Tesis:
El planteamiento sistémico del proceso constructivo
- Autor: RIO CALLEJA, Beatriz del
- Título: El planteamiento sistémico del proceso constructivo
- Fecha: 2022
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE ARQUITECTURA
- Departamentos: CONSTRUCCION Y TECNOLOGIA ARQUITECTONICAS
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/72152/
- Director/a 1º: GARCIA SANTOS, Alfonso
- Resumen: La presente tesis doctoral aborda el problema de la fragmentación del conocimiento en la disciplina arquitectónica. La fragmentación parece ser la estrategia adoptada para abordar la creciente producción y extensión del conocimiento a la que asistimos en las últimas décadas. La implantación de la hiperespecialización incide en la disciplina arquitectónica generando una disociación entre el campo artístico y el técnico. La fragmentación acaba descontextualizando la realidad. Para hacer frente a este problema surgieron en la segunda mitad del siglo pasado las denominadas teorías de la complejidad. A través del desarrollo del pensamiento complejo, estas teorías buscan construir un conocimiento multidimensional que acepte la paradoja de lo uno y lo múltiple, asumiendo la realidad como totalidad incierta. El problema de la fragmentación pertenece al nuevo tipo de problemas que Warren Weaver denominó problemas de complejidad organizada, abordables mediante el desarrollo de modelos sistémicos. Un modelo sistémico hace frente a totalidades abiertas a un entorno, cuyas partes operan de forma dinámica y es adecuado para el estudio de procesos y cuestiones de orden. Los principios del análisis y enfoque sistémico tratan los problemas complejos de manera integral, como sistema en interacción de todos sus componentes. Las teorías de la complejidad y el planteamiento sistémico conforman la aproximación y enfoque para abordar el problema de la fragmentación del conocimiento arquitectónico.
La tesis plantea una hipótesis y es que el planteamiento sistémico del proceso de diseño arquitectónico genera un modelo capaz de organizar el pensamiento arquitectónico de forma integral. El planteamiento sistémico favorece la creación de conocimiento relacional. Este tipo de conocimiento otorga potencia y vigor creativo a la aptitud del arquitecto(s) para proyectar. Permite que el arquitecto(s) desarrolle una mayor capacidad en el modo de concebir el edificio (entendido como sistema complejo dinámico), en el modo de plantearlo y en el modo de resolverlo.
El objetivo principal de la investigación es la elaboración de un modelo que sirva para manejar la complejidad en la disciplina arquitectónica, complejidad que deriva tanto de la extensión del conocimiento, como de la propia complejidad asociada al proyecto como proceso de diseño. El modelo obtenido es un constructo mental que conforma una estructura abierta y adaptativa que favorece la comprensión de totalidades de manera estructurada y jerarquizada en torno a unos principios generales. Proporciona una estructura, organización del conocimiento, que permite establecer una configuración en la que las partes se mantengan relacionadas y que su comportamiento sea sistémico.
La investigación se estructura en cinco etapas: búsqueda documental; desarrollo de una fundamentación teórica en torno a las teorías de la complejidad y a la disciplina de los métodos de diseño; elaboración de una síntesis teórica común de la fundamentación, que aproxime ésta hacia la aplicación práctica, y a partir de la cual se desarrolla un modelo que es finalmente verificado con su aplicación sobre un caso de estudio que refuerza las conclusiones teóricas con una aplicación práctica. Los métodos empleados son: el análisis y la síntesis de manera cíclica e iterativa, la diagramación conceptual, y el pensamiento complejo definido por Edgar Morin. La diagramación conceptual y el lenguaje gráfico son una herramienta esencial de este trabajo de investigación, es un lenguaje no secuencial, sino simultaneo con el que se posibilita la visualización de conjuntos, el registro de ideas, funciones y relaciones. En los sistemas, ayuda a comprender la estructura (orden), el comportamiento y a identificar la jerarquía de las funciones. El problema del “conocimiento complejo” es indisociable del método de “pensamiento complejo”, en el que no existen códigos o reglas; es un ejercicio de pensamiento de modo autocrítico y reflexivo en el que no se produce una disyunción entre el sujeto y el objeto.
La Biomímesis constituye un modo de aproximación a la arquitectura desde la complejidad. Esta disciplina estudia el modo en el que la naturaleza resuelve la complejidad en el desarrollo y crecimiento de los organismos vivos, para posteriormente aplicarlo en el diseño arquitectónico. Las teorías de la complejidad, cuya aplicación en la biología es ya avanzada, tratan de aprender sobre el comportamiento sistémico de los elementos que forman los organismos vivos, sobre el modo en el que establecen las relaciones entre componentes, sobre su capacidad de adaptación y ajuste. Forman sistemas complejos dinámicos abiertos. Con respecto a su aplicación en la arquitectura destaca la aportación de Michael Pawlyn y los trabajos de investigación desarrollados en el MIT y el ICD a cargo de Neri Oxman y Achim Menges respectivamente.
El estado del arte comprende la cuestión del orden como uno de los grandes temas de la arquitectura. Revisada ésta, a través del estudio de las aportaciones de Rafael Leoz, Mies van der Rohe, y Louis Kahn, como arquitectos esenciales de la modernidad; caracterizados por la calidad de su trabajo y por la búsqueda de principios generales que permitan comprender el proceso arquitectónico desde la organización, considerando que los principios de orden deben ser orgánicos. Lo cual, coincide con la perspectiva sistémica, a pesar de que los términos empleados no sean los derivados de las teorías de la complejidad. En esta visión integral se revisa la concepción conjunta de arte y técnica (Baukunst); la construcción no es un mero problema técnico, sino que responde tanto a cuestiones materiales-técnicas como formales-espaciales. La búsqueda de principios generales nos conduce a mirar y reflexionar sobre la historia de la construcción, disciplina que trata de comprender y adquirir conocimiento sobre las obras de la antigüedad. Profundizar en el conocimiento atesorado en las construcciones históricas y ponerlo en contacto con la contemporaneidad permite abrir campos de investigación complejos, dinámicos. Es un recurso imprescindible para la comprensión relacional del conocimiento arquitectónico y es fuente de conocimiento practico para la creación arquitectónica contemporánea. Desde el punto de vista de la teoría y crítica de la arquitectura se revisan las aportaciones de Charles Jencks, que asocia las teorías de la complejidad a la práctica arquitectónica. La línea argumental de Jencks y las obras que escoge para ilustrar su discurso adolecen de abordar el proyecto de forma sistémica y se quedan en aspectos formalistas de la imagen, no del proceso de diseño. Finalmente se aborda la aplicación del enfoque sistémico sobre la arquitectura, estableciendo dos grupos: por un lado, la línea de investigación sobre el diseño arquitectónico y la industria AEC (Architecture, Engineering and Construction), y por otro lado los casos cuyo resultado es la obtención de herramientas útiles para abordar diferentes aspectos de lo arquitectónico. Es concluyente y compartido mayoritariamente por los autores que la línea de investigación necesita de una base de fundamentación general, que adolece de no llevar a la práctica los modelos o metodologías desarrolladas, y de que la mayor parte de éstos no tienen un verdadero comportamiento sistémico.
La fundamentación teórica necesaria para la elaboración del modelo revisa dos disciplinas: por un lado, las teorías de la complejidad (también denominadas teoría de los sistemas dinámicos no lineales o redes adaptativas complejas) y, por otro lado, los métodos de diseño. Se ha revisado la producción científica asociada a estas disciplinas de base, mediante una búsqueda temática que ha incluido los aspectos necesarios para la correcta fundamentación del modelo, en especial en lo relativo o directamente aplicable a la arquitectura. A partir de los trabajos revisados se ha procedido a estructurar y jerarquizar la documentación y se ha realizado una síntesis empleando el método de la diagramación, recogiendo las ideas principales, y mostrando la evolución de estas disciplinas científicas de modo fundamentalmente cronológico.
Las concepciones teóricas y metodológicas estudiadas y diagramadas se han integrado en un soporte único, en el que han sido recogidas las características fundamentales de lo sistémico, para apoyar el desarrollo del modelo propuesto en la tesis. Esta Estructura de Pensamiento se ha construido como un marco conceptual en el que interactúan de forma compleja y sistémica un grupo de conceptos: componentes, configuración y estructura, propiedades y características, comportamiento, interrelaciones, acciones y operaciones, modelo.
La representación gráfica elaborada para el desarrollo y comprensión estructurada del Modelo está basada en el empleo de estructuras triangulares espaciales. El triángulo como polígono es una figura geométrica de gran estabilidad que puede trasladarse a la configuración del tetraedro como poliedro esencial capaz de conformar redes o mallas tridimensionales; que es el tipo de estructuras favorable para el desarrollo de organizaciones de tipo sistémico según la fundamentación teórica. El modelo establece una subdivisión en subsistemas o matrices representadas gráficamente por los tetraedros como representación estructurada del sistema, que facilita la concepción del edificio de manera holística y permite el comportamiento sistémico. Los subsistemas / matrices identificados en la tesis son tres: la matriz de la generación, la matriz de fundamentación y la matriz de la lógica constructiva.
“El Subsistema / Matriz de la Generación” engloba el funcionamiento del proceso de generación del pensamiento de diseño. Es un subsistema que responde al modo de trabajar que tiene la mente del diseñador en el proceso creativo. Broadbent, Jones, Friedman, Alexander son algunos de los autores que investigan los denominados métodos de diseño para conocer el pensamiento que rige el proceso creativo. De la lectura y estudio de todos ellos se decantan las partes que integran este tetraedro que son las denominadas caja negra, caja transparente y caja almacén. No es posible verificar el funcionamiento de este subsistema en el caso de estudio ya que depende en mayor medida del individuo(s) y de su capacidad(es) ligadas a la realidad intangible.
“El Subsistema / Matriz de Fundamentación” está formado por la idea, la forma y la imagen, conceptos clave en el contexto de la creación y del diseño. El proceso creativo evidencia un camino que hace pasar de lo inteligible a la realidad sensible y sobre el que secuenciamos los conceptos de la idea, la forma y la imagen. La relación entre los componentes de la matriz de fundamentación es secuencial. La idea está relacionada con la forma y la forma con la imagen. Los tres componentes se relacionan a su vez, en un nivel global, que queda representado por el vértice del tetraedro en el modelo. La idea es una unidad que aparece como múltiple, un instrumento, orientación primordial que regirá todo el proceso creativo o de diseño hasta la construcción del artefacto. La idea es juez y dirige los criterios, conectándolos con los principios. La idea se sirve de la forma como soporte de la materia, camino hacia la realidad física. La forma evoluciona y se transforma a lo largo del proceso y lleva implícita la necesidad de una estructura (son relevantes los trabajos de Cecil Balmond en torno a los patrones y la configuración organizada de la forma). La imagen se considera en este modelo como producto del trabajo creativo. Se han revisado las aportaciones de Gastón Bachelard y Juhani Pallasmaa sobre el imaginario poético, que es abierto, tiene fuerza, enriquece y apoya el trabajo creativo, estableciendo su origen desde la idea.
“El Subsistema / Matriz de la Lógica constructiva” está formado por la geometría, el material y la función. La relación entre ellos es sistémica. Esta matriz conforma un triple aspecto referencial (geometría, material, función) que favorece la interconexión y las interrelaciones, posibilitando (a través de la relación) el planteamiento de una de ellas en base a las relaciones que se establecen desde las otras dos, logrando la definición del artefacto edificatorio de manera unitaria al mismo tiempo que permite una cierta independencia. La geometría es el sistema de referencia de la descripción y sirve de apoyo a la deducción. Permite la relación entre las partes y favorece la comprensión y dominio de la unidad. Tiene una doble consideración, cualitativa en cuanto relación abstracta, y cuantitativa en cuanto a relación que considera la escala (lo físico). El material desde la concepción arquitectónica integra el pensamiento científico (mecánico) y el pensamiento poético (artístico). Las consideraciones de la de la escala, la organización y del comportamiento sobre el material, configuran un modelo de pensamiento que sirve como medio para la comprensión relacional del material. En la definición del modelo propuesto, se ha revisado y considerado el sistema propuesto por Andrea Deplazes y la fecunda e interesante línea de investigación iniciada por Neri Oxman en lo referente a la relación entre material y diseño (Material Ecology). La función, de modo general expresa el modo de comportamiento de una realidad constituida por relaciones o haces de relaciones; en la que cada realidad se define por la función que ejerce. En la matriz, la relación es definida como el orden de una cosa con respecto a otra. Las funciones atribuidas a cualquier elemento se comprenden cuando están referidas al “orden”. En esta investigación el orden engloba la organización funcional y la organización referencial de los elementos. La propuesta del Modelo plantea el artefacto edificatorio como relación de funciones, refiriéndolo a: la relación entre estructura y configuración y a la relación entre estructura y cerramiento.
A la identificación de las matrices se superpone la subdivisión del Modelo en base a niveles de organización jerarquizados. Éstos tienen en consideración las leyes del orden y de la escala y se establecen con el objetivo de alcanzar una mayor operatividad en la que esté siempre garantizada la capacidad de relación. Para establecer estos niveles de organización se han tenido en cuenta los condicionantes establecidos en la denominada “Estructura de Pensamiento” a los que se añaden consideraciones adicionales cuyo objetivo es el de servir de ayuda a la comprensión constructiva del edificio y son: el orden escalar, el cubo como sistema de referencia, mantener la unidad de comprensión, mantener los procedimientos deductivos en cada orden escalar, y posibilitar la diferenciación entre funciones. Los niveles posibilitan y favorecen que se establezcan relaciones tanto entre agrupaciones de elementos pertenecientes a un mismo nivel como entre niveles diferenciados. Los niveles de organización propuestos son tres: Edificio - Elemento - Ámbito Material. En cada nivel de organización se han establecido unos arquetipos de referencia. El arquetipo es patrón ideal sobre el que se pueden explicar y desarrollar variaciones. Sirve de modelo original y primario que reúne los elementos esenciales.
En el nivel del edificio se proponen, en base a los trabajos de Semper, Quatrèmere de Quincy, Joseph Rykwert, Luis Moya y Victor d´Ors, tres arquetipos: cueva, cabaña y tienda. Es conveniente señalar que los edificios en su mayor parte tienen un patrón mixto.
En el nivel del elemento, se distingue entre elemento de primer y de segundo orden. En este nivel la descomposición se realiza a través del empleo del cubo como sistema referencial basado en la naturaleza del ser humano. Superponiendo el sistema referencial sobre los conceptos fundamentales asociados al habitar (lugar, recinto y cobijo) se obtiene una subdivisión de primer orden, de la que se obtienen los elementos arquetipo: suelo, paredes (muro) y techo (cubierta). El elemento tiene un significado marcado por esta dualidad de uno y parte. La significación es la asignación de funciones y propiedades que se hace sobre el elemento. Se considera que la significación del elemento se realiza mediante un concepto no aislado, sino relacionado. La relación de conceptos hace emerger las funciones y las propiedades del elemento y constituyen su esencia; afirmación que coincide con las consideraciones establecidas en la teoría de los sistemas complejos y adaptativos. Relacionamos elementos arquitectónicos dentro de un orden escalar (de la naturaleza del elemento) y de su ubicación referencial dentro del arquetipo de referencia del cubo (que nos permite definir funciones del elemento dentro del artefacto edificatorio). También relacionamos los elementos arquitectónicos dentro del subsistema de los arquetipos edificatorios (cueva, cabaña y tienda) que sirven de apoyo para determinar los requisitos de comportamiento estructural del elemento constructivo. El análisis del elemento constructivo consistirá en establecer una descomposición del todo en partes, buscando la naturaleza de las partes y de sus relaciones.
El planteamiento propuesto permite que el Subsistema / Matriz de la Lógica constructiva sea aplicado y caracterizado en cada nivel, y tiene entidad en cada uno de ellos; así como también tiene aplicación en la relación entre los distintos niveles. De esta manera, el sistema propuesto permite la explicación de todas las partes en base a su función, al mismo tiempo que posibilita proceder sobre la unidad global manteniendo la visión integral del conjunto, estableciendo una relación entre el orden estructural del todo y de las partes.
En el modelo propuesto finalmente se establece la consideración del equilibrio. El equilibrio es demandado en la fundamentación a través de los términos del buen ajuste, good fit o autorregulación. El equilibrio establece una consideración de la estabilidad estructural como resultante de las fuerzas que se contrarrestan (consideradas tanto a lo largo de las etapas constructivas como al final de la construcción) y que es una combinación entre estabilidad, resistencia y rigidez. Las partes deben recuperar la unidad y es fundamental cuestionar el modo en que se establecen las relaciones entre ellas para lograr tal fin. El equilibrio se alcanza a través del orden, el arquitecto(s) organiza (ordena) las partes y el conjunto a través de la armonía, la simetría y la euritmia. Así consigue recuperar la unidad.
La última parte de la investigación está dedicada a la verificación del modelo propuesto. La tesis tiene un carácter teórico propositivo y metodológico. En este tipo de investigaciones no es tan importante la repetición, como la profundidad en el análisis y la valoración conjunta de todas las variables que intervienen en el fenómeno, por tanto, resulta conveniente realizar la comprobación en un caso de estudio adecuado a la propuesta metodológica y tratado con el mayor detalle posible. La elección del caso de estudio se realiza en base a los siguientes criterios de selección: el proyecto se caracteriza por su calidad arquitectónica, su escala es abordable y su desarrollo pone énfasis en la resolución del elemento arquetipo de la cubierta (por ser considerado más complejo). Además, se ha buscado el caso de estudio seleccionado se desarrolla a través del empleo de un principio constructivo vinculado con la historia de la construcción. El caso de estudio seleccionado es la Serpentine Gallery de 2005, proyectado por Siza, Souto de Moura y Balmond. Estos denominados Summer Pavilion tienen el objetivo de mostrar la mejor arquitectura contemporánea internacional de forma genuina. Son considerados pequeños laboratorios de experimentación contemporánea de arquitectura, son obras a través de las que los arquitectos expresan sus ideas con libertad y en sí mismas constituyen una propuesta de investigación de carácter formal, material y estructural. La resolución de la Serpentine Gallery de 2005 está basada en las estructuras recíprocas, principio estructural vinculado con la historia de la construcción.
La metodología empleada en el caso de estudio emplea tanto el análisis sistémico como proceso simultaneo de análisis y síntesis cíclico e iterativo, como la diagramación y la cartografía conceptual, herramientas esenciales del pensamiento, para la comprensión de la estructura, comportamiento y jerarquía de funciones de los sistemas. Se han llevado a cabo cuatro fases. Una primera fase documental en la que se ha recabado información sobre las estructuras recíprocas a lo largo de la historia de la construcción de occidente e información que permita comprender el proceso de desarrollo y definición del proyecto, sus características constructivas y su ejecución. En la segunda fase se ha elaborado la diagramación y análisis cronológico de las estructuras recíprocas, centrados en el estudio de las proporciones, patrones geométricos, tipos de unión, geometría de las mallas… Se han revisado tratados históricos de construcción y arquitectura, así como ejemplos de obras caracterizadas por el empleo de este principio estructural. Se ha alcanzado una comprensión del principio estructural, de su evolución y adaptaciones desde el siglo XIII a la actualidad. La tercera fase ha consistido en aplicar la matriz de fundamentación al caso de estudio, se ha obtenido la configuración del objetivo de la idea como unidad organizada, y se han identificado las relaciones entre elementos. En la cuarta fase se ha aplicado la matriz de la lógica constructiva sobre el caso de estudio, obteniendo las operaciones de generación de las soluciones de proyecto, así como las relaciones entre los elementos.
La comprobación del Modelo propuesto en la tesis a través del estudio de caso demuestra la importancia del conocimiento inherente en las soluciones constructivas históricas. La historia de la construcción tiene una relevancia capital en la arquitectura, y el conocimiento profundo de las soluciones históricas es esencial. Adquirido éste, podemos adaptarlo a otras formas y/o transferirlo a otros materiales o tecnologías de fabricación. El reconocimiento de soluciones procedentes de la historia de la construcción en el Summer Pavilion, símbolo de la experimentación arquitectónica contemporánea, pone de manifiesto la vigencia de la historia de la construcción.
El Modelo original aplicado y la verificación de las dos matrices (Fundamentación y Lógica constructiva) sobre el caso de estudio (que establece límites y variables concretas) permite afirmar la validez del modelo propuesto. La comprobación del modelo sobre un caso de estudio permite adquirir mayor conocimiento sobre el propio modelo, útil para completar su definición. El desarrollo del modelo está también asociado a un proceso iterativo, sistémico.
El Modelo propuesto constituye un sistema de representación organizada del pensamiento arquitectónico que facilita la identificación y definición de los problemas complejos para operar con ellos de manera sistémica y relacional, manteniendo la visión holística sobre el proceso de diseño arquitectónico. Por lo tanto, se ha obtenido una herramienta válida para abordar el problema de la fragmentación del conocimiento en la disciplina arquitectónica. Permite establecer una organización jerarquizada de los componentes potenciando el valor de las relaciones e interrelaciones entre las partes y el todo. Es un soporte útil para estructurar el pensamiento de manera sistémica y su empleo contribuye a conceptualizar totalidades.
ABSTRACT
This doctoral thesis addresses the problem of the fragmentation of knowledge in the discipline of architecture. Fragmentation seems to be the strategy adopted to cope with the growing production and extension of knowledge that we have witnessed in recent decades. The implementation of hyperspecialisation affects the architectural discipline, generating a dissociation between the artistic and technical fields. Fragmentation ends up decontextualising reality. In order to address this problem, the socalled complexity theories emerged in the second half of the last century. Through the development of complex thinking, these theories seek to construct a multidimensional knowledge that accepts the paradox of the one and the multiple, assuming reality as an uncertain totality. The problem of fragmentation belongs to the new type of problems that Warren Weaver called problems of organised complexity, which can be addressed through the development of systemic models. A systemic model deals with totalities open to an environment, whose parts operate dynamically and is suitable for the study of processes and questions of order. The principles of systemic analysis and systemic approach treat complex problems holistically, as a system in interaction of all its components. Complexity theories and the systemic approach provide the framework and focus to deal with the problem of fragmentation of architectural knowledge.
The thesis hypothesises that the architectural systemic approach generates a model capable of organising architectural thinking in an integral way. The systemic approach favours the creation of relational knowledge. This kind of knowledge gives power and creative vigour to the architect(s)' ability to design. It allows the architect(s) to develop a greater capacity in the way of conceiving the building (understood as a complex dynamic system), in the way of approaching it and in the way of solving it.
The main objective of the research is the elaboration of a model that serves to manage complexity in the architectural discipline, a complexity that derives both from the extension of knowledge and from the hight complexity associated with the project as a design process. The model obtained is a mental construct that forms an open and adaptive structure that favours the understanding of totalities in a structured and hierarchical manner around general principles. It provides a structure, an organisation of knowledge, which allows a configuration to be established in which the parts remain related and their behaviour is systemic.
The research is structured in five stages: documentary research; development of a theoretical foundation around the theories of complexity and the discipline of design methods; elaboration of a common theoretical synthesis of the foundation, which brings it closer to practical application, and from which a model is developed that is finally verified with its application on a case study that reinforces the theoretical conclusions with a practical application. The methods used are: analysis and synthesis in a cyclical and iterative manner, conceptual diagramming, and complex thinking as defined by Edgar Morin. Conceptual diagramming and graphic language are an essential tool in this research work, it is a non-sequential, but simultaneous language that enables the visualisation of sets, the recording of ideas, functions and relationships. In systems, it helps to understand structure (order), behaviour and to identify the hierarchy of functions. The problem of "complex knowledge" is inseparable from the method of "complex thinking", in which there are no codes or rules; it is an exercise in self-critical and reflective thinking in which there is no disjunction between subject and object.
Biomimicry is a way of approaching architecture from the perspective of complexity. This discipline studies the way in which nature resolves complexity in the development and growth of living organisms, in order to subsequently apply it to architectural design. Complexity theories, whose application in biology is already advanced, try to learn about the systemic behaviour of the elements that make up living organisms, about the way in which they establish relationships between components, about their capacity for adaptation and adjustment. They form open dynamic complex systems. With regard to their application in architecture, the contribution of Michael Pawlyn and the research work carried out at MIT and the ICD by Neri Oxman and Achim Menges respectively stand out.
The state of the art includes the question of order as one of the great themes of architecture. This is reviewed through the study of the contributions of Rafael Leoz, Mies van der Rohe and Louis Kahn, as essential architects of modernity, characterised by the quality of their work and the search for general principles that allow us to understand the architectural process from the point of view of organisation, considering that the principles of order must be organic. This coincides with the systemic perspective, despite the fact that the terms used are not those derived from the theories of complexity. In this integral vision, the joint conception of art and technique (Baukunst) is revised; construction is not a mere technical problem, but responds to both material-technical and formal-spatial questions. The search for general principles leads us to consider and reflect on the history of construction, a discipline that seeks to understand and acquire knowledge about the works of antiquity. Delving into the knowledge treasured in historical constructions and bringing it into contact with the contemporary allows us to open up complex, dynamic fields of research. It is an essential resource for the relational understanding of architectural knowledge and is a source of practical knowledge for contemporary architectural creation. From the point of view of architectural theory and criticism, the contributions of Charles Jencks, who associates theories of complexity with architectural practice, are reviewed. Jencks' line of argument and the works he chooses to illustrate his discourse lack a systemic approach to the project and focus on formalist aspects of the image, not on the design process. Finally, the application of the systemic approach to architecture is addressed, establishing two groups: on the one hand, the line of research on architectural design and the AEC (Architecture, Engineering and Construction) industry, and on the other hand, the cases whose result is the obtaining of useful tools for dealing with different aspects of architecture. It is conclusive and shared by the majority of the authors that the line of research needs a general foundation, that it suffers from not putting into practice the models or methodologies developed, and that most of these do not have a real systemic behaviour.
The theoretical foundation necessary for the elaboration of the model reviews two disciplines: on the one hand, the theories of complexity (also known as the theory of non-linear dynamic systems or complex adaptive networks) and, on the other hand, design methods. The scientific production associated with these core disciplines has been reviewed by means of a thematic search that has included the necessary aspects for the correct foundation of the model, especially in relation to or directly applicable to architecture. On the basis of the works reviewed, the documentation has been structured and hierarchised and a synthesis has been made using the diagramming method, gathering the main ideas and showing the evolution of these scientific disciplines in a fundamentally chronological manner.
The theoretical and methodological conceptions studied and diagrammed have been integrated into a common support, in which the fundamental characteristics of systemics have been collected, to support the development of the model proposed in the thesis. This Thinking Structure has been constructed as a conceptual framework in which a group of concepts interact in a complex and systemic way: components, configuration and structure, properties and characteristics, behaviour, interrelations, actions and operations, model.
The graphic representation elaborated for the development and structured understanding of the Model is based on the use of spatial triangular structures. The triangle as a polygon is a geometric figure of great stability that can be transferred to the configuration of the tetrahedron as an essential polyhedron capable of forming three-dimensional networks or meshes; which is the type of structures favourable for the development of systemic type organisations according to the theoretical foundation. The model establishes a subdivision into subsystems or matrices represented graphically by the tetrahedrons as a structured representation of the system, which facilitates the holistic conception of the building and enables systemic behaviour. The subsystems/matrices identified in the thesis are three: the generation matrix, the foundation matrix and the construction logic matrix.
"The Generation Subsystem / Matrix encompasses the functioning of the design thinking generation process. It is a subsystem that responds to the way the designer's mind works in the creative process. Broadbent, Jones, Friedman, and Alexander are some of the authors who investigate the so-called design methods to understand the thinking that governs the creative process. From the reading and study of all of them, the parts that make up this tetrahedron are the so-called black box, glass box and warehouse box. It is not possible to verify the functioning of this subsystem in the case study as it depends to a greater extent on the individual(s) and their capacity(ies) linked to the intangible reality.
"The Subsystem / Foundation Matrix is formed by the idea, the form and the image, key concepts in the context of creation and design. The creative process evidences a path that leads from the intelligible to the sensible reality and on which we sequence the concepts of idea, form and image. The relationship between the components of the foundation matrix is sequential. Idea is related to form and form to image. The three components are in turn related on a global level, which is represented by the vertex of the tetrahedron in the model. The idea is a unit that appears as a multiple, an instrument, a primordial orientation that will govern the whole creative or design process up to the construction of the artefact. The idea is the judge and directs the criteria, connecting them with the principles. The idea uses form as a support for matter, a path towards physical reality. The form evolves and transforms throughout the process and carries with it the implicit need for structure (Cecil Balmond's work on patterns and the organised configuration of form is relevant). The image is considered in this model as a product of creative work. The contributions of Gaston Bachelard and Juhani Pallasmaa on the poetic imaginary, which is open, has strength, enriches and supports creative work, establishing its origin from the idea, have been reviewed.
"The Subsystem / Matrix of Constructive Logic" consists of geometry, material and function. The relationship between them is systemic. This matrix forms a triple referential aspect (geometry, material, function) that favours interconnection and interrelations, enabling (through the relationship) the approach of one of them on the basis of the relationships established from the other two, achieving the definition of the building artefact in a unitary way while allowing a certain independence. Geometry is the reference system of the description and serves as a support for deduction. It allows the relationship between the parts and favours the understanding and mastery of the unit. It has a double consideration, qualitative as an abstract relation, and quantitative as a relation that considers the scale (the physical). The material from the architectural conception integrates scientific thought (mechanical) and poetic thought (artistic). Considerations of scale, organisation and behaviour on the material form a model of thought that serves as a means of relational understanding of the material. In defining the proposed model, the system proposed by Andrea Deplazes and the fruitful and interesting line of research initiated by Neri Oxman on the relationship between material and design (Material Ecology) have been reviewed and considered. Function, in general terms, expresses the behavioural mode of a reality made up of relationships or bundles of relationships; in which each reality is defined by the function it performs. In the matrix, the relationship is defined as the order of one thing in relation to another. The functions attributed to any element are understood when they refer to "order". In this research, order encompasses the functional organisation and the referential organisation of the elements. The Model's proposal presents the building artefact as a relationship of functions, referring to: the relationship between structure and configuration and the relationship between structure and enclosure.
The identification of the matrices is superimposed on the subdivision of the Model on the basis of hierarchical levels of organisation. These take into consideration the laws of order and scale and are established with the aim of achieving a greater operability in which the ability to relate is always guaranteed. In order to establish these levels of organisation, the conditions established in the so-called "Thinking Structure" have been taken into account, to which additional considerations have been added with the aim of helping the constructive understanding of the building, namely: the scalar order, the cube as a reference system, maintaining the unity of understanding, maintaining the deductive procedures in each scalar order, and making it possible to differentiate between functions. The levels enable and favour the establishment of relationships both between groupings of elements belonging to the same level and between differentiated levels. The proposed levels of organisation are three: Building - Element - Material Sphere. At each level of organisation, reference archetypes have been established. The archetype is an ideal pattern on which variations can be explained and developed. It serves as an original and primary model that brings together the essential elements.
At the building level, based on the works of Semper, Quatrèmere de Quincy, Joseph Rykwert, Luis Moya and Victor d'Ors, three archetypes are proposed: cave, hut and tent. It should be noted that most of the buildings have a mixed pattern.
At the element level, a distinction is made between first and second order elements. At this level, the decomposition is carried out through the use of the cube as a referential system based on the nature of the human being. By superimposing the referential system on the fundamental concepts associated with inhabiting (place, enclosure and shelter), a first-order subdivision is obtained, from which the archetypal elements are obtained: floor, walls and roof. The element has a meaning marked by this duality of one and part. The significance is the assignment of functions and properties that is made on the element. The significance of the element is considered to be realised by a concept that is not isolated, but related. The relation of concepts makes the functions and properties of the element emerge and constitute its essence; a statement that coincides with the considerations established in the theory of complex and adaptive systems. We relate architectural elements within a scalar order (of the nature of the element) and its referential location within the reference archetype of the cube (which allows us to define functions of the element within the building artefact). We also relate the architectural elements within the subsystem of the building archetypes (cave, hut and tent) that support the determination of the structural behaviour requirements of the building element. The analysis of the building element will consist of establishing a decomposition of the whole into parts, looking for the nature of the parts and their relationships.
The proposed approach allows the Subsystem / Matrix of Constructive Logic to be applied and characterised at each level, and has an entity at each level; it also has an application in the relationship between the different levels. In this way, the proposed system allows the explanation of all the parts on the basis of their function, at the same time as it makes it possible to proceed on the global unity while maintaining the integral vision of the whole, establishing a relationship between the structural order of the whole and the parts.
The proposed model finally establishes the consideration of equilibrium. Equilibrium is demanded in the rationale through the terms of good fit or self-regulation. Equilibrium establishes a consideration of structural stability as a result of counteracting forces (considered both throughout the construction stages and at the end of construction) and is a combination of stability, strength and stiffness. The parts must regain unity and it is essential to question the way in which the relationships between them are established in order to achieve this. Balance is achieved through order, the architect(s) organises (orders) the parts and the whole through harmony, symmetry and eurythmy. In this way, unity is restored.
The last part of the research is dedicated to the verification of the proposed model. The thesis has a theoretical, propositional and methodological character. In this type of research, repetition is not so important as the depth of the analysis and the joint evaluation of all the variables involved in the phenomenon, therefore, it is convenient to carry out the verification in a case study appropriate to the methodological proposal and treated in as much detail as possible. The case study was chosen on the basis of the following selection criteria: the project is characterised by its architectural quality, its scale is manageable and its development emphasises the resolution of the archetypal element of the roof (as it is considered to be more complex). In addition, the selected case study is developed through the use of a construction principle linked to the history of construction. The case study selected is the Serpentine Gallery of 2005, designed by Alvaro Siza, Eduardo Souto de Moura and Cecil Balmond. These so-called Summer Pavilions aim to showcase the best international contemporary architecture in a genuine way. They are considered small laboratories of contemporary architectural experimentation, works through which architects express their ideas freely and in themselves constitute a research proposal of a formal, material and structural nature. The resolution of the 2005 Serpentine Gallery is based on reciprocal structures, a structural principle linked to the history of construction.
The methodology used in the case study employs both systemic analysis as a simultaneous process of cyclical and iterative analysis and synthesis, as well as diagramming and conceptual mapping, essential tools of thinking, to understand the structure, behaviour and hierarchy of functions of systems. Four phases have been carried out. A first documentary phase in which information was gathered on the reciprocal structures throughout the history of Western construction and information to understand the process of development and definition of the project, its constructive characteristics and its execution. In the second phase, the diagramming and chronological analysis of reciprocal structures was carried out, focusing on the study of proportions, geometric patterns, types of union, geometry of the meshes, etc. Historical treatises on construction and architecture were reviewed, as well as examples of works characterised by the use of this structural principle. An understanding of the structural principle, its evolution and adaptations from the 13th century to the present day was achieved. The third phase consisted of applying the foundation matrix to the case study, the configuration of the objective of the idea as an organised unit was obtained, and the relationships between elements were identified. In the fourth phase, the constructive logic matrix was applied to the case study, obtaining the generation operations of the project solutions, as well as the relationships between the elements.
The testing of the Model proposed in the thesis through the case study demonstrates the importance of the knowledge inherent in historical building solutions. The history of construction is of paramount relevance in architecture, and a thorough knowledge of historical solutions is essential. Once acquired, we can adapt it to other forms and/or transfer it to other materials or manufacturing technologies. The recognition of solutions from the history of construction in the Summer Pavilion, a symbol of contemporary architectural experimentation, demonstrates the relevance of the history of construction.
The original Model applied and the verification of the two matrices (Foundation and Constructive Logic) on the case study (which establishes limits and concrete variables) allows affirming the validity of the proposed model. The verification of the model on a case study allows acquiring more knowledge about the model itself, useful to complete its definition. The development of the model is also associated with an iterative, systemic process.
The proposed Model constitutes a system of organised representation of architectural thought that facilitates the identification and definition of complex problems in order to operate with them in a systemic and relational way, maintaining a holistic vision of the architectural design process. Therefore, a valid tool has been obtained to address the problem of knowledge fragmentation in the architectural discipline. It allows a hierarchical organisation of the components to be established, enhancing the value of the relationships and interrelationships between the parts and the whole. It is a useful support for structuring thinking in a systemic way and its use contributes to conceptualising totalities.