Estructuras modulares temporales (emergentes) para damnificados
Prototipo basado en transformaciones formales modulares del domo geodésico, frecuencia 2
3er Congreso anual departamental
Ing. Pedro Jesús Villanueva Ramírez
Arq. Alfredo Flores Pérez
DI. Diemel Hernández Unzueta
DCG. Armando A. Suarez Salazar
Arq. Iván Alejandro Ramírez González
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14.11.2018
Geodésica de 1/2 de esfera, frecuencia 2 de 5 metros de diámetro y 2.5 metros de altura | |||||||
Caras | Aristas | Vértices | Barras A No. Long (m) | Barras B No. Long (m) | |||
40 | 65 | 26 | 35 | 1.545 | 30 | 1.366 | |
Total de barras | 65 barras | ||||||
Longitud de desarrollo barras (m) | Barras A=54.075 + Barras B=40.98 Total = 95.055 metros | ||||||
Área de la base = 18.37 m2 | Área cubierta = 36.46 m2 | ||||||
3er Congreso anual departamental
Antecedente: domo geodésico fabricado con tubo galvanizado de 1 ½ “, calibre 20
Imágenes tomadas por el grupo de investigación
Configuración del domo geodésico frecuencia 2 de 5 m de diámetro
Tracción
Compresión
Deformación = 3 mm
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Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
Datos de diseño morfológico (forma – estructura):
Tubo de acero galvanizado A57Gr52 de 1.5” de diámetro, calibre 20.
Tubos modulados a 2 medidas obtenidas de la configuración de un domo geodésico, frecuencia 2 de 5 m de diámetro.
Tubos largos de 1.545 m. Tubos cortos de 1.366 m.
Carga gravitacional combinada del peso propio de la estructura más 1.4 veces la carga viva de 175 kg actuando en los nodos ( conexiones de las barras).
Conexiones de los extremos de tubos (achatados) mediante tornillos, considerando las conexiones no fijas, permitiendo armar y desarmar la estructura.
Dobleces en los extremos de los tubos de 16° y 18°.
Nota: para lograr las nuevas formas se incrementó 1 ángulo de doblez (8°), además de barras sin doblez (0°).
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Aproximación a la base rectangular, tomado de prototipo existente
Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
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http://domospuelo.com.ar/tunel/
https://www.ziptiedomes.com/geodesic-tunnel-domes/index.htm
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11.18 m
4.75 m
2.5 m
Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico, frecuencia 2 de 5 m de diámetro
No. | longitud (m) | cantidad | Altura máx | Área (m2) | Def. máx | |
desplante | envolvente | en cm | ||||
1 | 1.545 | 103 | 2.5 | 47.75 | 84.64
| 1.52 |
2 | 1.366 | 42 | ||||
3 | 0.80 | 2 | ||||
4 | 1.70 | 2 | ||||
5 | 1.56 | 2 | ||||
| total | 151 | barras (longitud total: 252.46 m) | |||
3er Congreso anual departamental
Aproximación a la base rectangular, tomado de prototipo existente
Modelo físico
Modelo digital
Tracción
Compresión
Def. máx = 1.52 cm
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Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
Base decágono
Base cuadrada
Base cuadrada achaflanada en las esquinas
Base octagonal achaflanada
Aproximación a la base octogonal achaflanada, basado en el domo (decágono) geodésico, fr. 2
Generación de las superficies de base octagonal y cuadrada achaflanadas auxiliándose con Grashopper
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3er Congreso anual departamental
Aproximación a la base rectangular achaflanada, basado en base octogonal achaflanada
Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
Base rectangular achaflanada
Base octagonal achaflanada
Generación de las superficies de base rectangular achaflanada auxiliándose con Grashopper
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Prototipo de 4 esquinas modulares de 8 tubos.
Elementos conectores para generar las estructuras de base octogonal, cuadrada y rectangular.
Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
No. tubos | Longitud (m) | Ángulo de doblez | |
2 | 1.18 | 8° | 18° |
2 | 1.403 | 16° | 16° |
1 | 0.411 (aplastado en el centro y extremos) | Sin doblez (0°) | |
2 | 1.14 | 8° | 18° |
Total: 8 tubos. Long. Desarrollo =8.56 m por 4 módulos = 32 tubos = 32.24 m | |||
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Ángulos de doblez de los tubos
Ángulos de doblez de los tubos | Sin doblez (0°) | 8° | 16° | 18° |
1.545 m
18°
8°
18°
0°
1.545 m
0°
0°
1.545 m
1.545 m
18°
18°
1.366 m
16°
8°
1.366 m
16°
16°
1.14 m
8°
1.18 m
18°
8°
0.70 m
8°
8°
1.403 m
16°
16°
0°
0.411 m
1.366 m
34°
8°
1.624 m
8°
0°
1.624 m
8°
tronera
34°
34°
8°
0°
acceso
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Acceso y tronera
acceso
Módulo de esquina
8°
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2.5 m
6.30 m
3.32 m
6.30 m
6.30 m
6.30 m
Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
No. | longitud (m) | cantidad | altura estructura | Altura tronera | Área (m2) | Def. máx | |
desplante | envolvente | en cm | |||||
1 | 1.545 | 56 | 2.5 | 3.32 | 35 | 63.48 | 1.54 |
2 | 1.366 | 44 | |||||
3 | 1.141 | 8 | |||||
4 | 1.18 | 8 | |||||
5 | 1.403 | 8 | |||||
6 | 0.70 | 4 | |||||
7 | 0411 | 4 | |||||
| total | 132 | barras (longitud total: 202.36 m) | ||||
Generación de estructura de base cuadrada de 35 m2 de área de desplante mediante 4 esquinas modulares
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Modelo físico
Modelo digital
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Def. máx = 1.54 cm
Tracción
Compresión
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Estructuras materializadas a escala real
Modelo físico
Modelo digital
Materialización a escala real
Generación de estructura de base cuadrada de 35 m2 de área de desplante mediante 4 esquinas modulares
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Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
No. | longitud (m) | cantidad | altura | Área (m2) | Def. máx | |
estructura | desplante | envolvente | en cm | |||
1 | 1.545 | 84 | 2.5�en las �cúspides | 47.40 | 83.52 | 1.40 |
2 | 1.366 | 48 | ||||
3 | 1.141 | 8 | ||||
4 | 1.18 | 8 | ||||
5 | 1.403 | 8 | ||||
6 | 0.70 | 4 | ||||
7 | 0411 | 4 | ||||
| total | 164 | barras (longitud total: 229.6 m) | |||
Generación de la estructura de base rectangular de 47.40 m2 de área de desplante mediante 4 esquinas modulares
10.94 m
4.755 m
2.5 m
2.5 m
10.94 m
4.755 m
Modelo físico
Modelo digital
Tracción
Compresión
Def. máx = 1.4 cm
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Generación de la estructura de base rectangular de 47.40 m2 de área de desplante mediante 4 esquinas modulares
Croquis de montaje – Cantidad y longitud de tubos --
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Color Nodo | No. de barras A conectar | No de nodos |
Verde | 4 /nodo | 18 |
verde | 4 /nodo (puerta) | 1 |
magenta | 6/nodo | 29 |
magenta | 6/nodo (puerta) | 1 |
cyan | 5/nodo | 6 |
café | 3/nodo | 7 |
azul | 7/nodo | 7 |
gris | 2/nodo (puerta) | 2 |
Total nodos | 71 | |
Generación de la estructura de base rectangular de 47.40 m2 de área de desplante mediante 4 esquinas modulares
Croquis de montaje – No. de nodos y tubos a conectar a cada nodo--
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Estructuras materializadas a escala real
Montaje de estructura en la UAM-X
Montaje de estructura en San Luis Tlaxi…….
Generación de la estructura de base rectangular de 47.40 m2 de área de desplante mediante 4 esquinas modulares
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Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
No. | longitud (m) | cantidad | altura estructura | Altura a tronera | Área (m2) | Def. máx | |
desplante | envolvente | en mm | |||||
1 | 1.545 | 230 | 2.5 | 3.32 | 132 | 212 | 3.0 |
2 | 1.366 | 148 | |||||
3 | 1.141 | 8 | |||||
4 | 1.18 | 8 | |||||
5 | 1.403 | 8 | |||||
6 | 0.70 | 4 | |||||
7 | 0411 | 4 | |||||
| total | 132 | barras (longitud total: 591.80 m) | ||||
Tubo de acero de 3 pulgadas de diámetro y 0.2 pulgadas de espesor | |||||||
Generación de la estructura de base casi cuadrada de 132 m2 mediante 4 esquinas modulares
2.5 m
3.32 m
12.48 m
10.93 m
12.48 m
10.93 m
Modelo digital
Tracción
Compresión
Def. máx = 3 mm
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
Estructura con el prototipo de 4 esquinas. tubos de 1.545 y de 1.366 m.
Área de desplante: 54 m2
Estructura con el prototipo de 4 esquinas. tubos de 1.545 y de 1.366 m.
Área de desplante: 25.34 m2
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
Estructura con el prototipo de 4 esquinas. tubos de 1.545 y de 1.366 m.
Área de desplante: 10.56 m2
Estructura con el prototipo de 4 esquinas. tubos de 1.545 y de 1.366 m.
Área de desplante: 10.52 m2
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
Tubos de 1.545 m
Tubos de 1.545 y de 1.366 m
Área de desplante
y altura:
18.36 m2 y 2.12 m
2.40 m2 y 1 m
1 m2 y 1.25 m
4.10 m2 y 3.44 m
4.10 m2 y 2.15 m
2.40 m2 y 2.40 m
Área de desplante , altura y diámetro:
18.36 m2, 2.5 m y 5 m
73.47 m2, 5 m y 10 m
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
Área de desplante , altura, largo y ancho:
54.5 m2, 2.5 m, 9.40 m y 6.3 m
25.35 m2, 2.5 m, 6.30 m y 4.75 m
10.5 m2, 2.15 m, 4.75 m y 3.2 m
15.62 m2, 2.5 m, 6.30 m y 3.2 m
64.45 m2, 2.5 m, 10.93 m y 6.3 m
18 m2, 2.5 m, 4.75 m y 4.75 m
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
Área de desplante , altura, largo y ancho:
3.77 m2, 2.15 m, 2.74 m y 2.10 m
5.70 m2, 2.15 m, 3.20 m 3.20 m
10.56 m2, 2.28 m, 6 m y 2.18 m
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
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Otras tipologías logradas con el prototipo de 4 esquinas (modelos físicos)
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Objetivo: incrementar la resistencia a tracción y compresión de la estructura y reducir la deformación nodal
1ra. aproximación a la base rectangular. Conexión de 2 domos geodésicos, frecuencia 2.
Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
No. | longitud (m) | cantidad | altura (m) | Área (m2) | Def. máx | ||
mín | máx | desplante | envolvente | en mm | |||
1 | 1.545 | 44 | 2� al centro� y �extremos | 2.5�en las �cúspides | 31.66 | 67.64
| 0.98 (0.098 cm) |
2 | 1.366 | 44 | |||||
3 | 1.53 | 4 | |||||
4 | 1.19 | 4 | |||||
5 | 1.47 | 2 | |||||
6 | 1.34 | 4 | |||||
7 | 2.26 | 4 | |||||
| total | 106 | barras ((longitud total: 156.306 m) | ||||
2 m
7.7 m
2.5 m
5 m
4.0 m
2 Bases circulares
Base rectangular
Tracción
Compresión
Def. máx = 0.98 mm
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Propuestas de solución en la trasformación formal del domo geodésico
10.32 m
5 m
4.0 m
2.5 m
10.32 m
2.0 m
No. | longitud (m) | cantidad | altura (m) | Área (m2) | Def. máx | ||
mín | máx | desplante | envolvente | en mm | |||
1 | 1.545 | 44 | 2� al centro� y �extremos | 2.5�en las �cúspides | 42.30 | 84.65 | 1.10 (0.11 cm) |
2 | 1.366 | 54 | |||||
3 | 1.53 | 8 | |||||
4 | 1.19 | 4 | |||||
5 | 1.47 | 6 | |||||
6 | 1.34 | 4 | |||||
7 | 1.64 | 4 | |||||
8 | 1.31 | 4 | |||||
9 | 0.37 | 2 | |||||
10 | 2.27 | 4 | |||||
11 | 1.85 | 4 | |||||
| total | 138 | barras (longitud total: 201.965 m) | ||||
2da Propuesta uniendo 2 domos geodésicos mediante un cañón corrido central modular
Tracción
Compresión
Def. máx. = 1.10 mm
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Uno de los objetivos de la investigación es el desarrollar prototipos que incorporen el diseño integral y concurrente mediante tecnologías digitales. En este sentido, a partir del domo geodésico, frecuencia 2 de 5 m. de diámetro construido para una familia de damnificados de la Cd. De Juchitán de Zaragoza, Oax. La investigación se dirigió a buscar otras formas que por su propia morfología permitiera cubrir más área de desplante sin incrementar, tanto la altura de 2.5 m. como las dimensiones de 1.366 m y 1.545 m, respectivamente, de los tubos de la estructura temporal.
Auxiliándose del lenguaje gráfico de programación Grasshopper, se modificó la base geométrica del decágono original a un cuadrado achaflanado en las esquinas. Se diseñaron 4 módulos de esquina (prototipo) que permitieron obtener formas octogonales, cuadradas y rectangulares de la estructura temporal con la altura de 2.5 m y solo 3 ángulos de dobles en los extremos de los tubos.
Como puntos en contra fue el incremento de 32 tubos debido a los 4 módulos y una reducción relativa en la resistencia estructural que, si se considera que una de las funciones es ser una estructura temporal, cumple con la resistencia suficiente para absorber una combinación de carga del peso propio de los tubos más 1. veces la carga viva de 175 kg.
Conclusiones
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Para mejorar el prototipo, actual-mente se esta trabajando en un conector omni-direccional que permita, por un lado girar en dos direcciones, evitando el doblez de los extremos de los tubos y, por otro lado, sea lo suficientemente resistente ante las cargas concentradas que se pueden presentar en los nodos.
Conclusiones
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Para los casos en que la resistencia estructural es necesaria incrementarla, se experimento con nuevas morfologías obteniendo 2 estructuras con menor deformación; para ello se diseño un modulo central que sustituye las 4 esquinas
https://www.pinterest.com.mx/pin/467741111272854274/
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Referencias bibliográficas
Software
Página Web
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GRACIAS
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