Estructuras desplegables de barras rectas y su optimización mediante diseño paramétrico. Caracterización geométrica y límites funcionales"

Resumen

Resumen de la tesis: A mediados del pasado siglo surgió un creciente interés en la experimentación con estructuras desplegables, impulsado por las investigaciones de diseñadores como Buckminster Fuller o Emilio Pérez Piñero. Estos pioneros emplearon modelos a escala como herramienta principal para el desarrollo de sus investigaciones. El dibujo de estas estructuras resultaba una ardua tarea debido al movimiento de sus piezas, nudos y barras. Recientemente, la aparición de software específico de Diseño Asistido por Algoritmos (AAD), o también llamado herramientas de diseño paramétrico, ha venido a resolver esta dificultad con eficacia. En consecuencia, este estudio plantea la hipótesis de que el empleo de herramientas de diseño paramétrico aplicadas al estudio de cuatro sistemas de estructuras desplegables de barras rectas articuladas (EDBRA), permite obtener novedosos resultados en relación con la caracterización geométrica de estas estructuras y sus límites funcionales. El método propuesto incluso permitiría evaluar geométricamente el comportamiento cinemático de distintos sistemas estructurales diferentes a los considerados en este estudio, sin recurrir a la previa modelización física de las estructuras. En este estudio también definiremos los límites geométricos funcionales de las estructuras, separación entre su comportamiento como mecanismo, variable, dinámico, y su comportamiento como elemento estructural, estable estático. Entre otros se definen por primera vez el coeficiente de desplegabilidad o el rango cinético, determinantes en la caracterización de la cinética de los sistemas. Con el fin de probar esta tesis la presente investigación produce cuatro líneas de resultados. Que tienen que ver con los cuatro parámetros identificados y un protocolo final En primer lugar se identifica el número de módulos de cada sistema y su capacidad para cubrir el espacio en cada caso, en función del ángulo de plegado del sistema, en condiciones de simulación idealizada (con las barras representadas simplificadamente como líneas y los nudos como puntos). A continuación se simulan las estructuras con dimensiones reales y se analiza cómo afecta la excentricidad introducida por la dimensión de los nudos a la cinética de los sistemas, considerando la sección de las barras constante. Posteriormente se analiza cómo afecta a la cinética de los sistemas la variación de la sección de las barras. Basándonos en los resultados de los dos últimos apartados se determina el rango cinético de cada sistema, definida como una superficie compleja en ℝ3 que adopta como variables el ángulo de apertura del sistema, la excentricidad y el radio de la sección de las barras. Finalmente, mediante la aplicación de este rango cinético, se propone un método gráfico gobernado por algoritmos, que permite predecir los límites del comportamiento cinético de un sistema desplegable, para cualquier configuración de las tres variables geométricas. Estos resultados aportan una nueva visión cuando se trata del diseño del sistema mecánico-estructural, prediciendo su comportamiento geométrico en el plegado y desplegado para las dimensiones resultantes del cálculo estructural. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/