Dearq

Dearq | eISSN 2215-969X

Inverse Design for Double-Curved Surfaces: A Geometric Study of Our Lady of the Valley Church

No. 27 (2020-07-01)
  • Diego Navarro-Mateu
    Universitat Internacional de Catalunya navarro@uic.es
  • Oriol Carrasco
    Institute for Advanced Architecture of Catalonia oriol.carrasco@iaac.net
  • Ana Cocho-Bermejo
    Universitat Internacional de Catalunya acocho@uic.es
https://doi.org/10.18389/dearq27.2020.08

Abstract

Computational design methods have allowed architects to approach the design of complex geometric forms from new perspectives. This paper documents the use of evolutionary computational methods to reverse-engineer the roof of Félix Candela’s Our Lady of the Valley church in Spain, and reveal its ‘hidden’ paraboloid structure. It shows that parametric methods and genetic algorithms enable the successful analysis and exploration of hyperbolic paraboloids. Besides, through non-mathematical experimentation, it demonstrates these methods’ capacity to solve geometric problems found in incomplete historical materials or preexisting structures.

Keywords: reverse engineering, form-finding, evolutionary computation, Félix Candela, ruled surfaces

References

Anderson, Stanford y EladioDieste. Eladio Dieste: Innovation in Structural Art. Hudson, NY: Princeton Architectural Press, 2004.

Back, Thomas. Evolutionary Algorithms in Theory and Practice: Evolution Strategies, Evolutionary Programming, Genetic Algorithms. Oxford: Oxford University Press, 1996.

Basterra, Alfonso. Félix Candela: 1910-2010. Valencia: Sociedad Estatal de Conmemoraciones Culturales, 2010.

Burry, Mark. “Handcraft and Machine Metaphysics”, 1998. http://cumincad.scix.net/data/works/att/07c5.content.pdf

Burry, Mark. “Parametric Design and the Sagrada Familia”. Arq: Architectural Research Quarterly 1, n.º 4 (1996): 70-81.

Burry, Mark, J. CollGrifoll y J. GómezSerrano. Sagrada Familia s. XXI Gaudi/Ahora/Now. Cataluña: Ediciones Universitat Politecnica de Catalunya, 2008.

Cassinello, P., M.Schlaich y J. A.Torroja. “Félix Candela. En memoria (1910-1997): Del cascarón de hormigón a las estructuras ligeras del s. XXI”. Informes de la Construcción 62, n.º 519 (2010). https://doi.org/10.3989/ic.10.040

Coello de Portugal Acuña, Francisco, José Ruiz-CastilloUcelay y RicardoUrgoiti. “Iglesia Parroquial Nuestra Señora del Valle, en colaboración con José Ruiz-Castillo Ucelay y Ricardo Urgoiti”. Documentos de Arquitectura, n.º 66 (2009): 38-43.

Davis, Lawrence David. Handbook of Genetic Algorithms. Van Nostrand Reinhold, 1991.

Dawson, Anthony y Mark C.Burry. “The Continuing Dichotomy: Practice vs. Education”. En Education for Practice, ECAADe Conference Proceedings, 131-42, 1996.

Garlock, Maria E. Moreyra y David P.Billington. Félix Candela: Engineer, Builder, Structural Artist.New Haven: Yale University Press, 2008.

Génova, Gonzalo, JuanLlorens y JaimeNubiola. “Métodos abductivos en ingeniería del software”. En 20 Workshop en Métodos de Investigación y Fundamentos Filosóficos en Ingeniería del Software y Sistemas de Información-MIFISIS, 4:5-6, 2004.

Howe, Nathan. “Algorithmic Modeling: Teaching Architecture in Digital Age”. En Parametricism (SPC) ACADIA Regional 2011 Conference Proceedings, editado por JanghwanCheon, StevenHardy y TimothyHemsath, 315. Buffalo, NY: Association for Computer Aided Design in Architecture, 2011.

Ibáñez Torres, Raúl. “El vientre de un arquitecto (la búsqueda de la forma)”. En Un paseo por la geometría 2003/04, 155-186. Universidad del País Vasco, 2004. https://www.matematicasenaccion.unican.es/transparencias/transparencias-raul.pdf

Iglesias, Rodrigo Martín. “Reverse Design o la deconstrucción proyectual del diseño”. Blucher Design Proceedings 1, n.º 8 (2014): 101-105.

Jong, K. A. de. Evolutionary Computation: A Unified Approach. Optimization. Cambridge, MA: MIT Press, 2006. http://mitpress.mit.edu/0262041944.

Martínez, M. “Proceso de cálculo de las cáscaras cilíndricas largas de cubierta en la obra de Félix Candela: El enfoque del equilibrio”. Informes de la Construcción 70, n.º 551 (2018). https://doi.org/10.3989/ic.56644

Martínez Martínez, Mónica y Ernesto EchevarríaValiente. “Las bóvedas cilíndricas y su evolución hasta las cáscaras cilíndricas largas de cubierta de Félix Candela: Análisis geométrico y mecánico”. EGA Revista de Expresión Gráfica Arquitectónica 22, n.º 30 (2017): 160-169. https://doi.org/10.4995/ega.2017.7846

Michalewicz, Zbigniew. Genetic Algorithms + Data Structures = Evolution Programs. Nueva York: Springer Science & Business Media, 2013.

Newell, Allen, J. C.Shaw y Herbert A.Simon. “Elements of a Theory of Human Problem Solving”. Psychological Review 65, n.º 3 (1958): 151-166. https://doi.org/10.1037/h0048495.

Ruiz Íñigo, Miriam. “El racionalismo intuitivo en la obra del arquitecto dominico fray Coello de Portugal”. Tesis de doctorado, Universidad de Valladolid, 2016.

Santos, Eduardo Toledo y María LauraMartínez. “Software para ensino de geometria e desenho técnico”. Ouro Preto: Graphica 9 (2000).

Sha, Ling. “The Innovation Design of Product Based on Reverse Engineering”. En 2011 International Conference on Computer Science and Information Technology (ICCSIT 2011). IPCSIT, vol. 51, 2011.

Tedeschi, Arturo y DavideLombardi. “The Algorithms-Aided Design ({AAD})”. En Informed Architecture, 33-38. Berlin: Springer International Publishing, 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53135-9_4

Várady, Tamás, Ralph R.Martin y JordanCox. “Reverse Engineering of Geometric Models—an Introduction”. Computer-Aided Design 29, n.º 4 (2002): 255-268. https://doi.org/10.1016/s0010-4485(96)00054-1

Veenendaal, Diederik y PhilippeBlock. “An Overview and Comparison of Structural Form Finding Methods for General Networks”. International Journal of Solids and Structures 49, n.º 26 (2012): 3741-3753.

VerzolaVaz, CarlosEduardo y NataliaPereira. “Parametric Modeling and Descriptive Geometry Education in Architecture - Felix Candela’s Surfaces”. En SIGraDi 2012, 216-218. Fortaleza, 2012.

Weisstein, Eric W. “Hyperbolic Paraboloid”. En MathWorld. http://mathworld.wolfram.com/HyperbolicParaboloid.html

Ye, Xiuzi, HongzhengLiu, LeiChen, ZhiyangChen, XiangPan y SanyuanZhang. “Reverse Innovative Design—an Integrated Product Design Methodology”. Computer-Aided Design 40, n.º 7 (2008): 812-827.