08-ESTRUCTURAS TENSILES

5/20/2018 08-ESTRUCTURAS TENSILES

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Estructuras Tnsiles(Membranas)

Las velas y sus mstiles son estructuras a tensin y

nadie entiende mejor su naturaleza que un marinero -Horst Berger


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Las estructuras flexibles, tales como: las mallas de

cables, y las membranas (estructuras de tensin) son

conocidas por la simplicidad de sus elementos, ascomo por su fcil ensamblaje, mnimo consumo de

materiales, mnimo desperdicio y eficiencia

energtica. Estos aspectos les permiten sobrepasar

a cualquier otro sistema estructural en trminos deli ereza ca acidad ara randes luces


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Estructuras Tnsiles

Las carpas y todo este tipo de estructuras colgantes,

no se pueden enmarcar dentro de un perodo o un

estilo arquitectnico especfico, tampoco le podemos

atribuir su creacin a algn arquitecto.

A pesar de todo esto los toldos han acompaado a

travs de la historia al hombre, tanto como en

campamentos militares, alojamientos temporales, o

refugios para vctimas de catstrofes naturales.


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A pesar de que este tipo de estructuras cumple con

los requerimientos bsicos que un edificio nos

puede ofrecer, no fue tomado en cuenta hasta

mediados de la dcada de los 50s, cuando FREI

OTTO escribi sus primeras disertaciones acerca

del desarrollo de las estructuras para toldos.


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Carpas

Definicin: una carpa es una membrana anticlsticaen tensin soportada por un arco de compresin oun mstil. Para definir este sistema estructural,primeo hay que definir los sistemas de estructuras

de forma activa

Los sistemas de estructura activa son aquellosque estn formado por un material no rgido yflexible, con una forma determinada y que fijado porsus extremos puede sostenerse por s mismo y


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A pesar que su uso se remonta a las primeras etapas de lahumanidad, las estructuras tensionadas son eminentementemodernas y su construccin requiere de materialessofisticados, como es el caso de las membranas sintticas,cables de alta resistencia y sofisticadas teoras de diseo.


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Se pueden usar cables con catenarias suspendidas demstiles para soportar las crestas de las carpas: a)mstiles externos, b) mstiles externos con cable desuspensin, c) mstiles internos con cable de suspensin

bajo la lona para soportar puntales


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Este tipo de estructuras estn conformadas

bsicamente por cuatro elementos

fundamentales que son:

El cable suspendido o cable portante: que adems de

soportar su propio peso, transmite las cargas lateralmente,

a travs de esfuerzos de traccin hasta sus puntos de

apoyo.


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Mstil o pilar vertical: este

elemento es fundamental

ya que el cable portante

transmite las cargas hacia

arriba, alejndolas del

suelo; el mstil las recibe y

las transmite hacia abajo a

travs de esfuerzos de

compresin.


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Cable tensor: se convierte en un elemento necesario

para anular la flexin en el mstil, producida por el

esfuerzo horizontal que crea en l el cable portante.

Cabe anotar la posicin del cable tensor.


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La tela o superficie tnsil: que en muchos casos es

reemplazada por una red de cables que son a veces tan

prximos que forman un tejido. (Estos cables son

utilizados para grandes luces)


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Los materiales utilizados para las membranas son tejidos depolister a los que se van agregando capas superiores einferiores de PCV en nmero de hasta dos por lado con distintosespesores, y una capa final de tefln. El tejido base da laresistencia requerida a tensin en los dos sentidos, mientrasque las capas de PVC tienen como funcin proteger al tejido

contra los rayos UV, abrasin y agentes atmosfricos,


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Para el anlisis estructural y diseo de los diferenteselementos componentes debemos tener definida la geometra

(se recomienda hacer maqueta), definir los puntos de apoyo(mstiles, arcos, apoyos al piso etc.), determinadas lascargas por peso propio y cargas externas (viento, granizo,ceniza, otras solicitaciones). Se recomienda que en el modelomatemtico se incluyan todos los elementos comomembrana, mstiles, apoyos etc


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Las fuerzas (traccin y compresin) mediante las cuales

estas estructuras desvan las fuerzas exteriores, se

consideran fuerzas normales o axiales, pues viajan a

travs de los elementos delgados.

El mecanismo por medio del cual este sistema estructural

transporta las cargas depende directamente de la forma

que tenga; por eso, en las estructuras tnsiles es tan

importante la forma anticlastica de su superficie, que esnecesaria para su estabilidad.


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1 PLATINA sujeta la tela, para que pueda ser tensada por el cable yproporciona mayor rea en el punto de traccin, evitando que sea halada de unsolo punto y no se desgarre.

2 MANGUERA : contiene los cables, para que estos no tengan contacto con latela y as no la rompan.

3 CABLE DE BORDE : ayuda a definir bien y a mantener estables las parbolas

4 CABLE DE TELA Cable de tela: halan la platina para evitar que la tela seretraiga y que pueda permanecer tensada.


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6-7 Bolsillos: sujetan los cables a la tela; son dos unosujeta el cable portante y el otro uno de borde

5- Refuerzos: se le hacen a la tela poniendo varias capas dela misma


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8- Domo de proteccin.

Superficie impermeable queprotege el remate de la tela y launin con el mstil, para evitardeterioro por el agua lluvia.

9- Anillo de traccin: proporcionauna mayor sujecin en el punto

de contacto de la tela y el mstil.


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Tanto las estructuras de forma activa, como las

estructuras tnsiles presentan varias ventajas, tales

como:

Como estas estructuras slo estn sometidas a solicitantes decompresin o traccin simples, son sistemas que permiten cubrir

un espacio empleando la mnima cantidad de material posible,

debido a su estado de equilibrio estable, sea que si se ejerce una

fuerza sobre ellas, que modifique su estado de equilibrio, al poco

tiempo volvern a su estado de reposo, se consideran comolaminas de mnima energa potencial.

Los sistemas de forma activa, debido a su identidad con la

transmisin natural de cargas (traccin y compresin), son los

mecanismos adecuados para conseguir grandes luces y construir

grandes espacios muy permeables.

La caracterstica de pretensado de las estructuras tnsiles, evita la

deformacin causada en el cable suspendido, que puede ser

flexible por las variaciones de carga que se puedan presentar.


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Paso a pasoA continuacin se detallara cada paso que se requiere para el diseo ydesarrollo de una estructura tnsil. Es esencial determinar la forma que

tomara la estructura para sacar los moldes y mandar a manufacturar latela.

Debemos tener en cuneta el espacio que queremos cubrir y lasnecesidades que vamos a satisfacer.

1. Cuando se tienen claras las condicionantes de diseo, lo primero

que se hace es ubicar y fijar los puntos mas altos (mstiles osimilares) y sitios de anclaje (fundaciones) sobre la superficie deapoyo.


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2. Luego se pone una tela sobre los mstiles y puntos de anclaje, que

nos mostrara la forma que tomara al ser estirada. La tela debe ser

mayor que el rea a cubrir, para juzgar que superficie se va a utilizary cual no.


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Casos de estudio de carpas

Aeropu erto internacional rey Ab du l Azis, terminal Haj.Fue diseada para alojar 950 000 peregrinos que visitaran laMeca en 1985. La capacidad de la terminal en cualquiermomento es de 50 000 pasajeros en un periodo de 18 horasdurante la llegada y de 80 000 por periodos mayores de 36horas durante los despegues.


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Terminal Haj, dos mdulos que muestran el diagrama dela canalizacin de cargas. Marco de cuatro mstiles en las

esquinas y marco de dos mstiles a lo largo de los bordespara resistir los esfuerzos internos de las carpas. Losmstiles interiores son sencillos porque los esfuerzosinteriores estn contrabalanceados por carpas en todoslos lados


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Estadio Riyadh

Horst Berger particip en al terminal Haj,. la estructuraconsiste en 24 mdulos de carpas idnticas repetidosalrededor de un circulo para formar un anillo de toldos quecubren las tribunas.

El centro abierto est sobre el campo de juego. Como enel Estadio Olmpico de Munich, los mstiles estncolocados en la parte posterior de los asientos paramantener una visin sin obstrucciones. Las carpas cubrenun rea total de 46.500 metros cuadrados.


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Estadio de Riyadh, modulo simple


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Estadio de Riyadh


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Mounds Stand s. Lo rd s Cr icket Field

Estructuralmente, la carpa es independiente de la terraza detabique existente, y es soportada por seis columnas tubulares deacero de (16 pulgadas) de dimetro que a su vez soportan unespinazo de vigas en acero . Una serie de vigas en cantilivernacidas del espinazo forman el piso del nivel superior y el plafndebajo de los palcos de observacin. En la parte posterior deledificio las vigas estan conectadas con vigas de alma llena quetranfieren las cargas a los tensores verticales de acero colocados

a cada 15.2m entre los arcos de la columnata.


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Mounds Stands


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La parte superior de las gradas est cubierta por la carpatejida, la cual esta tensada por un marco de perfilesestructurales de acero y cables en forma de catenarias. Eltejido se corto utilizando patrones generados porcomputadora y soldados ultrasnicamente en sietesecciones que se extienden entre los seis mstiles. Lacarpa se tensa por los anillos de acero que se levantanalrededor de cada mstil para formar un pico cnico.


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