Puente pivotante en la Isla de los Dinosaurios. Puente giratorio por Tonkin Liu

Descripción del proyecto por Tonkin Liu 

Swing bridge en la isla de los dinosaurios, Crystal Palace Park

Las circunstancias únicas de Crystal Palace Park Dinosaur Islands y la necesidad de un cruce seguro inspiraron la obra de arte estructural de Swing Bridge. Basado en la inmersión de una década del equipo de Tonkin Liu en estudios biomiméticos, el proyecto ofrece tres innovaciones específicas: balanceo para acceder a los bancos, geometría ondulada para resistencia estructural y la técnica de construcción de peine.

Las esculturas de dinosaurios de concreto de 167 años de antigüedad, catalogadas como Grado I, se configuraron para representar animales extintos en los mundos perdidos del tiempo geológico profundo. El equipo eligió la ubicación del puente para marcar el inicio de esta secuencia, ayudando a contar una historia de evolución, que a su vez inspiró la referencia al pez óseo prehistórico, el precursor de los dinosaurios y la línea de tiempo evolutiva representada en las islas.

Para proteger el acceso a las Islas Dinosaurios, el puente ha sido diseñado para permanecer en el agua y solo hacer su conexión con la tierra cuando se da acceso para educación y mantenimiento. Esto niega la necesidad de una gran barrera protectora, mantiene su distancia de los dinosaurios y requiere solo una base central. Crystal Palace Park, a su vez, disfruta, cuando el puente no está en uso, de una obra de arte escultórica flotando en el agua.

La forma da fuerza a través de la geometría en cada uno de los componentes de la estructura. Una viga de columna triangular entrega carga al cojinete central, su forma personalizada se minimiza en respuesta a los momentos de flexión. La estructura esquelética de la cubierta sobresale de la forma de la columna vertebral de la viga. La forma del puente gana fuerza general al ser más ancha y alta sobre su soporte central. 

El espesor mínimo de la chapa de acero se logra optimizando la resistencia a través de la geometría. En la evolución del primer pez óseo, un movimiento ondulante produce una fuerza que lo impulsa hacia adelante. La forma ondulada de la balaustrada y la plataforma resiste las fuerzas aplicadas al pasamanos mediante una acción de empujar y tirar. Los balaustres se inclinan hacia atrás y hacia adelante a lo largo de la cubierta ondulada, el exterior actúa como un puntal y el interior actúa como un lazo. Las múltiples puntas dobladas y soldadas actúan juntas como radios en una rueda para dar rigidez lateral a la forma ondulada. La frecuencia y el tono de la oscilación se han diseñado para encontrar la forma óptima.

Respondiendo a las limitaciones presupuestarias y basándose en la iconografía del pez óseo, Tonkin Liu propuso la técnica estructural de peine esquelético cortado con láser. La placa se corta con láser en puntas de tres longitudes diferentes. Una punta permanece plana para formar la plataforma del puente, una se dobla hacia arriba para formar la balaustrada, una se dobla hacia abajo para formar un puntal en el borde inferior de la viga central, utilizando toda la superficie de la hoja de acero de 10 mm. Esto minimiza el costo y el desperdicio de material, reduce la cantidad de soldadura en un 50% y permite la expresión directa de fuerza en forma escultórica.

Un proceso de narración de historias que busca inspiración en la naturaleza ha proporcionado innovación técnica en respuesta a las circunstancias únicas del sitio. El proyecto fue impulsado por el compromiso y la perspicacia de los Amigos de Crystal Place Dinosaurs, quienes recaudaron fondos de GLA y crowdfunding, y lo entregaron, a través de una estrecha colaboración con los arquitectos Tonkin Liu, los ingenieros Arup y los fabricantes locales, Cake Industries.

- Declaración del cliente
Ellinor Michel, Amigos de los dinosaurios de Crystal Palace.

El acceso seguro y protegido a Crystal Palace Dinosaurs es vital para el monitoreo de la conservación, la reparación de las esculturas y el mantenimiento de los terrenos para proteger este magnífico sitio histórico catalogado como Grado 1, de fama internacional, que se encuentra en el Registro nacional de "Patrimonio en riesgo". Como activo del patrimonio local, también estamos interesados en mejorar las oportunidades de voluntariado, educación y divulgación. Todo esto se hizo significativamente más desafiante cuando se eliminó el puente original a las islas en 2017.

Como las primeras reconstrucciones del mundo de dinosaurios y otros animales extintos, estas esculturas de tamaño natural se crearon en un momento crucial en 1854 como el primer "entretenimiento educativo para la ciencia". Ambientado en paisajes que intentan reflejar 400 millones de años de tiempo geológico, el conjunto de plantas, geología y esculturas encarna un punto de inflexión en la historia, la democratización del conocimiento científico. Los dinosaurios también son extraordinariamente hermosos y extraños como obras de arte, y continúan capturando la imaginación de los visitantes de muchas maneras.

Los arquitectos Tonkin Liu, los ingenieros Arup y los fabricantes de metal Cake Industries completaron un puente peatonal hermoso y adecuado para su propósito. Como organización benéfica, financiamos colectivamente su diseño y fabricación, creando un sentido de pertenencia entre los muchos cientos de donantes de pequeña y gran escala que no solo dieron dinero, sino que también organizaron eventos, donaciones y trabajo pro bono en el proyecto. En noviembre de 2019, nos emocionó recibir la aprobación unánime del diseño del puente del Comité de Planificación del Ayuntamiento de Bromley, y la presidenta señaló que nunca antes había visto una solicitud en la que todas las partes interesadas apoyaran la propuesta.

El puente no solo ha resuelto un desafío práctico, sino que ha contribuido a la belleza del parque, ha unido a la comunidad y ha aumentado nuestras capacidades como organización benéfica. A los visitantes les encanta el puente, lo que les da un aprecio abrumadoramente positivo y profundo.

- Ingenieros estadistas
Stuart Chambers, ingeniero estructural, Arup.

Al crecer en Australia, tenía una obsesión con los dinosaurios. Recuerdo haber visto las esculturas en los libros que leí, pero nunca supe que estaban en el Crystal Palace, así que me pareció divertido encontrarme ahora como un adulto trabajando en un proyecto para ayudar a extender su legado.

Como ingeniero, soy consciente de cómo, a pesar de nuestros mejores intereses, a veces podemos obstaculizar la creatividad. Considero que el inicio de un proyecto es muy importante, es donde las ideas tienen la oportunidad de crecer desde un comienzo delicado hasta grandes resultados. En Arup nos enfocamos en brindar información técnica al equipo de diseño sin ser restrictivos. Junto con Tonkin Liu, exploramos una serie de oportunidades que iban desde los tipos de puentes simples que se extienden de un banco a otro, hasta una colección de formas complejas de puentes móviles. Encontramos una manera de utilizar un producto de cojinete reemplazable relativamente económico, ya que el proyecto convergió en la idea del puente como puerta de entrada giratoria a la isla de los dinosaurios. Luego comenzamos a utilizar las herramientas técnicas que nos ayudan a refinar nuestros diseños. Utilizando Rhino, Grasshopper y Geometry Gym y el software de análisis GSA, se crearon y probaron varios modelos paramétricos en un corto espacio de tiempo, lo que nos permitió ajustar la forma, la eficiencia y la capacidad de construcción del puente. El equipo experimentó con la frecuencia y el número de elementos estructurales, la jerarquía de espesores y la forma específica de la curvatura del puente. Con el aporte de Cake Industries pudimos alinear con precisión lo que era más estructuralmente eficiente con lo que era más fácil de construir. Lo que construimos fue una estructura que, como la rueda de una bicicleta, tiene muchos elementos delgados, pero a través de su fuerza y forma compartidas, brinda un resultado eficiente.

- Declaración del fabricante
David Knight, ingeniero estructural, Cake Industries.

Como fabricante local con sede a una milla de distancia del sitio, este proyecto fue una oportunidad ideal para apoyar una organización benéfica local y crear algo de lo que estemos orgullosos.

El esquema cubre la brecha entre la fabricación digital precisa y las habilidades basadas en la artesanía. Cake Industries se incorporó y desarrolló prototipos y modelos para incorporarlos al diseño y garantizar que los procesos innovadores fueran alcanzables. Luego, Cake Industries generó un modelo 3D completo basado en objetos de la estructura para definir los patrones de corte para el acero cortado con láser. Una vez cortadas con láser, las láminas de acero llegaron en forma de paquete plano, listas para ser manipuladas por el equipo de fabricación para crear la geometría ondulada. Las áreas individuales se calentaron con un soplete de oxiacetileno para permitir que el peine se doblara en forma. El conjunto completamente soldado se reunió en una sola pieza, antes de sumergirse en el baño de galvanizado más grande del Reino Unido para proporcionar un acabado superficial duradero.

Cake Industries también actuó como el contratista principal, coordinando a los diversos subcontratistas en el sitio mientras luchábamos contra las incertidumbres de la construcción durante la pandemia y la entrega de un proyecto terminado. Muchos miembros del equipo usan el parque con regularidad, por lo que este ha sido un proyecto personal para todos nosotros, y estamos encantados de poder apoyar al FCPD en el cuidado de las esculturas de dinosaurios.

- Detalle de trabajo
Mike Tonkin y Matthew Burnett, Tonkin Liu.

El requisito de acceso supervisado solo condujo a una serie de estudios tipológicos que se clasificaron en dos grandes tipos; Estructuras desplegables, como cruces cerrados y formas de estructuras plegables, junto con estructuras móviles como cubiertas hundidas y puentes giratorios. La idea del puente giratorio parecía la elección correcta, ya que también controlaba el acceso y tenía un impacto mínimo en la isla histórica. La gran ventaja del puente giratorio central es que sería un puente giratorio ligado al agua, sin conexión permanente a tierra, que con una cadena podría bloquearse en su lugar rodeado de agua fangosa profunda, eliminando la tentación de cruzar a la isla protegida. . Esta solución también necesitaba solo una base central sumergida y oculta a la vista.

Las ideas en forma se probaron y probaron a través de un proceso de análisis digital, a través de variaciones evolutivas de la forma, para lograr la ambición de que la forma y la estructura deben ser una sola. Una sola zapata giratoria con una sola viga en voladizo tiene las mayores fuerzas estructurales en el soporte central, por lo que el perfil triangular de esta columna está optimizado para ser más profundo y más ancho en el centro y se curva hacia arriba y hacia afuera hacia los dos puntos de aterrizaje. Esta sección transversal de perfil triangular curvo le da a la viga la máxima resistencia y rigidez para la mínima cantidad de material estructural, ya que entrega cargas directamente al cojinete central.

Muchos años de desarrollo de Shell Lace Structure nos enseñaron que el corte con láser era rentable y podía ayudar en el proceso de minimizar el uso de material. La economía y la economía material fueron clave. El primer modelo que exploró la plataforma fue un simple modelo de papel cortado con tijeras, parecido a un farol de papel, que hacía un peine desplegable. Ser capaz de optimizar el uso de una hoja de metal como plataforma, balaustrada y puntal fue una dirección emocionante. Para optimizar la resistencia en la geometría general, un modelo de pajita de arte rápido probó la noción de que el perfil curvo del peine agregaría estabilidad a la balaustrada y la plataforma. Para agregar aún más fuerza, aumentamos la amplitud de cada ondulación, mientras redujimos el número de ondulaciones en todo el plan, para disminuir la complejidad visual. La observación de este modelo nos impulsó a agregar un refinamiento adicional, un arco suave a la línea de la plataforma y a la parte inferior, reflejando el verdadero diagrama de momento de flexión en la viga, al tiempo que enriquecía la experiencia visual y espacial. El espesor del material pudo alcanzar su mínimo absoluto -10 mm de espesor- debido a la optimización de la macro y micro geometría del puente.