PORTAFOLIO ORIENTACIÓN ESTRUCTURAL

Portafolio:

Orientaciรณn Estructural

VALERIA

QUINTANA 2 0 1 8 1 5 1 4 Sec. 421

Profesora: Edwin Motte

CONTENIDO

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PRIMER EJERCICIO *

ESTRUCTURA DE JENGAS | 03-04

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SEGUNDO EJERCICIO *

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EJERCICIO PARCIAL *

4|

TERCER EJERCICIO * SUPERFICIE CONTINUA | 11-13 ALEATORIA

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EJERCICIO FINAL *

CUBIERTA PARA PISCINA | 14-17

6|

REFLEXIÓN FINAL *

TODO EL CURSO | 18

ESTRUCTURA DE BALSA | 05-06 Y ALFILERES PUENTE ESCALA 1/1 | 07-10

PRIMER

EJERCICIO J e n g a s

En el primer ejercicio, Lo primero que hicimos fue trabajar el camino de cargas de una forma más simple, con objetos que teníamos a nuestra disposición en el momento que sea capaz de aguantar el peso de un teléfono y tendría que flotar en una cierta distancia y altura.

Nuestro grupo se inclinó por la opción de un puente, pues parecía lo más sencillo de recrear, y generaba más estabilidad por tener dos apoyos fijos. Se optó por contar con 2 apoyos principales de lado a lado, que funcionaban como columnas principales. Para la unión colocamos un cuaderno abierto.

Sin embargo, el problema se encontraba en que el cuaderno abierto tenía un punto de flexión que generaba inestabilidad, por ende, colocamos celulares que actuaron de contrapeso y ayudaron a mantener recta la superficie y estable el peso del teléfono prin-

cipal.La investigación de un puente peatonal (el nuestro en Neckartenzlingen, Alemania), ayudo a entender y terminar de definir la forma que queríamos que obtuviera nuestra estructura a base de jengas. Con las explicaciones sobre el camino de cargas y como los esfuerzos funcionaban pudimos darle los elementos finales que sostenían nuestra idea, mejoraron la idea final.

Apoyos principales

Primeros bocetos de la estructura Apoyos adicionales

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Primera Idea

Referente Puente Neckartenzlingen

Segunda Idea

Idea Final

Usamos los jengas como material principal, al considerarlo el más resistente, también usamos varias ligas para las uniones.

Las “columnas” tuvieron una base cuadrada para la estabilidad y fueron apilados de tal manera que las intersecciones eran contrarresta con otros jengas y así evitar que las estructuras se abrieran .Los puentes fueron en escalonada para poder darle mayor resistencia a la parte baja que recibiría todas las cargas y para evitar que se movieran de su sitio los pali globos sirvieron como esqueleto que lo mantenía todo unido. Los abanicos de pliegues de los 2 apoyos fueron hechos para alivianar y distribuir el peso de forma más uniforme hacia la tierra, en reemplazo de un arco, estas iniciaban en el centro de los puentes hasta la parte baja de las columnas. La estructura pudo soportar alrededor de 6.5 Kg, en cuanto alcanzo este peso se mantuvo inclinada hacia delante,

Estructura final y distribución de cargas

las ligas de la parte superior comenzaron a tensarse en un esfuerzo de tensión por tratar de mantener toda la estructura junta, los pliegues de liner también se tensaron debido a que la parte baja de la estructura horizontal comenzó a deflectar.

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SEGUNDO

Referentes

EJERCICIO P u e n t e

Karlsruhe,

Alemania

Nuevas gales del sur, A u s t r a l i a

La idea principal era que fuese lo más compacta posible para que la estructura resistiera más peso. Usamos como referentes puentes y vigas reticuladas ya existentes de lugares como Australia y Alemania, esto nos indicó que tipos de triangulaciones se debía hacer para contrarrestar los esfuerzos que generaría el futuro peso externo.

Construimos una estructura pequeña y compacta. Sin embargo, nos enfocamos más en la “luz” y el lugar donde iría las pesas y no pensamos en los apoyos. La altura máxima fue de 8.7 cm para mantener el concepto de compacto. Creamos ocho divisiones en cada lado, en las cuales se colocó una diagonal para dar rigidez. Para dar más estabilidad se colocó diagonales dentro de la estructura para reforzarla y que el peso se distribuya uniformemente. Por la forma esta logró soportar y mantenerse rígido ante los pesos externos. Pero, la complicación fue hacer las uniones grandes pues era difícil unir 3 varillas en un nodo con un alfiler por la poca resistencia del material, lo que nos dio problemas al armar la estructura final.

En la versión final mantuvimos la idea original, pero las complicaciones no evidenciadas en la primera versión se hicieron notar aquí, primero,como se había empezado por la luz pensando que era mejor idea, al querer agregarlo al diseño fue un problema

Reacción de la e s t r u c t u r a

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Bocetos de apoyos

Materiales

unir los apoyos a una estructura que ya estaba hecha implicaba que la fuerza no iba a estar distribuida de una manera natural. Además, fue complicado insertar los al¬fileres a sus uniones ya que los nodos estaban sobrecargados con estos, y debilitaba el material.

Para solucionar el problema empezamos a crear formas más “naturales” de apoyos, iniciamos con una forma cuadrada, después un rectángulo, pero fue descartada al tener fácil deformación.

Detalle de unión de apoyos y luz

El diseño final fue en forma de trapecio porque pensamos que este al ser más compacto en la parte de arriba distribuiría mejor las cargas y llegaría de forma más estable al suelo. Sin embargo, esto no funciono a pesar de la forma por la falta de continuidad entre ambos elementos.

Cuando se colocó la pesa de 2kg, la estructura reaccionó como lo esperado por falta de rigidez y estabilidad, estaba inclinada.

Esto fue un factor importante ya que cuando se colocó la pesa generó un esfuerzo de torsión, lo que hizo que la estructura colapsara inmediatamente. Los apoyos fueron casi inútiles porque la base dejó de estar en contacto con la superficie al instante que se colocaron las pesas; pasando toda la carga a un solo lado que provoco su destrozo.

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Peso

de

1Kg

Peso

de

2Kg

EJERCICIO

PARCIAL P u e n t e e s c : 1 / 1

Las ideas del puente empezaron con algunos referentes generales de puentes con cerchas básicos, a partir de eso decidimos empezar con la construcción del nuestro, iniciamos con un puente de prueba en proporción para poder medir su resistencia frente a cargas vivas. A pesar de no contar con los apoyos en ese momento el prototipo resistió mucho más de lo esperado. Decidimos completar el puente de manera correcta pero esta vez en escala 1/100 para saber las proporciones correctas en la escala real.

Para este proyecto era importante saber que la madera tenia más resistencia a la tracción que a la compresión, por lo que los elementos que funcionan a este debían estar doblemente reforzados para evitar el riesgo de deformación.

En el puente 1/1 se entendío mejor la idea de los apoyos horizontales como primer contacto con la carga viva, que luego pasaba a los elementos verticales y finalmente la distribuían a otros elementos horizontales en la parte baja que transmitan la cargas hacia el suelo.

Las diagonales que se encuentran en el mismo sentido del camino de carga actuaban a compresión o tracción,

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dependiendo del punto donde se encuentre el sujeto. Las otras diagonales que estaban en un eje distinto eran solo de amarre . La cercha se elaboró de un módulo que se repitió 9 veces hasta llegar a la luz requerida. Se colocaron diagonales en el módulo y bases para mayor rigidez y r e s i s t e n c i a .

Arriba: Modelo a proporcion y peso que logro cargar Abajo: Modelo en escala 1/100

UNIONES IMPORTANTES Unión de los elementos horizontales con las diagonales y los verticales en la primera linea que soportaran las cargas vivas.

Unión en la parte inferior de la luz , uno de los nodos con más uniones pues intersectaba las diagonales interiores con los elementos verticales y los horizontales bajos.

Reacción del puente

Nodo en la unión de las diagonales , la luz y los apoyos, ademas de los apoyos para que camine el sujeto.

Para crear las uniones de amarre de las varillas, nos inclinamos por traslaparlas, lo que da una mejor unión y evitó que estas sean en las aristas, para evitar debilitar el modelo. También, los puntos más vulnerables (traslapados) fueron reforzados con doble varilla, para mayor resistencia y estabilidad.

La estructura soportó el peso de una persona. Sin embargo, observamos como el centro de la estructura comenzaba a moverse y las maderas crujieron. Cuando la persona llegó este punto, la estructura se rompió en los traslapes. La causa fue que no pudimos unir las partes a tiempo, aunque la idea era eficiente en las maquetas de prueba, falló en escala grande por falta de tiempo y complicaciones del momento.

Tampoco, logramos terminar de colocar las diagonales que daban estabilidad ; y esto generó que haya una falta de rigidez más notoria en el centro, que era la más vulnerable al estar más lejos de los apoyos.

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TERCER

EJERCICIO Sup erfic ie

Idea referente

Diseñamos una superficie continua aleatoria que contenía tres espacios en su interior. Usamos arcilla como material principal y con un paraboloide hiperbólico planeamos una estructura en que las fuerzas trabajen en conjunto y no sea necesario el uso de refuerzos interiores.

Con los primeros intentos la idea de crear algo tan grande con un material así fue desafiante, empezando por el diseño.

En el primer boceto utilizábamos una toroide como apoyo principal y de ese salían los demás espacios y apoyos secundarios. Sin embargo, nuestra idea de formarlo con un sub-esqueleto de alambre no fue efectiva porque limitaba el material y sus posibilidades.

Cambiamos de estrategia por un sistema de encofrado de globos (una estructura neumática) que generó la forma de los arcos y las juntas sirvieron como guía para la columna de la cual nacía la cubierta.

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Primer intento con estructura de malla interior

Segundo intento con el encofrado neumatico

La ventaja de usar este encofrado era que daba flexibilidad a la hora de generar curvas y no dañaba la estructura al desencofrarlo ya que las membranas podían desinflan. La primera vez que los utilizamos obtuvimos un mejor resultado que el anterior, pero aun así por falta experiencia con el material el resultado aun no era prolijo, además que la forma de nuestra cubierta dejaba de asemejarse a un paraboloide convencional pero aún conservaba las ideas base.

Estructura final En el encofrado final decidimos usar unas varillas para delimitar la parte más alta de los arcos, y asemejándose a una estructura real. Las partes más cercanas al suelo eran de mayor grosor para distribuir mejor el peso y las partes de arriba que solo soportaban su mismo peso debían tener un peralta mucho más delgado, aunque fue en ese aspecto en el que fallamos pues nuestro peralte fue mucho más grueso de lo esperado, igual no tuvo problema para funcionar. Sin embargo, a mi parecer hubiera sido un problema en una estructura de tamaño real. Porque el propio peso de un peralta de ese tamaño con otros materiales, probablemente hubiera hecho colapsar o darle mucho más trabajo a los apoyos . Pese a todos los cambios que sufrio nuestra estructura aun intento conservar en parte superior la forma de la parabolide.

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EJERCICIO

FINAL C u b i e r t a de pisc in a

Para la cubierta queríamos crear elementos ligeros y que se vieran de forma natural a especie de arboles.

Sacamos muchas cubiertas parecidas a lo que queríamos como referentes, pero finalmente nos quedamos con una que mostraba detalles específicos, este fue la fábrica de distribución de Renault de Norman Foster (1982).

Su estructura, al abarcar una luz entre apoyos de casi 25 metros, que era un aproximado de lo que estábamos buscando, permitía que el espacio central fuera versátil para los usos. Este finalmente nos ayudó a aterrizar nuestras ideas y el proyecto en general, ya que queriamos dar la mayor cantidad de sombra posible.La idea se desarrolló después de entender cómo funcionaba el referente .Inicialmente queríamos hacer estructuras parecidas a las tensegrity porque también ocupaba barras y cables,pero luego volvimos a la idea de únicamente barras y cables para que el ensamblaje del proyecto fuera más sencillo.

Arriba: Referente de fabrica Renault Abajo: Referente usado para entender el concepto de ramificación

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Al empezar con los primeros bocetos habíamos previsto que sería una sola gran cubierta irregular, y los apoyos estarían suspendidos en el aire con ayuda de cables. En el desarrollo nos dimos cuenta que sería mejor crear 6 membranas independientes de formas que cada uno estuviera atada a su propio apoyo.y al ser colgadas cada una podría estar a diferentes alturas y aun así lograrían trabajar como una sola.

En los detalles aplicados en las maquetas más grandes, trabajamos en crear un “nodo” que sea capaz de entrelazar hasta 7 elementos en un solo punto. Este surgió de ideas propias y referentes ya ellos en internet, la forma final fue una esfera con aberturas por donde se podían soldar las barras de metal que reemplazaban a la madera de cedro en las maquetas.

Para unirlas, los tubos metálicos, los cuales soportan la carga de la superficie continua junto con cables a tracción, se fijan al poste luego de atornillarse a piezas metálicas soldadas a dicho poste.

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Si nos referimos a como trabajaba cada una de las membranas independientemente podemos afirmar que esta estaba suspendida en el aire gracias a que los cables traccionados funcionan de manera portante para sostener la cubierta. Estos cables a su vez están fijados a un poste que es el elemento que recibe todas las cargas y, por lo tanto, el elemento que trabaja a compresión de mayor jerarquía en el sistema. La cubierta, al estar suspendida, tendía a generar cargas que traicionaban los cables. Estos, al jalar la cubierta, la comprimían; sin embargo, debido a que la cubierta no era un solo elemento, sino varios tubos unidos, los cables solo comprimían algunos de estos. Los demás estaban sometidos a tracción debido a que estaban suspendidos. Estos tubos comprimidos generaban una zona más resistente a las deformaciones, por lo que en esos puntos se enganchan los cables que funcionan como arriostres. Si bien el proyecto funcionó tuvimos problemas al tratar de representar las uniones en la maqueta en escala 1/50. Tuvimos indecisión en el material que usaríamos para funcionar como cable tensor. Además, que, las ramificaciones que nacían de los postes no unieron bien en su mayoría, lo que ocasiono un exceso de ellas en algunos puntos, y deberíamos cuidar que esos detalles no pasen en un proyecto de escala real por los daños y gastos extras que causaría. Sin embargo, creemos que logramos representar efectivamente los detalles de la cubierta. Y también logramos plasmar nuestra idea general: utilizar la naturaleza como inspiración para crear una atmósfera natural.

Arriba: Fotos de la maqueta final y camino de cargas en un modulo Abajo: Maqueta de detalle 1/10

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REFLEXIÓN FINAL Lo último que puedo agregar del curso es que, me ayudo a entender mejor cómo funcionan las estructuras y que también es un punto clave, si no es que el más importante, a la hora de diseñar un proyecto al lado de la visión del arquitecto. Me enseñó a que puedo trabajar con elementos que además de ser estéticamente llamativos” también puede (tienen) que ser funcionales y como estos deben cumplir con normas mínimas por seguridades.

También me enseñó a diseñar pensando en otros factores que no me había planteado antes de este curso, como los grosores de elementos o bases para soportar los diferentes tipos de cargas y dependiendo de su función como estos pueden variar. Tomo que este un curso importante para poder complementar las formas básicas del diseño y que sea algo “construible” sin el riesgo de matar a nadie o general una mala construcción en el futuro.

Además, me ayudo a salir de la zona de confort y pensar de forma más practica como cumplir con ciertas expectativas con materiales y condiciones muy limitadas, suponiendo que esto ayudara a mis diseños futuros que serán menos limitados y dejaran a mi imaginación ser más libre.

También puedo decir que hacer análisis de errores en cada uno de los trabajos ayudó a que entendiera en que, y como habíamos fallado, que se pudo haber hecho para que se evitara y esos conocimientos poder aplicarlos en toda la carrera como consideraciones que tendría en cuenta, porque pude recordar cómo reacciona ciertas estructuras o como la forma de otros proyectos es afectada por el entorno o en si la misma estructura.

Creo que el curso de orientación estructural, es muy útil para todos los que estamos dedicados al diseño de edificaciones y/o estructuras para poder entender que estamos dibujando y estar 100% seguros que puede funcionar y no presentar proyectos “inconstruibles” por falta de argumentos constructivos o falta de conocimiento básico de física y estructuras.

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VA L E R I A Q U I N TA N A

(+51) 941366989 vale_2001_20@ hotmail.com Cercado de lima, Lima, Perú

Estudiante de arquitectura de la universidad de Lima. Sabe trabajar en equipo y es proactiva en cuanto a actividades en grupo y solitario.

Educación

2007 - 2017

Colegio particular Santa Isabel de Hungría • Estudios de primaria y Secundaria

2018 - 2022

Universidad de Lima • Actualmente estudiando para un pregrado en la carrera de Arquitectura, graduación

Autocad 2018

Manejo de programas

Revit 2019 Microsoft Excel Adobe Ilustrator CorelDRAW X7 Adobe Photoshop SkecthUp

Idiomas

Español Ingles

Actividades académicas

ExpoDeco2018

Centro de convenciones corporación EWong

Tercio superior

Ciclo 2018-1 a 2018-2

Quinto superior

Ciclo 2019-1 a 2019-2 Ciclo 2019-2

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INFORMACIÓN DE CURSO I. SUMILLA 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.)

II. 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.

III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar conceptos estructurales básicos que permiten al objeto arquitectónico mantener su integridad, explorando, registrando y analizando 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.

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