Diseño de una estructura ligera por grupos

 Buenas tardes, a continuación os muestro el diseño de una estructura ligera basándonos en mi post anterior.

Es decir, vamos a demostrar que una estructura a partir de un pañuelo que cae sobre su propio peso, al rotarlo, genera una cúpula ligerísima con mucho espacio interior.

Materiales usados:

1. Almidón
2. Brocha
3. Agua
4. Calentador
5. Cazo
6. Cuchara
7. Telas (preferentemente lino, algodón o seda), (Aproximadamente de 30x30)
8. Tijeras
9. Barreño
10. Secador de pelo

El proceso de almidonado del pañuelo será como vemos en este vídeo:

No conseguimos endurecer lo suficiente con la maicena, por ello optamos por utilizar un nuevo método:

Nuevos materiales:

• Cola blanca
• Barreño grande
• Pinzas y cinta americana
• brocha

Pasos en la generación de la maqueta de la estructura:

1. Foto del pañuelo en gravedad elegido. (también podéis poner las pruebas)
2. Almidonado de la tela.
3. Puesta en gravedad de nuevo de la tela almidonada mojada.
4. Proceso de secado.
5. Pintamos la tela.
6. Maqueta final.

Pulsa para ver la memoria técnica

Estructuras basadas en catenarias al revés y pañuelo al revés

 Buenas tardes,

Hoy veremos como construir estructuras super ligeras (en realidad las más ligeras posibles que solo estén afectadas por su propio peso) a partir de arcos con forma de catenaria invertida y a partir de cúpulas con forma de pañuelos invertidos.

Para entenderlo mejor, primero vemos el siguiente vídeo:

Siendo estudiante de diseño me parece un invento muy curioso ya que además no se ha realizado mediante cálculos si no que es como por coincidencia. Tras la explicación del vídeo lo he comprendido mejor y tiene mucho sentido cómo se reparten las fuerzas en este tipo de estructuras y por lo que son tan ligeras. Personalmente considero que en este video está muy bien explicado y la actitud tan animada de la chica ayuda a estar más atento y dispuesto a comprender estas estructuras.

Página web sobre mi proyecto de estructura triangulada con espaguetis

 Hola a todos,

Hoy en mi blog os enseño la página web que he realizado sobre la estructura ligera que realicé las anteriores 2 semanas.

La dirección de la página web es: https://sites.google.com/esdmadrid.es/estructuras-dlm

Mediante las siguiente imágenes podéis ver las diferentes entradas del blog y entrar en ellas clicando en las propias fotos.

Sobre las estructuras trianguladas

Buenas tardes, hoy vamos a hablar un poco de las estructuras trianguladas.

Definición: Son estructuras formadas por elementos lineales de poca sección denominadas barras que crean superficies estructurales planas o tridimensionales mediante la repetición de formas triangulares. Las uniones entre barras normalmente no son rígidas para evitar rigideces perjudiciales, sin embargo, sin que exista la posibilidad de que las barras se deformen, los triángulos que forman la pieza base de las estructuras son indeformables.Aplicaciones: Existen muchas estructuras que están formadas a base de triángulos unidos entre sí. Este tipo de estructuras, que adquieren una gran rigidez y ligereza, tienen infinidad de aplicaciones:

Fundamento físico: El triángulo es el único polígono que no se deforma cuando actúa sobre él una fuerza. Al aplicar una fuerza de compresión sobre uno cualquiera de los vértices de un triángulo formado por tres vigas, automáticamente las dos vigas que parten de dicho vértice quedan sometidas a dicha fuerza de compresión, mientras que la tercera quedará sometida a un esfuerzo de tracción. Cualquier otra forma geométrica que adopten los elementos de una estructura no será rígida o estable hasta que no se triangule.

En cambio, otras estructuras se pueden deformar con facilidad:

Aunque estos polígonos se pueden "triangulizar". En este sentido, podemos observar cómo las estanterías metálicas desmontables llevan para su ensamblado unas escuadras o triángulos, que servirán como elemento estabilizador al atornillarse en los vértices correspondientes. Análogamente, en los andamios de la construcción se utilizan tirantes en forma de aspa, que triangulan la estructura global y le confieren rigidez. A continuación puedes observar cómo se pueden convertir en estructuras rígidas un cuadrado y un pentágono.

  

Conclusión: A base de triangulación se han conseguido vigas de una gran longitud y resistencia, que se llaman vigas reticuladas o arriostradas y que se emplean profusamente en la construcción de grandes edificaciones que necesitan amplias zonas voladas y sin pilares, así como en la de puentes de una gran luz. Las vigas de este tipo tienen una mayor resistencia que las vigas macizas y se denominan cerchas. También pueden compenetrarse con la utilización de tirantes. Las grúas tan frecuentes en las proximidades de las grandes ciudades son estructuras desmontables reforzadas con multitud de triángulos.

La estructura triangular más conocida:

Sin duda la estructura reticulada más famosa del mundo es la torre Eiffel. El ingeniero civil francés. Alexandre Gustave Eiffel la proyectó para la Exposición Universal de París de 1889. El edificio, sin su moderna antena de telecomunicaciones, mide unos 300 m de altura. La base consiste en cuatro enormes arcos que descansan sobre cuatro pilares situados en los vértices de un rectángulo. A medida que la torre se eleva, los pilares se giran hacia el interior, hasta unirse en un solo elemento articulado. Cuenta con escaleras y ascensores (elevadores), y en su recorrido se alzan tres plataformas a distintos niveles, cada una con un mirador, y la primera, además, con un restaurante. Para su construcción se emplearon unas 6.300 toneladas de hierro. Cerca del extremo de la torre se sitúan una estación meteorológica, una estación de radio, una antena de transmisión para la televisión y unas habitaciones en las que vivió el propio Eiffel.

Maqueta de estructura

Hola a todos!

Hoy os presento una estructura que he realizado con mi compañera RAO, usando pegamento, cinta de carroñero y espaguetis:

La estructura la hemos elegido basándonos en un estudio de estructuras en internet, considerando la más factible para hacer con las siguientes condiciones:

• Debe ser una estructura cerchada triangular.
• 3 simples elementos: pegamento, cinta de carroñero y espaguetis.
• Que pueda guardarse en una taquilla de la ESD Madrid.
• Que el tiempo de construcción sea 2 jornadas de 2 horas.

El dibujo en AutoCAD que hemos decidido lo podéis ver en la siguiente imagen:

Foto del desarrollo:

      

Foto final:

Vídeo final:

Vídeo introductorio a los tipos de estructuras

 Buenas,

A continuación os presento un esquema de los tipos de estructuras

Las estructuras las podemos clasificar según su origen viendo así 2 grupos: las estructuras naturales, en las cuales no participa el ser humano; y las artificiales en las que si participa el ser humano.

Por otra parte, el las artificiales podemos encontrar 3 grupos diferentes:

• Las estructuras macizas
• Las estructuras de armadura, que pueden ser entramadas, triangulares o colgadas.
• Las estructuras laminadas.

Para ver ejemplos podéis ver el vídeo en el que me he basado para realizar esta entrada:

Problema de nudos nº2

Buenas tardes a todos,

hoy os presento la resolución de la segunda cercha mediante el método de los nudos.

El ejercicio que vamos a resolver es el siguiente:

• Hallar las fuerzas de tracción y compresión de las barras de la estructura de la figurasometida a las fuerzas de 20 y 40 KN como puede observarse.

El video de Youtube donde hemos obtenido el problema es el siguiente:

Primero calculamos las reacciones en los apoyos.

∑Fx=0=R1x-20*Cos36.87º=0=>Despejando=>R1x=20*Cos36.87=>R1x=16KN

∑Fy=0=R1y+R4y-40-20*Sen36.87=>No podemos despejarla porque tenemos 2 incógnitas para una sola ecuación.

∑M1=0=-40*1.5-20*Sen36.87*4.5+20*Cos36.87*2+R4y*6=0

0=-60-54+32+R4y*6=>Despejando=>R4y=(60+54-32)/6=13.666KN =>Sustituyendo en la ecuación de Fy tendremos:

∑Fy=0=R1y+13.666-40-20*Sen36.87=>Despejando=>R1y=-13.666+40+20*Sen36.87=>R1y=38.34KN

Ahora calculamos las tensiones en las barras:

Nudo 1 o A:

Nudo 5 o B:

Nudo 2 o G:

Nudo 6 o C:

Este sería el resultado de las fuerzas que encontramos en cada nudo:

Por último calculamos los nudos F y E:

El método de nudos

 Buenaas,

Hoy vamos a hablar del método para resolver los esfuerzos en las barras según el método de nudos:

Podéis ver el ejercicio en el siguiente vídeo:

 

A continuación lo resuelvo numéricamente:

Tenemos la siguiente estructura:

Al ser una estructura fija y equilibrada: ∑Fx = 0; ∑Fy = 0 y ∑M = 0

Aunque el apoyo articulado fijo tiene reacciones horizontales, son cero porque no existe ninguna fuerza horizontal u oblicua, solo hay verticales, es decir: ∑Fx = 0 = R1x = R3x = 0

∑Fy = 0 = R1y + R3y -10 kN -10kN = 0

Por simetría se tiene que cumplir que R1y = R3y

Por tanto: R1y + R1y -10 kN -10kN = 0 -> 2R1y  -10 kN -10kN = 0 -> R1y = (20/2)kN = 10kN = R2y

Numeramos los nudos y ponemos las reacciones verticales:

Ahora Calculamos el equilibrio de las fuerzas de las barras en el nudo 1:

∑Fy = 0 = N14*sen60 + 10kN -> N14 =( -10/sen60)kN = -11,54 kN (Mal dibujado, comprime al nudo).

Es decir: 

Ahora calculamos las fuerzas horizontales: ∑Fx = 0 = N12 -N14*cos60 -> N12= 11,54*cos60 = 5,77 kN

¡Vemos que el vídeo está equivocado!

Vamos al nudo 4:

∑Fy = 0 = N14*sen60 - 10kN -N42*sen60-> Del nudo 1 = N14 = 11, 55 kN, podemos despejar N42

N42 *sen60 =  11,55*sen60-10 -> N42 =-5,77kN (mal dibujado, comprime al nudo)

∑Fx = 0 = N14*cos60 -N42*cos60 +N45 -> N45 = -11,55*cos60 +5,77*cos60 = -2,89 kN

El resto de las barras son simétricas