PLANTEAMIENTO DE UNIONES DINÁMICAS PARA ELEMENTOS TUBULARES CON BASE EN LA MORFOLOGÍA DE PLEGADURAS - SINDY MARCELA COCA NEUSA (COLOMBIA)

 

RESUMEN

La investigación se desarrolló tomando como base las plegaduras antiprismáticas, pertenecientes a los sistemas de superficie activa y convirtiéndolas en sistemas de vector activo, planteando uniones dinámicas que ayuden en el proceso constructivo de la estructura. Teniendo en cuenta durante el proceso de investigación, la movilidad de las uniones y de la estructura en general; realizando para esto simulaciones por computador y prototipos a escala para realizar la comprobación de los movimientos. 

Se obtuvo como resultado el diseño de dos uniones dinámicas que respondieron a los requerimientos de la estructura también se obtuvo relaciones y fórmulas que permiten hallar los valores de los distintos parámetros de la estructura partiendo del ancho y largo del área a cubrir. Se realizó un prototipo escala 1:3 como método de comprobación y se generó un diseño ajustado de la unión metálica definitiva para el prototipo 1:1.

INTRODUCCIÓN

Se plantea cambiar una estructura del sistema de superficie activa al sistema de vector activo, solucionando las uniones constructivas. Está estructura se podría usar para distintos fines arquitectónicos, con distintos recubrimientos, distintos materiales de barras y uniones. Permitiendo, según su uso y presupuesto usarse en proyectos temporales o permanentes y siendo un sistema con gran cantidad de elementos prefabricados, lo que reduciría el costo y el tiempo de construcción.

El objetivo general fue desarrollar un sistema de uniones dinámicas para elementos tubulares basándose en la morfología estructural de las plegaduras prismáticas para aplicaciones estructurales - arquitectónicas. 

ACTIVIADES ESPECIFICAS

Para el desarrollo de la investigación se realizaron las siguientes actividades específicas:

- Se analizaron los sistemas de superficie activa, vector activo, conceptos básicos del movimiento y proyectos pertinentes con el tema, para determinar conceptos y condiciones que se tuvieron en cuenta al momento de diseñar las uniones.

- Se analizaron y evaluaron las plegaduras y sus movimientos para determinar los requerimientos de las uniones y su aplicación arquitectónica.

- Se identificaron los movimientos en los distintos nudos y el funcionamiento cinemático general de la estructura mediante, maquetas y prototipos.

- Se diseñaron, modelaron y simularon tridimensionalmente las uniones para determinar los ensambles de los elementos tubulares y los movimientos en los distintos nudos.

- Se realizaron prototipos a escala con las uniones diseñadas para la comprobación de la estabilidad y movilidad del sistema.

METODOLOGIA

La metodología que se utilizó se centró en cumplir uno a uno los objetivos específicos y realizar una retroalimentación constante que permitiera construir adecuadamente los conceptos para la formulación y diseño de las uniones.

Se empezó revisando los proyectos y conceptos que estaban relacionados con 4 temas principalmente: Sistemas de superficie Activa, Sistemas de vector activo, uniones estáticas y dinámicas; y conceptos del movimiento. Obteniendo conclusiones como: el comportamiento estructural de cada uno de los sistemas, movimientos básicos a realizarse en las uniones y distintos usos y soluciones que se han aplicado en distintos proyectos e investigaciones.

Seguido a esto se procedió a analizar las plegaduras antiprismáticas y se determinó una serie de parámetros y movimientos para realizar una comparación y escoger la más

eficiente para el cambio de sistema. Tomando en cuenta los parámetros definidos y los movimientos hallados se empezaron a diseñar las uniones y se hicieron simulaciones por computador para comprobar su funcionamiento, realizando constantemente ajustes necesarios para que funcionaran bien.

Luego de esto se procedió a realizar un prototipo a escala 1:3, se imprimieron las piezas que conforman la unión en plástico PLA por medio de impresión 3D, después se ensamblaron las piezas usando otros elementos como tornillos, pasadores y seeger, conformando así las uniones. Ya ensambladas las uniones se armó un módulo de la estructura para comprobar su movilidad. Y luego se armó una sección de la bóveda en la

misma escala.

Finalmente se ajustaron las uniones con lo hallado en el prototipo 1:3, las dimensiones finales de la estructura y los materiales definitivos obteniendo así las uniones definitivas para el prototipo 1:1.

RESULTADOS

Al realizar una prefabricación de los elementos del sistema, se convierte en un sistema eficiente y los tiempos de construcción se reducen debido a la industrialización del proceso también se reducen los residuos producto de la construcción y posteriores modificaciones de la edificación, ayudando con esto al medio ambiente y reduciendo el factor económico por estos conceptos y a futuro podría generar un gran impacto social, por su facilidad de construcción y los beneficios antes nombrados.

Se pudo inferir que el costo, el tiempo y peso es bajo con respecto a otros sistemas constructivos pero se deja para ser comprobado rigurosamente en un proyecto de investigación futuro. 

DOCUMENTO COMPLETO

HAGACLICK AQUI

FUENTE DE INFORMACION

https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/handle/unal/59292/SindyM.CocaNeusa.2014.pdf?sequence=1&isAllowed=y

PLANTEAMIENTO DE UNIONES DINÁMICAS PARA ELEMENTOS TUBULARES CON BASE EN LA MORFOLOGÍA DE PLEGADURAS

SINDY MARCELA COCA NEUSA (COLOMBIA)

Trabajo de grado para optar por El título de magister en construcción .

Mg. Arq. Jorge Enrique Lozano Peña

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE ARTES

ESCUELA DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

MAESTRIA EN CONSTRUCCIÓN

BOGOTÁ

Aplicaciones del sistema estructural con plegaduras UAP - Gustavo Montes Traverso

El presente trabajo académico se ha desarrollado dentro del Curso de Diseño Estructural II en la Carrera de Arquitectura en la Universidad Alas Peruanas a cargo del Arq. Alfredo Mujica, el autor es el estudiante Gustavo Montes Traverso.  El objetivo es diseñar una cobertura estructural en base al sistema de plegaduras, para cubrir un área de 1,440 metros cuadrados, un espacio de forma rectangular de 48 metros de largo por 30 metros de ancho.

La idea es lograr una composición estructural en base a formas triangulares que  formen entre si ángulos diedros  que puedan soportar el peso propio y cubran con éxito la luz de 3o metros, con paneles bastante delgados. El primer paso es trazar dentro de los límites del área  a cubrir, una trama en planta, conformada por triángulos que se plegaran  entre si haciendo una unidad estructural resistente y estable.  La cobertura es autoportante.

Plano en planta de la cobertura propuesta, modulación
cada 3 y 6 metros en el  eje Y y de 4, 6 y 10 metros en el eje X. 

Plano en planta del patrón que se repite en toda la estructura, conformado por tres triángulos cuyos vértices se  denominan con letras mayúsculas.
 Estos son ABC, ACD,y CBE, cada uno con color diferente.

Tomando como base la planta anterior se procede a desarrollar las alturas de los tres triángulos en elevación, utilizando el sistema  cartesiano de coordenadas,
las alturas serán el eje Z, y en el plano se tienen los ejes X e Y. Dos de los triángulos se apoyan directamente en el piso. Obsérvese la escala humana,
el sistema llegará a una altura de 20 metros..

En base al módulo anterior se completa la elevación frontal del conjunto teniendo  el patrón a la derecha e izquierda en simetría al espejo, y al medio unos
pliegues adicionales  a modo de cobertura intermedia. 

Elevación lateral del conjunto, los patrones se repiten a lo largo del eje Y, y conforman  esta elevación con separaciones cada 6 metros,  los triángulos llegan al piso
siendo a la vez cobertura y soporte vertical.

Una vez definida la ubicación de los vértices de cada triángulo en en plano de planta  ( ejes X e Y) y en la elevación  (eje Z), se procede a calcular las medidas de los bordes o aristas de cada triángulo, al obtener las tres medidas de los bordes de cada triangulo, es posible graficarlos en el plano a fin de construir una plantilla calada que servirá
de base para  cortar todos los triángulos necesarios.

Una vez obtenidos todos los triángulos se procede a unirlos, teniendo como guía la trama en planta, a fin de evitar cualquier des ubicación de los vértices.  Es conveniente verificar que en la maqueta los  vértices deben coincidir con los  planos de planta y elevación.

Vista frontal de la plegadura terminada, con referencia a la escala humana. 

Vista lateralde la plegadura terminada, con referencia a la escala humana. 

Vista panorámica de la plegadura terminada, con referencia a la escala humana. 

Interesante composición de pliegues creando zonas de luz y sombra, de esta forma el  conjunto adquiere una presencia imponente y bella.

Maqueta virtual de la plegadura, a fin de tener una visión mas completa de lo proyectado. 

Vista de la maqueta real sobre la base del plao de planta, incluendo  sus cálculos y el desarrollo de los componentes triangulares.

Arquivideo 2 - Estructuras Plegables

 


Las plegaduras o estructuras plegables, se caracterizan por ser el resultado de una composción a base de formas planas que en conjunto se unen y forman una estructura tridimensional. Las formas planas pueden ser triangulos,rombos, trapecios, etc. se unen unas a otras en sus aristas  conformando ángulos diedros que permiten su estabilidad.

 

 

Hay una  gran variedad de estructuras plegables, son el resultado de experimentar con  papeles o cartones, doblando en un sentido u otro, se logran formas muy interesantes.  En la actualidad se pueden generar  plegaduras no solo  en base a la experimentación en papel o cartón, sino tambien  mediante programas de diseño por computadora los cuales permiten modelar estructuras mas complejas, donde se puede simular  sus variaciones o movimientos si es que se les aplican fuerzas en un sentido u otro.

 

La aplicación de estas formas se dan en proyectos arquitectónicos diversos,  por lo general en diseños de edificios para el deporte, el arte o el espectaculo, para exposiciones  y auditorios. Muchas de estas formas nos recuerdan  estructuras naturales. En el video que ofrecemos, se puede ver  una síntesis de algunos procesos experimentales con  plegados y sus variaciones  en el espacio ya sea por aplicación de fuerzas o por doblados.

AQUI EL VIDEO