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L1 KARLA FERNÁNDEZ PIZARRO ESTRUCTURA II, 2020 DAVID LUZA, JORGE CARVALLO
INFORME ESTRUCTURA II
LA FORMA RESISTENTE
INDICE
1. GLOSARIO.2. EXPERIENCIA EMPÍRICA DE SISTEMAS DE FUERZAS,ANTONI GAUDÍ. 2.1. CUERDA TENSADA ENTRE DOS VÍNCULOS FIJOS. 2.2. CUERDA SUSPENDIDA ENTRE DOS VÍNCULOS FIJOS. 2.3. CATENARIA. 2.4. CUERDA RIGIDIZADA. 2.5. TRACCIÓN Y COMPRESIÓN. 2.6. CONCLUSIÓN.
3. EXPERIENCIA EMPÍRICA DE SISTEMAS DE FUERZAS, FREIOTTO. 2.1. LA FORMA ARQUITECTÓNICA. 2.2. DOBLE CURVATURA. 2.3. TRACCIÓN Y COMPRESIÓN. 2.4. CARGAS. 2.5. MATERIALES. 2.6. CONCLUSIÓN.
GLOSARIO
1.- EQUILIBRIO: UN SISTEMA ESTÁ EN EQUILIBRIO CUANDO LOS CUERPOS QUE LO FORMAN ESTÁN EN REPOSO, ES DECIR, SIN MOVIMIENTO.
2.- ESTABILIDAD: PROPIEDAD DE UN CUERPO DE MANTENERSE EN EQUILIBRIO ESTABLE O DE VOLVER A DICHO ESTADO TRAS SUFRIR UNA PERTURBACIÓN. TIENE QUE VER CON LA CAPACIDAD DE REACCIÓN DE SUS VÍNVULOS Y MATERIALES.
3.- ESFUERZO: ES LA FUERZA POR UNIDAD DE ÁREA, O LA INTENSIDAD DE LAS FUERZAS DISTRIBUIDAS A TRAVÉS DE UNA SECCIÓN DADA.
4.- CARGA AXIAL: FUERZA QUE ACTÚA A LO LARGO DEL EJE LONGITUDINAL DE UN MIEMBRO ESTRUCTU-RAL, APLICADA AL CENTROIDE DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DEL MISMO, PRODUCIENDO UN ESFUERZO UNIFORME.
5.- CATENARIA: LA FORMA NATURAL QUE ADQUIERE UNA CADENA CUANDO CAE POR SU PROPIO PESO.
6.- ISOTROPÍA: CORRESPONDE A UNA CARACTERÍSTICA DEL MATERIAL EN QUE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL MEDIO SON LAS MISMAS INDEPENDIENTE DE LA DIRECCIÓN.
7.- MATERIAL ANISOTROPO: LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL SON EN FUNCIÓN DE LA DIRECCIÓN EN UN PUNTO DETERMINADO, POR ENDE, SU REACCIÓN TAMBIÉN DEPENDE DEL PLANO EN DONDE SE APLICA LA FUERZA.
L1 KARLA FERNÁNDEZ PIZARRO ESTRUCTURA II, 2020 DAVID LUZA, JORGE CARVALLO
KARLA FERNÁNDEZ PIZARRO ESTRUCTURA II, 2020 DAVID LUZA, JORGE CARVALLOL2
EXPERIENCIA EMPÍRICA DE SISTEMAS DE FUERZASANTONI GAUDI
HE EMPEZADO TENSANDO UNA CUERDA ENTRE DOS VÍNCULOS FIJOS, QUE HAN
HECHO DE LA ESTRUCTURA UNA, HIPERESTÁTICA. SIN MÁS CARGAS QUE SU PESO
PROPIO LA CUERDA SE HA QUEDADO RECTA, AL COLOCAR UNA CARGA EN SU
CENTRO APENAS SE HA DEFORMADO Y EN CUANTO LA CARGA SE HA QUITADO, LA
ESTRUCTURA HA VUELTO A SU FORMA ORIGINAL.
HE SEGUIDO PROBANDO CON LA MISMA FORMA EN UNA REDISTRIBUCIÓN DE LAS
CARGAS. PRIMERO DE FORMA PUNTUAL, LUEGO DISTRIBUYENDOLAS UNIFORME-
MENTE, FORMANDO UNA LEVE PARÁBOLA. LA TENSIÓN DE LA CUERDA, COMO
REACCIÓN HORIZONTAL DE AMBOS VÍNCULOS, HA SIDO MAYOR A LAS FUERZA
EXTERNAS APLICADAS POR LO QUE LA DEFORMACIÓN HA SIDO MÍNIMA.
HE SEGUIDO CON ESTA CUERDA PERO SOLTANDO UN POCO LA TENSIÓN DE LOS
VÍNCULOS. LA CUERDA AL CAER POR LA FUERZA GRAVITATORIA DE SU PESO PROPIO
AHORA FORMÓ UNA LEVE CATENARIA. AL AGREGAR UNA FUERZA VERTICAL, PUNTUAL
EN SU CENTRO, LA ESTRUCTURA HA RESPONDIDO CON UN POLÍGONO FUNICULAR
PROPICIA PARA SOPORTAR ESA CARGA ESPECÍFICA. LUEGO, AL AGREGAR FUERZAS
UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS, LA CUERDA HA RESPONDIDO CON UNA FORMA
SIMILAR A LA PRIMERA CURVA, PERO DILATADA POR EL PESO.
AL AGREGAR CARGAS PUNTUALES DISTRIBUIDAS, LA TENSIÓN DE LA CUERDA HA
CONSTRUIDO UN DIÁLOGO ENTRE LAS CARGAS DE MODOS QUE LAS CARGAS LATERALES
HAN DEFORMADO LA DIAGONAL FORMADA POR LA CARGA MAYOR EN EL CENTRO.
2.- CUERDA SUSPENDIDA ENTRE DOS VÍNCULOS FIJOS.
1.- CUERDA TENSADA ENTRE DOS VINCULOS FIJOS
LE HE DADO UNA MAYOR LONGITUD A LA CUERDA EN UNA SECCIÓN HORIZONTAL
ESTRECHA, DE MANERA QUE HA SALIDO UNA CATENARIA. ESTA, AL SER MÁS
VERTICAL, COMPENSA LAS TENSIONES HORIZONTALES DE LA CUERDA Y LAS
CARGAS LLEGAN CON MENOS EMPUJES HORIZONTALES A LOS VÍNCULOS.
LA CATENARIA ESTÁ EN EQUILIBRIO HASTA QUE NO SE LE APLICAN FUERZAS
HORIZONTALES. SI ESTO SUCEDE ESTA NO TIENE RESTRICCIONES PARA NO OSCILAR.
AL AGREGAR UN PESO IMPORTANTE AL CENTRO DE LA CATENARIA, ESTA SE
DEFORMÓ DE TAL MANERA QUE SURGIÓ LA PREGUNTA DE QUÉ OCURRIRÍA AL FIJAR
LA CUERDA EN AQUEL PUNTO. POR LO QUE AÑADÍ UN VÍNCULO MÓVIL PARA
RIGIDIZAR. DE ESTA MANERA SE FORMÓ UN TRIÁNGULO INVERTIDO, EL PUNTO BAJO
RECIBÍA A TRAVÉS DE LAS DIAGONALES LAS CARGAS DE LOS LATERALES, QUE
REPARTÍ UNIFORMEMENTE POR LO QUE LA CUERDA AL ESTAR TENSA, PERMANECIÓ
EN EQUILIBRIO.
6.- ¿SERÁ POSIBLE CLASIFICAR Y DEFINIR CUÁLES O QUÉ TIPO DE
EXIGENCIA RECAE SOBRE LOS VÍNCULOS ANTES EXPERIMENTA-
DOS?
6.1- EN LAS ESTRUCTURAS CON MAYOR LUZ, AL AÑADIR UNA CARGA ALEJADA DE
LOS APOYOS, LA DIAGONAL QUE FORMABA LA CUERDA ESTABA FORMADA POR UNA
VERTICAL, COMO POR UNA HORIZONTAL IMPORTANTE. POR LO QUE ESTOS
VÍNCULOS HAN TENIDO QUE SER CAPACES DE TENER UNA REACCIÓN HORIZONTAL.
HE COLOCADO DOS VÍNCULOS FIJOS QUE HAN IMPEDIDO LA ROTACIÓN DE LA
CUERDA.
6.2- EN LAS CATENARIAS, LA LLEGADA DE LAS CARGAS A LOS VÍNCULOS HA SIDO DE
UNA MANERA VERTICAL, POR LO QUE LA EXIGENCIA MAYOR DE LOS VÍNCULOS ERA
EN ESTE SENTIDO.
6.3- EN EL SISTEMA ARTICULADO, CON DOS VÍNCULOS FIJOS Y UNO MÓVIL SE HA
LLEGADO A UNA ESTRUCTURA HIPERESTÁTICA.
EN UNA PROBLEMÁTICA ESTRUCTURAL, CON UNA LUZ Y ALTURA, EL EJERCICIO DE
COLGAR UNA CUERDA CON LAS CARACTERÍSTICAS DADAS, Y A ESTA CUERDA
APLICARLE SU HIPÓTESIS DE CARGA, HACE APARECER LA GEOMETRÍA ÓPTIMA PARA
SOPORTARLA. Y COMO EL TRAYECTO QUE HACEN LAS CARGAS SE MUESTRA EVIDEN-
TEMENTE EN LA CUERDA, TAMBIÉN HAY UN ATISBO DE QUÉ VÍNCULOS USAR.
4.- CUERDA RIGIDIZADA
3.- CATENARIA
CONCLUSIÓN
ENTENDIENDO QUE LAS ESTRUCTURAS QUE TRABAJAN A TRACCIÓN, AL INVERTIR-
LAS SON FORMAS QUE PARA PARA SOPORTAR LA MISMA HIPÓTESIS DE CARGA,
TRABAJAN A COMPRESIÓN, PODEMOS DECIR QUE:
- CATENARIA = ARCO CATENARIO (COMPRESIÓN)
- CABLE SUSPENDIDO SOMETIDO A UN SISTEMA DE FUERZAS PUNTUALES = ARCO
FUNICULAR.
- CABLE SUSPENDIDO SOMETIDO A FUERZAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS =
PARÁBOLA.
5.- TRACCIÓN Y COMPRESIÓN
HIPÓTESIS DE CARGA -> ARCO PROPICIO.
CATENARIA (TRACCIÓ)
ARCO (COMPRESIÓN)
KARLA FERNÁNDEZ PIZARRO ESTRUCTURA II, 2020 DAVID LUZA, JORGE CARVALLOL3
FREI OTTOFREI OTTOEXPERIENCIA EMPÍRICA DE SISTEMAS DE FUERZAS
1.- LA FORMA ARQUITECTÓNICA.
PARA ESTA CONDICIÓN, DEBIDO A MI TALLER ACTUAL, PENSÉ LA ESTRUCTURA CON
LAS CUALIDADES DE UN TEATRO: CON UNA AMPLITUD CENTRAL Y DOBLE ORIENTA-
CIÓN.
EN PLANTA LA ESTRUCTURA SE RESUELVE EN TORNO A DOS EJES SEMI CIRCULARES,
QUE FORMAN ESTA ESPECIE DE AUDITORIO CENTRAL Y LA GALERÍA PERIMETRAL.
2.- DOBLE CURVATURA.
EL CENTRO LO HE PENSADO COMO UNA BÓVEDA DE DOBLE CURVATURA CIRCUN-
DADA POR UNA BÓVEDA MÁS BAJA Y ESTRECHA. AL COLOCAR EL MANTO LA FORMA
HA DESAPARECIDO POR LO QUE HE TENIDO QUE IDEAR UNA TRAMA DE VÍNCULOS
CON ALAMBRE PARA DIFERENCIAR LAS PARTES. VÍNCULOS MÓVILES.
SIN EMBARGO LA FORMA HA RESULTADO EN UNA UNIÓN DE LA TRAMA CON LA
CURVATURA DE LA PLANTA CENTRAL, Y LA CURVA DE LA BÓVEDA EXTERIOR. DE
MANERA QUE SE CONSTRUYE UN AMARRE DE EMPUJES VERTICALES Y HORIZONTA-
LES QUE LE DAN RIGIDEZ AL MATERIAL.
PARA ESTE PROYECTO EXPERIMENTAL PROBÉ CUATRO MATERIALES PARA EL MANTO
DE LA ESTRUCTURA: TELA, ALUSA, BOLSA PLÁSTICA Y MALLA DE HILO.
TELA: EN PROPORCIÓN A LA ESTRUCTURA, ES MUY PESADA. ADEMÁS SU DENSIDAD
NO PERMITÍA DEVELAR LAS CURVAS DE LA ESTRUCTURA SINO QUE CAÍA CON LAS
SUYAS PROPIAS.
ALUSA: SE AMOLDA DE MEJOR MANERA QUE LA TELA PERO TIENE UN COMPORTA-
MIENTO PLÁSTICO.
BOLSA PLASTICA: LIVIANA Y FÁCIL DE RIGIDIZAR.
MALLA DE HILO: LIVIANA, SE AMOLDA BIEN A LA FORMA SIN DEFORMAR.
PARA LA ESTRUCTURA UTILICÉ ALAMBRE, MATERIAL ISOTRÓPICO, RÍGIDO.
5.- MATERIALES.
LA ESTABILIDAD DE LA ESTRUCTURA NO VIENE SOLO DE MANO DE LOS MATERIALES,
SINO QUE SU GEOMETRÍA PUEDE HACER QUE ESTOS SE COMPORTEN DE UNA U
OTRA MANERA. EN ESTE CASO, EL MATERIAL HA CONSEGUIDO UNA RIGIDEZ QUE LE
PERMITIÓ AL MANTO SOPORTARSE A SÍ MISMO, POR MEDIO DE LA UNIÓN DE
TRACCIÓN Y COMPRESIÓN.
CONCLUSIÓN
4.- CARGAS.
LA ESTRUCTURA SE MANTUVO EN EQUILIBRIO BAJO LA CARGA DE SU PESO PROPIO,
PERO AL AÑADIR EL MANTO DE LA ENVOLVENTE TENDÍA PANDEAR, POR LO QUE NO
ERA ESTABLE.
LO CURIOSO ES QUE SIENDO DOS ESTRUCTURAS SIMILARES, LA INTERIOR Y LA
EXTERIOR, SE COMPORTARON DE FORMA DIFERENTE, ESO ME LLEVÓ A PREGUNTAR-
ME POR QUÉ. DADA LA DIFERENCIA DE ALTURAS, LA CENTRAL ERA MÁS PROPICIA A
PANDEAR CON LAS FUERZAS HORIZONTALES: EN EL EJE HORIZONTAL DEL ARCO
ESTE ESTABA RÍGIDO, TAMBIÉN RESPONDÍA BIEN A FUERZAS VERTICALES, EL PROBLE-
MA ES CUANDO SE LE APLICARON FUERZAS HORIZONTALES TRANSVERSALMENTE A
LA LUZ. HE LLEGADO A LA CONCLUSIÓN QUE HACÍA FALTA UN EMPOTRAMIENTO,
PARA PODER RESPONDER A ESTOS TRES EMPUJES DIFERENTES.
LA ENVOLVENTE ESTÁ TRABAJANDO A TRACCIÓN (ESTÁ SUSPENDIDA SOBRE, Y
RIGIDIZADA POR) Y LA ESTRUCTURA DE ALAMBRE A COMPRESIÓN. ASÍ MISMO
OCURRE CON LA ESTRUCTURA EXTERIOR QUE ESTÁ EN EQUILIBRIO SÓLO POR LA
GEOMETRÍA DE SU DOBLE CURVATURA, EN SUS BORDES NO PRECISA DEL ALAMBRE
Y ES CAPAZ DE AGUANTAR SU PESO PROPIO EN UN LEVE VOLADIZO.
3.- TRACCIÓN Y COMPRESIÓN.