Grupo 1 Tarea 3 TE2 2018 A

De Casiopea



TítuloGrupo 1 Tarea 3 TE2 2018 A
AsignaturaEstructuras II
Del CursoEstructura II 1º Semestre 2018
CarrerasArquitectura
3
Alumno(s)Milka Alfaro, Felipe Avalos, Rodrigo Contreras Z, Gabriel Silva, Paulina Vera

PRIMER PROTOTIPO

Proceso constructivo

Se usa de guía un modelo, se pasa el mismo modelo plano a uno tridimensional usando el papel plegado y rigidizado en los cuerpos triangulares para darle mayor equilibrio y mejor movilidad. Se utiliza papel en forma de tubo para estructurar los pares de patas entre ellos, y para que el cigüeñal rote dentro de estos tubos pegados justo bajo la unión de las patas.

Primero se pensó en el cigüeñal en secuencia de cada parte en 180 grados respecto a las patas intercaladas (3 en total) por lo que dos patas repetían el mismo movimiento y daban una especie de salto. Esto se arregla haciendo que la secuencia sea circular y se continúe por ángulos de 120 grados, por lo que así el paso que da es fluido y es continuo.

• Modelo A El primer intento se realizó a una escala mucho menor, con papel de 75 gr/m2, y con un alambre delgado. Se podía ver un movimiento rotativo continuo. Ya visto cómo funcionaba se dio inicio al segundo prototipo en una escala mayor.

• Modelo B El segundo intento se realizó ya con la escala final para trabajar, se utilizó papel hilado 180, y un alambre con un grosor un poco mayor al anterior. Se le incorporaron tubos de papel por dentro a los triángulos que se mantienen sin deformación, pero esto le agregaba mucho peso, y la pata no se lograba sostener sola. Luego a las zonas laminares, se le añadieron tubos de papel, simulando su esqueleto, esto le dio mayor estabilidad pero aun así los triángulos indeformables seguían siendo más pesados.

Prueba

Informe 1

Relato técnico

Basándose en el modelo que Theo Jansen construye, refiriendonos a la unidad menor (par de patas), se comienza comprendiendo a partir del movimiento que realizan, el cómo funciona coplanarmente respecto a sus proporciones. Esto revisando algunos videos y modelos funcionales, y luego escalando estas proporciones.

El diseño de una sola pata se compone de 5 articulaciones, de las cuales 2 son cuerpos rígidos y triangulares, dos permiten la tracción y compresión de la pata moviéndose gracias al cigüeñal, y la articulación, que en realidad son dos, pero paralelas que realizan el mismo movimiento, entre las articulaciones de cuerpo triangular.

Hipótesis del resultado

Con la gran movilidad que logran mantener las patas, y al ensamblarlas momentáneamente, se piensa que el Prototipo de papel va a lograr dar un par de pasos.

Resultados

El prototipo logra dar un paso con empuje, pero se estanca luego de él. Aparte de lo anterior si se aplica una fuerza de torque al cigüeñal externamente, la estructura logra un buen movimiento, pero se “estanca”

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.

Conclusiones

De la prueba realizada con el prototipo en clases resultó que se movía con un paso obtuso, complicado para andar con empuje lineal de manera manual, debido a distintas causas en la confección del prototipo tal como:

• La confección del cigüeñal y el chasis, eran deficientes al cumplir ciertos ciclos de movimiento, por lo que el mecanismo se traba.

• El posible roce con la superficie del papel no generaba la suficiente adherencia para un movimiento correcto de las patas.

• La poca superficie que usaban de soportes las base de las patas.

Posibles mejoras

Pensando en posibles arreglos al sistema se busca lo siguiente:

Construir más cantidad de patas para un desplazamiento más fluido respetando el ángulo que le corresponde a estas nuevas extremidades, si bien nuestro cigüeñal al tener 3 patas, se dividen en segmentos de 120 grados, por lo que agregando otras tres se separarían cada 60 grados.

SEGUNDO PROTOTIPO

Proceso constructivo

Se realizó un nuevo prototipo de Theo Jansen (Strandbeest) pensando respecto al primer modelo manteniendo la escala, cambiando la materialidad del chasis, patas y unión entre ellas (articulaciones), pensando de ser completamente papel hilado grueso a placas de 3mm de Cholguán para las extremidades, sujetándose entre ellas con tela entrelazada y en su interior cartón piedra grueso ( indeformabilidad del triángulo).

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La estructura del chasis es compuesta de tarugos de madera de 10mm de diámetro. La idea en el cambio del material es para probar que tanto peso puede mantener la estructura manteniendo una movilidad holgada.

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Primero se pesan cada uno de los mecanismos, en este caso, el segundo prototipo del grupo pesó aproximadamente 4.63 kg. La prueba del prototipo consistía en que este creaba una forma de anclarse a una fuerza de tiro regulable y así lograr desplazarse sobre la superficie de la mesa con rugosa. Provocando con distintos pesos el mecanismo no logra moverse hasta que se le aplica una fuerza alrededor de 3kg, momento en que se cae.

Centollat2-g1-18 (1).jpg

Prueba

Informe 2

Relato técnico

Como antes se mencionó, la articulación tensada, esta compuesta por 3 tiras de genero intercaladas, que esta vez son cuatro pares de patas que equilibran mejor la estructura y que permiten una mejor fluides del movimiento El mecanismo consta de 10 placas de cholguán de distintas dimensiones cada una y articuladas con tiras de tela tensada.

Hipótesis del resultado

Creemos que el mecanismo no se desplazará porque las patas se mantienen rígidas al intentar soportan el mismo peso del cuerpo.

Resultados

Lo que ocurrió en la prueba de movimiento fue que, principalmente el excesivo peso impide un movimiento correcto del mecanismo y a la vez deforma el cigüeñal por ser tan delgado en comparación al resto del mecanismo. Otros elementos que dificultaban el movimiento eran las articulaciones que por la forma en que estaban confeccionadas, irregulares, entre pares hacían que en algunas patas tuviesen un movimiento más restringido.

Escala de logros

1. Se mantiene en pie, está en una posición en el espacio, la estructura permite soportar el peso propio. Sin embargo su propio peso es demasiado y no logra acceder a un movimiento.

Conclusiones

• El peso del mismo prototipo en conjunto a la rigidez de sus articulaciones dificultaba la fluidez de su desplazamiento.

• Efectivamente esta rigidez se debía a que las patas soportaban el peso del cuerpo

Posibles mejoras

A modo de mejorar esta situación, proponemos disminuir el ancho de los pares de patas y con esto disminuir el peso a la mitad y además ahuecando las placas que componen la pata por en medio haciendo que pese aún menos y en una segunda instancia tener un valor más aproximado de cuento es el peso límite que puede tener la estructura para soportar su peso y moverse con libertad.


PROTOTIPO FINAL

Mejoras realizadas

Tomando como punto anterior el modelo que terminó siendo muy pesado y tosco en su movimiento, se toma la decisión de reducir el pesaje y mejorar la flexibilidad de las articulaciones para lo cual a cada par de extremidades se dividió a la mitad en su ancho (pasando de 10 cm a 5cm) y en sus articulaciones se da el mismo tipo de unión con tela, pero se hace de forma simétrica, más ordenada pero no tan estrecha como la otra.

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Proceso constructivo

Aunque este modelo solo debería ser de mejoramiento del anterior, las mejoras a realizar no podían ser hechas en esa estructura ya que nuestras mejoras propuestas debilitaría mucho las articulaciones ya existentes. Por lo anterior se opta por rehacer tomando los pasos del prototipo 2 como base: El uso del cholguán como elemento resistente, uso de tela para las articulaciones, triángulos de cartón piedra para refuerzo interior, y uso de palos de maqueta para rigidez del chasis.

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Prueba

En el momento de la prueba optamos por el movimiento asistido con 3 de nosotros : 1 de nosotros movió el cigüeñal de manera manual mientras los otros dos hacíamos fuerza de tiro y empuje en el modelo a través de hilos apoyados en la unión de las extremidades. La fuerza aplicada por los hilos cabía en la necesidad de tiro para que el mecanismo tuviera que avanzar, y la otra para que la fuerza del cigüeñal no dejase caer el modelo.

Informe final

Relato técnico

En el momento de la prueba optamos por el movimiento asistido con 3 de nosotros : 1 de nosotros movió el cigüeñal de manera manual mientras los otros dos hacíamos fuerza de tiro y empuje en el modelo a través de hilos apoyados en la unión de las extremidades. La fuerza aplicada por los hilos cabía en la necesidad de tiro para que el mecanismo tuviera que avanzar, y la otra para que la fuerza del cigüeñal no dejase caer el modelo.

Hipótesis del resultado

Caminará con dificultad , debido a la poca resistencia en la que quedo respecto a su chasis , y la forma aguda de sus patas. Algunos puntos que desfavorecen al modelo son : debilidad constructiva en las uniones que generó un despegue o falta de resistencia, la diferencia de peso entre cigüeñal y el modelo en sí, el mayor peso agregado del chasis que no se tuvo en cuenta, y la poca resistencia del cholguán en comparación a sus dimensiones. Los vínculos que sirven como articulación cumplen la función de apoyos fijos que restringen un movimiento brusco y mantienen en su puesto las piezas de las patas, sirviendo como un movimiento de bisagra de manera elástica.

Resultados

El mecanismo logra avanzar con empujes externos, pero no por el vector de fuerza de Tiro correspondiente.

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). Se logra mantener en pie, y puede soportar su propio peso. Se logra desplazar con ayuda de Fuerzas vectoriales externas, distintas de la de empuje.

Conclusiones

Los pares de patas no están alineados con sus respectivos ejes de movimiento continuo, ni correctamente unidos al chasis. Lo que provoca este problema son una sucesión de cosas que se suman y potencian entre estas evitando el desplazar óptimo del mecanismo. Tres cosas esencialmente.

a estructura requiere un torque mayor del que posee para desplazarse por su masa (2,6 kilogramos en el prototipo 3). El alambre tensado en un sentido (alambre del cigüeñal), va a tener mayor o menor torque dependiendo de cómo se posicione. Si se tensó en el mismo sentido en el que gira, genera un torque mayor que en la situación contraria, ya que en esta, el alambre además de girar se empieza a destensar.

Por la complejidad de la articulación, hay tracción y compresión dentro de la misma pata, producida al tener 3 ligamentos distintos (en material de género) para una sola articulación. Al no esta bien tensados se producen estas tensiones no deseadas. En el caso del uso de bisagras metálicas (rígidas), este mismo problema no sucedería. Por lo que la tela no es un buen material para la articulación cómo pliegue, ya que aun cuando se tense y la articulación sea correcta, el material comenzará a ceder ( hablando de una tela no tejida de polipropileno en este caso particular) con el movimiento del mecanismo al avanzar.

El chasis no se mantiene en un plano, no es completamente rígido, lo que provoca que el cuerpo desplazándose se mece de un extremo a otro. A esto se le suma que la pata en este tercer prototipo cubre menor superficie al apoyarse (más angosta que el prototipo anterior) es más fácil que se desalinee del eje de movimiento.

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