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Estructuras Especiales

Enviado por serguei joa



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"Estructuras Especiales", fueron denominadas en el articulo conmemorativo al 150 aniversario de la ASCE (Sociedad Norteamericana de Ingenieros Civiles), a "las representaciones tridimensionales nuestras ecuaciones de equilibrio y, confirmaciones de nuestras técnicas analíticas, normativas de diseño y practicas constructivas" Bradshaw et al.(2002).

En ese grupo fueron incluidos varios tipos de estructuras como: estéreocelosias, redes de cables, estructuras inflables, membranas tensionadas entre otras muchas que sorprenden a las personas por sus diseños atrevidos y su estabilidad imponente.

Las estructuras laminares, en la ingeniería civil, son las que con un mínimo de espesor son capaces de cubrir áreas (luces) extensas. Dentro de la categoría de estructuras tensionadas entran las estructuras que para soportar las cargas externas requieren de una pretensión, por lo tanto se incluyen las estructuras inflables, redes de cables y las membranas estructurales Bradshaw et al.(2002). Este ultimo caso como característica distintiva posee que las membranas directamente traccionadas sirven de elemento de cierre además de soportar y trasmitir a sus apoyos las cargas actuantes en la estructura.

Todos los elementos en la rama de la construcción se pueden ordenar y clasificar, las membranas estructurales no son una excepción de esa regla, y las mismas pueden ser clasificadas según la forma, el material empleado, tipo de borde que se utiliza para vincular la membrana a los elementos de apoyo.

Según la forma existen dos grupos:

  • Anticlástica.

Los centros de curvatura en direcciones ortogonales de las membranas se encuentran en los lados opuestos de la superficie. Por ejemplo un hiperboloide parabólico.

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Fig. 1 Superficie Anticlástica.

  • Sinclástica.

Los centros de las curvaturas se encuentran en el mismo lado de la superficie. Por ejemplo esferas y globos.

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Fig. 2 Superficie Sinclástica.

Existen variadas formas de la variante Anticlástica Wehdorn-Roithmayr and Jurewicz(2007):

  • Cono (o de punta).

Cono puede ser simple, múltiple (conjunto de conos), el borde cercano a la base del cono fija la membrana, donde ejes catenarios ascienden hacia la cima (o vértice). Pueden existir variaciones en la altura de los picos en el caso de varios conos en la misma cubierta o incluso la geometría d cono invertido. Los puntos de soporte de los mástiles pueden estar bajo, a nivel o por encima de la membrana estructural.

  • Bóveda de arcos.

En la mayoría de los casos poseen una estructura perimetral que sirve de de bode fijo a la membrana y los arcos rígidos son colocados para crear la forma de la membrana. Estos arcos se pueden disponer paralelos entre si o cruzados, en función de la geometría deseada.

  • Hiperboloide parabólico (o velas).

Esta es la forma mas común de este tipo de estructuras, pero no por eso es la mas simple de diseñar. A partir de cuatro puntos, donde al menos uno de ellos no esta contenido en el mismo plano de los demás se trazan las catenarias y se obtiene la superficie deseada.

  • Mixta

El conjunto de las formas anteriores ha sido utilizado para crear incontables estructuras tensionadas alrededor del mundo.

Es valido aclarar que la "tela" empleada en la arquitectura textil es un conjunto de fibras sintéticas hiladas, obteniendo una malla de fibras, la cual es recubierta por una capa plastificante impermeable. Desde el punto de vista del material empleado en la construcción de las membranas, las tenso estructuras son divididas en dos grupos fundamentales según (2006):

  • Poliéster plastificado con Cloruro de Poli Vinilo (PVC).

Este material ha sido utilizado ampliamente para la confección de membranas por más de veinte años. El material es fácil de manipular y es adherido con la ayuda maquinas de alta frecuencia. Se ha acordado internacionalmente definir cuatro grados de calidad en función de las propiedades mecánicas de las telas varía desde grado I hasta el IV. Durante e proceso de diseño generalmente se selecciona el tipo de tela después del análisis tenso-deformacional. Las propiedades de los materiales deben ser dados por el fabricante.

Las telas plastificadas con PVC brindan cierta ventaja económica frente a las plastificadas por Politetrafluoretileno (PTFE o teflón), mientras que la vida útil asciende a más de 15 años.

  • Fibra de vidrio plastificada con PTFE.

PTFE es químicamente inerte brinda excelentes propiedades de escurrimiento, resistencia al fuego y la mayor duración de vida útil de mas de veinte y cinco años. Este material tiene un precio alto, pero entra en competencia con el vidrio, el principal problema que se presenta es que se debe manipular con sumo cuidado durante la fase de construcción. La colocación de esta tela se debe realizar con mucho mas cuidado y mas detallado de las piezas, no se puede unir con maquinas convencionales, en cambio una plancha especial es utilizada. La tela de fibra de vidrio plastificada con PTFE cuenta con la propiedad de ser desarmado en piezas originales con la ayuda de la misma plancha que se utilizó para el ensamblaje, esta propiedad en específico permite reparar in situ los paneles dañados.


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