Cercha LenticularPablo Ferro, Nicolás Díaz, Juan Carlos Camargo, Andrés Posada, Nicolás Ortiz

Diseño (Elementos)

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x2

x5

x2

El objetivo principal de este ejercicio era diseñar una cercha lenticular en cartón Basic.

En total hicimos un sistema el cual estaría compuesto por 5 cerchas de mismo tipo unidas por diagonales.

El sistema contiene 10 riostras que unen longitudinalmente las cerchas.

El sistema contiene 2 correas que unen los apoyos de las cerchas.

Diseño (Detalles)

Garra:Este elemento se planteó para compensar el deslizamiento del apoyo en primer grado que podía hacer colapsar hacia adentro la cercha.

Muesca:Este elemento se añadió al diseño de la cercha para garantizar una mejor unión entre esta y las riostras.

Nudo:Este elemento se planteó con uniones curvas de manera a transmitir mejor las fuerzas entre los verticales y el cordón además de compensar la cortante en las uniones.

Armado (Cerchas)

El sistema está compuesto por 5 cerchas iguales, dispuestas longitudinalmente con un espaciamiento de 5 cm.

Las riostras están dispuestas de manera a seguir las curvas isostáticas de tracción ya que el material trabaja mejor con este tipo de esfuerzo.

Armado (Riostras)

Las cerchas están amarradas por una serie de riostras diagonales que forman una “x” entre cada elemento.

Esta forma de arriostramiento permite mantener la perpendicularidad de las cerchas lo que evita que fallen por colapso.

Armado (Correas)

El sistema incorpora dos correas que unen los apoyos de las cerchas.

Estos evitan que las cerchas se abran en planta por efecto de la carga.

Comportamiento (Estática)

La cercha transmite la carga a los apoyos mediante elementos que trabajan a compresión y a tracción. La correa inferior y las riostras trabajan a compresión. La correa superior y los elementos verticales trabajan a compresión; ante una situación de carga extrema, estos elementos trabajan a flexión debido a la poca sección de estos. El área de los elementos corresponde a la carga que reciben.

Al ensamblar la cubierta, esta tenía un peso de 31 gramos. Durante el ejercicio soportó un peso de 9000 gramos el cual nos dio un coeficiente de eficiencia estructural de 300,22 Cabe resaltar que esta cercha fue la que mejor eficiencia estructural tuvo al soportar casi 300 veces su peso.

Al superar una carga de aproximadamente 6000 gramos, la cercha perdió su forma lenticular. El cordón superior y las riostras comenzaron a trabajar a flexión.

Comportamiento (Deformación)

Comportamiento (Falla)

La estructura falló al soportar una carga superior a los 9000 gramos. El modo de falla se identificó a partir de ese momento ya que aunque la estructura recuperó su forma; en ciertos lugares algunos elementos presentaban arrugas y rasgaduras.

Garra:Este elemento evitó durante la deformación que la cercha colapsara hacia adentro. La cortante en este elemento hizo que la estructura fallara súbitamente por sus apoyos.

Cercha:Este elemento se flexionó en el cordón superior y los elementos verticales.En la mitad de cada una se presentaron una serie de pequeñas arrugas. La deformación fue permanente de modo que la cercha se comportó en modo plástico.

Riostra:Este elemento se flexionó en las secciones largas. La deformación no fue permanente de modo que la riostra se comportó en modo elástico.

Conclusiones

Después de que la cubierta falló, nos dimos cuenta que nuestra decisión de diseño, poner las garritas, fue perjudicial. Esto se debe a que una estructura no debe fallar súbitamente sino que debe proveer un tiempo suficiente para ser evacuada.

Tenemos que resaltar que nuestro tipo de cercha, en forma lenticular, tiene unas propiedades innatas para que fuese de las que mejor se desempeñara en la prueba de carga y esto se debe a su geometría y por ende a la naturaleza de transmisión de fuerzas.

Los cambios de diseño propuestos para este mismo tipo de cercha son:- Supresión de las garras y aumento del área del apoyo en primer

grado.- Aligeramiento de las secciones que trabajan a tracción lo que podría

aumentar el índice de eficiencia estructural sin comprometer la carga máxima de la estructura.