Aprendiendo a diseñar estructuras....


javitecnotic - Posted on 10 February 2015

Autor: 
Javier Prieto

CONOCIMIENTOS PREVIOS AL PROYECTO:

Comenzamos a través de esta entrada el estudio de las estructuras las cuales podemos definir como "conjunto de elementos que convenientemente unidos entre sí, son capaces de resistir esfuerzos sin romperse, ni caerse"

El objetivo final es que seamos capaces de analizar las estructuras que nos rodean para conocer sus elementos, reconocer a qué esfuerzos están sometidas y qué estrategias se siguen en su diseño para que puedan soportar dichos esfuerzos, para por fin llevar a cabo la construcción de una estructura suficientemente rígida como para soportar grandes esfuerzos.

Imagen: gim-geomatics.com

 

ACTIVIDAD 1: ELABORAMOS EL ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS DE LA UNIDAD.

Vemos que de la definición anterior prácticamente nos sale la disposición del esquema que realizaremos en nuestra primera actividad, ya que en dicho esquema incluiremos:

- Los elementos que forma parte de las estructuras: Vigas, pilares, columnas, arcos,...

- Los esfuerzos a los que están sometidas las estructuras: Tracción, compresión,....

- Y las características que debe cumplir una estructura para que no se deforme, ni vuelque.

 

Al igual que hicimos con la unidad de la madera, vamos a realizar un esquema con el programa Freemind, para ello descargaréis el esquema ya iniciado a través del enlace que se muestra a continuación.

https://drive.google.com/file/d/0B53H58naE1dDOFgzQUpIUV9aYVE/view?usp=sharing

Para completar el esquema además del libro de texto, podrás utilizar las siguientes actividades interactivas:

/actividades_hot_potatoes/paginas_web_estructuras/indice.htm

 

El esquema debéis realizarlo en parejas dentro del aula, y una vez terminado debéis adjuntarlo en un correo electrónico a vuestro profesor.

 

ACTIVIDAD 2: IDENTIFICAMOS ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA Y ANALIZAMOS A QUÉ ESFUERZOS ESTÁN SOMETIDOS.

A través de los ejercicios que tenéis en la ficha de cuestiones que se os ha proporcionado en clase debemos ser capaces de:

1) Identificar qué tipo de elementos (pilar, columna, viga, cercha,...) forman parte de una estructura sencilla.

2) Analizar a qué esfuerzos está sometido cada elemento de una estructura.

 

Para aprender a realizar dicho estudio os puede ser muy útil revisar el contenido de la siguiente página web:

http://www.iesbahia.es/departamentos/Tecnologia/estructuras/anlisis_de_una_estructura.html

 

ACTIVIDAD 3: ANALIZAR Y MEJORAR LA RIGIDEZ DE UNA ESTRUCTURA. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS.

Ya en el esquema inicial hemos visto algunas técnicas para aumentar la rigidez de una estructura; por ejemplo hemos hablado del uso de los perfiles, del empleo de arcos, bóvedas y cúpulas, y el método de triangulación que consiste en dividir una estructura en triángulos a través de barras diagonales, tirantes o escuadras para mejorar la rigidez.

 

En la siguiente animación del IES Bahía de Algeciras vemos cómo efectivamente el triángulo aporta rigidez a las estructuras. En el presente apartado nos vamos a centrar principalmente en el estudio de estructuras trianguladas.

 

 

 

<iframe width="550" height="315" src="http://www.aprender20.es/periodico/sites/default/files/triangulacion.swf" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

 

A continuación, os mostramos las estructuras articuladas planas más utilizadas tanto en puentes como en cubiertas de edificios:

 

ACTIVIDAD 4: PROYECTO. DISEÑAMOS UN PUENTE DE PAPEL.

Ha llegado el momento de demostrar los conocimientos que hemos adquirido sobre las estructuras, para ello se os propone el siguiente reto:

Debéis construir un puente de papel que cumpla con las siguientes condiciones:

- Debe salvar una distancia de 30 cm.
- La anchura del puente será como máximo de 12 cm.
- Podrá pasar un barco de las siguiente dimensiones: 11 cm de ancho por 8 de alto.
- Sólo podrán utilizarse como materiales papel, cartulina, cuerda, cola blanca y pegamento termofusible.
- La estructura no debe pesar más de 750 grs.
- Debe soportar la siguiente prueba de carga:  15 kilos de peso durante 10 segundos.

A la hora de diseñar el enunciado del proyecto se han tomado como referencia diferentes proyectos elaborados por otros centros educativos, a continuación se añaden dos enlaces que os pueden ser útiles a la hora de comprender el problema al que nos enfrentamos.

http://apuntesdesdelaula.blogspot.com.es/2013/09/diseno-y-construccion-de-un-puente-de.html
http://tecnologia-escolar-eso.blogspot.com.es/2012/06/puente-de-armadura-papel.html

 

FASES DE PROYECTO:

Al igual que en los proyectos anteriores, en relación a cada una de las fases se irá publicando información más específica. Todo ello se irá enlazando a través de la siguiente tabla.

FASES DEL 

PROYECTO

1.- Busqueda inicial de información Link
2.- Propuesta individual Link
3.- Diseño del puente en grupo Link
   
   
   
   
   

 

 

1.- Búsqueda inicial de información:
La primera parte consistirá en una búsqueda individual de información. Lo que se pretende es que localicéis imágenes o vídeos de puentes:

- Construcciones reales como la que se muestra a continuación, en la que se muestren puentes que entren dentro del grupo de las estructuras trianguladas.

Imagen: artinaid.com

 

-  Maquetas de puentes realizados principalmente en papel, aunque también pueden valer otros fabricados con palillos, cerillas, palos de helado,...

Imagen: roble.pntic.mec.es/jdic0020/

 

La búsqueda de imágenes y vídeos la vamos a realizar en grupos de cuatro alumnos, los cuales van a trabajar por parejas. Una pareja se encargará de localizar construcciones reales, mientras la otra buscará maquetas de puentes; en el caso de que una de las parejas termine antes podrá ayudar a la otra pareja de compañeros. Los recursos que localicemos los vamos a ir reuniendo en una serie de presentaciones que realizaremos a través de Google Drive.

Cada diapositiva de la presentación aparte de la imagen o vídeo del puente debe contener​ un título y un par de líneas que describan el recurso que se muestra.

 

Criterios de calificación.
Número de recursos encontrados, al menos debéis localizar diez recursos de cada tipo.

- Utilidad de los recursos en relación a la solución de nuestro problema.

- La calidad o resolución de los recursos añadidos.

- La estética en la presentación: tamaño y tipo de letra utilizado tanto en el título como en la descripción del recurso, disposición de los distintos elementos dentro de la diapositiva. 

 

2.- Primeras ideas individuales:

En esta fase cada alumno deberá diseñar y representar el alzado de un puente que cumpla las condiciones propuestas en el enunciado del proyecto. 

A la hora de realizar la tarea os será de gran utilidad tomar como referencia los modelos propuestos en la actividad 3 para las estructuras triangulas planas, y la búsqueda de información que habéis realizado en la fase anterior. 

Criterios de calificación:

En el diseño individual se tendrán en cuenta los siguientes aspectos:

- Originalidad del puente.

- Limpieza en la ejecución del dibujo.

- Rigidez de la propuesta para el puente.

- Ligereza del puente propuesto.

 

3.- Diseño en grupo del puente:

Para la propuesta de grupo utilizaremos el programa Bridge Designer 2015. A la hora de elaborar esta propuesta partiremos de las siguientes variables:

- Deck elevation: 24 m

- Arch abutments: 16 m

- Select a template: Se puede elegir cualquiera de los tres.

 

Criterios de calificación:

Debéis intentar que la propuesta que realicéis cumpla con las siguientes condiciones:

- La compresión máxima que soporte el un elemento del puente debería ser de 0.3 Force/Strenght

- El presupuesto no debería subir por encima de 480,000.00 dolares.

 

Una vez obtenida la propuesta de grupo debéis enviar el archivo resultante por correo electrónico.

 

https://bridgecontest.org/resources/download/

Captura de pantalla del programa bridgecontest.org

 

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