Este documento presenta 4 propuestas de modelos estructurales de un grupo estudiantil para resolver un problema. La propuesta 1 describe una estructura de carpa sostenida por globos de helio. La propuesta 2 es una "balanza invertida" equilibrada por fuerzas contrarias. La propuesta 3 es un conjunto de objetos en equilibrio compresivos. La propuesta 4 describe una estructura de bloques de madera unidos por cables y pesos para evitar el vuelco.

1. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
Propuesta 1 “La carpa”
Se trata de un sistema formado por una base (objeto CD), rematado en la parte superior por un aro, ambos
unidos por hilos. Éstos quedarían traccionados por dos fuerzas ejercidas por dos globos de helio.
Sobre los tirantes se coloca una piel textil que
envuelve la estructura a modo de carpa
La estructura se encontraría anclada al terreno (una
base) para evitar salir volando.
Estos anclajes serían los que provocarían la reacción
para contrarestar las fuerzas realizadas por los
globos de helio
Esta es una estructura donde la fuerza que
predomina es la tracción, es por tanto una
estructura traccionada
Propuesta 2 “La balanza”
Este modelo simula una “balanza invertida”, está compuesto por una varilla, una rueda y dos globos de helio
El equilibrio se consigue aplicando
fuerzas contrarias al peso propio de
la varilla y la rueda
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 1
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

2. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
Propuesta 3 “El compás”
Este es un conjunto de objetos (compás, cilindro circular, lámina de madera, material elástico y una
chincheta) dispuesto de tal manera que se
establece una relación de equilibrio,
constituyendo de esta manera un conjunto
El compás comprime en la inferior al material blando y elástico, y por la parte media comprima a la lámina
de madera, que a su vez está unida al cilindro a través de una chincheta.
La fuerza que el compás transmite a través de la lámina de madera recae en el material blando y en el
cilindro, que se mantiene a su vez en una posición estática a través de la unión de la chincheta con la lámina
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 2
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

3. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
Propuesta 4 “Los cubos”
Se trata de una estructura constituida a base de bloques de
madera apilados, colocados con desfase sucesivo uno sobre otro.
De esta manera el conjunto necesita
una serie de cables unidos a cada
bloque que evita el derrumbe de estos.
La escultura se completa mediante un
peso que cuelga del extremo del cable y
que mantiene en equilibrio al grupo de
bloques.
Principios del diseño:
La idea partió del análisis de un juego de niños. Se trata de solucionar el problema sencillo del niño que
juega a apilar bloques y se da cuenta del límite que impone el vuelco de estos para la formación de
estructuras.
Para la introducción en el diseño nos pondremos en el lugar del niño y experimentaremos para evidenciar
algunos conceptos sencillos:
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 3
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

4. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
Posición inicial: el bloque se Posición límite: alcanza un Posición vuelco: el bloque ya
mantiene sin problema. punto crítico, pero sigue en no resiste y vuelca.
equilibrio.
Analizando las fuerzas que intervienen, obtenemos que todo se debe a las líneas de acción de éstas, ya que
al desplazar el bloque la reacción del apoyo deja de estar alineada con el centro de masa y se crea un par de
fuerzas que produce el vuelco:
En principio, si colocamos los bloques sin rebosar el punto medio de cada uno (línea de acción del peso
propio) se mantendrían en equilibrio, pero ¿qué pasa si en lugar de dos colocamos 3 bloques apilados? ¿Se
mantiene esta regla? Seguiremos “jugando” con los bloques:
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 4
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

5. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
El peso de cada bloque será una fuerza Cuando existen más bloques ocurre lo mismo:
aplicada sobre el bloque inferior. Por eso el los que tienen por encima un peso vuelcan
bloque intermedio vuelca, mientras que el (excepto el inferior que no puede), mientras
superior, al no tener ninguno encima, se que el último resiste.
mantiene en equilibrio.
Variantes del diseño
Intuitivamente hacemos una estructura Es decir, al aplicar una fuerza al bloque
simétrica buscando el equilibrio. Pero no lo superior el conjunto sigue intentando volcar,
conseguimos: los bloques intermedios siguen pero éste último resiste mejor, aunque se
volcando y el superior (sobre el que hemos desliza.
añadido un nuevo apoyo) se desliza sobre el
inferior
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 5
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

6. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
Por tanto, para que ningún bloque vuelque, deberían tener todos una
fuerza que se oponga a su vuelco, así como una fuerza contraria que
impida el deslizamiento sobre los otros. Es lo que esperábamos desde
el principio, contrarrestar el par de fuerzas que originaban las
excentricidades con otro par de fuerzas de sentido contrario (también
se lograría con un empotramiento de cada bloque que originase un
momento opuesto al vuelco).
Desarrollo del diseño:
- Desechamos la eliminación de los topes puesto que aunque eran
antiestéticos, resultaban imprescindibles para conseguir el equilibrio. Nos planteábamos si se pudiera
conseguir esta fuerza aumentando el rozamiento entre los bloques, por ejemplo incorporando una
superficie de lija, aunque concluimos que la fuerza necesaria era demasiado grande como para ser viable.
- Además colocamos una alcayata como tope para evidenciar mejor la fuerza puntual que necesitaba cada
bloque.
- Al construir la maqueta observamos que el peso debe ser calibrado justamente, ya que un peso excesivo
tiraría demasiado y levantarían todos los bloques y un peso ligero no aguantaría y los dejaría volcar.
- Al principio pensábamos que la tabla de apoyo podría volcar a causa del peso que colgaba del hilo en un
extremo, pero tras realizarla y analizarla, nos dimos cuenta de que permanecía en equilibrio.
- Debatimos la implicación del peso colgado del cable. Decidimos mantenerlo tanto por estética del
conjunto, como para que se evidenciase más visualmente la idea de equilibrio.
- Decidimos colocar un cable para cada bloque, ya que cada uno tendría que aguantar una tensión distinta,
así notaríamos más fácilmente que la tensión aumenta en los bloques de abajo. Si hubiéramos colocado un
único cable la tensión variaría a lo largo de éste conforme se fuera uniendo los distintos bloques.
- Finalmente nos dimos cuenta del caso especial del bloque inferior, al que podemos eliminar el cable puesto
que no es necesario (no vuelca).
Análisis de la estructura:
- Estudio del punto donde se va a aplicar la carga
Si observamos las dos imágenes vemos como a medida que separamos el conjunto de piezas del punto
donde vamos a aplicar la carga, la fuerza necesaria para mantener este sistema en equilibrio (y por tanto el
peso en el extremo del cable) va a ser menor.
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 6
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

7. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
CARGA APLICADA CERCA DE LAS PIEZAS CARGA APLICADA EN UN PUNTO MÁS ALEJADO
Viendo la descomposición de fuerzas se observa claramente, que con la variación del ángulo que forma el
tirante con el plano del suelo, la componente horizontal cada vez va siendo mayor con respecto a la vertical.
- Tracciones del hilo
Cada pieza está sujeta con un tirante, debido a que la tracción es distinta en cada pieza, ésta es mayor a
medida que las piezas van descendiendo:
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 7
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

8. [PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES] PROBLEMA 2_Grupo R-8
El peso de cada cubo recae sobre aquel donde apoya, y así sucesivamente hasta llegar al último, como la
fuerza va aumentando, el par de fuerzas también y por lo tanto el momento. Por ello sabemos que la
tracción del hilo es distinta y mayor a medida que nos acercamos al plano del suelo. Un caso especial es el
cable de bloque inferior, ya que como está totalmente apoyado no necesita el cable que evite el vuelco.
Ángel Fernández López, Francisco León Muñoz, Álvaro Jesús Osuna Martín, Joaquín 8
Ramos Moreno, Mª Victoria Ramos Serrano, Juan José Raposo González

9. Nombre de archivo: Portafolios
Directorio: C:UsersVickyDocumentsaRquiTEcTURaEstructurasE
1TareasEjercicio 4
Plantilla:
C:UsersVickyAppDataRoamingMicrosoftTemplatesNorm
al.dotm
Título: PORTAFOLIOS.PROPUESTAS DE MODELOS ESTRUCTURALES
Asunto:
Autor: Illusion V2
Palabras clave:
Comentarios:
Fecha de creación: 04/11/2009 23:17:00
Cambio número: 30
Guardado el: 17/11/2009 16:00:00
Guardado por: Vicky
Tiempo de edición: 318 minutos
Impreso el: 17/11/2009 16:02:00
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