Portafolio Orientación Estructural by Eleazar Vitancio

PORTAFOLIO 2020 - 0

ELEAZAR VITANCIO 20182070

CURSO: Orientaciรณn Estructural PROFESOR: Edwin Motte

421

LISTA DE CONTENIDOS

TA 01: Ejercicio de eficiencia

TA 02: Camino de carga

Ejercicio Parcial: Estructura puente

TA 03: Superficies continuas

Ejercicio Final: Cubierta superficie continua

Informaciรณn del curso

E J E R C I CI O DE EFICIENCIA

TA 1

Introducción Una estructura es eficiente cuando cumple con su objetivo con el mínimo de materiales posibles. En este ejercicio se desarrolló una estructura que soportaba una carga mínima de 2 kg a 30 cm de superficie sin apoyos en un área igual al de una hoja A4. La eficiencia era uno de los criterios a lograr, pero debido a las diferencias técnicas entre los materiales usados (jenga, paliglobos y ligas), se requería un análisis de las cargas en varios modelos de prueba. Comparación entre modelos de prueba En los primeros modelos de prueba, lograr el objetivo fue fácil por la disponibilidad de materiales. Bases amplias y rígidas con una pasarela ligera soportaban la carga del celular. En cambio en los últimos modelos de prueba logar el equilibrio de cargas entre los soportes laterales y el puente fue más complicado por el propio peso de los bloques de jenga, calcular la cantidad necesaria y su dificultad al unirlos. Las uniones necesitaban ser reforzadas con muchas ligas debido a que con la carga los bloques se desprendían. Estos modelos sirvieron para entender las diferentes propiedades técnicas de los materiales respecto al peso y ensamblaje, así como a entender la distribución de las cargas de una estructura de puente.

Referente: Puente aéreo de las Torres Petronas La estructura del puente se apoya en el núcleo de ambas torres y utiliza dos bisagras para separarse en caso de vientos fuertes. Distribuye la carga central a los apoyos laterales y las bisagras ayudan a distribuirla a pisos inferiores de la torre. Este referente nos ayudó a incorporar nuevos elementos para transmitir las cargas, las bisagras fueron reemplazadas por arcos y triángulos entre los paliglobos del puente para resistir las fuerzas exteriores.

Experimentación La carga flexiona el puente y los paliglobos, al sufrir una deformación elástica, evitan el colapso de la estructura por torsión. Los apoyos laterales soportan la compresión por la compactibilidad de los bloques, las ligas los unen por compresión. El arco bajo el puente distribuye la carga del centro hacia los soportes.

Desarrollo del modelo final Los bloques de jenga sirvieron como estructura principal debido a su rigidez y su buen desempeño frente a la compresión. Los paliglobos se usaron en el puente por su elasticidad, ideal para transmitir la carga central hacia los soportes. Además fueron empleados como estructura de amarre en los soportes, y junto con los ligas unieron las piezas por compresión. Finalmente pliegos de liner se colocaron sobre el puente para evitar que la carga caiga directamente sobre los paliglobos.

Conclusión Pese a que se logró el objetivo, respecto a la carga a soportar, satisfactoriamente; la estructura no era eficiente. Algunos bloques de jenga eran innecesarios y un mayor número de paliglobos en los arcos bajo el puente hubieran permitido que la estructura sea más ligera y que soporte más peso. El ejercicio mostró los esfuerzos a los que se somete una estructura,los tipos de carga que soporta, la jerarquía de sus partes respecto a las funciones y a usar lo indispensable para lograr la eficiencia.

TA 2

CAMINO D E C A RG A

Introducción El camino de carga es la manera en la que la carga incide en una estructura, y reconocerlo fue importante para este ejercicio. Consistió en crear una estructura con varillas de balsa de 3 mm unidas con alfileres, que soportara una carga mínima de 4 kg con una luz de 36 cm. Para desarrollar la estructura, se investigaron los diferentes tipos de cerchas y cómo se distribuían las cargas, además de los esfuerzos a los que se sometían. Cerchas y ensamblaje

Para la estructura se uso la cercha Warren plana por su rigidez y resistencia a la torsión a la estructura. Los triángulos reducen la deformación elástica del material al no tener elementos verticales y dividir la carga hacia dos puntos,a diferencia de una forma cuadrangular que tiende a deformase con mayor facilidad. Se usó un espesor de 3 varillas y para unirlas se crearon ensambles a media varilla y forma de T, lo que hizo que la cantidad de alfileres necesarios fuera menor y que junto con las capas de varillas fueran resistentes a la torsión y deflexión. La proporción de la estructura fue otro aspecto a considerar, ya que mientras más alta era la estructura, más inestable era al momento de soportar la carga. Por eso se optó por elevar la estructura a 7 cm mediante apoyos de prismas rectangualares.

Desarrollo del modelo final Dos prismas rectangulares sirvieron de apoyos laterales, junto a diagonales interiores para evitar su deformación. La parte superior se unía a estos apoyos en una superficie plana, lo que permitía que la carga se distribuyera en los cuatro puntos de los apoyos. Finalmente se agregaron las bisagras debajo de la estructura de puente para contrarrestar la deflexión y transmitir las cargas a la superficie. Los ensambles ayudaron a que se usen menos alfileres, y las diagonales entre cerchas a que la estructura no colapse por torsión.

Experimentación La estructura fue la más pesada de todas. Al momento de colocar la carga, el puente de cerchas soportó una deflexión, pero las bisagras la contrarrestaban al transmitir la carga a los apoyos laterales. La elasticidad de las varillas de balsa ayudó a que la estructura soporte unos kilos más hasta su colapsó cuando el puente tocó la superficie.

Conclusión La estructura cumplió su objetivo, sin embargo se pudó mejorar la resistencia a la torsión al colocar más diagonales, y las uniones necesitaban un ensamble más complejo, ya que al final solo fue soportado por los alfileres. Una estructura de apoyo en los soportes hubiera ayudado a que no se levantará. Finalmente para que sea una estructura eficiente, se pudó armar la estructura como un todo y no por partes, así se reducirían los alfileres necesarios y algunas varillas.

PARCIA L

E S T R U C T UR A PUENTE

Introducción En el ejercicio parcial se tuvo que desarrollar una estructura de tipo puente con madera de pino de 15 mm capaz de soportar el peso de una persona, elevado a 30 cm del suelo con una luz de 3.6 m, un corredor mínimo de 40 cm y una deflexión máxima de dos centímetros. Las uniones solo podián ser hechas con tornillos y alambres. Se aplicaron los conceptos de eficiencia, camino de carga, jerarquía y proporción de la estructura. Primeros modelos Para el primer modelo se consideró triángulos con ángulos de 45° que creaban una cercha que sería soportada por dos apoyos laterales. Al momento de crear el primer modelo, se vieron problemas en el camino de carga y en la proporción de la estructura, por lo que se disminuyeron las medidas para el segundo modelo. En el segundo modelo se añadieron cerchas en la parte superior para evitar que los esfuerzos actúen en un sólo plano y se tomo en cuenta las medidas de cada parte para evitar una sobredimensión de la estructura.

Desarrollo de la estructura Se decidió trabajar con dos capas de varillas para dar un mayor peralte a la estructura y por ende más resistencia a la gravedad. Para unir estas capas, una varilla se colocaba entre la unión de otras dos varillas y luego se colocan los tornillos a los extremos; esto para reducir la cantidad de tornillos necesaria y evitar un esfuerzo de corte. Los apoyos laterales fueron hechos en forma de prisma trapezoidal rectangular, que mediante diagonales sometidas a compresión, mantendrían estable la estructura y transmitirían la carga a la superficie, además de servir como escalera. Para la parte superior se usaron cerchas con triángulos equiláteros unidos por varillas cada 30 cm. Los triángulos actuarían a compresión para contrarrestar la deflexión de las varillas superiores, mientras que las varillas de la pasarela evitarían la torsión de la estructura. Conclusión La estructura no cumplió con su propósito debido a la desproporción de la estructura y el poco refuerzo en la parte del corredor. Si bien fue capaz de resistir los esfuerzos de torsión y deflexión, no pudó con la fuerza de corte. Una estructura menos alta y más compacta, hubiera permitido cumplir con el objetivo de peso, y conservar las ideas respecto a la resistencia de los otros esfuerzos mencionados, además de hacer a la estructura más eficaz respecto a los materiales necesarios para su construcción.

TA 3

SUPERFICIES CONTINUAS

Introducción Una geodésica es una estructura hiperestática formada a partir de los poliedros regulares, compuesta por triángulos que al unirse se asemejan a una esfera. Este concepto fue demostrado en este ejercicio, en el que se crearon tres espacios con una superficie continua de líneas y curvas conocidas que partía de una geodésica de icosaedro de frecuencia cuatro. Fue hecha con cartón paja, ya que ésta debía ser maciza y hecha con módulos. Desarrollo de la estructura Para saber las medidas de cada uno de los triángulos de la geodésica, se elaboró un modelo 3d y luego se siguieron los pasos mencionados para formar la geodésica. Se hicieron varios modelos debido a que espacio tenía una geodésica diferente. Una gran cúpula geodésica cubría otra a otras dos, pero tenía aperturas laterales y superiores, según la trama de los triángulos y pentágonos, para favorecer el recorrido visual. Las otras dos geodésicas solo tenían aperturas laterales, para evitar que colapsen por su propia carga. Para las uniones, se planteó en dejar lengüetas para unir cada módulo de metal. Este tipo de uniones es usada en algunos módulos del Spaceship Earth Epcot, referente del proyecto debido a sus módulos macizos. Estas uniones resistirían la compresión producida por la carga de la misma estructura.

El camino de carga en las estructuras consistía en soportar la compresión producida por la gravedad y la propia estructura. A comparación de una estructura nervada o una de curvas aleatorias, la carga es mayor pero es distribuida uniformemente gracias a los nodos. Una geodésica es más resistente mientras más grande es, cubre una gran espacio sin necesidad de columnas u soportes. Esta idea la descubrimos al momento de ensamblar cada una de ellas, ya que las más pequeñas requerían un mayor tiempo para su elaboración debido a que necesitaban mucho apoyo externo hasta su culminación. Conclusión La estructura cumplió con su propósito, pero la trama pudo estar más completa para que se entendiera más la esfera. Se propuso crear un espacio intersectado para mejorar la relación espacial, pero esto requeriría una mayor complejidad en la trama, sobre todo en la unión entre una geodésica y otra. Este ejercicio mostró el comportamiento estructural de una superficie continua de curvas conocidas y como son más eficaces que los sistemas tradicionales en lo que respecta en el uso de materiales y al cubrir un gran espacio.

FINAL

CUBIERTA SUPERFICIES CONTINUAS

Introducción En el ejercicio final se diseñó una cubierta para una piscina de 25m de largo, 10m de ancho y 2m de profundidad a partir de un sistema no convencional con una trama y ejes que definen el proyecto, además de tener en cuenta los ensamblajes, uniones y las jerarquías de los elementos. Todos los conceptos aprendidos fueron aplicados en el proyecto; la eficiencia, jerarquía y orden, proporción y geometría espacial. Además se desarrollaron dos detalles de la estructura que ayudaron en la comprensión de las uniones y su aplicación en obra. Referentes e idea del proyecto Se tomaron en cuenta tres referentes: el pabellón de Japón para la expo 2000 debido a la forma en la que empleaban arcos y materiales ligeros para una cubierta; la cúpula de Sony Center en Berlín por la tensegrity que se formaba en su estructura y el Denver Union Station por la manera en que las cerchas dan rigidez a los arcos que soportan su cubierta. Así se llegó a la idea de desarrollar una estructura tensionada como la principal y un tensegrity como secundaria. Cuatro paraboloides unidos en forma de aspa, como los soportes para las membranas tensionadas. En el centro, un tensegrity que hacía que la membrana creara una curva cóncava. La trama hacía que las curvas se conserven . Un proyecto de apariencia ligera y curvas continuas que cubren toda la piscina. Desarrollo del proyecto

Creación de cimientos y apoyos articulados móviles

Desarrollo de las cerchas en forma de arco

Unión de las cerchas en forma de aspa

Desarrollo del tensegrity en la zona central

Colocación de las membranas por paños

Desarrollo de la trama en forma de parábola

Para las uniones entre la membrana y la cercha se propuso usar relingas en sus dos tipos: la flexible, que se ancla en dos puntos según la tensionada hasta equilibrarse, y la rígida que se somete a flexión, y absorbe los esfuerzos de la membrana. Los cables tensores de acero refuerzan la membrana y mantienen al soporte lateral en su posición. La placa de anclaje hace que las cargas que circulan por la membrana se concentran hasta llegar al punto de unión. La gravedad y la carga de la propia estructura comprimen a las cerchas, mientras los cables hacen que las membranas se esfuercen a tracción, esta tensión une más a las cerchas. Los apoyos móviles dan flexibilidad y soporte a las cerchas. Las membranas cubren el proyecto.

Conclusión La estructura tuvo un buen desempeño, pero problemas con el orden de las partes como colocar la trama bajo la membrana o la inestabilidad del tensegrity tenían que ser corregidos. La eficacia de la estructura se pudo mejorar al reducir los elementos en uno de los detalles (tornillos y placas). Un apoyo articulado móvil era necesario en los soportes laterales para que la inclinación no cause el efecto de palanca debido a la tracción de las membranas. Este ejercicio mostró como unir dos sistemas estructurales mediante una trama y la geometría espacial, además de seguir una lógica en la construcción de sistemas no convencionales según la proporción y el camino de carga.

INFORMACIÓN DEL CURSO Nombre del curso: Orientación estructural Sección: 421 Nombre del profesor: Edwin Carlos Motte Sauter Sumilla del curso: Orientación Estructural, es una asignatura teórica-práctica obligatoria, donde se desarrollan los conceptos de estructuración desde los convencionales (muros portantes o de carga y las estructuras, aporticadas) y otros sistemas (tensionadas, tramadas, membranas etc.) Objetivo general: Comprender criterios materiales y geométricos necesarios para diseñar edificaciones de diferentes tipos, así como formas arquitectónicas complejas, explorando, analizando y proyectando por medio de ensayos de laboratorio, modelos a escala y detalles constructivos, asumiendo una actitud analítica y crítica de la condición estructural arquitectónica en un entorno cooperativo y de trabajo en equipo. Objetivos específicos: 1. Identificar conceptos estructurales básicos que permiten al objeto arquitectónico mantener su integridad, explorando, registrando y analizando diversas soluciones estructurales por medio de pruebas e informes de laboratorio, cumpliendo con los trabajos asignados y practicando una conducta asertiva. 2. Analizar criterios físico-materiales y geométricos de proporción de elementos y transmisión de cargas, experimentando, diseñando y graficando soluciones a problemas prácticos y de laboratorio, aceptando sugerencias y asumiendo consecuencias de sus propios actos. 3. Desarrollar soluciones geométrico estructurales para formas arquitectónicas complejas, analizando y produciendo modelos tridimensionales de casos y problemas específicos, mostrando seguridad en sí mismo y aceptando distintos puntos de vista. 4. Comprender y comparar los diferentes sistemas estructurales proyectando, desarrollando y explorando soluciones a partir de propuestas arquitectónicas de proyectos de menor escala, trabajando en equipo y practicando una conducta asertiva.

ELEAZAR VITANCIO PROGRAMAS

Office 2019 Autocad 2019 Revit 2019 Adobe Photoshop Adobe Illustrator Sketchup Pro

IDIOMAS

Español (lengua materna) Inglés (nivel C1)

EDUCACIÓN

Primaria - Secundaria Colegio Adventista José Pardo (2007 - 2017) Pregrado Universidad de Lima (2018 - actualidad)

INTERESES

Dibujar y pintar, acuarela en tiempos libres Historia y los viajes, aprender de cada lugar Música y lectura, piano y violín

20182070 Estudiante de la carrera de Arquitectura en la Universidad de Lima que cursa el quinto ciclo. Nacido en Cuzco, desde pequeño le gustó la arquitectura inspirado en su ciudad. Detallista y organizado, líder que disfruta el trabajo en equipo. Dispuesto a mejorar, responsable y disciplinado que busca ayudar a los demás y aprender de sus diferentes ideas.

CONTACTO 20182070@aloe.ulima.edu.pe

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