5 cosas que los bloques de Lego pueden enseñar sobre ingeniería estructural

Pero para aquellos de nosotros que no buscamos romper récords, construir incluso un diseño de un pie de altura requiere previsión. ¿Se equilibrará su estructura y no se volcará? ¿La base es lo suficientemente ancha para soportarlo? ¿Puede su creación de Lego resistir las fuerzas de la naturaleza, o incluso el gato de la familia?

Jugar y experimentar con Lego se extiende más allá del tiempo de juego infantil. De hecho, estos bloques y productos presentan una oportunidad práctica para aprender los conceptos básicos de la ingeniería estructural , un campo en el que los expertos examinan preguntas similares mientras construyen edificios, puentes , automóviles, represas, estadios y otras estructuras grandes.

El último imperio de Lego y la ingeniería estructural del mundo real tienen dos cosas en común: una comprensión de la física y la creatividad . Siempre que conozca las limitaciones de los materiales con los que está trabajando, habrá menos problemas al conjurar su creación plástica, y quizás otras estructuras a medida que avance.

La escala lo es todo, especialmente si quieres construir una réplica de un monumento o edificio famoso. Lea por qué la escala también es importante para los ingenieros en la siguiente página.

1. Construyendo a Escala
2. Restricciones de carga
3. Cómo apoyarse
4. Diseñar alrededor de la naturaleza
5. Tensión y Compresión

Los conceptos de escala son importantes tanto para la construcción con Lego como para la ingeniería estructural. Después de todo, quieres construir algo que sea lo suficientemente grande para tu minifigura de juguete y sus amigos, ¿verdad?

Bueno, el mismo concepto se aplica a los ingenieros que crean espacios lo suficientemente grandes como para acomodar a un número deseable de personas. Incluso teniendo en cuenta el resultado final, hay una razón más importante para pensar en la escala: requiere planificar y modelar su estructura antes de abordar la realidad, algo imprescindible para los ingenieros y arquitectos estructurales.

Digamos que quieres construir una versión de la Torre Eiffel con piezas de Lego. Antes de reunir la cantidad de piezas que necesitará, es una buena idea determinar la escala de su proyecto y qué tan grande será. Esto le permite crear la esencia de la estructura con los ladrillos en una escala más pequeña. Construir a escala también pone los materiales de construcción en perspectiva, lo que requiere que admita sus limitaciones. Cuanto más grande sea la estructura, más facilidad tendrás para incorporar curvas y arcos en ella, incluso si usas ladrillos rectangulares. Si está especialmente preparado para el desafío, puede usar las matemáticas para reducir el tamaño de los proyectos anteriores de Lego dividiendo las secciones en tamaños más manejables.

El cielo es el límite, incluso con productos Lego. Pero, ¿es funcional su estructura? Obtenga más información en la página siguiente.

Las restricciones de carga pueden influir en la forma en que los ingenieros estructurales abordan un proyecto determinado. Aunque el término puede no sonar familiar, es básicamente una forma de cuestionar qué sucederá cuando el peso u otros factores actúen sobre una estructura u objeto.

Al usar ladrillos Lego , puede imaginarse mejor dos principios básicos que los ingenieros consideran: carga estática y carga dinámica . La carga estática incluye el peso y la presión sobre la estructura mientras está estacionaria, mientras que la carga dinámica se refiere a cómo actúan las fuerzas externas sobre la estructura mientras se usa. Por ejemplo, cada edificio tiene sus límites físicos para lo que puede soportar: su capacidad de carga estática. Pero, ¿qué pasa con algo que es un poco más móvil, como un avión diseñado para acomodar pasajeros y condiciones de vuelo siempre cambiantes? Los ingenieros deben considerar estos factores para garantizar que cuando un avión se carga dinámicamente (con personas y en el aire) sea seguro y eficiente.

Para probar las restricciones de carga dinámica, construya un puente de Lego y luego use un automóvil de control remoto o vagones de caja de madera de varios pesos para observar cómo afectan la estructura a medida que se mueven a través de ella. ¿Se pandea una de las vigas bajo el peso adicional? Jugar con la carga dinámica es mucho más efectivo que leer sobre ello en un libro de texto, donde los pesos y los números no son tangibles.

A continuación, hablaremos sobre lo que todo constructor serio de Lego necesita saber.

Saber cómo usar ladrillos para reforzar la fuerza de una estructura no solo le dará una ventaja al usar productos Lego , sino que también podría ayudarlo a entender las estructuras complejas en toda su comunidad Lego.

Digamos que creas un pintoresco pueblo en miniatura y te das cuenta de que un edificio no es muy estable y se cae. Al recogerlo, te das cuenta de que todavía está relativamente intacto. ¿Deberías desecharlo?

No necesariamente. Vea si puede proporcionar soporte adicional mediante refuerzos o agregando piezas adicionales para soporte. Para un ingeniero estructural, las armaduras, las columnas y las vigas deberían funcionar, pero las clavijas y los ejes de los conectores proporcionarán soporte adicional para su contraparte de Lego. Además, es aconsejable preguntarse: ¿Estaba apilando piezas que no coincidían o estaba construyendo con los mismos tipos de ladrillos uno encima del otro? Usar los mismos tipos de piezas para apilar es una buena estrategia para hacer que las estructuras sean más estables .

La geografía y los patrones climáticos influyen en cómo los ingenieros crean una estructura. ¿Cómo puedes probar estas condiciones usando productos Lego?

Ingeniero Estructural vs. Arquitecto    

Aunque las dos profesiones suelen colaborar, los ingenieros estructurales y los arquitectos realizan trabajos diferentes. A menudo, el arquitecto presenta un diseño y trabaja junto con un ingeniero estructural para analizar la seguridad y la eficacia del plan.

Varios concursos y experimentos visuales han utilizado proyectos de Lego para modelar las trampas de la ingeniería estructural durante eventos naturales como los terremotos . Los competidores aprenden cómo la carga sísmica , o la tensión adicional que soporta un edificio durante un terremoto, afecta a sus estructuras de pequeña escala.

Lo que tanto los constructores de Lego como los ingenieros estructurales admiten colectivamente es que crear un modelo sólido, o incluso un edificio real, requiere comprender una variedad de ondas sísmicas y los problemas que plantean. Dado que algunas áreas en el noroeste experimentan sismos de baja y alta frecuencia, los ingenieros tienen el desafío de diseñar estructuras de edificios que puedan soportar ambos.

Para crear edificios más resistentes que puedan soportar terremotos, los estudiantes construyen estructuras con techos más pesados ​​o insertan armaduras de soporte entre pisos o capas de edificios, como lo haría un equipo de ingenieros estructurales. Luego, desafían sus estructuras colocándolas en simuladores de terremotos para ver qué diseño funciona mejor. La idea es dejar que la innovación natural se arraigue, ya que algunos proyectos presentan nuevas ideas que vale la pena probar a mayor escala.

¿Qué mantiene unidos los componentes de tu puente Lego? Descubra con qué concepto de ingeniería estructural puede jugar en su sala de estar en la página siguiente.

Algunos puentes parecen desafiar la física, con piezas masivas suspendidas en el aire. Resulta que el mismo concepto que hace esto posible también funciona a menor escala con proyectos de Lego en casa.

La tensión (las fuerzas de tracción sobre los materiales) y la compresión (la presión sobre los materiales) dan a muchas estructuras un efecto flotante. Para los amantes de Lego, puede intentar suspender partes de estructuras creando sus propios arcos y puentes. Los puentes de celosía, en particular, usan tensión y compresión para realizar el trabajo. También es importante tener en cuenta la rigidez del material, ya que cederá más o menos cuando esté bajo presión adicional.

Publicado originalmente: 13 de septiembre de 2011

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