantar, además de su propio peso, otras fuerzas y cargas exteriores que actúan sobre ellos:

• Compresión: se da cuando una estructura se deforma acortándose y ensanchándose; es decir, las caras paralelas al esfuerzo tienden a separarse, y las perpendiculares, a unirse. Las estructuras que aguantan este tipo de fuerzas suelen ser cortas, pesadas y gruesas.
• Tracción: esta fuerza es opuesta a la de compresión. Sobre la estructura actúan fuerzas opuestas dirigidas hacia fuera del objeto, alargándolo. Para este tipo de estructuras, se utilizarán materiales resistentes a la tracción, ya que han de soportar pesos colgados, como cables de ascensores o puentes colgantes, etc.
• Flexión: es la acción que experimenta una estructura cuando una fuerza incide sobre ella, doblándola o encorvándola transitoriamente. Esto sucede en las vigas, las mesas, etc.
• Torsión: cuando sobre una estructura se ejerce una fuerza de torsión, sus ejes giran en sentidos opuestos, retorciendo la estructura. Esto sucede cuando apretamos un tornillo o con las llaves de una cerradura.
• Cizalladura: cuando sobre un cuerpo actúan dos fuerzas paralelas opuestas pero separadas ligeramente, cortan o desgarran la estructura, haciendo que esta tienda a resbalar o a desplazarse unas sobre otras. Esto ocurre, por ejemplo, cuando utilizamos una cizalla o unos alicates.

Elementos Constructivos

Las estructuras están constituidas por varios elementos encargados de proporcionarle una buena resistencia para soportar las cargas a las que podría estar sometida. Son los siguientes:

• Cimientos: son la base sobre la que se apoya un edificio. Se fabrica con arena, grava y un enrejado metálico (hormigón armado). Sobre este elemento actúa la fuerza de compresión.
• Pilares: estos elementos verticales, los cuales se encuentran apoyados sobre las zapatas, tienen como función aguantar el peso de las vigas y demás pesos, transmitiéndolos a los cimientos, sufriendo esfuerzos de compresión. Cuando presentan forma cilíndrica, se llaman columnas.
• Tabiques y muros: son elementos de poco espesor colocados de manera vertical. Los muros, al contrario que los tabiques, son más gruesos y de mayor longitud.
• Vigas: debido a que la gran parte de las cargas son verticales en un edificio, se utilizan elementos horizontales para que, por medio de fuerzas de flexión, transmitan horizontalmente las cargas verticales. Estas suelen ser de hormigón armado o de madera. Cuando son más cortas y se colocan en forma de cruz, se denominan viguetas, que, junto con las vigas, darán lugar a las plantas de los edificios.
• Tirantes: son aquellos que soportan esfuerzos de tracción, estirándose y aguantando bien los pesos y dando rigidez a la estructura. Normalmente, son cables constituidos por cables de acero que atirantan el tablero de un puente en un extremo y, en el otro, están fijados a un pilar torre. Estos elementos son los encargados de mantener verticales cuerpos altos, como postes, grúas; estos, además, pueden ser tensados mediante tensores.
  Según la forma que adopte el cable, se llamará de una manera u otra. Cuando adopta la forma de polígono funicular, y curva catenaria es la forma que adopta cuando se deja caer por su propio peso, pero si la carga está repartida uniformemente en proyección horizontal, la curva deja de ser catenaria para adoptar la forma de una parábola.
• Arcos: esta es una de las soluciones arquitectónicas más antiguas y utilizadas de la historia. Se compone de una sección curvada hacia arriba que se apoya en unos soportes y que abarca un espacio vacío. Este elemento soporta una carga dejando un espacio diáfano o vano.
• Triángulos: la figura geométrica más estable, que no se deforma al actuar fuerzas externas sobre él. Cuando se agrupan un conjunto de triángulos, dando lugar a un armazón estable de gran rigidez, se denominan cerchas; hay varios tipos: Pratt, Howe, Warren.
• Láminas o placas: se usan para la cubierta de los edificios o las carrocerías de los coches. Se trata de superficies.

Sistemas Estructurales

Hay cuatro tipos de sistemas

Sistemas de forma activa que son los que trabajan a tracción o compresión son muy utilizados por que son una manera económica de cubrir espacios de luces considerables

Sistemas de vector activo cuando un sistema está constituido por elementos lineales tales como cerchas se denominan sistemas portantes o de vector activo

Sistemas de masa activa son los constituidos por elementos que trabajan en flexión  como las vigas los pilares y pórticos etc.

Sistemas de superficie activa: es una estructura que transmite las fuerzas externas aplicando la continuidad de una superficie como una placa o una estructura laminar.

LAS FORMAS NATURALES COMO BASE PARA LA GENERACION FORMAL  Y EL DISEÑO

El estudio y análisis de la naturaleza como fuente de inspiración para el diseño consta de dos procesos fundamentales el de análisis y el de síntesis

El análisis consiste en descomponer y resolver las premisas que engendran las cosas por lo que tienden a hacernos remontar hacia el origen.

La síntesis se opone al análisis y generalmente se realiza después del análisis es una recomposición de un todo a partir de sus elementos que no tienen por qué estar todos si no los consideramos prioritarios es decir importantes y significativos.

Formas naturales son aquellas que pretenden representar elementos de la naturaleza (vegetal, animal o mineral) también podemos decir que un diseño es natural cuando al ser utilizado fuese hecho para una función específicamente.

Formas Artificiales representan cosas hechas por el hombre.

Materiales naturales son todos aquellos que provienen de la naturaleza directamente como las fibras naturales el reciclaje y la reutilización de lo autóctono.

Materiales utilizados naturalmente se considera que un material es utilizado naturalmente cuando se utilizan estos tal  y como son sin pretender ocultar su verdadera apariencia  sin importar el material que sea

Biónica es el análisis del funcionamiento real de los sistemas vivos y una vez descubiertos sus trucos materializarlos en diseños cotidianos o aparatos se considera como el primer bonico a Leonardo da vinci ya que aplico sus estudios de la naturaleza a prácticamente todos sus diseños.

Las principales características de este tipo de sistemas es su miniaturización su alto grado de flexibilidad pudiéndose adaptar a cualquier entorno. Entre los ejemplos más sorprendentes encontramos al esqueleto animal.

La sección aurea se denomina sección aurea a los esquemas compositivos formulados por el matemático luca pacioli que la argumento como que era una estructura presente en varias estructuras de la naturaleza en las ramas de los arboles las planta las flores etc.

Técnicamente la división de un segmento en su medida y extrema razón Euclides quería decir con esto que dos segmentos son entre ellos lo que el más grande es al todo cuya fórmula seria  a/b = a+b)/a dando como resultado 1.68…. es decir el numero phi o número de oro.

FORMA Y FUNCION

La forma sigue a la función cuando la forma obedece a un contenido es decir que el mensaje que se pretende transmitir con imágenes tiene que facilitar que el mensaje se tramita  de manera adecuada lo mismo ocurre en el diseño donde la forma obedece a una necesidad.

El funcionalismo estético es una teoría que ve como fuente de belleza la adaptación de la forma a la función, dando como resultado objetos totalmente adaptado a su función.

Estructura todos de tipos de formas sean plana o con volumen contienen un esquema básico visible u oculto en donde todos los elementos formales se organizan y se relacionan entre sí esto es lo que conocemos como estructura, esta constituye el esqueleto que  está detrás del entretejido de la forma dando organización de todas las partes de un todo.

En el diseño según los componentes de una estructura podemos distinguir formal semiformal o informal

Estructura formal: sus líneas estructurales se encuentran  de manera rígida, esta habrán de guiar la formación del diseño, de esta manera el espacio queda dividido en subdivisiones igual o rítmicamente dando la sensación de regularidad Sus tipos son: Repetición, Gradación, Radiación.

Repetición esta tipo de estructura se aprecia cuando la misma queda subdividida en partes iguales y del mismo tamaño este tipo es el mas simple de todas y su reticula se compone de líneas verticales y horizontales que se entrecruzan con subdivisiones cuadradas del mismo tamaño y misma cantidad de espacio pero de esta  reticula también derivan:

Cambio de posición o tamaño aquí lo que sucede es que las subdivisiones que antes eran cuadradas ahora pueden se rectangulares creando un equilibrio horizontal y vertical que da la sensación de una mayor acentuación

Cambio de dirección las líneas horizontales y verticales se pueden inclinar en cualquier Angulo provocando una sensación de movimiento.

Desplazamiento las subdivisiones de la retícula se desplazan a derecha e izquierda o de arriba a  abajo y viceversa.

Curvatura o quebrantamiento todas la líneas que forman la estructura o solo las verticales pueden se curvadas o quebradas de forma regular guardando estructuralmente la misma forma y el mismo tamaño

Reflexión cada fila de subdivisiones puede ser repetida  de forma alternada o regular

Combinación se da cuando se crean formas mayores o más complejas que han de tener el mismo tamaño ajustándose entre si

La retícula triangular esta se obtiene cuando se inclinan las líneas estructurales permitiendo que las nuevas subdivisiones que darán lugar al entramado triangular

La retícula hexagonal  mediante la combinación de seis triángulos adyacentes de un enrejado triangular se consigue un enrejado hexagonal que puede ser distorsionado alargado o comprimido.

Estructura multiple repetición se da cuando una estructura se compone por mas clases de subdivisiones estructurales que se repiten en forma y tamaño

Repetición de módulos la presencia de ellos tiende a unificar el diseño estos deben estar colocados unos al lado de otros, siendo simples ya que si fueran demasiado complejos los apreciaríamos como formas individuales en vez de un todo

Submodulo y supermodulo los submodulos son los componentes mas pequeños de los que puede estar formado un módulo  y cuando estos se agrupan en gran cantidad darán lugar a un supermodulo

Tipos de repetición se puede repetir el tamaño el color la dirección la posición y el espacio   

Gradación quiere decir que cambiamos un modulo de manera gradual bien modificando su textura su tamaño su dirección etc  creando la sensación de progresión generaldo una ilusión óptica  

Gradación en el plano esta relación entre los modulos es constante ya que no hay cambios de tamaño encontramos dos clases

Rotacion en el plano

Progresion en el plano

Gradacion espacial afecta a la figura y a su tamaño nunca es constante se distinguen dos clases

Rotacion espacial donde el modulo puede ser rotado para que cada vez veamos un poco mas el borde y un poco menos el frente

Progresion espacial es igual al cambio de tamaño esto da la impresión de una progresión en el espacio siempre paralalelos al plano

Gradacion en la figura  esto hace referencia a la secuencia de gradaciones  que resultan de un cambio real en la figura se difieren dos clases

Unión o sustracción indica un cambio gradual de un modulo cuando se le unen progresivamente o cuando se va sustrayendo modulo de la misma manera

Tension o compresión indica el cambio gradual de la figura de los modulos por fuerzas internas o externas que aparecen como si fueran elásticas.

El camino de la gradacion  define que toda figura puede ser gradualmente cambiada hasta convertirse en otra como es el caso del circulo que puede ser estirado hasta convertirse en un cuadrado.

La velocidad de gradación esta depende de la cantidad de pasos que hemos de dar par que una figura se convierta en otra

Estructuras de gradación este tipo de estructuras no son repetitivas ya que cambian de tamaño figura o tamaño y figura en secuecias graduales

Gradacion en alternancia la podemos obtener cuando un modulo cambia de izquierda a derecha en una fila o los de la otra de manera opuesta.

Radiacion estas estructuras se componen de dos factores centro de radiación que esta constituido por el punto focal desde donde se desarrolla el enrollamiento y la dirección de la gradación que se refiere a las líneas estructurales. Tenemos tres tipos centrifuga donde las líneas estructurales irradian regularmente desde el centro a desde sus cercanías hacia todas las direcciones. Centrípeta las líneas estructurales presionan hacia el centro mediante secuencias de líneas estructurales quebradas o curvas. Concentricas la líneas estructurales rodean al centro en capa regulares.

Superposicion de estructuras de radiación quiere decir que los tipos de radiación se pueden superponer para conseguir una composición mas compleja

Estructura semiformal se caracteriza por carecer de una estricta regularidad de repetición pero manteniendo la sensación de regularidad encontramos 3 tipos similitud se da cuando las formas pertenecen a una clasificación común o están relacionadas entre si esta relación puede venir dada por asociación imperfección distorcion espacial tensión

En la similitud los modulos son vistos en una ligera agitación pero se adhieren entre si para formar una unidad en la gradación los modulos son organizados para sugerir de manera muy controlada el movimiento y la progresión

Anomalía es la presencia de la irregularidad en un diseño en el cual prevalece la regularidad  este tiene como propósito aliviar la monotonía

Concentracion se trata de apretujar o apiñar modulos en ciertas partes del diseño para obtener un efecto de concentración tipos hacia un punto , desde un punto , hacia una línea, desde una línea , concentración libre

Estructura informal no tiene normalmente líneas estructurales la organización es libre e indefinida.