¿Puede un domo geodésico sobre una ciudad funcionar en la práctica?

Antes de entrar en la mecánica de si una cúpula geodésica de toda la ciudad funcionaría físicamente, probablemente sea útil dar un paso atrás y ver de dónde surgió la idea de una ciudad abovedada en primer lugar. Esto ayudará a explicar qué hace que la noción sea tan tentadora y por qué la idea sigue surgiendo una y otra vez con el tiempo. Porque resulta que las ciudades con cúpulas a menudo tienen tanto que ver con el simbolismo como con la ingeniería.

Las ciudades con cúpulas primero obtuvieron una atención generalizada en las páginas de la ciencia ficción temprana. Como tal, proporcionaron una solución práctica, aunque en gran medida teórica, al desafío de hacer que los entornos hostiles (como los que se encuentran en otros planetas o bajo el mar) sean adecuados para la vida humana. Como regla general, las cúpulas no fueron originalmente una solución para los problemas que aquejan a las ciudades tradicionales. Eran una idea audaz diseñada para hacer posible una era de vastas exploraciones inimaginables.

Debido a que se encontraban tan a menudo en la ciencia ficción, con el tiempo las cúpulas se identificaron (algo tautológicamente) con la idea de la ciudad del mañana: las historias de ciencia ficción ambientadas en el futuro presentaban ciudades con cúpulas y, naturalmente, las ciudades futuras tendrían cúpulas. Las cúpulas transparentes independientes se entendieron como una forma futurista, tanto tecnológica como orgánica, de forma sensual pero de escala masiva. Eran profundamente diferentes de los cubos aburridos y los ángulos rectos de la arquitectura tradicional.

Cuando Buckminster Fuller aprovechó las posibilidades de la cúpula geodésica, hizo más que solo identificar las propiedades estructurales únicas de una forma geométrica particular. Aprovechó esta idea de larga data de la cúpula como un enfoque nuevo y profundamente orientado al futuro para la delimitación del espacio. Si bien ciertamente construyó una serie de edificios geodésicos reales, su concepto de una cúpula masiva sobre Nueva York fue, como muchas ideas de Fuller, una mezcla de una propuesta genuina y un audaz símbolo de optimismo tecnológico heroico.

(Entre paréntesis, vale la pena señalar que el símbolo arquitectónico central del centro EPCOT de Disney es una esfera geodésica gigante. EPCOT significa Experimental Prototype Community of Tomorrow, por lo que este uso de un edificio inspirado en Fuller no es accidental. Por supuesto, también convenientemente se parece al logotipo del patrocinador corporativo del edificio, AT&T.)

Pero vale la pena recordar que las cúpulas no siempre han simbolizado un futuro audaz y utópico. Con el tiempo, las ciudades con cúpulas se han utilizado en la literatura y el cine para simbolizar exactamente lo contrario: tragedia, fracaso y alienación.

A veces, las cúpulas se representan como un escudo contra la distopía, protegiendo a los residentes del holocausto nuclear, la contaminación ambiental o la anarquía cívica. En estas historias, las cúpulas se convierten en la última extensión tecnológica de la ciudad amurallada medieval. Y la mayoría de las veces, estas cúpulas protegen específicamente a sus habitantes de un desastre de nuestra propia creación.

Como resultado, las cúpulas también pueden simbolizar la vergüenza de la humanidad por sus propias fallas. Esta interpretación fue evidente cuando el destacado historiador del medio ambiente Roderick Nash sugirió que quizás la única forma en que las personas podrían dejar de dañar el planeta sería retirarse a las ciudades abovedadas o subterráneas. Este tipo de idea invierte sin darse cuenta el clásico modelo distópico, al atraparnos dentro del domo para el beneficio de todo lo demás. (Un zoológico inverso, si quieres).

Debido a su capacidad de atrapar y proteger, las cúpulas a veces simbolizan el cruel panóptico del control autoritario. Esta posibilidad se exhibió en películas como The Truman Show y The Hunger Games. Como cuestión práctica, las estructuras de tal escala nunca podrían crearse sin sistemas de gran riqueza, complejidad y poder. Y, por lo tanto, no es irracional preguntarse sobre las intenciones de una institución de este tipo y si su objetivo podría ser tanto mantener las cosas adentro como mantenerlas afuera.

Y, por supuesto, las cúpulas se han utilizado para simbolizar nuestra alienación entre nosotros. En la ficción, casi se ha convertido en un tropo para pueblos y ciudades encontrarse inesperadamente atrapados por una misteriosa estructura hemisférica. Desde cómics como Girls and X-Men: Second Coming, hasta el popular Under The Dome de Stephen King (aunque con un nombre poco imaginativo), la división repentina de una ciudad del mundo en general crea una ansiedad poderosa.

Menciono todo esto porque a veces es realmente difícil separar la realidad de una cúpula masiva de toda la ciudad de la idea literaria de tal cosa. Probablemente ni siquiera estaría escribiendo esto si las ciudades abovedadas no fueran ya un símbolo cultural potente del futuro. Cuando las personas especulan sobre las ciudades con cúpulas, generalmente intentan alinear la vida cotidiana con una serie de ideas culturales preexistentes, en lugar de buscar una solución técnica específica para un problema urbano bien definido.

En términos de realidad de ingeniería, las cúpulas gigantes a esta escala son más fáciles de imaginar que de construir. Por ejemplo, el domo sería enormemente pesado, y los grandes paneles de vidrio no son ideales para colgarse horizontalmente sin agrietarse. Si bien algunos han sugerido que los nuevos materiales livianos como el ETFE podrían resolver el problema del peso, esta sigue siendo una solución no probada, particularmente dada la necesidad de una durabilidad a largo plazo en condiciones adversas y expuestas.

Además, una cúpula de vidrio es esencialmente un invernadero gigante, que atrapa la radiación solar. Si bien esto puede mejorarse en cierta medida con ventilación y sombreado, es muy difícil evitar la física fundamental de un invernadero. Como resultado, a menos que su ciudad esté en un clima extremadamente frío, pasaría gran parte de su tiempo luchando contra las propiedades centrales del objeto en sí. (Según se informa, el problema del invernadero fue un problema importante en el restaurante Fuller’s Dome en Woods Hole, Massachusetts, lo que obligó al propietario a cubrir la mayor parte de la estructura de vidrio en fibra de vidrio).

Mientras tanto, las cúpulas geodésicas son famosas por las fugas, debido a su compleja construcción multifacética, que introduce una gran cantidad de juntas en ángulos extraños. Esto es particularmente cierto en aplicaciones de vidrio, donde no hay membrana para techos o series de tejas superpuestas para arrojar agua.

Hablando de agua, vale la pena señalar que en una cúpula sin fugas, todos los parques, árboles de la calle y jardines tendrían que regarse mecánicamente a un gran costo. Dado el cambio en las ciudades contemporáneas hacia más espacios verdes y copas de árboles, una cúpula socavaría décadas de esfuerzo para mejorar el confort urbano y la sostenibilidad.

A continuación, incluso las ciudades posindustriales son lugares con grandes cantidades de combustión interna de automóviles, camiones, estufas de gas, hornos y calderas. Son el hogar de restaurantes que generan humo. Y como puede atestiguar cualquier residente de la ciudad, son propensos a la liberación pasiva de gases de alcantarillas subterráneas, basura. A menos que su plan incluya una estrategia para reducir radicalmente la contaminación del aire y / o evacuar grandes cantidades de aire, la ciudad se volvería rápidamente peligrosa de habitar. Recuerde también que hay eventos catastróficos (como incendios en edificios) que no pueden predecirse ni prevenirse. Los estándares ASHRAE contemporáneos requieren cantidades significativas de ventilación solo para el espacio minorista u oficina estándar; Es difícil imaginar cuánto se necesitaría para mantener la salud y la seguridad en una ciudad cerrada.

Toda esta necesidad de intercambio de aire socava uno de los supuestos beneficios de una ciudad con cúpula, a saber, la oportunidad de regular la temperatura del aire a una escala masiva. Algunos han argumentado que regular el clima a esta escala sería más eficiente que millones de unidades de climatización individuales más pequeñas en cada edificio o departamento. Pero incluso si el control del clima a esa escala fuera posible de diseñar, y no hubiera un efecto invernadero masivo, y hubiera ventiladores gigantes para evitar la estratificación de la temperatura a medida que el aire cálido se elevaba a la parte superior del domo, y no hubo un efecto masivo La revuelta fiscal de los residentes obligados a convertir sus facturas de servicios públicos privados en tarifas públicas, la necesidad de evacuar el aire contaminado podría contrarrestar fácilmente las supuestas ganancias de eficiencia de un sistema de climatización masivamente centralizado.

A continuación, recuerde que las ciudades contemporáneas son extremadamente grandes. Incluso la propuesta especulativa y cuasi seria de 2010 para proteger a Houston de los huracanes solo habría cubierto 21 millones de pies cuadrados de la ciudad. Si bien es lo suficientemente grande como para proteger el centro de la ciudad, habría dejado a la gran mayoría de Houston expuesta a los elementos. Incluso si supone que la cúpula funcionaría según lo planeado, esto introduce una profunda cuestión de equidad: ¿quién puede vivir en el refugio protector de la cúpula y quién no?

Por último, las ciudades abovedadas requerirían un costo inicial masivo, a cambio de un beneficio profundamente incierto. Honestamente no está claro desde una perspectiva de ingeniería si una cúpula gigante realmente protegería el centro de Houston del daño de la tormenta. Pero incluso si lo hiciera, es concebible que el costo de construcción pueda igualar (o exceder) el valor presente neto de ese daño.

Las ciudades abovedadas son una idea dramática, rica en simbolismo. Pero hay una razón por la cual se propusieron por primera vez colonizar planetas alienígenas, en lugar de los nuestros.

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A menudo me he preguntado acerca de hacer una ciudad domo. (pero más para vivir en desiertos, etc.).
1. No es una locura. Hay un artículo inventivo y algo detallado en esta página en arxiv.org, que estima alrededor de US $ 250 millones para cubrir la isla de Manhattan … pero se basa en la inflación, no rígida
2. “Las cúpulas rígidas probablemente no sean el camino a seguir, porque vencer a las fuerzas ambientales con la ingeniería mecánica convencional tiene un costo prohibitivo. Creo que el aire (inflación) es su amigo, y con materiales y técnicas de fabricación evolucionados, el costo-beneficio lentamente se inclinará hacia la viabilidad realista. Tendría que haber sistemas de autocuración y flexibilidad física incorporada en cualquier diseño.
3. Dudo que cualquier primer intento sea prudente para cubrir un pueblo / ciudad existente. Tal experimento social / de ingeniería sería más probable que tenga éxito comenzando como un diseño básico (lienzo en blanco), por ejemplo, en las afueras de una población existente.

Probablemente no. El mayor problema sería el viento. Una estructura de este tamaño tendría una sección transversal enorme, por lo que incluso un viento ligero ejercería una gran fuerza sobre la estructura. El peor de los casos de un huracán o una fuerte tormenta eléctrica pondría mucha más fuerza sobre la estructura, probablemente lo suficiente como para que las fuerzas del viento fueran el factor dominante en el diseño de la estructura, y una estructura del tamaño de una ciudad ya tendría que ser extremadamente fuerte. solo para sostenerse. Debido a esto, si bien es técnicamente posible construir una gran cúpula sobre una ciudad, probablemente sería poco práctico y poco económico hacerlo. Una alternativa podría ser unir los edificios existentes con techos de vidrio sobre las calles y parques.

Creo que el desafío de ingeniería es tremendo. Esa es una estructura enorme. En segundo lugar, gestionar el clima, la humedad y la contaminación dentro de dicha estructura sería difícil.

Según mi análisis anterior de lo que se necesitaría para construir una cúpula sobre una ciudad de tamaño mediano (está en algún lugar aquí en Quora), no parecía casi factible.

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