Santiago Cerquera Juan Francisco Díaz Sofía Estrada
INFORME 1- ESTRUCTURAS DE MADERA
Uniones y Estabilidad Geometrica Marco Conceptual
Marco cuadrado con diagonal y triangulo. (Imagen 2)
Vista Exterior del Pabellon de Chile, Cristián Undurraga. (Imagen 1) Tomado de Plataforma Urbana
El Pabellón de Chile (Imagen 1) fue diseñado y construido por Cristián Undurraga para la Expo Milán 2015 y, gracias a su fácil desmonte transporte y ensamble, en el 2017 fue construido permanentemente en Temuco, al sur de Chile. El edificio está construido en su mayoría en madera y partes en acero. En este sentido, se eligió este proyecto debido a su materialidad y a su sistema estructural que está caracterizado por la posición de diagonales y triangulaciones tanto en elementos verticales como en horizontales. El elemento a analizar es el marco cuadrado con una diagonal (Imagen 2), formando así dos triángulos, el cual es el único polígono que no cambia su forma al aplicarle una fuerza. Por ende, al observar el edifico es posible ver que en toda su estructura está el triángulo como elemento de composición y de soporte estructural.
Triangulacion en fachada Pabellon de Chile, Cristián Undurraga. Tomado de Arch Daily
Según John Fuchs de Cleaning Technologies Group si el triángulo está construido con elementos rígidos, no podrá deformarse hasta que alcance los límites de contracción y tracción. Mientras que por otro lado, el cuadrado fácilmente se deforma en un paralelogramo. (2012). Ver imagen 3.
Triangulo, Indeformable Deformación de Marco con diagonal (Imagen 5)
Cuadrado, Deformable Deformación de figuras Geometricas. (Imagen 3)
A continuación, se muestra cómo actuaria la deformación de un marco cuadrado rigido sin la diagonal al aplicar una fuerza lateral.
Planta de localizacion Pabellon de Chile. Triangulacion Estructural. Tomado de Arch Daily
La imagen 5 muestra una disminución considerable de la deformación del marco gracias a que la diagonal ayuda a los demás elementos a jalar para mantener estabilidad geométrica y a llevar los esfuerzos rápidamente. El material también influye drásticamente en este proceso ya que la madera funciona muy bien a compresión y a tensión. A continuación se muestran 3 diagramas de fuerzas que responden a tres cargas distintas.
Deformación de Marco Cuadrado. (Imagen 4)
Cargas Verticales Planta de localizacion Pabellon de Chile. Cuadricula Estructural. Tomado de Arch Daily
Al analizar el diagrama de la imagen 4, se pueden evidenciar elementos que tienden a comprimirse y a tensionarse. Los elementos en tensión están jalando los demás lados para poder mantener la forma de la figura mientras que, por otro lado, los elementos a compresión están llevando las cargas a los nudos, pero se ven dificultados por los esfuerzos contrarios. Para solucionar estas grandes deformaciones y disminuir los esfuerzos de cada elemento, es necesario de la colocación de un elemento que funcione tanto a compresión como a tensión.
Carga Lateral 1
Carga Lateral 2
Cuando las cargas son verticales, el marco funciona a compresión, la diagonal ayuda a pasar rápidamente los esfuerzos hasta los apoyos. En la carga lateral 1, la diagonal ayuda a mantener la forma ya que jala los extremos que tienden a desplazarse. Por último, en la carga lateral 2 la diagonal ayuda a pasar los esfuerzos rápidamente. (Más adelante se expondra esto a detalle). En el Pabellón de Chile se pueden ver estos marcos en las placas de la estructura pero la fachada también muestra el proceso de cargas diagonales (de Triangulación). En las siguientes imágenes se puede ver como se aplicaría este tipo de marco en un edificio.
Primer Nivel del Pabellon de Chile. Habitabilidad del espacio. Tomado de Arch Daily
Informe del Ejercicio Practico Interior del Pabellon de Chile. Triangulacion Estructural en Cubierta. Tomado de Arquitectura Viva
Objetivo El objetivo de la práctica es comprender la forma de construcción y las características de la madera sin alejarse de la teoría. Al enfrentar de manera practica el proceso constructivo de un marco de madera se puede dar cuenta de otros factores que mirando solo la teoría no se podrían resolver. Practica El 23 de agosto de 2018 elaboramos en clase un marco de madera a partir de una guía que nos correspondió al azar. Este informe da fe del proceso de elaboración de este artefacto, las dificultades que implicó y los pormenores de su diseño y materialidad.
Construcció del Pabellon de Chile. Triangulacion Estructural en Placa. Tomado de BMR Comunicaciones Azúl: Marcos Cuadrados Rojo: Diagonales
Materiales. -5 elementos de madera de sección 9x4 -Puntillas de 1/2’ x 80 y material de materia contrachapada para la elaboración de las cartelas.
Diseño y corte de maderas y de Cartelas. Se cortaron cuatro segmentos de madera de 0.71x0.09x0.03m, para luego formar un cuadrado de 0.8x0.8m. Al finalizar la construcción del cuadrado, para rigidizar el marco, se procedió a cortar la diagonal de 0.88 metros de largo con doble chaflán de 45 grados a cada extremo. Esto último, con el fin de lograr el encaje dentro del marco.
Dimensión de las Tblas de Madera
Dimensión de Cartelas, Contrachapado
Después de cortar los elementos de madera para armar la figura, se continuó con el proceso de unión. Aquí, se diseñaron dos tipos de cartelas, una para tres elementos y otra para el ensamblaje de dos. Para el primer caso se construyó una cartela cuadrada de 0.3x0.3x0.03m y de 0.18x0.09x0.03 para el segundo. Luego se trazaron los ejes para la colocación de cada clavo. En este sentido, se trazaron paralelas a 2 cm de cada lado y las intersecciones formaban líneas de 5cm. De cada línea de 5cm se trazaba otra paralela a 5cm. Las intersecciones se marcaban con una X y/o un O, de manera intercalada, mostrando así la forma en la que van dispuestos los clavos.
Ensamblaje La siguiente imagen presenta la unión de dos elementos por medio de dos cartelas en simetría. Este ensamble se realiza por medio de clavos que van intercalados en cada cartela (Ver proceso de diseño).
Dificultades: -Uno de los primeros problemas fue la capacidad de manufactura con la que contábamos, pues al no conocer las máquinas los cortes fueron inexactos lo que implicó el uso de más cantidad de material.
Colocacion de Cartelas para dos (2) elementos a la madera por medio de clavos. Los clavos van Intercalados.
-Lo siguiente fue el refinamiento de elaboración de las uniones que al ser mecánicas y fijas requirieron más fuerza de la que no contábamos, de manera que el acabado y estabilidad no fueron los mejores. -El cálculo geométrico también nos supuso cierto grado de dificultad porque no sabíamos exactamente cómo elaborar los patrones para cortar la madera, pues no tuvimos asertividad a la hora de pensar el dibujo desde la geometría. Analisis de Cargas A través de los diagramas de distribución de las cargas y direccionalidad de estas, comprendimos que existe un elemento importante en el marco que es la riostra que trianguliza el cuadrado. Este elemento funcionan a flexión, es decir, tension y compresion dependiendo del lado en que se le aplique la fuerza.
Colocacion de Cartelas para tres (3) elementos a la madera por medio de clavos. Los clavos van Intercalados.
Marco Final con cartelas
Diagrama 1 Carga Muerta. Todos los elementos funcionan a comprensión, ya que no hay fuerzas exteriores que los obliguen a trabajar en tensión.
Bibliografía
Diagrama 2 Carga Viva. En oposición a la direccionalidad de la riostra la carga aplicada obliga a trabajar a tensión la riostra para evitar la falla del marco.
Diagrama 3 Carga Viva En dirección a la riostra la fuerza aplicada la hace trabajar a compresión al igual que todos los demás elementos del marco.
-Herzog, Thomas. (2018). Timber Construction Manual. Edition Detail. -Pabellón de Chile Expo Milán 2015 / Undurraga Devés Arquitectos" 09 abr 2018. ArchDaily Colombia. Accedido el 20 Sep 2018.<https://www.archdaily.co/co/892049/pabel l o n - d e - c h i l e - e x po-milan-2015-undurraga-deves-arquitectos> ISSN 0719-8914 -La triangulación. www.edu.xunta.es -Fuchs, John. (2012). The Strength and Mystery of Triangles. Cleaning Technologies Group.