Estructuras Textiles - Juan Varcárcel

1ESTRUCTURAS IV

E.T.S. ARQUITECTURA DE A CORUA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN Juan Prez Valcrcel

ESTRUCTURAS TEXTILES

ESTRUCTURAS TEXTILESJUAN PREZ VALCRCEL

Catedrtico de Estructuras

E.T.S.A. de La Corua

2ESTRUCTURAS IV



Palco de msica en Kassel, Alemania (1953)

Arquitecto: Frei Otto

Caractersticas:

Membrana de algodn sobre cables paralelos

Mstiles de acero (l = 5m)

Cables de acero 16

Anclajes 22 t.

3ESTRUCTURAS IV



Pista de baile en Colonia, Alemania (1957)

Arquitecto: Frei Otto

Caractersticas:

Membrana de algodn tensada (e=1mm)

Mstiles de acero (l = 10,40 m)

Luz cubierta 33 m

Cables de acero 22

Anclajes sobre zapatas de gravedad de hormign.

4ESTRUCTURAS IV



Auditorio al aire libre en Melbourne, Australia (1958)

Arquitecto:

Yuncken, Freeman, Griffitmsy Simpson

Caractersticas:

Red de cables. Cubricin de madera chapada en aluminio.

Mstiles de acero (l = 21 m)

Luz cubierta 80 m

5ESTRUCTURAS IV



Pista de hockey de Yale. New Haven, USA (1958)

Arquitecto:

Eero Saarinen

Caractersticas:

Red de cables. Cubricin de tablazn de madera.

Arco de madera luz = 67 m

Luz cubierta 55 m

6ESTRUCTURAS IV



Palacios de Deportes. Olimpiada de Tokio.(1964)

Arquitecto:

Kenzo Tange (Ing. Tsuboi)

Caractersticas:

Perfiles metlicos sobre cables.

7ESTRUCTURAS IV



Palacios de Deportes. Olimpiada de Tokio.(1964)

Arquitecto:

Kenzo Tange (Ing. Tsuboi)

8ESTRUCTURAS IV



Pabelln de Alemania Occidental en la Expo de Montreal, Canad(1967)

Arquitecto:

Ver ficha

Caractersticas:

Red de cables. Cubricin de membrana de P.V.C. con absorbente ultravioleta.

Mstiles de acero (l = 14 38 m)

Luz cubierta 105 m (mximo)

9ESTRUCTURAS IV



Pabelln de Alemania Occidental en la Expo de Montreal, Canad (1967)

10ESTRUCTURAS IV



Cubierta del Estadio Olmpico de Munich, Alemania (1972)

Arquitecto: Behnish & Partners con Frei Otto y F. Bubner

Caractersticas:

Red de cables. Cubricin de paneles de plexiglas de 1,80 x 1,20 m.

Cables de red 12 mm, Cables principales 82 mm

Mstiles de acero

Luz cubierta 105 m (mximo)

11ESTRUCTURAS IV



Centro de actividades. LaverneCollege California, U.S.A (1973)

Arquitecto: Shaver y Lin

Caractersticas:

Cubierta y estructura textil

12ESTRUCTURAS IV



Terminal Haj del aeropuerto de Jeddah. Arabia Saud (1981)

Arquitecto: Skymore, Owings y Merrill (S.O.M.)

Caractersticas:

Cubricin de mdulos textiles de fibra de vidrio recubierta con tefln sobre dos entramados de cables, superior e inferior.

13ESTRUCTURAS IV



Terminal Haj del aeropuerto de Jeddah. Arabia Saud (1981)

Arquitecto: Skymore, Owings y Merrill (S.O.M.)

14ESTRUCTURAS IV



Cubierta del Estadio Olmpico de Riad, Arabia Saud (1984)

Arquitecto: Fraser y Roberts.

Caractersticas:

Red de cables. Cubricin de fibra de vidrio recubierta con tefln.

Anillo interior de 80 m de radio.

Anillo exterior de 158 m de radio.

24 mstiles de acero

15ESTRUCTURAS IV





16ESTRUCTURAS IV





17ESTRUCTURAS IV



EL PALENQUE. EXPO92. SEVILLA (1992)

Arquitecto: J.M. Prada Poole. Asesoramiento de la estructura de cubierta de Harold Muhelberger

Caractersticas:

Est formado por 25 mdulos de 13x25 m con dos puntos altos cada uno de los mdulos.

El material es Polister recubierto con fibra de vidrio.

18ESTRUCTURAS IV



EL PALENQUE. EXPO92. SEVILLA (1992)

Arquitecto: J.M. Prada Poole. Asesoramiento de la estructura de cubierta de Harold Muhelberger

19ESTRUCTURAS IV



PUERTA DE LA BARQUETA. EXPO92. SEVILLA (1992)

Proyecto: Harold Muhelberger

Caractersticas:

El conjunto cuelga de dos mstiles en celosa que arrancan de un punto.

La estructura cubre 6200 m y tiene 135 metros de longitud por 70 de ancho.

La altura de los mstiles es de 55 metros.

20ESTRUCTURAS IV



CUBIERTAS DE LA EXPO-88. Brisbane. Australia (1988)

Proyecto: Harold Muhelberger

Caractersticas:

Formadas por 5 sectores semicirculares de 120 metros de dimetro sobre 5 mstiles en celosa, cubriendo un total de 40.000 m

El material de cubierta es Polister recubierto con PVC

La altura de los mstiles es de 50 metros.

21ESTRUCTURAS IV



TIPOLOGAS ESTRUCTURALES DE CUBIERTAS TEXTILES

C ESTRUCTURAS HINCHADAS Alta presinBaja presin

C ESTRUCTURAS COLGADASC ESTRUCTURAS TENSADAS

22ESTRUCTURAS IV



TIPOLOGAS ESTRUCTURALES DE ESTRUCTURAS TENSADASC Por la disposicin de masa activa

- Membranas.

- Celosas de cables.

- Redes de cables.

- Estructuras tensadas mixtas.

- Estructuras rigidizadas por cables.

C Por el tipo de sustentacin.- Superficies tensadas entre marcos rgidos.

- Superficies con lineas de apoyo internas continuas.

- Superficies tensadas entre puntos altos de apoyo y bajos de anclaje.

C Por la forma.- Modulares de tipo longitudinal.

- Modulares de tipo bidireccional.

- Polgonos simples con puntos elevados.

- Superficies sobre mstiles.

- Superficies mnimas de contorno irregular.

- Poliedros.

Estas estructuras son especialmente verstiles de forma, dentro de su complejidad.

23ESTRUCTURAS IV



MATERIALES ESTRUCTURALES PARA ESTRUCTURAS TENSADAS.C Fibras naturales:

- Lino - Camo

- Lana - Algodn

C Fibras sintticas:- Polietileno - Polister

- Poliamida - Acrlicas

- Viscosa - Aramida

- Polietileno de cadena larga

C Fibras metlicas:- Acero - Acero inoxidable

- Aleaciones de cobre - Aluminio

C Fibras minerales:- Vidrio - Carbn

24ESTRUCTURAS IV



MATERIALES DE RECUBRIMIENTO DE FIBRAS.

- Cloruro de Polivinilo (P.V.C.)

- Poliuretano (P.V.)

- Neopreno

- Caucho

- Hypaln

- Tefln (P.T.F.E.) y (F.E.P.)

- PVC con polmero plastificador (P.V.F.) O ( P.V.D.F.)

- Silicona

25ESTRUCTURAS IV



TEXTILES ESTRUCTURALES.

Fibras alta resistencia Trama + urdimbreTrama en la direccin de las mximas tracciones.

Material protector- Menor resistencia.

- Mejor comportamiento ante los agentes externos.

* Humedad

* Rayos ultravioletas

* Agresiones qumicas

26ESTRUCTURAS IV



PROPIEDADES DE LOS TEXTILES ESTRUCTURALES.C Propiedades estructurales:

- Resistencia a traccin. en N/ 50 mm o kp/5 cm Se determina en ensayos uniaxiales o biaxiales.

- Resistencia al rasgado.

Se mide sobre una muestra de 100 mm de longitud a la que se ha practicado un corte transversal de 25 mm.

- Adhesin de la capa protectora.

Se pegan dos tiras de tela de 5 cm de anchura y se separan mecnicamente (prueba de pelado). Se mide en Kp/5cm.

27ESTRUCTURAS IV



PROPIEDADES DE LOS TEXTILES ESTRUCTURALES. Propiedades de conservacin:

- Resistencia a la intemperie.

- Resistencia de la capa protectora.

- Permeabilidad de la superficie. Condensaciones- Estabilidad dimensional. Relajacin - Facilidad para la limpieza.

- Facilidad para ser reparados.

- Resistencia al fuego.

* Pueden ser autoextinguibles.

* Los de PVC se derriten a los 200C

* Los de Fibra de Vidrio se derriten a los 200C

* Producen perforaciones que ventilan el interior y ayudan a la eliminacin de humos.

* La normativa es poco adecuada a estos materiales.

28ESTRUCTURAS IV



PROPIEDADES DE LOS TEXTILES ESTRUCTURALES. Propiedades de montaje:

- Estabilidad dimensional del tejido base.

- Soldabilidad de las piezas.

Por cosido, por pegado con aportacin de algn adhesivo o por adherencia con calor.

- Resistencia al doblado.

Montaje con los paos doblados en paquetes. EL doblado no debe daar el material.

Propiedades funcionales:- Coloracin.

- Transparencia.

Desde un 15% hasta un 90%. Pueden ser opacos.

- Aislamiento.

Mal comportamiento trmico y acstico ya que por su ligereza y escaso espesor no tienen inercia trmica o acstica.

29ESTRUCTURAS IV



TEXTILES ESTRUCTURALES MS FRECUENTES. Fibra de Polister con lana acrlica recubierta de PVC.

C Diversos espesores. Para 0.9 mm la resistencia al rasgado es de 400kp/cm y la resistencia a la propagacin del rasgado es de 70 kp.

C Durabilidad entre 15 y 20 aos, elongacin del 16% y retiene la deformacin al cesar la carga.

C Es un material muy impermeable.C Se presenta en todos los colores y con acabados capaces de resistir cualquier agresin qumica.

C Es resistente al fuego con la adicin de sales retardadoras de la combustin. C Su precio est entre 9 y 12 /m.

Fibra de Nylon recubierto de PVC.C Cualidades y precios muy parecidos al anterior. C Tiene menor mdulo de elasticidad pero recupera mejor las deformaciones. C Ha sido el material ms utilizado hasta el desarrollo de las fibras del Polister.

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TEXTILES ESTRUCTURALES MS FRECUENTES. Fibra de vidrio recubierta con tefln.

C Combina la enorme resistencia del vidrio y el recubrimiento con un material qumicamente inerte que repele la humedad. Su elongacin es del 6%. Su resistencia al rasgado para 1 mmde espesor es del orden de 700kp/cm y la propagacin del rasgado de 35 kp.

C La superficie resultante es resistente a la abrasin y es incombustible.C Solo se fabrica en color blanco y su transparencia mxima es del 16%.C Durabilidad superior a 25 aos C Su precio oscila entre 60 y 90 /m.

Fibra de vidrio recubierta con siliconaC Es ms flexible que el anterior. Su resistencia a la traccin puede llegar a 700 kp/cm mientras que la propagacin del rasgado puede llegar a 40 kp. Su elongacin es del 6%.

C Solo se fabrica en color blanco y su transparencia puede llegar al 70% aunque normalmente est entre 20 y 50% .

C Es casi tan estable ante el fuego como el tefln.C Su precio oscila en torno a 40 /m.

31ESTRUCTURAS IV



DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS.

ELEMENTOS BSICOS: Cubricin textil. Puntos altos Mstiles o sistemas de cables. Puntos bajos Cimentaciones o marcos rgidos. Elementos de borde- Cables de relinga.

ELEMENTOS ADICIONALES: Mstiles. Estructura en celosa. Apoyos en bordes rgidos. Apoyos sobre vigas. Apoyos sobre cables. Apoyos sobre celosas de cables. Cierres de borde. Tensores. Anclajes y cimentaciones.

32ESTRUCTURAS IV



MSTILES

Estabilizan los puntos altos. Transmiten a compresin las reacciones. La estructura de cubierta se apoya mediante elementos auxiliares que permitan repartir las cargas ya que en estos puntos se producen las mximas tensiones.

Esfuerzos de compresin reducidos. Importante efecto del pandeo -

Estabilizadores de pandeo

33ESTRUCTURAS IV



ESTRUCTURA EN CELOSASe denominan estructuras integradas y estn constituidas por la unin de una estructura espacial con barras de gran longitud entre cuyos nudos se tensa la cubierta.

Equilibran los esfuerzos internos y no los trasmiten a cimentacin. Son muy tiles para controlar la forma

34ESTRUCTURAS IV



APOYOS EN BORDES RGIDOSConsiste en delimitar unas aristas en el espacio materializadas en superficies tubulares y ajustar superficies tensadas a estas aristas. Tiene las mismas ventajas que las anteriores.

35ESTRUCTURAS IV



APOYOS EN BORDES RGIDOSUmbrculos Expo92.

36ESTRUCTURAS IV



APOYOS EN BORDES RGIDOSEscenario en Montellano. Sevilla. (Escrig y Snchez 1993).

37ESTRUCTURAS IV



APOYOS SOBRE OTROS ELEMENTOS Soluciones ms ligeras. Apoyos en vigas. Apoyos en cables. Apoyos en celosas de cables, externas a la cubierta.

38ESTRUCTURAS IV



CIERRES DE BORDE

Refuerzan el borde. Recogen todos los esfuerzos y los transmiten a la cimentacin o a otros elementos

resistentes.

Pueden ser algunas de las estructuras rgidas tratadas, tales como perfiles metlicos, vigas y celosas trianguladas.

Ms frecuentemente se usan cables que adoptan la forma funicular de las cargas que recogen relingas El correcto trazado de las relingas es esencial en el funcionamiento adecuado de la cubierta. Uniones de relingas Puos

Soluciones especiales

39ESTRUCTURAS IV



TENSORES Permiten introducir tracciones en la estructura por accionamiento de determinadas piezas. No permite conocer la magnitud de las fuerzas introducidas salvo calibracin cuidadosa Sistemas de pinzado.

40ESTRUCTURAS IV



CABLES ACABADOS

41ESTRUCTURAS IV



ANCLAJES Y CIMENTACIONES Estructuras bsicamente en traccin.

Las tracciones deben trasmitirse a la cimentacin y y ser absorbidas mediante disposiciones capaces de resistir el arrancamiento.

Sistemas con tensores.

Las cimentaciones usuales son:

a. Zapatas y bloques masivos que equilibran las fracciones por peso propio.

b. Pilotes en traccin, en general apoyados por peso propio de los encepados.

c. Pilotes hormigonados in situ con bulbo terminal.

d. Mnsulas ligadas a cimientos comprimidos.

e. Anclajes superficiales que se equilibran con el peso de las tierras que arrastran.

f. Anclajes profundos, en general metlicos o intubados.

42ESTRUCTURAS IV



ANCLAJES Y CIMENTACIONES: EJEMPLO PUENTE DE MESINA.

43ESTRUCTURAS IV



ANCLAJES Y CIMENTACIONES

Anclaje Puente de MesinaLos bloques de anclaje en Sicilia y Calabria consisten en bloques estructurales de hormign armado. En Sicilia el suelo est compuesto por una grava de baja consistencia, mientras en Calabria hay roca slida. Los volmenes de los bloques de anclaje son: 328.000 m3 para Sicilia y 237.000 m3 para Calabria.

44ESTRUCTURAS IV



BASES DE CLCULO.ACCIONES A CONSIDERARConsideraciones generales

Cargas permanentes poco importantes.

Resisten mal las cargas puntuales. Evitar colgar de ellas elementos pesados que puedan influir en el dimensionamiento.

Acciones:

Pretensado inicial

Cargas de nieve

Segn normativa.

Consideracin de las acumulaciones de nieve en valles y depresiones.

Consideracin una carga mnima de nieve.

Cargas de viento

La succin introduce esfuerzos ms importantes que la presin.

Su magnitud y distribucin puede hacerse simplificadamente segn la norma.

Para anlisis ms precisos se requiere un tnel del viento.

45ESTRUCTURAS IV



BASES DE CLCULO.Acciones:

Acciones trmicas

Los cambios geomtricos de sus elementos pueden alterar considerablemente los esfuerzos internos.

Los incrementos de temperaturas destensarn la estructura y la estirarn los descensos de la misma.

Acciones reolgicas

El comportamiento de los materiales que componen estas estructuras varan con el tiempo, bien por envejecimiento, por fluencia o por otras circunstancias. Con el tiempo estas estructuras se destensan y puede ser necesario retensarlas peridicamente.

Acciones dinmicas

Algunas acciones como las de viento pueden requerir la comprobacin del dimensionamiento frente a efectos dinmicos.

Las acciones se materializan como cargas aplicadas en los nudos de las mallas con las se ha discretizado la estructura a partir del rea de influencia de cada uno de estos nudos.

46ESTRUCTURAS IV



BASES DE CLCULO.Estas estructuras son siempre no lineales:

No se admite la proporcionalidad de cargas-esfuerzos No es indiferente el orden de aplicacin de las acciones. Es preciso estudiar combinaciones de hiptesis en conjunto, y atendiendo a la historia de la estructura.

COMBINACIONES DE CARGAS

COMBINACIN 1: Estructura sometida a las acciones de pretensado inicial en los puntos de aplicacin de los gatos o tensores.

COMBINACIN 2:Con los esfuerzos anteriores habr que estudiar la variacin de esta estructura sometida a cargas de nieve mayoradas con 1.5.

COMBINACIN 3: Con los esfuerzos de la combinacin 1 habr que aadir la accin de viento en uno u otro sentido mayorado con 1.5.

COMBINACIN 4: Con la estructura de la combinacin 1 incluimos simultneamente las acciones de viento en uno u otro sentido ms las cargas de nieve mayoradas ambas con 1.33.

COMBINACIONES 5, 6 Y 7 : A los resultados de las combinaciones 2,3 y 4, habr que aadirles los efectos del descenso trmico que corresponda segn norma.

Para el clculo de la cimentacin habr que habr que utilizar estas combinaciones sin mayorar para obtener las reacciones correspondientes.

47ESTRUCTURAS IV



DETERMINACIN DE FORMAS.

La forma debe ajustarse para conseguir un estado ptimo y solo son conocidos algunos puntos de apoyo en el mejor de los casos.

Son estructuras muy deformables donde la geometra vara con la aplicacin de las cargas y donde el estado de pretensin interna tiene por objeto desarrollar unos esfuerzos estabilizadores en coordinacin con la nueva tipologa.

MTODOS POSIBLES

Expresiones analticas predeterminadas. Superficies mnimas. Mtodo de relajacin dinmica. Mtodo variacional. Medidas en modelo reducido.

48ESTRUCTURAS IV



ECUACIONES ANALTICAS PREDETERMINADAS

Paraboloide hiperblico

Superficie anticlstica de catenarias

z = a x - b y2 2 2 2

z = - 1k

ch k x + 1k

ch k yx

xy

y

49ESTRUCTURAS IV



Superficies trigonomtricas

Superficies de arcos de crculo

Superficies de productos

Superficie bicuadrtica

z = k cos x - k

cos yx2y2

z = - 1k

1- 1- k x +

+ 1k

1- 1-k y

xx2 2

yy2 2

z = f(x) g(y)

z = c(a - x ) (b - y )2 2 2 2

50ESTRUCTURAS IV



Hiperboloide de revolucin

Toro

xa

+ yb

- zc

= 12

2

2

2

2

2

( )z + R - x + y = r2 2 2 2 2

51ESTRUCTURAS IV



SUPERFICIES MNIMAS

CPor integracin de la ecuacin diferencial (diferencias finitas)

CMtodo experimental (superficies jabonosas)Problema de Plateau

22z z z z z z z z z2 0x y x y y x x y x y

+ + + =

52ESTRUCTURAS IV



MTODOS DE RELAJACIN DINMICA

Se parte de una malla inicial plana. No tiene por qu ser uniforme. Se fijan los puntos de contorno que se desee. Se van incrementando las cotas de los puntos altos a pequeos escalones, equilibrando cada escaln.

53ESTRUCTURAS IV



MTODO VARIACIONAL

1. Se parte de una forma inicial definida por los puntos altos y bajos, las relingas y algunas lneas que definen la superficie.

2. Se interpolan con splines grficos.

3. La malla es arbitraria y desequilibrada. Para ajustarla se somete a una contraccin generalizada, por ejemplo aplicando una contraccin trmica.

4. La forma final est prxima a una superficie estable, por lo que puede procederse al clculo.

54ESTRUCTURAS IV



MODELOS REDUCIDOS

Es un mtodo para una primera aproximacin, que precisa ser complementado con clculos. Se parte de un modelo reducido y se miden las coordenadas de sus nudos.

Captador de datos

Modelo

Medidor

Mesa de coordenadas

55ESTRUCTURAS IV



CLCULO DE ESTRUCTURAS TENSADAS

Las tensadas son estructuras de geometra variable con las cargas.Los desplazamientos no son pequeos.

El sistema de ecuaciones de equilibrio no es lineal.Resolucin es compleja con procesos especiales de linealizacin, siempre de tipo numrico. No se puede obtener expresiones analticas continuas de los esfuerzos.

C Red de cables Elementos longitudinales no lineales

Membrana Discretizacin de la superficieElementos longitudinales.Elementos planos triangulares que faceten la superficie. (M.E.F.)

C Discretizada la estructura como conjunto de elementos con determinadas propiedades, unidos por medio de nudos y con unas condiciones de contorno fijadas hay que plantear el equilibrio de fuerzas y resolver las ecuaciones no lineales resultantes con algn programa de clculo adecuado.

56ESTRUCTURAS IV




Fuerzas a considerar :

Estado de pretensado establecido previamente:Garantiza la estabilidad del conjunto.Evita que la aplicacin acciones exteriores no destense partes sustanciales de la estructura.Debe introducirse en zonas en donde sea posible utilizar un artilugio mecnico capaz de producirlas (por ejemplo en un apoyo con un tensor o un gato hidrulico ).

Acciones exteriores, fundamentalmente de viento. Por facilidad estas acciones se concentran en los nudos.Acciones reolgicas. Incrementos trmicos, relajacin del material de cubierta, etc. Son acciones que se introducirn como cambios dimensionales de la estructura y no como fuerzas.

En el proceso de clculo unos elementos estarn comprimidos y otros traccionados.El material utilizado no tiene rigidez a compresin.

57ESTRUCTURAS IV




Proceso iterativo:Nuevo clculo dando rigidez nula a los elementos comprimidos. En este segundo clculo pueden aparecer nuevos elementos comprimidos y posiblemente alguno de los de rigidez nula vuelva a entrar en traccin.Nuevo clculo anulando la rigidez de los comprimidos y devolviendo la propia a los que han recuperado traccin. Seguiremos con este proceso hasta que todos los elementos activos estn traccionados Si en el estado final hay muchos elementos destensados es que el estado de pretensado inicial era insuficiente y que tal vez se requiera aumentarlo.

En general no es necesario que absolutamente todo est en traccin para los casos ms desfavorables de carga y si estas actan en breves lapsos de tiempo puede tolerarse cierto destensado. Este procedimiento es relativamente simple y combinado con los ciclos iterativos del propio proceso de solucin del sistema de ecuaciones no lineales permite tener en cuenta que la rigidez del material es de un slo signo, sin aumentar el volumen operativo. Sin embargo en elementos finitos, asumiendo el material istropo, que aparezcan compresiones en una direccin no implica perder la rigidez en otras; por el procedimiento anterior dejara de colaborar el elemento entero. Para corregir esta incongruencia hay desarrollados recursos numricos adecuados que puedan conocerse en la bibliografa especializada.

58ESTRUCTURAS IV



DESPIECE DE CONJUNTO Y CONFECCIN DE PATRONES

Definicin de la geometra.

Medida de las distancias entre nudos.

CMaterial disponible: Bobinas de ancho pequeo, generalmente 1,60 m.

CComponer la superficie a partir de unas piezas reducidas que adems desperdicien el mnimo tejido de la bobina y tenga las menos uniones posibles. - patrones .

Patrones pequeos - Mejor adaptabilidad a la forma.Muchas uniones.

Patrones grandes - Se adaptan mal a la forma.Arrugas y bolsas.

C Las costuras son muy visibles. - Aspectos estticos.

Se triangula la superficie y se desarrolla en el plano.

2 2 2j i j i j id = (x x ) (y y ) (z z ) + +

59ESTRUCTURAS IV




Los patrones corresponden al estado final tensado. Es preciso compensar su forma.

60ESTRUCTURAS IV




Unin de piezas:Pegada.Cosida.Combinacin de cosido y pegado.

Solape simple

Solape mixto

Solape doble

Solape simple

Solape mixto

Solape doble

UNIONES COSIDAS UNIONES PEGADAS

61ESTRUCTURAS IV



DISPOSICIONES ESTRUCTURALES

Evitar luces excesivas que puedan provocar grandes tracciones en cimentacin, porque requieren fuertes pretensados.

Evitar disposiciones que precisen de elementos complementarios complejos y que enmascaren las superficies simples a que da lugar este tipo de estructuras.

Evitar depresiones que signifiquen acumulacin de sobrecargas, sobre todo de nieve o de lluvia.

Evitar que el fallo de elementos aislados no implique la ruina del conjunto. Para ello es conveniente utilizar sistemas complementarios de rigidizacin.

Las estructuras deben admitir retensados peridicos.

62ESTRUCTURAS IV



DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS GENERALES

Las aguas deben escurrir fcilmente.

Todos los puntos de la superficie deben ser accesibles para la limpieza.

En caso de catstrofe parcial hay que evitar que se desplomen elementos peligrosos sobre el recinto.

Evitar que elementos punzantes o duros toquen la superficie textil.

Separar esta de focos de calor y tambin del contacto con los usuarios.

En zonas climatolgicas en donde sean de temer granizadas de gran dimetro hay que tomar precauciones especiales.

En los casos en que se precise un control ambiental pueden usarse superficies de doble capa que aportan un buen aislamiento.

63ESTRUCTURAS IV



DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS ESPECFICAS

CABLES Y TENSORES:

El cable ha de estar torcido uniformemente.

La longitud de torsin del cable en condicin nueva no debe modificarse en toda su longitud.

La fuerza de rotura no ser inferior a la especificada en la norma para el dimetro correspondiente.

Todos los cables de alambre han de estar asegurados en los extremos contra destorceduras.

El suministro de los cables ser en rollos, teniendo presentes las siguientes precauciones:- Empezar a desenrollar por el exterior, nunca por el interior.- Se evitar el destorcimiento del cable y la formacin de cocas.- Antes de cortar el cable se harn las ligaduras oportunas para evitar que se deshagan los extremos.

El cable, antes de su montaje en la obra ser tensado al 80% de su resistencia nominal.

Los tensores sern de acero galvanizado o inoxidable, de tipo cerrado y accionamiento por rosca que seguirn las prescripciones a los tornillos de alta resistencia, recogidos en la Norma MV-107.

64ESTRUCTURAS IV




CABLES Y TENSORES:

El anclaje de los cables se realizar mediante mazarotas con el siguiente proceso de ejecucin:

- Deshacer todos los cordones .- Limpiar el alma y todos los alambres. - Lavar con ClH al 50% el conjunto del anclaje.- Introducir en una solucin CIZn y posteriormente en un bao de Sn fundido. - Colocar el conjunto en el molde y verter una mezcla fundida de Sn (66%) y

Pb(17%), Sb (12%) y Cu (5%). - La longitud de fundido debe ser como mnimo de 5 y la

angulacin del manguito de 1,6 a1,10.

Cuando el anclaje no se lleve a cabo por el procedimiento anterior se emplearn guardacabos y mordazas, prohibindose especficamente los nudos incluso para enlaces provisionales.

Las grapas se dispondrn a una distancia del doble del dimetro para guardacabos circulares e inmediato a este si es ovoidal. En cualquier caso, la separacin entre grapas consecutivas, ser como mnimo el ancho de la mordaza disponindose siempre en nmero superior a dos con las horquillas sobre el extremo del cable sin tensin.

Los cables se anclarn a los soportes mediante piezas especiales de acero conformadas con la mazarrota de tal manera que se fijen al anclaje con la interposicin de un vstago con sistema de fijacin incorporado.

65ESTRUCTURAS IV




CABLES Y TENSORES:

Se tensarn los cables disponiendo tensores entre los puntos de anclaje y los extremos de los cables en los que se ha realizado el acoplamiento fundido.Una vez realizado el montaje, el conjunto deber ser estable, perfectamente anclado a la cimentacin, con las piezas de anclaje de los cables dispuestos para su utilizacin y con todos los elementos adecuadamente protegidos contra la corrosin. m. La comprobacin dimensional de la estructura atender a los siguientes valores:

- posicin.................................. 0,1% L - verticalidad............................. 0,19% H (> 20mm)- nivelacin .............................. 0,05% L(> 15 mm) - flecha ..................................... 1/1000 (> 10 mm)

Los cables utilizados debern revisarse a los 3, 6, 12 meses posteriores a su montaje, sometiendo cada vez a todo el conjunto a un retensado de ajuste con el fin de absorber el alargamiento de asentamiento.Ser necesario un retensado, o al menos una comprobacin general del estado de retensin de la estructura, despus de haberse producido circunstancias de viento o lluvia extraordinarias. Al mismo tiempo se comprobar el estado de los anclajes, enlaces, tensores, etc. No debiendo apreciarse ningn sntoma de deslizamiento, bulbo o aflojamiento de hilos.

66ESTRUCTURAS IV




MEMBRANAS:

Se definir el tejido especificando los materiales de las fibras y los materiales de recubrimiento y cargas de ignifugado para ser clasificado el conjunto como M2. La adherencia del revestimiento ser superior a 1,5 kg/cm y la resistencia al desgarro del conjunto ser superior a 70 kilogramos, en cualquier direccin de la trama o de la urdimbre.

La resistencia a la traccin (DIN 53354) en cualquier direccin ser superior a 500 kg/5 cm no permitiendo el paso del agua bajo presin de 1MPa.

Las caractersticas se mantendrn tanto del pao como de las juntas al menos durante una hora sometido a 70.

Deber presentar una apariencia agradable, libre de manchas y de defectos que puedan provocar la acumulacin de agua o el deterioro del tejido o de la estructura soporte.

Las uniones, ya sean entre paos o a la estructura, se habrn de realizar de tal manera que las tensiones se transmitan uniformemente al tejido, minimizndose la concentracin de tensiones. En todo caso el coeficiente de seguridad en la transmisin de esfuerzos del conjunto ser siempre superior a 4.

Todos los elementos y materiales utilizados en la ejecucin de la estructura, estarn garantizados por el fabricante de acuerdo con las especificaciones anteriores.

67ESTRUCTURAS IV




MEMBRANAS:

Uniones en la membrana. Las juntas de solapado entre patrones de corte sern del tipo inseparables realizadas mediante soldadura por calor, utilizando rodillos de acero o mediante radiaciones de alta frecuencia. El ancho de solape ser siempre superior a 20 mm y se proteger la unin con una faja sobrepuesta doble.

El almacenaje de la membrana o de los paos deber llevarse a efecto en un recinto cerrado, bien ventilado y protegido de la humedad del suelo y del ambiente.

El transporte se efectuar en paquetes bien protegidos y con indicacin de cmo se ha efectuado el plegado para que el desplegado pueda hacerse en la posicin definitiva.

Es necesario retensar las lonas empleadas al mes, seis y doce meses despus de su puesta en tensin y concretamente despus de que se hayan producido condiciones atmosfricas climatolgicas excepcionales.

Despus de cada retensado se comprobar el estado del tejido verificando que el recubrimiento mantiene un buen estado general, sin manchas, grietas, fisuras, desprendimientos o bolsas. Se comprobar que no existen deformaciones no previstas que puedan informarnos de la presencia de acumulacin de tensiones no deseadas en cuyo caso se reforzarn o sustituirn por personal especializado. Las costuras no deben presentar roturas en los hilos, corrimientos o deshilachaduras as como otros sntomas de deterioro.

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MEMBRANAS:

Cualquier manipulacin, reparacin o sustitucin debe ser consultada a especialistas.

No se permitir la fijacin en la membrana de elementos de cualquier tipo (por ejemplo de luminarias). Las instalaciones, construcciones y dems elementos rgidos habrn de ser situadas a una distancia mnima de 60 centmetros de sta.

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PROBLEMAS ESTRUCTURALES

Pretensado inicial incorrecto. Excesivo: Estructuras caras, con cimentacin costosa y cables con excesiva

seccin. Insuficiente: Las acciones trmicas y las dinmicas de viento, acelerarn el

destensado, producirn bolsas y propiciarn el fenmeno de fatiga y de desgaste por roce de unos elementos con otros.

Dimensionamiento escaso. No suele ser problema en el material textil.Dimensionamiento generoso en los elementos de tensin metlicos Repercusin mnima. Ajuste en la cimentacin: Pequeos incrementos de esfuerzos pueden cambiar el concepto de la misma. El tipo de suelo tambin es determinante para ello.

Problemas de pandeo en soportes.

Geometra inadecuada. Patrones complejos con cortes inadecuados.Curvaturas principales de radio muy distinto o muy planas, con lo que tendremos tracciones excesivamente grandes.

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PROBLEMAS ESTRUCTURALES

Geometra inadecuada.

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PROBLEMAS CONSTRUCTIVOS

Interaccin con elementos no estructurales: Elementos de iluminacin Carteles de sealizacin Marcadores Apoyos de cmaras Elementos punzantes Cargas puntuales Sobreestructuras Aire acondicionado: Aberturas de ventilacin, peso de instalaciones, etc.

Incompatibilidad de deformaciones con otros elementos: Colisiones con cerramientos, plataformas o ncleos interiores Interaccin con otros elementos estructurales propios

Dificultades de evacuacin de agua o nieve: Evitar embalsamientos. Disear desages si no se hace por cada libre

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PROBLEMAS CONSTRUCTIVOS

Diseo cuidadoso del patroneado: Adecuacin del trazado de las costuras Formacin de arrugas. A veces son inevitables Diferencias de coloracin Colisin con elementos constructivos. Pueden ser propios de la estructura como

soportes o cables o complementarios de la edificacin

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PROBLEMAS FUNCIONALES

Problemas acsticos.

Superficies muy reflectantes, con poca absorcin y por su forma muy difusores del sonido.

Aislamiento de ruidos exteriores mnimo.

Problemas de impactos sobre la superficie, p.e. la lluvia.

Algunas formas pueden vibrar con el viento o producir silbidos que tambin son incontrolables hacia el interior.

En lneas generales los paraboloides hiperblicos dan tiempos de reverberacin largos y poca absorcin, mientras que los conoides producen interferencias en algunas longitudes de onda que apagan o magnifican determinadas frecuencias.

Problemas de iluminacin.

Es muy difcil oscurecer a voluntad recintos muy traslcidos o iluminar los opacos.Para la iluminacin artificial las superficies de colores claros son muy reflectantes y proporcionan una buena difusin de los focos de luz.

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PROBLEMAS FUNCIONALES

Problemas de climatizacin.

Poca capacidad de aislamiento.

Deben tener una altura mnima de cinco metros, pues por radiacin se forma una capa junto a ellas de dos o tres metros muy caliente.

Las formas de conoide si est abiertas por los puntos altos generan efecto chimenea y ventilan muy bien.

Los recintos deben ser abiertos. Frente al fro sin embargo los recintos deben ser cerrados, con amplia exposicin al sur y no ser excesivamente voluminosos. Sistemas con doble piel pueden ser adecuados aunque son muy costosos y complejos.

Problemas de humedades.

Son envoltorios muy impermeables pero puede haber filtraciones por las costuras, sobre todo si corresponden a valles de la cubierta.

Especial atencin a la evacuacin de aguas de la cubierta.

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MONTAJE DE LAS ESTRUCTURAS

Ereccin de la estructura rgida. Consistir sta en la puesta en pie de mstiles, y los tensores y tirantes que los estabilizan as como otros elementos rgidos que participen en la sujecin de la cubierta. En el diseo de estas geometras hay que procurar que la estabilidad de los soportes y vigas necesarios no dependan del cerramiento flexible ya que en caso contrario el deterioro o rotura de este arrastrara la cada de los elementos pesados.

Despliegue del suelo e izado. Una vez situado el paquete se extender el textil de modo que as desplegado sea aproximadamente la proyeccin en planta de su posicin definitiva. Para ello habr que despejar y limpiar el suelo e incluso protegerlo para que no manche, sobre todo porque las manchas sobre la cara interior son las ms aparentes y ms difciles de eliminar. En esta posicin se pasarn o graparn las relingas, sombreretes y cuantas piezas singulares refuercen lo superficie. Posteriormente se conectarn los puntos singulares para su izado hasta su posicin definitiva con bastante holgura para que todos los bordes puedan conectarse hasta el punto en que por apriete de los tensores la superficie se vaya estirando.

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MONTAJE DE LAS ESTRUCTURAS

Control de tensiones. La traccin de todos los puntos de la superficie hay que alcanzarla mediante la accin de los elementos de apriete sobre algunos puntos singulares del borde o interiores En el clculo habremos fijado la traccin necesaria en estos puntos de estirado. El problema en obra es que podemos medir fcilmente los acortamientos de los tensores, pero es mucho ms difcil medir la traccin que se est aplicando. En general el proceso de tensado se har por escalones, de modo que todos los puntos vayan aumentando sus esfuerzos paulatinamente hasta alcanzar un estado en que toda la superficie haya quedado lisa y libre de bolsas o arrugas. A partir de ese momento habr que tensar controlando la traccin aplicada. Este control puede hacerse leyendo la presin de los gatos cuando se usen stos, por el par de apriete cuando se usen llaves dinamomtricas, o por extensmetros mecnicos si se pinzan a los cables, aunque estos slo son capaces de medir estados diferenciales. Con ello estamos controlando que en el estado de pretensado hemos alcanzado las especificaciones del proyecto. Este estado variar mucho con la vida del edificio y habr que controlarlo peridicamente.

Orden de montaje. Cuando la estructura puede interferir con otros elementos constructivos en su desplegado sobre el suelo puede ser mucho ms operativo que la cubierta textil, en un estado de tensin parcial, aparezca desde los primeros momentos de la obra cuando todava no se estn ejecutando estructuras de otros elementos constructivos En cualquier caso debe planearse muy bien en qu momento del programa resulta ms conveniente situar el levantamiento de la cubierta.

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Palacio de Congresos Maspalomas

Una superficie exterior anexa al Palacio de Congresos de Maspalomas en la que se integr una estructura tensada en forma de estrella irregular de seis puntas, tres altas y tres bajas. Los puntos altos atirantados por pilares metlicos articulados y estabilizados por cables, y tres vrtices inferiores con cables unidos a las cimentaciones

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Intercambiador Modal de las Palmas

La cubierta de lona en forma de paraboloide hiperblico, simtrica por un slo eje, fijada por slo seis puntos, encontrndose el ms alto a un cota de 28m, de altura, y los interiores a 7.7m respecto del suelo. Los vrtices altos se unen a los bpodes metlicos, distantes entre ellos 6,7m.La estructura metlica consta de dos bpodes formados por dos tubos de seccin variable y los cuatro restantes de seccin circular constante. Todos los pilares estn articulados y atirantados mediante cables a la cimentacin.

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Tennis Stadium Rothenbaum en Hamburgo

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MILLENIUM DOME. GREENWICH. LONDRES. 1999

Arquitecto: Richard Rogers Ingeniero: Buro Happold

Sistema estructural: Acero y textil.

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MILLENIUM DOME. GREENWICH. LONDRES. 1999

Arquitecto: Richard Rogers Ingeniero: Buro Happold

Sistema estructural: Acero y textil.

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MTODOS EXPERIMENTALES PARA EL DISEO DE ESTRUCTURAS TEXTILES.MEMBRANAS ELSTICAS.

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MTODOS EXPERIMENTALES PARA EL DISEO DE ESTRUCTURAS TEXTILES.MEMBRANAS ELSTICAS.

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MTODOS EXPERIMENTALES PARA EL DISEO DE ESTRUCTURAS TEXTILES.MTODO DE MOIR.

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DIRECCIONES WEB TILES

http://www.greatbuildings.com/

www.anc-d.fukui-u.ac.jp/~ishikawa/Aloss/page/main.htm

Referencia Google: aloss album of space structures- 4th April 2001 ALOSS was established by Ishikawa Lab's members. 23th May 2002 ALOSS was appeared in the book which is compiled a lot of information ...

http://www.pfeifer.de/

http://igena.com/

www.formem.com/

www.tensinet.com

http://www.performance-starbooks.com/proyectos.htm

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FINESTRUCTURAS TEXTILES

Documents

Estructuras Textiles - Juan Varcárcel