Daniela Araya - Ficha 07/07082014

De Casiopea

FICHA 07 - CONCEPTOS DE UN BUEN SERVICIO | VINCULOS | ESFUERZOS

Clase 07 / 07.08.2014

  • Alumno: Daniela Araya Vargas

SERVICIO

El concepto de servicio está orientado en cómo es percibida una obra luego de entregada, una percepción física de esta en un sentido propio del espacio y como esta se comporta bajo los esfuerzos para los que se diseñó.

Puente de Tacoma Narrows / 7 de noviembre de 1940

La entrega de un mal servicio en este caso esta dado por una sobre oscilación del puente, se percibe como carente de estabilidad e inapropiado para su uso.


Fuente propia/ referencia [[1]]


Tacoma Narrows. PRIMERO / Estos remolinos, llamados también vórtices de Karman, rodeando una de las Islas de Juan Fernández frente a la costa de Chile. En esta imagen, tomada el 15 de septiembre de 1999 por el satélite Landsat 7, el viento fluye de la esquina superior izquierda a la inferior derecha

SEGUNDO / Otro ejemplo, como puede verse, los remolinos se crean en la parte inferior (violeta) y superior (verde) del objeto, que en este caso es el círculo de la izquierda.

Cada vez que un vórtice abandona el puente por la parte superior, crea una fuerza de arriba abajo; cuando lo hace por la parte inferior, la fuerza tiene sentido opuesto. Ambos remolinos se forman en instantes diferentes, la combinación de ambos es una fuerza periódica. La frecuencia de esta fuerza (llamada frecuencia de Strouhal). Si coincide con la frecuencia natural del puente, o más bien con una de las frecuencias naturales del puente (un objeto complejo tiene más de una), tendremos resonancia.

Aunque la resonancia originada por los vórtices de Karman explican los movimientos verticales del puente, no sirven para entender por qué el puente cayó destrozado.

Los resultados del estudio realizado para esclarecer las causas muestran que sí hay un efecto de torsión a 0,2 Hz, tanto más violento cuanto mayor fuese la velocidad del viento.

TERCERO / El concepto se llama autoexcitación aerodinámica. Para entenderlo, volvamos al puente. Recordaremos cómo los vórtices o remolinos se iban generando tanto encima como debajo del puente, generando en éste un movimiento vertical. Lo importante ahora es que también provocaban un movimiento rotacional, esto es, una torsión.

Digamos que la torsión es en el sentido de las agujas del reloj. Ahora el trazo vertical izquierdo de la H está más elevado que el de la derecha. La consecuencia es que el viento, que viene del lado de la izquierda, genera en la parte superior un remolino más grande que en la parte inferior.

Si la velocidad del viento es pequeña, el remolino irá recorriendo el puente durante más de un período de torsión. Es decir, mientras el remolino se encuentra a medio camino, la torsión del puente habrá cambiado de sentido y ahora se formará un remolino en la parte inferior. El efecto de ambos remolinos se anula. Es algo así como el abuelo que empuja el columpio en todo momento, tanto a la ida como cuando a la vuelta.

Pero si el viento sopla con fuerza, el remolino recorrerá el puente con rapidez y saldrá por el lado de la derecha antes de que el tablero del puente haya vuelto a la horizontal. Cuando la torsión sea la opuesta, será la parte inferior la que genere un remolino. Ahora el abuelo está empujando el columpio desde atrás, corre hacia delante y vuelve a empujar en sentido opuesto. En ambos casos, los efectos se refuerzan. Y lo hacen de modo espectacular.

VINCULOS

Unión que genera la menor cantidad de restricciones en un cuerpo que se encuentra en un plano cartesiano libre de esfuerzos. Este elementoen vinculo con otro puede sufrir deformaciones debido a la limitación de desplazamiento cuando se realiza un esfuerzo sobre este.

Analizaremos dos tipos de vínculos,

  • al SUELO
  • entre los ELEMENTOS

Hospedería Colgante

Fuente propia/ (imágenes tomadas de [[2]])

El tipo de unión utilizada en esta obra de Ciudad Abierta (C.A) se inspira en el CARDÁN (Fig. 1) es un componente mecánico, descrito por primera vez por Girolamo Cardano, que permite unir dos ejes no colineales. Su disposición permite transmitir los esfuerzos no lineales de un eje a otro, una liberación del movimiento en dos ejes no colineales

Estos vinculos móviles/ rótulas (Fig. 2 - Fig. 3) se combinan con unas placas /tableros de pisos suspendidas que estructuran el cierre de piso, reaccionan como un péndulo o columpio (Fig 4- Fig. 5). Estas llamémosle paños de suelo poseen movimiento por el uso y por una consonancia con las oscilaciones de una construcción en arena. Estas se vinculan con las vigas maestras de la estructura (Fig. 6) Estas vigas son para armar el principio de equilibrio de la estructura QUE CONECTA CON EL SUELO,las que se complementean con vigas secundarias para evitar su volcamiento.

NOTA/ El momento:

El traspasao de energías en la arena y sumado a eso una estructura péndulo, es muy importante considerar el momento que puede adquirir una estructura que reacciona a momentos de esfuerzos consonantes con las oscilaciones del material (como el caminar). Se utlizan pesos que contrarresten el MOMENTO generado Los vinculos móviles ayudan a generar una fluidez entre la respuesta que requiere la estructura y un buen servicio en estas condiciones de una estructura colgante.

NOTA/ tipo de suelo arenoso:

  1. Arena Húmeda: Hay cohesión y más amarre en las fundaciones.
  2. Arena Seca: Cero cohesión, actúa como medios granulares.



ANÁLISIS DE CARGAS Y MOMENTOS

Desde la definicón de un vinculo como un elemento que pueda restringir la menor cantidad de GRADOS DE LIBERTAD DE LA ESTRUCTURA.

NOTA/ grados de libertad

Se define como grados de libertad el número mínimo de parámetros necesarios para describir de manera única la figura deformada de la estructura. Estos parámetros corresponden a las rotaciones y traslaciones libres en cada uno de los nudos de la estructura.

Para estructuras estáticamente determinadas el grado de indeterminación se mide por el número de grados de libertad libres (posibles formas de moverse la estructura en sus uniones) y se denomina indeterminación cinemática de la estructura.

Fuente: [[3]]

Para un elemento tipo viga sin ninguna restricción tendríamos 6 grados de libertad libres, tres en cada extremo:



= NOTA/ Sistemas estructurales que combinan elementos tipo cercha con elementos tipo viga en uniones articuladas.[[5]]

Para la determinación interna se recomienda separar la estructura en sus partes, hacer el diagrama de cuerpo libre de cada una y contar incógnitas y ecuaciones disponibles.

Cada parte de la estructura debe estar en equilibrio.

La determinación y estabilidad externa se encuentran por los métodos usados para las otras estructuras.

Fuente: [[4]]


En el análisis externo tenemos:

3 reacciones, 3 ecuaciones estáticas; entonces es estáticamente determinado y estable. Note que la estructura no necesita de sus reacciones para mantener su forma por lo tanto no se cuentan ecuaciones de condición.

Internamente, partiendo en las uniones:

Número de incógnitas: 6. Número de ecuaciones: 9-3 de la estática externa=6.

Estable y estáticamente determinado internamente.

Si una de las barras está sometida solamente a las fuerzas de sus uniones, ésta barra trabaja como cercha y se eliminan dos incógnitas, pero también sus ecuaciones de equilibrio se reducen a una sola en vez de tres.


ESFUERZOS

AXIALES (NORMAL)

CORTE

FLEXIÓN

TORSIÓN

Los esfuerzos de un elemento, si bien pueden estar los tres presentes, por lo práctico, se debe decidir qué esfuerzos transmitir a la continuidad de la obra en función de un buen servicio, de ello dependerá el tipo de union de los elementos a considerar (transmitibilidad, simulación, impermeabilidad, etc.).


NORMAL (AXIAL)

Es la resultante de las tensiones perpendiculares (normales) a la sección transversal de un prisma mecánico. Es decir, en una viga el esfuerzo normal, es la fuerza resultante de las tensiones normales que actúan sobre la superficie.

TENSOR TENSIÓN: En mecánica de medios continuos es el tensor que da cuenta de la distribución de tensiones y esfuerzos internos en el medio continuo.

EL DIMENSIONADO de piezas mecánicas de sección constante, usualmente vigas, pilares, barras, ejes y similares sometidos a esfuerzos normales es el cálculo de la sección transversal mínima para asegurar que dicho elemento tiene una resistencia adecuada frente a los esfuerzos normales actuantes en la pieza. El dimensionado es totalmente diferente si la pieza está traccionada o comprimida.


BIBLIOGRAFÍA

[[6]]