Santiago Cerquera Juan Francisco Díaz Sofía Estrada
INFORME 2- ESTRUCTURAS DE MADERA
Cerchas Marco Conceptual
Estructura de techo de la Abadía de Winchester Tomado de Basic Encyclopaedia of Medieval Carpentry
La historia de la cercha King se remonta más allá de los inicios de la arquitectura románica, como en el caso del monasterio de Santa Catalina en el monte Sinaí. Su sistema casi intuitivo revela ser uno de los primeros utilizados; sin embargo, su auge y esplendor fue en el período de la arquitectura gótica. Es este el caso por ejemplo, del salón del peregrino en la Abadía de Winchester, cuya nave cuenta con una sucesión de cerchas King en su marco principal para ser sostenida. La historia de la cercha King se remonta más allá de los inicios de la arquitectura románica, como en el caso del monasterio de Santa Catalina en el monte Sinaí. Su sistema casi intuitivo revela ser uno de los primeros utilizados; sin embargo, su auge y esplendor fue en el período de la arquitectura gótica. Es este el caso por ejemplo, del salón del peregrino en la Abadía de Winchester, cuya nave cuenta con una sucesión de cerchas King en su marco principal para ser sostenida.
Cercha Rey en cuberta. King Post. Tomadas de medarch.uk –Pilgrim’s Hall, Winchester
Como es típico de la arquitectura gótica, la necesidad de abarcar grandes luces supone a la estructura varios esfuerzos determinantes, a saber: tensión y comprensión, que la cercha resuelve muy bien sometiendo la compresión a sus diagonales y King post (elemento de la mitad) y tensión en la viga que une las diagonales al inferior de la cerchas.
3 Triángulos Diagonales King Post
En una carga vertical el King Post funciona para que la viga de enlace ayude a mantener unidas las diagonales. En este sentido, ayuda a disminuir el esfuerzo ejercido por las vigas que llegan a las uniónes.
Viga de enlace Vertical La cercha es un triángulo en si miso, pero al colocarl el poste de la mitad (King Post) se forman dos triángulos más. Esto es muy importante porque, retomando lo descrito en el informe 1 (Uniones y Estabilidad Geométrica), el triángulo es el único polígono indeformable según John Fuchs (2012). En este sentido, la triangulación de una estructura genera una mejor estabilidad geométrica y disminuye la deformación del elemento. A continuación se muestran diagramas de deformación de una cercha sin y con el King Post.
Diagramas de deformacion de una cercha sin y con el King Post.
En los diagramas anteriores la deformación disminuye cuando se coloca el King Post debido a que este elemento ayuda a jalar las diagonales y trata de impedir el desplazamiento lateral de la viga.
Al ser las uniones empotradas, no es posible un desplazamiento de la figura y por ende la magnitud en la deformacion de las diagonales.
Carga Tensión Compresión
Lateral Diagrama de fuerzas en cargas laterales y verticales.
Este diagrama permite establecer los esfuerzos en los cuales cada elemento de la cercha está trabajando. Con una fuerza vertical el King Post y las diagonales trabajan a compresión pero la viga de enlace trabaja a tensión. Por otro lado, en las fuerzas laterales uno de los elementos diagonales trabaja a compresión, mientras que la otra diagonal y la viga de enlace trabajan a tensión, aquí el King Post funciona tanto a tensión como a compresión. A partir de este punto es posible diseñar una cercha rey y aplicarla en estructuras de ingenieria y arquitectura. Este tipo de cercha es utilizado para cubiertas inclinadas, pero la luz maxima aproximada es de 4 metros debido al esfuerzo que recibe la viga de enlace, no puede resistir cn una gran longitud. Aqui otro ejemplo de la cercha rey en varios de los edificios de Andrea Palladio.
Dibujo de Cercha rey con apoyo para ayudar a la flexión de la viga de enlace. Se mantien rigida. Villa Saraceno, Andrea Palladio Tomado de Scienze e lettere
Practica El 6 de septiembre de 2018 elaboramos en clase una Cercha Rey 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. Matriales
Foto de Cercha rey con apoyo para ayudar a la flexión de la viga de enlace. Villa Saraceno, Andrea Palladio Tomado de Palladio Villas 2016, Antony Beaumont
Diseño de elementos de unión
Cercha rey en cubierta de cuatro torres. Villa Pisani Montagnana, Andrea Palladio Tomado de Ottavio Bertotti Scamozzi Detalle Cartela para tres (3) elementos. Rombo 30x30cm
Informe del Ejercicio Practico Objetivo El objetivo de la práctica es entender cómo se construye una cercha King en madera, cómo funciona esta recibiendo distintos esfuerzos y descubrir el rango de aplicación de una cercha King en arquitectura y otras áreas de la construcción
Detalle Platina, para King Post. 6x10cm
Detalle Platina a Diagonales. 5x6cm
Detalle Cartela para dos (2) elemtos 9x18cm
Unión de las partes
Detalle unión con platina 5x6cm. La imagen muestra una unin con cartela que no funciona.
Detalle Unión con Cartela 9x18cm
Detalle unión con platina 6x10cm. En esta unin tambien se usó cartela, la cual no funciona como esta puesta en la imagen.
Detalle Unión de tres elementos con cartela rombo 30cm
Dificultades: -Una de las dificultades durante la práctica fue el acceso y la contabilidad del material, debido a que se trató de unir mediante platinas metálicas y no se encontró el material. En ese punto se rediseñaron las uniones metálicas por cartelas pero igualmente estuvieron mal diseñadas y al final se dejó de esta manera. Así se procedió, desde la teoría en la proyección de una nueva cercha. Rediseño Para el rediseño teórico de la cercha se devolvió a los diagramas de fuerzas y se analizó como funcionaba cada elemento.
Union de la viga de enlace con el King Post. Doble platina de acero (a lad y lado de la cercha) con doble cabezal roscado, atornilladas en el Kin Post .
Las diagonales están unidas a la viga de enlace mediante doble cabezal roscado (a lado y lado), y se conectan con el King post mediante la barra de tensión.
La viga de enlace es el único elemento que solo trabaja a tensión, por lo tanto se podría cambiar la materialidad de madera a metal (Tensor). Los demás elementos se dejan en madera debido a que trabajan tanto a tensión como a compresión y este material permite ambos comportamientos. Union de la viga de enlace con las diagonales. Doble cabezal roscado, unidos con un bulón.
Uniones : Al ver que las uniones con platina no funcionaban y al cambiar de materialidad de la viga de enlace, un reto se planteaba, cómo unir el tensor a la estructura de diagonales y King Post. Para esto se utilizaron platinas de acero con un cabezal roscado a cada lado. Esta platina va atornillada al King post.
Imagen general de la viga replanteada con tensor.
Bibliografía - 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. - Colum Hourihane, Encyclopaedia of Medieval Carpentry. Grove: 2012 - Wood, De Volson (Treatise on the Theory of the Construction of Bridges and Roofs. J. Wiley & Sons: 1883