Asignatura(s)	Estructura 1
Año	2023
Tipo de Curso	Ramo Lectivo
Talleres	ARQ 2º
Profesores	David Jolly
Profesor(es) Ayudante(s)	Mauricio Vegas Fernández
Estudiantes	Ignacio Araya Renom, Valentina Plasencia Saavedra, Maria Paz Vera, Sofía Espinoza Sepúlveda, Valentina Zúñiga, Andrés Silva Rosati, Martina Avilés, Polette Veliz, Aniska Walker, Paula Hofflinger Pereira, Aleksandra-Sofie Villarroel Soto, Fernanda Henríquez, Constanza Núñez Urbina, Valentina Andrea Saavedra Pimentel, Renata Escovedo Chellew, Alexia Bernal Castro, FernandoLledo5, María José Danae Ortega Barra, Paula Bustamante Díaz, Martín Alonso Lazcano Gómez, Camila Hernández, Aldonza Troncoso Baeza, Valeria Orellana Ardiles, Felipe Lagos Urbina, Yaam Flores Saavedra, Felipe Jara, Javiera Rodríguez Valencia
Carreras Relacionadas	Arquitectura

Estudiantes

ESTRUCTURA 1

Estructura

La materia de la asignatura se conforma desde el trabajo colectivo de profesores y estudiantes, por lo que el aporte de l@s estudiantes a la discusión es fundamental para el buen funcionamiento del taller. Se espera que cada estudiante suba su encargo los dias miercoles de cada semana, para así, el dia viernes podamos comentar o reflexionar sobre el trabajo propio y el de sus compañer@s.

Semana Novata: 10 de abril - 16 de abril

Semana sin clases ni evaluaciones: 29 de mayo - 04 de junio

Semana de entrega asignaturas lectivas: 05 al 11 de junio

Día de entrega talleres: 03 de julio

Semana de correcciones y exámenes: 03 al 07 de julio

Actitudes de Respeto y Responsabilidad Académica

Se exige una actitud de respeto y convivencia por parte de l@s estudiantes hacia sus compañer@s y profesores, ajustado al acuerdo N° 561/2017 (Reglamento disciplinar PUCV). L@s estudiantes tienen la obligación de conocer los siguientes reglamentos:

El uso de dispositivos electrónicos será restringido a fines pertinentes al desarrollo de la clase.

Se espera que l@s estudiantes generen su propia materia desde lo estudiado en el taller, por lo que se pondrá especial énfasis en detectar plagios tanto en trabajos escritos como en materialización de una forma arquitectónica.

Formato y entrega de las tareas

Las tareas deberán tener un formato de tamaño carta y la extensión necesaria para cumplir con el encargo asignado. Es fundamental que cada tarea incluya una viñeta con la siguiente información: nombre del estudiante, fecha y número de tarea.

La entrega de las tareas se realizará semanalmente a través de Wikicasipea, los días miércoles hasta las 24:00 hrs. Los estudiantes podrán escanear sus tareas o subirlas directamente en formato digital es importante que estén en formato jpg para su visualización de manera inmediata en la wiki. Al final del semestre, se pedirá que los estudiantes entreguen una carpeta que contenga todas las tareas en formato físico archivadas.

Para la nomenclatura de las tareas, se utilizará el siguiente formato: Apellido Nombre 01-EST1A-2023

1. Registro gráfico de cada entrega (escanear o fotografiar) y publicación en WikiCasiopea:
  1. Iniciar sesión en la wiki con el respectivo usuario (crear usuario si es necesario).
  2. Clickear "+ Nuevo Objeto" en barra superior y seleccionar el formulario de "Nueva Tarea".
  3. Escribir el título de la tarea de la siguiente manera: Apellido Nombre 01-EST1A-2023. Ejemplo: Vegas Mauricio-01-EST1A-2023.
  4. A continuación aparece el formulario que se debe completar ítem por ítem. Lo más importante es:
    1. En Título: Definir un título cada un@.
    2. En Número: anotar el número del encargo: 1, 2 , 3... (según corresponda).
    3. En Curso: escribir "Estructura 1 S1 2023 Paralelo 1", respetando mayúsculas, espacios y acentos (aparece automáticamente cuando empiezas a escribir). De este modo, la tarea se vincula automáticamente a la página del curso.
    4. En Alumnos: anotar el nombre de cada un@.

Encuentro 2

17 de marzo, 2023

En la segunda clase, se profundizó en la clasificación de estructuras utilizando los conceptos del cuaderno de estructuras de Tony Hunt. Se presentaron cuatro categorías principales de estructuras, que incluyen:

Cuerpos sólidos, también conocidos como monolíticos, que son estructuras hechas de un solo material que no puede ser descompuesto en piezas más pequeñas.

Estructuras de superficie, que soportan principalmente compresión, pero no tracción, y son capaces de distribuir las cargas a través de la superficie en lugar de transmitirlas hacia abajo.

Esqueletos, que son estructuras compuestas por elementos verticales y horizontales, como vigas y columnas, que trabajan juntos para soportar cargas.

Membranas, que son materiales tensados, como lonas y telas, que se utilizan para crear estructuras tensadas, como carpas y cubiertas de estadios.

Durante la clase, se explicó cómo cada una de estas categorías de estructuras se comporta bajo diferentes tipos de fuerzas, como la compresión y la tracción. Además, se presentó la ley de Hooke y el módulo de Young como herramientas para entender la elasticidad de un material.

La ley de Hooke establece que la deformación producida en un material es proporcional a la fuerza aplicada. En otras palabras, si aplicamos una fuerza a un material elástico, este se reformará en una cierta cantidad, pero si la fuerza se duplica, la deformación también se duplicará. La ley de Hooke es importante porque nos permite predecir cómo un material se comportará bajo diferentes fuerzas y cómo se recuperará su forma original una vez que se elimine la fuerza.

El módulo de Young, por otro lado, es una medida de la rigidez de un material elástico. Se define como la relación entre la tensión aplicada y la deformación producida en el material. Cuanto mayor sea el módulo de Young, más rígido será el material. Esta medida es importante porque nos permite comparar la rigidez de diferentes materiales y seleccionar el más adecuado para una determinada aplicación.

En resumen, la segunda clase profundizó en la clasificación de estructuras, presentando las cuatro categorías principales de estructuras y explicando cómo se comportan bajo diferentes tipos de fuerzas. Además, se presentaron herramientas como la ley de Hooke y el módulo de Young para ayudar a entender la elasticidad de los materiales.

Encargo 2

El encargo de esta semana consta de una experiencia frente al comportamiento estructural de la madera. Para ello los estudiantes deberán formar grupos de dos personas donde deberán registrar una investigación reflexiva sobre el comportamiento de la madera en relación a la orientación de sus fibras. Para realizar la actividad, se necesitan dos trozos de madera de un listón cortados en dos direcciones diferentes, uno con las fibras en sentido longitudinal y otro con las fibras en sentido transversal. Ambos trozos deben tener dimensiones de 150mm x 20mm x 5mm. (Como se indica en la imagen)

A continuación, se coloca uno de los trozos de madera en posición horizontal y se lo amarra en ambos extremos para que pueda soportar peso, cada extremo deberá estar a colocado a una profundidad de 2 cm del lugar de apoyo dejando un volado de 11 cm. Se generará una carga sobre el material para medir su resistencia. En resumen, el objetivo del informe es analizar la resistencia de las piezas, observar su comportamiento al someterlas a peso y determinar cómo se relaciona con la orientación de las fibras de la madera.

La tarea es libre en su extensión, es ideal que incluyan, fotografías, esquemas y dibujos. Es importante que consideren estos tres aspectos:

1.- Registro de cómo se hizo el experimento (pasos)

2.- Resultado de la experiencia

3.- Conclusiones

Encuentro 3

24 de marzo, 2023

Durante la sesión, se enfatizó en los conceptos fundamentales de la ingeniería estructural y se explicó la distinción entre estructuras y mecanismos. Se definió la estructura como un sistema de elementos interconectados que trabajan en conjunto para sostener cargas y mantener su forma, mientras que un mecanismo se refiere a un sistema de elementos interconectados que trabajan en conjunto para llevar a cabo un movimiento o una tarea específica.

Además, se examinaron temas como la resistencia de materiales y se evaluaron diversos tipos de estructuras y cómo el tipo de apoyo y vínculo afecta su comportamiento bajo cargas y esfuerzos.

La relación entre los diferentes tipos de apoyo y vínculo y los elementos estructurales es crucial para asegurar la estabilidad de la estructura. Los apoyos son los puntos en los que la estructura está en contacto con el suelo o con otro elemento de soporte, mientras que los vínculos son los puntos en los que los elementos estructurales se conectan entre sí. La selección de los puntos de apoyo y los vínculos adecuados dependerá del tipo de carga que se espera que soporte la estructura, así como de la forma en que se distribuyen y el sentido de estas cargas. Los apoyos pueden ser empotrados (fundados) o rotulados (rótulas).

Encargo 3

Diseñar y construir una estructura de 90 cm. de alto con bombillas (pajilla) y alfileres en las uniones (Se recomienda doblar el extremo del alfiler luego de vincular los popotes). Una vez construida se pondrá a prueba su resistencia, para esto se las deben aplicar un peso de 500 gramos en la parte superior de la estructura.

Se debe realizar un informe que registre la experiencia relacionando los conceptos vistos en clases con lo experimentado. Incluir fotos, esquemas, reflexiones y conclusiones, etc. Extensión libre.

Encuentro 4

31 de marzo, 2023

Durante la clase, se realizó una exposición por parte de todos los estudiantes sobre los trabajos realizados. Cada uno de ellos colocó el peso de 500gr sobre su estructura para comprobar si esta soportaba la carga de manera estructurada y no se convertía en un mecanismo. El desempeño del curso fue destacable, ya que ninguna estructura llegó a colapsar. Durante la sesión, se hicieron varias acotaciones y recomendaciones sobre los puntos de apoyo y la construcción de los planos de las estructuras, haciendo principal hincapié en la distribución de las cargas y cómo estas se transmiten hasta el suelo (base).

En la clase teórica se presentó de manera breve el principio de cómo funciona una viga en voladizo, mostrando la estructura elemental que la compone e indicando la distribución de sus fuerzas correspondientes a la tracción y a la compresión, representadas con un cable y una barra respectivamente.

Encargo 4

Para el encargo, las mismas parejas deberían construir la viga presentada en clase (con hilos y barras), donde el largo de la viga deberá ser como mínimo a 4 veces su alma. Para ello, la construcción es totalmente libre en tamaño, considerando siempre una escala oportuna para poder trabajar y construir.

El encargo además debe ir acompañado por láminas en formato carta que dejen registro de la experiencia y construcción del encargo realizado.

Encuentro 5

21 de abril, 2023

Se realizó una evaluación de los modelos creados por los estudiantes, destacando la importancia de que los diferentes componentes estuvieran conectados de manera "articulada". Esto implicaba que la estructura debía ser capaz de sostenerse por sí misma sin necesidad de pegamento y que debía tener puntos de tensión y contracción para soportar peso. Las entregas del taller estuvieron en general bien logradas cumpliendo de buena manera con las solicitudes de peso que le agregaban a la viga.

Dentro del tema abordado en la clase, se encontró el momento de inercia, el cual es una propiedad física que describe la resistencia de un objeto al cambio en su movimiento rotacional. En el contexto de las estructuras, el momento de inercia se refiere a la capacidad de un elemento estructural para resistir la flexión o torsión producida por cargas. En términos generales, cuanto mayor sea el momento de inercia de un elemento estructural, más resistente será ante cargas de flexión y torsión. Por lo tanto, considerar el momento de inercia es fundamental al diseñar y seleccionar elementos estructurales para garantizar que sean capaces de soportar cargas aplicadas de manera segura y efectiva.

Encargo 5

Los alumnos deben realizar un informe calculando el momento de inercia de 3 objetos aplicando la materia de la clase.

1.- Objeto Grande

2.- Objeto Chico / mediano

3.- Objeto Libre

Encuentro 6

28 de abril, 2023

Durante la sesión se trataron los conceptos relacionados con el esfuerzo de corte en estructuras, el cual es un tipo de fuerza que se aplica tangencialmente a una sección transversal de un material y tiene el efecto de cortar el material.

La magnitud del esfuerzo de corte se mide en unidades de fuerza por unidad de área, lo que depende de la fuerza aplicada sobre la sección transversal y del área de la sección transversal. Asimismo, el esfuerzo de corte se mide en función del ángulo de deformación en radianes. Matemáticamente, se define como la fuerza cortante dividida por el área de la sección transversal.

Es importante destacar que, en una viga, el ala superior recibe una fuerza de compresión que actúa hacia adentro, mientras que el ala inferior experimenta una tracción que actúa hacia afuera. Estas fuerzas opuestas son necesarias para mantener la viga en equilibrio y evitar su deformación bajo cargas aplicadas.

Encargo 6

Consiste en construir 2 vigas doble T para probar su resistencia a la flexión:

-1 con un alma ligera, débil. -1 con un alma resistente.

Se debe realizar un registro de la experiencia con fotos, imágenes y esquemas que permitan relacionar la experiencia con los conceptos de esfuerzo de corte tratados en clases. Además después de probarla en clase se debe hacer un registro de como se comporto la viga al someterla a carga.

Encuentro 7

05 de mayo, 2023

Durante la sesión se pusieron a prueba las vigas entregadas por los estudiantes para su revisión, donde el principal foco de atención era probar el comportamiento a su resistencia al esfuerzo de corte al aplicar pesos entre 500 a 100 gr. El taller a pesar de casi en su totalidad entregar lo solicitado poseían vigas muy resistentes inclusive en sus versiones de alma débil debido a sus proporciones y/o material utilizados.

Por lo tanto se hizo una corrección general de mantener unas proporciones adecuadas en la viga, donde se recomienda un alma de 1/30 con respecto a su largo.

Power Point de la Clase 7

Encargo 7

El encargo consiste en construir dos modelos colapsables de vigas doble T. Es importante la invención de un modo que permita ir incrementando el peso para registrar con exactitud la solicitud exacta con el cual la viga llega a su punto de corte.

Por lo tanto la primera viga es igual a la segunda, la diferencia radica en que una se usa para demostrar y dejar registro de su proceso y la otra para poder corroborar su resistencia en clases.

Se recomienda soportes en los planos perpendiculares para evitar el pandeo, utilizar la proporción recomendada en clases 1/30 y el uso de un alma débil como papel o cartulina.

La experiencia se debe documentar mediante un informe con imágenes, fotos y esquemas. Además de una parte reflexiva que analice los resultados obtenidos en relación con la materia del ramo.

Encuentro 8

12 de mayo, 2023

La clase comenzó con una práctica para evaluar la resistencia al corte de las vigas doble T proporcionadas por los estudiantes. En general, el desempeño del curso fue positivo, ya que la mayoría de las vigas colapsaron debido a su alma débil en lugar de sus alas inferior y superior (tracción y flexión respectivamente).

Después de la práctica, la clase continuó con una sección teórica sobre las tres fuerzas principales: compresión, tracción y corte. Para el experimento de la clase, se buscaba que las vigas colapsaran debido a la fuerza relacionada con el corte en lugar de la tracción o compresión, lo que significaba que los estudiantes tenían que reforzar esas áreas en sus prototipos. Sin embargo, los grupos que no lograron este objetivo no se consideraron como fracasos, sino como oportunidades para aprender y registrar las razones por las que no funcionó.

La clase confundió con las estructuras estereométricas explicando que son aquellas que se construyen a partir de unidades básicas tridimensionales, como pirámides o tetraedros, utilizando barras o aristas para formar una red tridimensional. Estas estructuras requieren de sistemas de unión y soporte específicos para mantener su forma y estabilidad, donde se profundizó en tipos de uniones y sistemas de soporte.

Power Point de la Clase 8

Encargo 8

El encargo consta de construir una estructura estereométrica, donde alcance a aparecer la estructura en plenitud.

La materialidad es libre, esta debe hacerse cargo de las uniones y dificultades al momento de intersectan las barras, en ese sentido se recomienda el uso de barras de cañita de papel (bombillas), las cuales se pueden deformar en ángulo para facilitar su unión.

La escala tiene una estrecha relación con el material usado y sus dimensiones corresponderan a la comodidad y facilidad para trabajar el material escogido.

Encuentro 9

19 de mayo, 2023

Durante la primera parte de la clase, se dedicó tiempo a examinar los modelos de estructuras tridimensionales creados por los estudiantes. Entre las observaciones realizadas se destacan las siguientes:

1.-Se hace hincapié en la importancia de concebir el modelo basándose en la realidad, de manera que cada decisión de diseño tenga un propósito y no sea simplemente el resultado de una elección arbitraria.

2.-Evitar el uso de barras dobles en la base de los tetraedros, ya que esto encarece la construcción de la estructura y añade un peso innecesario.

3.-Es fundamental tener en cuenta que los triángulos construidos deben ser equiláteros, de modo que las cargas se distribuyan uniformemente entre los tubos de acero de la estructura.

4.-Es indispensable que el sistema estructural esté cerrado, lo que implica que los tetraedros deben conectarse entre sí tanto en las cumbreras como en la base y que mantenga un mismo patrón en toda la estructura sin que hayan aberturas.

Durante la segunda sesión se toma como tema de relevancia los vínculos en los vértices de las estructuras, analizando sus encuentros dando principal importancia a la realidad constructiva de la geometría.

Encargo 9

ENCARGO INDIVIDUAL. El encargo consiste en analizar un vinculo/unión en la estructura estereométrica donde se determinen los ángulos tridimensionales de las intersecciones de sus barras, idealmente eligiendo el vértice que recibe mas intersecciones. El trabajo se puede apoyar de maquetas, planos, modelos, imágenes, texto, etc.

ENCARGOS

Tarea 1

Tarea 2

Tarea 3

Tarea 4

Tarea 5

Tarea 6

Tarea 7

Tarea 8

Tarea 9

Bibliografía

Tony Hunt, Structures Notebook: https://wiki.ead.pucv.cl/images/0/06/Tony_Hunt_s_Structures_Notebook.pdf
J.E. Gordon, Estructuras: O Por Que Las Cosas No Se Caen: https://wiki.ead.pucv.cl/images/8/88/Dokumen.tips_245274333-estructuras-o-porque-las-cosas-no-se-caen-j-gordonpdf_%281%29.pdf
J.E. Gordon, La nueva ciencia de los materiales
Juan Ignacio Baixas Figueras, Forma Resistente

Estructura 1 S1 2023 Paralelo 1