"Muro habitado" de estructura de Palets

“Muro habitado”

Rubén Hernández Carretero

“MURO HABITADO”

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“Muro habitado”

Rubén Hernández Carretero

ADVERTENCIA La siguiente presentación muestra el diseño de una estructura realizada con Pallets de tipo montantes de madera maciza mediante una modulación triangular diseñada (proyecto y uniones) por Rubén Hernández Carretero y realizada gracias al equipo del taller Palet Project de la Escuela Técnica superior de Arquitectura de la Universidad de Valladolid.

© Se prohíbe la reproducción y/o copia total o parcial de los apartados Diseño, Uniones y Cálculos sin consentimiento de su autor.

Rubén Hernández Carretero Em@il: rubenhc1@hotmail.com Web: www.facebook.com/RbnHC 2

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“Muro habitado”

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AGRADECIMIENTOS - Al equipo y alumnos participantes en el taller de Palet Project UVa por su asesoramiento y ayuda en la construcción (sus organizadores: Javier Arias Madero, Javier y Pedro Sánchez López y los alumnos Sergio Mendoza Martínez y David).

-A Elena Rodríguez Fernández por su ayuda, externa al taller, en la fase del diseño.

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1-Fundamentos

INDICE

2-Materiales 3-Ubicaciones 4-Diseño 5-Uniones 6-Calculo de Uniones 7-Protptipo en Taller Palet Project_UVa_2013 4

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1-Fundamentos

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Fundamentos -El triángulo como figura indeformable en sus nudos

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Fundamentos -El triángulo equilátero como figura estable

Gran Pirámide de Keops

2500 a.C Forma Equilátera

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Pirámide Romboidal de Snefru 2600 a.C Buscaba una forma isósceles pero resulto ser una forma poco estable y muy pesada, por lo que cambiaron su forma durante su construcción

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Fundamentos -El triángulo como forma de transmitir las cargas hasta el suelo

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Fundamentos -El triángulo como forma ideal de estructuras modulares/industriales

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Fundamentos -2 triángulos = 1 rombo

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Fundamentos -2 triángulos = 1 rombo

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Fundamentos El Problema del Rombo

Tiende a aplanarse

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Fundamentos El Problema del Rombo: Solución

1- Colocar un montante que trabaje a compresión

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Fundamentos El Problema del Rombo: Solución

2- Colocar un tirante que trabaje a tracción

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Fundamentos El Problema del Rombo: Solución

Pallet Pavilion Avatar Architects

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Fundamentos HABITAR/UTILIZAR EL MURO

Pabellon de 7.000 pallets en exposición Rio+20

P&G Escenografía 16

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2-Materiales

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Materiales

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Materiales

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Materiales Materiales secundarios: -Tablillas Auxiliares -Tornillos -Cuerdas -Bridas -Otros

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2-Materiales

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Ubicaciones En Zonas de Césped como elemento de ocio

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Ubicaciones En la zona cementada como “telón” de fondo

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Ubicaciones En el “patio inglés” como método para acceder a él

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Diseño

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La disposición de los pallets (en cuanto a sus montantes) puede ser inversa a la de la infografía.

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Diseño

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El muro se va antecediendo creando escenarios

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Diseño

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Rubén Hernández Carretero Esos escenarios /Plataformas escalonadas favorecen la resistencia a vuelco

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Diseño

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Se pueden crear así diversas situaciones para “habitar” el muro

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Diseño

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La altura de cada escalón (en torno a 1m) permite que se pueda escalar la estructura

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Diseño

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El desarrollo en planta dependerá de la altura del muro y de las plataformas que queramos instalar

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Diseño

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Rubén HC

Primera plataforma (5 pallets)

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Diseño

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Segunda plataforma (12 pallets)

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Diseño

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Tercera plataforma (41 pallets)

Se pueden crear “cuevas vaciadas” si completamos la estructura por encima y/o por detrás

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Diseño

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Cuarta plataforma (26 pallets)

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Diseño

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Quinta plataforma (9 pallets)

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Diseño Total estructura: 96 pallets

*No obstante se puede reducir el número eliminando el numero de crujías, plataformas o la altura del mismo La estructura mínima podría tener entre 40 y 60 pallets.

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5-Uniones

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UNIONES 2 POSIBILIDADES DE COLOCACIÓN DE LOS PALETS

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Montantes Horizontales

Montantes Verticales

(Mas masa en la unión pero peor para la estructura en global) Solo adecuado para un máximo de 3 niveles

(Menos masa en la unión, pero mas estable y mejor para la estructura en global) Adecuado para 1, 2 , 3 o mas niveles

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UNIONES Su principal problema es el contacto ínfimo de la solución ideal

Montantes Horizontales La unión es todavía mas puntual al contactar en la zona de los tablones discontinuos

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Montantes Verticales El contacto es en toda la longitud al tener las tablillas horizontales

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UNIONES Hay que conseguir que el contacto inferior sea estable

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UNIONES Al ser un contacto ínfimo el riesgo de que el pallet inclinado se caiga al desplazarse la unión es muy alto

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UNIONES La solución es conseguir que la unión inferior no sea tan ínfima para que el pallet inferior trabaje a tracción.

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UNIONES Lo que se consigue desplazando al menos 1cm el apoyo inferior del pallet y colocando un tornillo de montaje que haga de tope

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UNIONES

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UNIONES

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El trabajo a tracción del pallet inferior se conseguiría con el trabajo de los mecanismos de unión, el esfuerzo opuesto que crea el pallet vecino y el tornillo de montaje. Con posibilidad opcional de colocar bridas o cuerdas

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UNIONES Una vez solucionado esto: ¿Cómo unirlas?

-Macizando la unión con montantes de madera maciza -Con tornillos

-Con elementos metálicos -Con tablas en prolongación

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UNIONES -Macizando la unión con montantes de madera maciza Piezas de 4cm de espesor con forma hexagonal (recortada 1cm en cada lado para solucionar el contacto intimo) obtenidas de piezas de madera maciza o tablones de obra de 20x4cm (también de madera maciza)

Tablones de obra (20x4) como los siguientes son ideales y económicos para obtener dichas piezas

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UNIONES -Macizando la unión con montantes de madera maciza CON LOS PALETS EN VERTICAL Consiste en macizar la zona de los montantes con dichos tacos (3 por cada pallet/crujía y unión) La unión montante-hexágono se haría con tableros en prolongación

La solución es buena, la pega es conseguir los hexágonos

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UNIONES La unión principal es la de las tablas horizontales que eviten que los triángulos se abran manteniendo unida la estructura.

Dado que hemos solucionado el problema del apoyo ínfimo las inclinadas apenas transmiten carga.

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UNIONES -Macizando la unión con montantes de madera maciza CON LOS PALETS EN VERTICAL Consiste en macizar la zona de los montantes con dichos tacos (3 por cada pallet/crujía y unión) La prolongación se uniría con tableros en prolongación

La solución es buena, la pega es conseguir los hexágonos

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UNIONES -Macizando la unión con montantes de madera maciza Con los pallets en horizontal

Consiste en macizar la zona de los nudos con dichos tacos (3-4 por cada pallet/crujía y unión) Dichos tacos se unirían con tornillos desde dentro de los pallets En este caso la solución es mejor de cara a la unión pero peor de cara a la estructura por la disposición de sus montantes

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UNIONES -Con tornillos

Rubén, Sergio, David y Pedro Sánchez López en Palet Project_LAVA

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UNIONES

En caso de usarla sería mas bien una unión “de montaje”

-Con tornillos CON LOS PALETS EN HORIZONTAL Dado que las tablas secundarias de los pallets no son coincidentes permiten introducir tornillos muy cerca de la unión, e incluso si metemos un taco triangular sería mas fuerte Es factible pero ¿resiste? + peor de cara a la estructura por la disposición de sus montantes

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UNIONES

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En caso de usarla sería mas bien una unión “de montaje”

-Con tornillos CON LOS PALETS EN VERTICAL Es mas complicado introducir los tornillos cerca de la unión. Si metemos un taco triangular en el interior sería mas fuerte aún Es factible pero ¿resiste?

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UNIONES Con herrajes -2 bisagras grandes por el interior de las uniones con desfase para evitar el intimo contacto -1 bisagra/escuadra grande por el exterior en la unión con intimo contacto

X 3 veces en cada pallet

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UNIONES Con herrajes

Se montan primero las bisagras 1 y 2 por el interior ya que sino funcionan peor a tracción y finalmente se cierra con la bisagra 3

En principio se descarta por motivos de presupuesto y puesto que no queremos usar herrajes

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UNIONES Con herrajes Se montan primero las bisagras 1 y 2 por el interior ya que sino funcionan peor a tracción y finalmente se cierra con la bisagra 3

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UNIONES Con herrajes Se montan primero las bisagras 1 y 2 por el interior ya que sino funcionan peor a tracción y finalmente se cierra con la bisagra 3

3

1

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2

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UNIONES Con herrajes Se montan primero las bisagras 1 y 2 por el interior ya que sino funcionan peor a tracción y finalmente se cierra con la bisagra 3

1

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2

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UNIONES Con herrajes Se montan primero las bisagras 1 y 2 por el interior ya que sino funcionan peor a tracción y finalmente se cierra con la bisagra 3

3

1

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2

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UNIONES -Con tablas en prolongación

Rubén, Sergio, David y Pedro Sánchez López en Palet Project_LAVA

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UNIONES -Con tablas en prolongación SÓLO CON LOS PALETS EN VERTICAL

Es la unión mas común de realizar pero, puesto que se cruzan varias tablas en un mismo plano, es necesario hacer una leve modificación.

No obstante su problema es que conlleva el uso de muchas tablas

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UNIONES -Con tablas en prolongación PARA ELLO HAY QUE SITUARNOS EN LA OTRA SECCIÓN (LA PERPENDICULAR AL DIBUJO) Como 2 tablas (2+2cm) equivalen a un montante (4cm) de cada pallet, si desfasamos los pórticos de pallets inclinados 2cm (cada sentido a cada lado) conseguimos que las 6 tablas se crucen solapándose y formando un macizo de 6-12cm en los nudos según la cantidad de tablas que usemos

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UNIONES -Con tablas en prolongación PARA ELLO HAY QUE SITUARNOS EN LA OTRA SECCIÓN (LA PERPENDICULAR AL DIBUJO) Como 2 tablas (2+2cm) equivalen a un montante (4cm) de cada pallet, si desfasamos los pallets inclinados 2cm uno a cada lado conseguimos que las 6 tablas se crucen solapándose y formando un macizo de 6-12cm según las tablas que usemos

Como el desfase es de 2cm a cada lado de los pallets horizontales el desfase del pórtico es mínimo y la carga no tendrá problemas para transmitirse ya que siempre quedaran 2cm

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UNIONES -Con tablas en prolongación UNION TIPO La unión tipo es muy sencilla, colocando tres tornillos a cada lado y 1 o 2 tablas por montante conseguimos prolongar los montantes hasta el siguiente pallet.

En el centro podemos colocar un tornillo y conseguir una unión “articulada”

La tabla principal es la horizontal, que trabaja a tracción y mantiene la estructura unida evitando que el triángulo se abra, las inclinadas son solamente de montaje ya que la carga se transmite en el apoyo de los pallets De hecho, si vemos que gastamos muchas tablas podemos o colocar menos en las inclinadas o buscar otro método de unión secundario (como los tornillos) en vez de tablas inclinadas.

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UNIONES -Con tablas en prolongación El sistema se complica en los extremos ya que la base de este sistema es que cada pallet ayuda a su vecino.

En estos casos colocamos varios tornillos que agarren la unión, (con la posibilidad de atar el nudo con cuerdas o abrazaderas si fuera necesario)

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UNIONES No obstante la unión principal es la de las tablas horizontales que eviten que los triángulos se abran manteniendo unida la estructura.

Dado que hemos solucionado el problema del apoyo ínfimo las inclinadas apenas transmiten carga.

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RANKING UNIONES 1-Tablas en Prolongación (monte. Vert.) (con la opción de cambiar las inclinadas por tornillos)

OPCION IDEAL y SELECCIONADA

2-Macizando la unión (ambos, + en horiz.)

3-Tornillos ¿resistiría?

4-Herrajes (descartado porque no queremos usar elem.

Metálicos) Adicional: Bridas y cuerdas 68

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6-Calculo de Uniones

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Cálculo de Uniones: Bases DISEÑO DE LA ESTRUCTURA: Montantes Verticales

Unión con tablas en prolongación

En este caso, y para simplificar la construcción del prototipo, se ha considerado una tabla por cada montante, en lugar de dos como se decía en la descripción de la unión

(Menos masa en la unión, pero mas estable y mejor para la estructura en global) Adecuado para 1, 2 , 3 o mas niveles

+

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Cálculo de Uniones: Bases RIGIDEZ DE LA ESTRUCTURA: La estructura se considera como isostática, a pesar de que las uniones centrales la dotan de un cierto hiperestatismo y rigidez a los nudos.

MÉTODO DE CÁLCULO: El cálculo de distribución de cargas se realiza sin el apoyo de ningún programa informático de cálculo de estructuras sino que se realiza mediante el método geométrico de “cremona” en el programa AutoCAD El cálculo de las uniones se realiza mediante el método de Ecuaciones de Johansen para uniones de tipo clavija entre 2 elementos descrito en el CTE-DB-SE-M y en el libro: “Estructuras de madera, diseño y calculo”, de Francisco Arriaga Martitegui, Ramón Arguelles Álvarez, Ed: AITIM; 2ª Ed 2006. Para ello los materiales son: -Tablas de madera maciza de 20mm de espesor.

-Tornillos roscados estándar de 50mm de diámetro (30 mm sin contar la rosca) No se ha calculado la resistencia de las tablas al giro que pudieran sufrir al considerar la estructura isostática y, por tanto, despreciar el mínimo giro producido en los nudos.

Tampoco se ha calculado el aguante de los palets ya que los ensayos realizados sobre ellos por las empresas suministradoras garantizan un aguante de al menos 500kg lo cual es mucho mayor de la carga a la que pueda estar sometido cada uno según el uso de la estructura (personas y pequeño mobiliario) 71

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Cálculo de Uniones: Bases CARGAS E HIPÓTESIS CONSIDERADAS: No se han aplicado coeficientes de seguridad en el cálculo de las acciones y distribución de cargas, sino que estos se aplican en el cálculo de la resistencia de la unión.

Se ha calculado la estructura para la unión de tablas en prolongación sólo en los montantes exteriores y para unas alturas de uno y dos niveles ya que de darse el caso de realizar una estructura de tres niveles los niveles más transitados serían los dos primeros No se han considerado los efectos de la nieve y el viento sobre la estructura al ser una estructura temporal, y cuyo cerramiento ofrece una escasa resistencia al paso de la nieve y del viento.

Los pesos/cargas considerados han sido los siguientes: Peso por persona: 80kg = 0.8KN Peso por Palet: 15kg = 0.15KN *Los pesos de los tornillos y de las tablas, al no superar el kilo la unidad se han despreciado por su escasa entidad en el resultado global del cálculo. *En algunos casos las hipótesis de cálculo conllevan a situaciones irreales como la de 3 personas en cada palet, no obstante esto puede servir como guía para estimar las cargas con mas niveles de altura de la estructura además de proporcionarnos una secuencia lineal de la evolución de las acciones a medida que aumentamos las cargas de la estructura.

La hipótesis más probable es la de una persona por palet, pudiendo darse el caso ocasionalmente de 2 personas.

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Cálculo de Uniones: 1 Nivel

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Cálculo de Uniones: 1 Nivel

2 PERSONAS POR PALET

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Cálculo de Uniones: 1 Nivel

3 PERSONAS POR PALET

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Cálculo de Uniones: 2 Niveles

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Cálculo de Uniones: 2 Niveles

2 PERSONAS POR PALET

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Cálculo de Uniones: 2 Niveles

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Cálculo de Uniones: CONCLUSIONES: Los nudos de la estructura, según las ecuaciones de Johansen se pueden llegar a agotar en acciones entre 42 y 75 Kg en los nudos.

Estos niveles se sobrepasan en cuanto sobrepasamos las 2 personas en el prototipo de un nivel o alcanzamos 1 persona en el prototipo de 2 niveles.

SOLUCIONES: Ante esto caben varias soluciones:

1-La mas sencilla, fijar con 2 o incluso 3 tornillos las uniones más solicitadas (teniendo la precaución de no saturar la unión con perforaciones). Esto podría llegar a duplicar o incluso casi triplicar la resistencia de la unión según su proximidad y trabajo conjunto.

2-Colocar, en vez de una tabla por montantes (como se realizó en el prototipo) dos tablas (como se citaba en el diseño de la unión), eso duplicaría la resistencia de la unión. Lo cual complica la construcción especialmente en su tiempo de duración.

3-Fijar, además de los montantes exteriores, el montante central. Esto complica la construcción en tiempo aunque no tanto como la solución anterior y otorga una resistencia de 1.5 veces más a cada nudo.

4-Combinación de varias de las soluciones anteriores.

*No obstante no hay que olvidar que se han aplicado las condiciones más restrictivas posibles en las hipótesis de cargas (probablemente muchas de ellas irreales) a la solución de unión de tablas en prolongación en su versión más simple (y por tanto menos resistente).

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7-Protptipo en Taller Palet Project_UVa_2013

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Montaje de Prototipo en Taller Palet Project UVA A cargo de: Javier Arias Madero, Javier Sánchez López como profesores Organizadores del Taller Rubén Hernández Carretero, Sergio Mendoza Martínez y David como alumnos participantes 9 de Mayo de 2013, jardín de la ETS de Arquitectura de Valladolid

MÉTODO:

Montantes Verticales (Menos masa en la unión, pero mas estable y mejor para la estructura en global) Adecuado para 1, 2 , 3 o mas niveles

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Unión con tablas en prolongación

+

En este caso, y para simplificar la construcción del prototipo, se ha considerado una tabla por cada montante, en lugar de dos como se decía en la descripción de la unión

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Unidad base

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Colocación de tablas para replanteo de unidad base

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Atornillado de Tablas en Prolongación

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Nudo central inferior

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Atornillado de Tablas desde dentro

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Sergio Mendoza Atornillando desde el interior

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Sergio Mendoza, Rubén Hernández, Javier Sánchez y David izando el módulo

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Sergio Mendoza, Rubén Hernández, Javier Sánchez y David izando el módulo

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El Módulo izado con algunas tablas de la plantilla aún fijadas a él

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Sergio Mendoza subiendo a la cumbre

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Javier Sánchez y David en el prototipo ante la mirada de Sergio

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Javier Arias contemplando el prototipo, se dejaron las tablas prolongadas por si se continuase más adelante

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Rubén Hernández subido en el módulo

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Una de las alumnas de la ETSAV subida en el módulo días después en su tiempo libre

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Construcción del Prototipo CONCLUSIONES: El inicio de la construcción fue complicado debido al método de unión, pero la elaboración de una plantilla del módulo lo simplificó mucho.

Una vez construido el módulo base de 3 unidades triangulares, las adicciones a la estructura son simples como se pudo observar en la última foto.

La construcción confirmo que las hipótesis de 3 personas por palet consideradas en cálculo eran totalmente desmesuradas ya que lo máximo admisible son 2 personas en los palets horizontales libres.

No obstante, las condiciones excesivamente restrictivas del cálculo de uniones con coeficientes de seguridad no fueron tales ya que la construcción del prototipo confirmó que la estructura resiste más de los pensado inicialmente ya que en el cálculo se reflejaba que podía empezar a sufrir con 2 personas por palet, cosa que no ocurrió al realizar esa comprobación en el modelo real (si bien no se añadieron dos personas subiendo por los palets laterales como se consideraba en el cálculo).

Ello confirma la modulación triangular como un buen método para crear una estructura indeformable y con una buena transmisión de cargas. Además de modulable.

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ANEXO:

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Otros Enlaces amigos: Taller Palet Project UVa http://paletprojectetsav.blogspot.com.es/

Palet Projects http://paletproject.blogspot.com.es/p/etsav.html

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