Mallas Espaciales-Estructuras especiales

2021

MALLAS CATEDRA -CARMEN SARA GUTIERREZ ESCAJADILLO -LUTSEN DANINO ANTEZANA GAMARRA

GRUPO 1 Carazas Barrios, Angelo Nalvarte Herrera, Heidi Olivar Mencia, Holser Quispe Aldana, Angela Santa María Astuhuaman, Valentina Simabuko Ramos, Narda Solis Huaman, Jeniffer Valdivia Diaz, Tracy

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INFORME ESTRUCTURAS ESPECIALES

IN Uno de los problemas más recurrentes a la hora de diseñar una arquitectura limpia, es a la hora de estructurar, pues las luces grandes son difíciles de cubrir, por ello las mallas espaciales nacen con el propósito de lograr un edificio visualmente atractivo y seguro.

Este informe académico explora de manera teórica, analítica y experimental, la malla estructural compuesta por prismas rectangulares con doble arriostramiento, con el objetivo de comprender el comportamiento de este sistema. Para lo cual se construyeron maquetas a escala, elaboradas con unidades de 3 fideos, los resultados fueron discutidos y analizados de acuerdo a sus diferencias y características similares.

2

Forma

U IDAD ESPACIAL

Estructuras planas

PRISMA RECTANGULAR

1

S STEMAS ESPACIALES

Una estructura espacial es un sistema estructural que se realiza en tres dimensiones con el objetivo de equilibrar las cargas exteriores. Alexander Graham Bell apoyó al desarrollo de este sistema, ya que en 1900 trabajaba con formas tetraédricas para obtener mayor resistencia.

La base de las unidades espaciales usadas para los primas de doble arriostramiento será de 1.20 m. x 1.20 m. y una altura de 1.00 m en escala 1:50 que equivaldrían a 2.40 cm. X 2.40 cm. Con una profundidad de 2.00 cm.

Estructuras de simple curvatura bóveda

1.20m

1.20m

1.0m

Estructuras de doble curvatura cúpula geodésica

CLASIFICACION Las estructuras espaciales se pueden clasificar de acuerdo :

Constitución interior:

Las medidas de la malla completa será de 15.0 m x 15.0 m con una profundidad de 1.00 m en escala 1:50 que equivaldría a 30.0 cm x 30.0 cm con una profundidad de 2.00 cm.

Estructuras curvatura compleja

Reticulares Llenas Numero de capas que forman Estructuras espaciales formadas por una sola capa: superficies tridimensionales, suelen ser plegadas o curvas.

Estructuras espaciales formadas por dos o más capas: se realizan agregando unidades espaciales de tipo piramidal o uniendo dos mallas planas.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas -Facilidad de construcción.

-Cubre grandes luces .

-Ligero .

-Material empleado en menor cantidad .

-Mayor seguridad, es difícil que la estructura colapse .

Desventajas -Costo alto de los materiales .

-Necesita de personal especializado .

-Mayor costo de proyección.

15.0 m

15.0 m

1.0m

MATERIALES/HERRAMIENTAS Materiales

3

Fideos spaghetti

Silicona liquida

Silicona en barra

Herramientas

Cuter

Lapiz

Regla

Tijera

M TERIALES Y PROCEDIMIENTO

Para la construcción de la maqueta se entandarizo el uso de materiales , de modo que se realizen las comparaciones en la mismas condiciones. Por ello cada elemento tubular esta compuesto por tres fideos y tomando la silicona como elemento de union.

PROCEDIMIENTO Construcción Para construir la maqueta se elaboró una malla con unidades compuestos de 3 fideos con las medidas escaladas, estos fueron colocados de manera continua en unos casos y discontinua en otros.

En segundo lugar, se cortaron y pegaron los elementos verticales en las intersecciones de la malla cuadriculad.

Se prosiguió a pegar los arriostres en cada cara de la unidad espacial y finalmente se colocó la segunda malla cuadriculada para cerrar las unidades.

Luego se colocaron los objetos de diferentes pesos de forma progresiva.

Finalemente la malla cedio ante la carga y esta colpaso.

Seccion de elemento tubular

Para la experimentacion, se disponen de dos apoyos al mismo nivel , en el cual la malla reposara, para finalmente ir colocando el peso progresivamente.

La experimentacion se realizó sobre una base firme, donde se colocó la malla.

Carga

Malla espacial Apoyo

Apoyo Esquema de la experimentación

Experimentación

4

R SULTADOS Resultados de cada integrante del grupo

1 2 3 4 5 6 7 8

Nombre

Carazas Barrios, Angelo

Material

Fideos spaghetti

Fideos spaghetti

Pegamento

Silicona

Silicona

Silicona

Objeto

Libro y ladrillo

Libros

Libros

Libro y manteca

Cajas

Sillas

Libros

Ladrillos

Sillas

Libros

Ladrillos

Cajas de leche

21,4 kg

14,0 kg

17,0 kg

16,0 kg

27,0 kg

9,7 kg

15,0 kg

15,0 kg

Utilizó unidades de fideo pequeñas para generar la malla, uniendolas silicona fría, para las uniones de alzado se usó silicona caliente, se tardo 1 hora en secar por completo al aire libre y al momento de colocar el peso las unidades pequeñas se separaron quebrando la estructura por uno de los laterales.

Utilizó unidades de fideos y silicona fría y caliente para la elaboración de la maqueta, se dejó secar por 2 horas, una vez seco se prosiguió con el ensayo, dando como resultado una deformación de quiebre por la parte izquierda de la maqueta.

Base

Peso total

Nalvarte Herrera, Heidi

Olivar Mencia, Holser

Quispe Aldana, Angela

Fideos spaghetti

Fideos spaghetti

Silicona

Santa María Astuhuaman, Valentina

Fideos spaghetti

Silicona

Ladrillo y garrafon de agua

Simabuko Ramos, Narda

Solis Huaman, Jeniffer

Valdivia Diaz, Tracy

Fideos spaghetti

Fideos spaghetti

Fideos spaghetti

Silicona

Silicona

Silicona

Libros

Abarrotes

Abarrotes

Resultado

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

Utilizó unidades de fideo continuas y pequeñas para generar la malla, silicona fría para la malla base y siliciona caliente para las uniones de alzado ,al momento de colocar el peso la malla se pandeo por el medio , ocasionando ruidos (crujidos) en esta ,la malla se quebro por le borde de los apoyos.

Utilizó unidades de fideos continuos y silicona líquida fría para la elaboración de la maqueta, una vez terminada la maqueta se dejó secar por aproximadamente 8 horas. cuando se colocó el peso la maqueta no se fracturó en las partes laterales paralelas a los apoyos colocados.

Utilizó unidades de fideo continuas y pequeñas para las uniones entre sí, silicona caliente para las uniones, y fría para las uniones de la malla base.

Al colocar el peso, la maqueta se rompió de forma diagonal, sin que se separe cada unidad (cubo)

Utilizó unidades de fideos cortados a medida y silicona caliente para toda la elaboración de la maqueta, se dejó secar por aproximadamente una hora, al término se prosiguió con el ensayo, la maqueta se quebró de una forma paralela a la base en la que se apoyaba.

Utilizó unidades de fideo continuas, entrelazadas entre sí, para la construcción de los bordes, silicona caliente para pegar las uniones y fría para pegar las unidades.

Fallaron los arriostres, pues estos se separaron del resto de la malla, al colocar el peso, la maqueta se pandeó por el medio.

utilizó unidades de fideo continuas, y silicona fría para toda la elaboración de la maqueta. Previo al ensayo, la maqueta se secó durante 4 horas. Al colocar el peso, se produjo un esfuerzo de flexión al centro y a medida que se aumentaba la carga, este era más pronunciado hasta que se produjo la torsión. Puesto que ningún fideo se rompió; esto creo que se debe al secado del pegamento.

F ERZAS QUE ACTUAN EN LA UNIDAD

F ERZAS QUE ACTUAN EN CONJUNTO

5

D SCUSIONES Los resultados fueron variados a pesar de que se utilizaron los mismos materiales y sistemas constructivos similares.

Existe una diferencia notable al momento de colocar el peso, pues algunas maquetas se pandearon, mientras que otros se quebraron. El pegamento utilizado (silicona fría o caliente) pudo influir en este resultado.

La distribución del peso también influye en los resultados, puesto que algunos distribuyen el peso de forma uniforme, mientras que otros lo concentran en un solo punto.

Fuerza compresion/ tracción Fuerzas laterales

Fuerzas gravitatorias/ normal

Representacion en 3 dimensiones de la distribucion de cargas.

El tipo de base utilizada en la experimentación también influyó en los resultados, puesto a que algunos usaron apoyos menos rígidos como cajas, mientras que las más rígidas fueron ladrillo y silla.

6

C NCLUSIONES El sistema de doble arriostrado es liviano, pero a la vez resistente La unidad cúbica arriostrada puede cubrir grandes luces sin necesidad de apoyos extra, sin embargo, llegado un punto límite puede llegar a pandearse, y en el peor de los casos quebrarse.

Las unidades de 3 fideos ofrecen resistencia mínima de 0.008 kn, cuando la unidad corresponde a un fideo, la resistencia mínima es de 0.0015 kn.

La unidad cúbica ofrece resistencia a los desplazamientos laterales, porque las diagonales rigidizan el elemento evitando deformaciones.

La base de la malla es más rígida cuando las unidades son continuas, es decir que, las maquetas construidas con bases que entrelazan fideos sin romper la continuidad de estos ofrecen mayor resistencia.

7

R COMENDACIONES

Se recomienda el uso de este sistema para proyectos con espacios libres que cubren grandes luces.

Es necesario reforzar los nodos de la estructura, pues observamos en el ensayo, que este es el punto donde convergen las fuerzas, por lo tanto. si excede sus límites esta es la parte más vulnerable.

En zonas de alto grado sísmico, es recomendable el uso de estas estructuras, pues soporta mejor las cargas gracias a su rigidez lateral (por unidad).

Para mejorar la resistencia de la estructura es necesario que los elementos sean continuos.

Al igual que en las maquetas, en la realidad, estas estructuras ofrecen gran resistencia a bajo costo, por ello se recomienda su uso en proyectos con características especiales, para aminorar el costo de la construcción.

B BLIOGRAFÍA SEÑIS LÓPEZ, Roger. “Optimización de mallas estructurales de acero envolventes de edificios en altura”. Director: Ramon Sastre Sastre. Universidad Politécnica de Cataluña. Departamento de Construcción Arquitectónica I. Cataluña, 2014.

BASSET SALOM, Luisa. “Mallas espaciales”. Universidad Politécnica de Valencia. Departamento de Mecánica de medios continuos y teoría de estructuras. Valencia, 2012.