Encargo 01 – Estructura IILa forma resistente en las estructuras de Antoni Gaudi y Frei Otto.

Vicente Baeriswyl Uribe20.04.20

Profesores David Luzay Jorge Carvallo

Índice

• Introducción

• Análisis Sagrada Familia• Análisis de fuerzas

• Análisis estadio de München• Análisis fuerzas

• Experimento• Materiales• Explicación

• Conclusión

• Bibliografía

Introducción

La estructura de una obra está conectada entre si a través de vínculos

estructurales, los cuales privan a la forma moverse en diferentes dimensiones ydiferentes sentidos que desemboca en reacciones en los sentidos los cualesestas fuerzas se aplicaron en primera instancia.

Para este informe se responderán las siguientes dos preguntas:

1) ¿Sera posible clasificar y definir cuales o que tipo deexigencia recae sobre los vínculos antesexperimentados?

2) ¿Como podemos analizamos las obras recién vistas, enfunción de establecer: nombre, figura y magnitud?

Además de analizar dos obras de Frei Otto (Estadio de München) y Antoni Gaudi(Sangrada Familia) y los esfuerzos de las estructuras y tipos de vínculos usados.Finalmente pasaré a realizar un experimento usando los dos conceptos de losarquitectos y recreándolos, analizando materiales y cargas de fuerza.

Análisis Sagrada Familia

En la sección AB de la propuesta decatenaria de Gaudi para la sagradafamilia, se aprecian los pesos colgadosa partir de una cuerda.

Sucede que las fuerzas que reaccionanpor el peso ejercido, tiene la siguienteparticularidad: cada peso actúa comofuerza única, mientras que el esfuerzode la cuerda se hace mayor por el pesoy distancia de este.

Así el esfuerzo es mayor a partir de loscimientos y disminuye a medida que sedesenvuelve la catenaria.

Todo través de un vinculo articuladofijo en la base que solo permite larotación de la estructura.

En los siguientes ejemplos se muestra cómo llega lafuerza a los puntos de apoyo de la estructura.

Los esfuerzos del tensor se hacen mayores a mayorsección (imagen 3) así la suma de las fuerzas llegacon mayor verticalidad a las bases de la estructura.

Además que más pesos, significa mayor verticalidaden cuanto cada peso ejerce una fuerza hacia abajo yhacia el centro de la catenaria, dándole al tensoruna forma semejante a un arco de medio punto, elcual sus fuerzas llegan de forma vertical a la base

Como expliquéanteriormente, un pesoejerce una fuerza haciaabajo y hacia el centrogravitacional y en estecaso cada peso “corrige”la forma de la catenariahacia lo vertical.

En la primera imagen sepuede apreciar como enla sagrada familia lospesos se dirigen a unabase vertical pararepartir las fuerzasproducidos por los pesos.Mientras que hacia lapunta se curva más haciael centro de gravedad.

En la segunda imagen se explica como un peso actúa sobre una sección de lacuerda y que la fuerza en el ejeY es cada vez menor, ya que aumenta en el eje X.

Análisis estadio de München

La propuesta estructural de Frei Otto está basada en dos estructurascombinadas. La primera (en rojo) es un mástil empotrado que en la copa tiene unapoyo simple, ya que este permite al líquido rotar en el apoyo. El apoyo en lacopa permite concentrar las fuerzas del eje Y y parte de las del eje X y Z con tal detransformarlas en cargas verticales que llegaran al pilar empotrado.

La segunda parte se traduce en tensores. El tensor permite que las cargas del ejeX y Z lleguen al apoyo externo (verde) que luego explicaré. Los tensores recogenlas cargas del manato y las llevan a los extremos donde existe una unión simple,que conecta tres tensores.

El apoyo externo (verde) recibe las cargas de los tensores y los transforma afuerza vertical con un vinculo simple y empotrado, además de un tensor queayuda a recibir las fuerzas y llevarlas a la base.

El estadio está pensado a través de unmanto sostenido por tensores queacaban en estructuras semi verticales(ya que están inclinadas).

La primera parte, el detalle de unión esun apoyo simple, ya que otros tensorespermiten que este tenga bloqueado eldesplazamiento en X,Y y Z.

Esta pieza trabaja con la tracción

A continuación la pieza anterior llega a través de otrotensor a un nudo simple con la diferencia que estetiene restringido su desplazamiento por el anclajecon el mástil inclinado. Solo permite la rotación.

Finalmente llegando a la base de la estructura, elmástil se inclina para ayudar a la distribución de lasfuerzas al llegar a la base. Este se encuentraempotrado además de tensores en direccióncontraria a su inclinación para distribuir las cargas.

ExperimentoA continuación presentare el material visual de los experimentos que realicéinspirado en los realizados por Antoni Gaudi y Frei Otto.

Catenaria.Materiales: Cuerda de fibra, 3 pesos de 250 gramos aprox., 1 peso de125 gramos aprox., scotch, alambre galvanizado.

1) 2) 3)

4) 5) 6)

En las imágenes de arriba se puede ver el proceso que seguí con respecto a lacatenaria. Hice una forma asimétrica (4). Inciso importante es que el peso de 125gramos (6) al estar mas alejado de los puntos de apoyo, curva la cuerda más que elpeso contiguo a su derecha (6).

Detalle de ladistribución delas fuerzas através deltensor

Catenarias invertidas y sostenidas por un tensorsuperior con uniones de alambre. Se conserva laforma anterior pero con ciertas diferencias debidoa la materialidad, ya que la cuerda es muy liviana.

Tensores y mantoMateriales: plástico (manto), 2 tapas, alambre galvanizado, scotch,

dos pesos de 250 gramos, cuerda.

a) b) c) d)

e) f) g)

Para la propuesta estructural de Frei Otto, utilicé plástico poco flexible (deaquellos en los cuales se envuelven dispositivos electrónicos) sujeto a unabase (a) de tensores con uniones simples a la madera.

Las dos tapas están en una base de alambre que las sitúa en lo alto, tensandoel plástico entre esta y la base. El plástico está rodeado de scotch para evitarque ceda el material y repartir las fuerzas hacia la base.

La parte faltante de la base (a) para hacer todas las fuerzas contrarias y tensarefectivamente el plástico, lo suplí con dos pesos de 25º gramos sujetos a losbordes. Las fuerzas de este peso es llevado a la base a través de la tapa yluego verticalmente por el alambre.

Conclusión

Las estructuras presentadas y probadas en los experimentos, representanel avance de la arquitectura para lograr la esbeltez de los espacios. De pasar delmuro ancho de concreto a los tensores esbeltos de acero.

Estos avances logran la complejidad en la forma y una belleza en la concepcióndel proyecto, avanzando cada vez mas en lo que se puede diseñar y los métodosestructurales usados. Que al fin y al cabo son los que limitan la forma de laarquitectura pero al mismo tiempo la hacen posible.

Bibliografía

https://www.wikiteka.com/apuntes/estructuras-y-mecanismos/

https://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3n

https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947489/contido/8_apoyos_y_enlaces_entre_elementos_estructurales.html

https://es.scribd.com/doc/133047140/Exigencias-basicas-de-las-Estructuras