"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.
Fig. 1 Superficie Anticlástica.
Sinclástica.
Los centros de las curvaturas se encuentran en el mismo lado
de la superficie. Por ejemplo esferas y globos.
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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