Grupo 11 Tarea 1 TE2 2018 A

De Casiopea



TítuloGrupo 11 Tarea 1 TE2 2018 A
AsignaturaTaller Arquitectónico 5ª Etapa
Del CursoEstructura II 1º Semestre 2018, Estructuras II 1º Semestre 2018
CarrerasArquitectura
1
Alumno(s)Carlos Rey, Francisca Oñate, Daniela Oyarzo, Javiera Riffo Navarro, Gabriela González

Strandbeest

Stranbeest portada grupo 11.jpg

Experiencia constructiva

En primer lugar se buscó información acerca del trabajo del escultor holandés Theo Jansen, observando el principio que hace posible el movimiento de sus obras. Luego de llegar a una idea general de la in-deformidad del triángulo, se simplifico el mecanismo de funcionamiento llegando a una forma básica. En segundo lugar, se obtuvo la pieza fundamental y posteriormente se prosiguió a construir la forma base, y para ello fue necesario comprender la coordinación del movimiento entre piezas y el elemento articulador que permite que el mecanismo se mueva.

Adaptación de la forma al material

La construcción del mecanismo fue volumétrica y no lineal debido a la necesidad de reducir aquellas variables negativas presentes en formas esbeltas (como el tambaleo, inestabilidad, descoordinación, etc.), además para manejar algún tipo de movimientos imprevistos y lograr el objetivo del proyecto (construir un mecanismo).

La construcción volumétrica de las patas fue para reducir la flexión a la que pueden estar sometidas las piezas, eliminando variables tridimensionales y transformando el modelo de manera coplanar.

Modelo constructivo

  • 1.Se observaron casos referenciales del modelo de Theo Jansen, modelos basados en la teoría de la indeformabilidad del triángulo.
  • 2.Simplificamos la forma para compatibilizarla con las propiedades del material. Llegando a la estructura primaria que permite la coordinación del movimiento, es decir de dos cuadriláteros deformables y dos triángulos indeformables.
  • 3.A partir de la estructura primaria se ideó un mecanismo basado en cuatro de ellas, adaptado a las medidas para obtener un margen de 40 x 40cm.

+4.Se propuso concebir cada estructura como pieza volumétrica y no lineal para una mayor estabilidad del movimiento y eliminar las oscilaciones innecesarias. Se ideó un chasis para posicionar los cuatro elementos y un cigüeñal que permitiera la rotación coordinada de las piezas.

  • 5.Una vez construido se pone a prueba el movimiento de las patas, dando cuenta un error de coordinación, que hizo necesaria plantear un recogimiento alternado de las patas.

Conceptos aplicados

Principio de la indeformabilidad del triángulo: El triángulo es el único polígono que no se deforma cuando se le aplica una fuerza. El resto de las formas poligonales que pueden tener las estructuras no son rígidas por definición hasta que se triangulan o se asegura la rigidez con los materiales escogidos y las uniones correctas. La triangulación permite la indeformabilidad geométrica; no necesariamente la mecánica, como por ejemplo las cerchas trianguladas que permiten mayor rigidez y soporte a los edificios. A partir de lo anterior, el mecanismo está conformado por un cuadrilátero y dos triángulos. Los triángulos debido a la disposición de sus aristas actúan como elementos fijos no deformables, y el cuadrilátero actúa como mecanismo móvil que al articular con los elementos fijos, guía el movimiento. Las formas poligonales antes mencionadas se construyeron de manera tridimensional, generando volúmenes que otorgan mayor estabilidad que disminuyen la flexión, para lograr un funcionamiento desde un cálculo bidimensional.

El vehículo consta de 3 vínculos que permiten relacionar elementos estructurales y funcionar como un mecanismo al aplicarle carga.

  • Vinculo 1 (estructura primaria): los elementos rígidos y deformables de la estructura se articulan a través de bielas, que permiten coordinar los polígonos y generar un movimiento lineal.
  • Vinculo 2 (chasis-patas): cada pata se enlaza mediante bielas a una zona rígida denominada chasis, que se encarga de fijar las distancias entre las partes.
  • Vinculo 3 (cigüeñal): El desplazamiento de las patas es coordinado por el cigüeñal, que permite la rotación y produce a partir de un movimiento de distensión – tensión, la deformación de las piezas de manera coordinada.
Stranbeest modelo y escala.jpg

Informe entrega Final

1° Prototipo

Proceso constructivo

Se observaron casos referenciales del modelo de Theo Jansen, modelos basados en la teoría de la indeformabilidad del triángulo. Simplificamos la forma para compatibilizarla con las propiedades del material. Llegando a la estructura primaria que permite la coordinación del movimiento, es decir de dos cuadriláteros deformables y dos triángulos indeformables. A partir de la estructura primaria se ideó un mecanismo basado en cuatro de ellas, adaptado a las medidas para obtener un margen de 40 x 40cm. Se propuso concebir cada estructura como pieza volumétrica y no lineal para una mayor estabilidad del movimiento y eliminar las oscilaciones innecesarias. Se ideó un chasis para posicionar los cuatro elementos y un cigüeñal que permitiera la rotación coordinada de las piezas. Una vez construido se pone a prueba el movimiento de las patas, dando cuenta un error de coordinación, que hizo necesaria plantear un recogimiento alternado de las patas.

Prueba

La prueba durante la clase, fue fallida en un primer intento, debido a que el dispositivo no logró caminar fluidamente. Solo dio algunos pasos en un recorrido.

La segunda prueba, si fue exitosa, debido a mejoras aplicadas al cigüeñal, que logró ser rectificado, y tener una coordinación fluida entre el movimiento de cada pata

Informe 1

Relato técnico

En primer lugar se buscó información acerca del trabajo del escultor holandés Theo Jansen, observando el principio que hace posible el movimiento de sus obras. Luego de llegar a una idea general de la in-deformidad del triángulo, se simplificó el mecanismo de funcionamiento llegando a una forma básica. En segundo lugar, se obtuvo la pieza fundamental y posteriormente se prosiguió a construir la forma base, y para ello fue necesario comprender la coordinación del movimiento entre piezas y el elemento articulador que permite que el mecanismo se mueva.

Hipótesis del resultado

Principio de la indeformabilidad del triángulo: El triángulo es el único polígono que no se deforma cuando se le aplica una fuerza. El resto de las formas poligonales que pueden tener las estructuras no son rígidas por definición hasta que se triangulan o se asegura la rigidez con los materiales escogidos y las uniones correctas. La triangulación permite la indeformabilidad geométrica; no necesariamente la mecánica, como por ejemplo las cerchas trianguladas que permiten mayor rigidez y soporte a los edificios. A partir de lo anterior, el mecanismo está conformado por un cuadrilátero y dos triángulos. Los triángulos debido a la disposición de sus aristas actúan como elementos fijos no deformables, y el cuadrilátero actúa como mecanismo móvil que al articular con los elementos fijos, guía el movimiento. Las formas poligonales antes mencionadas se construyeron de manera tridimensional, generando volúmenes que otorgan mayor estabilidad que disminuyen la flexión, para lograr un funcionamiento desde un cálculo bidimensional. El vehículo consta de 3 vínculos que permiten relacionar elementos estructurales y funcionar como un mecanismo al aplicarle carga.

  • Vinculo 1 (estructura primaria): los elementos rígidos y deformables de la estructura se articulan a través de bielas, que permiten coordinar los polígonos y generar un movimiento lineal.
  • Vinculo 2 (chasis-patas): cada pata se enlaza mediante bielas a una zona rígida denominada chasis, que se encarga de fijar las distancias entre las partes.
  • Vinculo 3 (cigüeñal): El desplazamiento de las patas es coordinado por el cigüeñal, que permite la rotación y produce a partir de un movimiento de distensión – tensión, la deformación de las piezas de manera coordinada.

Resultados

El resultado final fue exitoso, logrando el mecanismo a través de una fuerza de empuje caminar dando pasos relativamente fluidos. Las fallas se comienzan a dar al poco andar, ya que el cigüeñal va modificando su forma. Al modificarse el cigüeñal, con el uso, pierda la coordinación precisa que se requiere.

  • a. En primera instancia el mecanismo no funcionaría.
  • b. En segunda instancia, el mecanismo logrará caminar con éxito

Escala de logros

1. Se mantiene en pie, está en una posición en el espacio, la estructura permite soportar el peso propio. 2. Hay una voluntad de movimiento inicial, aunque finalmente no logre el desplazamiento. 3. Hay desplazamiento con interacción de varias fuerzas (vectores). 4. Desplazamiento con indicación inicial de un único empuje.

En la escala de logros, el dispositivo logra llegar al número 4, debido a que logra caminar, con un solo vector de empuje.

Conclusiones

El mecanismo logra su objetivo debido a la coordinación en el movimiento de cada pata respecto a las otras. Además las dimensiones de las piezas logran un movimiento de levante y empuje exitoso. El chasis de una sola corresponde a un marco que mantiene la estabilidad del dispositivo y trae consigo una coordinación que da posibilidad de movimiento fluido.

Posibles mejoras

En los aspectos negativos, el cigüeñal debe facturarse con una precisión mayor, debido a que sólo se permitió un giro fluido, y por ende una buena coordinación de movimientos en las patas. También, la ubicación y el número de patas (4), junto a la coordinación del movimiento, provoca un movimiento vertical del chasis, no coordinado. Esto quiere decir que se balancea o “cojea”. Un cambio en la coordinación, o en el número de patas puede inhibir este movimiento

2° prototipo

Proceso constructivo

Si bien en un comienzo se estudia un modelo que trabaja con el principio de indeformabilidad del triángulo, se optó por emplear una estructura de marco rígido. Para la construcción del segundo prototipo se decide cambiar la materialidad, a algo que reemplace el papel, que mantenga la propiedad de armarse en piezas planas, como planchas pero que aumente su peso para tener un mayor control sobre el tiro. En primera instancia habíamos decidido por mica o acrílico, sin embargo los costos elevarían el presupuesto.

  • 1. Optamos por crear piezas de trupán o aglomerado de 3mm.
  • 2. Conservamos las dimensiones y demás características del modelo anterior.

El aumento de peso del modelo era fundamental para que el mecanismo funcionara a tiro. El mecanismo no se mueve simultáneamente para generar movimiento, si no que este se produce por una cadena de traspasos que transforman el esfuerzo lineal en rotatorio. Era necesario el peso para que la pata cree fricción con la superficie horizontal, de forma que el modelo no se vea arrastrado sin generar la transformación de esfuerzos, sino que pueda generar la secuencia correspondiente. Terminada la factura descubrimos que el chasis de la estructura, debido al peso mayor, se deformaba considerablemente. Frente a esto, decidimos armar una caja unida al chasis y sobre las patas, lo que generó un marco rígido, eliminando el movimiento antes descrito. Para los vínculos esta vez utilizamos bisagras metálicas, atornilladas a la madera.

Prueba

La primera prueba fue fallida. Aun cuando anteriormente el prototipo había logrado caminar, el peso del material lo hacía colapsar en diversos puntos fácilmente. El cambio de material, de papel a trupán implicó una menor flexibilidad y margen de error, donde pequeños descalces incidieron en la fluidez del movimiento. Luego de este intento comprendimos la importancia de la exactitud que implica optar por un material más rígido y de mayor dificultad para trabajarlo siendo fundamental las herramientas empleadas para llegar a cortes y medidas exactas.

Informe 2

Relato técnico

Luego de revisar las falencias del prototipo anterior en papel, mantuvimos la estructura original de las patas, pero decidimos modificar su disposición, además cambiar la medida del chasis y la secuencia del cigüeñal para mejorar la coordinación de las patas. Adicionalmente generamos un marco rígido sobre el chasis, para evitar la torsión debido al peso y los apoyos cambiantes a medida que avanza. Cabe señalar la dificultad que significó el corte de las piezas de madera teniendo en cuenta el espesor y el uso de herramientas manuales que implican un gran esfuerzo.

Estructura chasis theo jansen grupo 11.jpg

Hipótesis del resultado

El prototipo logrará caminar fluidamente, luego de haber estudiado y modificado la coordinación del movimiento y la materialidad más resistente.

Resultados

El prototipo logra dar pasos con dificultad. El peso del material genera que el mecanismo tenga poca estabilidad, logrando avanzar pero desequilibradamente. Debido a este factor (peso) ciertos vínculos no logran resistir la fuerza del movimiento haciendo que cedan durante la prueba, en específico, una de las patas se torció y se trancó

Escala de logros

  • 1. Se mantiene en pie, está en una posición en el espacio, la estructura permite soportar el peso propio.
  • 2. Hay una voluntad de movimiento inicial, aunque finalmente no logre el desplazamiento.
  • 3. Hay desplazamiento con interacción de varias fuerzas (vectores).
  • 4. Desplazamiento con indicación inicial de un único empuje.

El prototipo logra los 4 niveles de logro, aún cuando durante la prueba falló, debido a un colapso de los vínculos

Conclusiones

Debido al peso excesivo del material, varios vínculos ceden. Esto se debe a la mala distribución de peso sobre los pocos puntos de apoyo y que junto con el movimiento, lo hacen colapsar.

Posibles mejoras

Se decide agregar patas al dispositivo, para mejorar la coordinación del movimiento, el equilibrio y mejorar el apoyo constante al suelo.

estructura final del chasis

Prototipo final

Mejoras realizadas

Se decide agregar 4 patas extras, conformando un total de 8 patas, es decir, cuatro pares ordenados.

Proceso constructivo

Para agregar las patas se debió modificar el chasis.Para modificar el chasis se construyó una caja de (x dimensiones), cuya disposición se encuentra sobre el chasis, otorgando rigidez y peso, de esta manera se logra que no se genere una torsión y quede sobre un plano estable. Además, frente a cada pata se cortó el chasis y se agregó una nueva pata. Para facturar las nuevas patas utilizamos cartón piedra, aminorando el peso agregado por cada pata. Esta vez, en los vínculos movibles utilizamos mica, que doblada genera el mismo efecto bisagra que el papel. El movimiento ahora se produce con una coordinación frontal, es decir, la pata de adelante y la de atrás están coordinadas para dar un paso al mismo tiempo, y hacia los costados, el cigüeñal provoca el movimiento de cada par de patas por cuartos. Esto quiere decir, que cada 90 grados, el cigüeñal tiene un pedal.

Prueba

La prueba resultó exitosa, logrando que el prototipo transforme la fuerza lineal de tiro al movimiento rotatorio que le permite caminar.

prototipo final con 8 patas

Informe final

Relato técnico

Para equilibrar y coordinar mejor el movimiento del prototipo, le agregamos 4 patas de cartón piedra que recortamos en la cortadora láser para obtener precisión en las medidas y el armado de las nuevas patas. El cartón piedra, considerablemente más liviano que el aglomerado, aminora el peso por cada pata adicional, y provee de nuevos apoyos, aminorando el peso final que cada pata recibirá. Para agregar patas, modificamos la coordinación del cigüeñal, generando un ritmo de cuartos (un pedal cada 90 grados). Por cada ciclo se apoyarán dos patas. El chasis debió ser modificado en su forma, para agregar las 4 nuevas patas. Ahora las patas funcionarán en parejas, por cada casilla dos patas. El marco rígido (caja) provisto sobre el chasis permite mantener una sola estructura sólida, y dar espacios para las patas, donde antes iban partes estructurales del chasis.


Hipótesis del resultado

El prototipo caminará fluidamente aplicándose fuerza de tiro, debido al equilibrio del peso de cada componente y los vínculos movibles.

Resultado

El prototipo logra caminar fluidamente, con fuerza de tiro, en una superficie plana rugosa.

Escala de logros

  • 1. Se mantiene en pie, está en una posición en el espacio, la estructura permite soportar el peso propio.
  • 2. Hay una voluntad de movimiento inicial, aunque finalmente no logre el desplazamiento.
  • 3. Hay desplazamiento con interacción de varias fuerzas (vectores).
  • 4. Desplazamiento con indicación inicial de un único empuje.

El prototipo logra esta vez caminar fluidamente, sin fuerzas adicionales, con un solo vector de tiro, logrando los 4 puntos de la escala de logros satisfactoriamente.

Conclusiones

Gracias al nuevo juego de patas agregado, el prototipo logra mantener una coordinación y una estabilidad mejorada. Esto le permite caminar sin mayor dificultad. Para realizar la prueba, utilizamos una superficie de cerámica y una superficie rugosa, para ambas el desplazamiento fue exitoso.