BLOQUE TEMÁTICO 3 UNIDAD TEMÁTICA 12 LECCION 46 ESTRUCTURAS ESPACIALES

Definición Elemento resistente formado por la unión en el espacio de módulos con distintas formas geométricas, formadas por la unión de barras y nudos de acero. Los esfuerzos normales y momentos flectores disminuyen, lo que, junto a la desaparición de elementos secundarios, permite una reducción del peso de la estructura frente a estructuras tradicionales.

El elemento básico suele ser una pirámide de base cuadrada, un tetraedro, un prisma de base triangular, etc.

Ventajas de las estructuras espaciales Ligereza Grandes luces Estética bonita Facilidad para: disposición de puntos de apoyo montaje y desmontaje transporte buen comportamiento de cara a incendios y acciones sísmicas.

Tipos de estructuras espaciales Emparrillados planos

Definición Sistemas planos de vigas cruzadas en los que las cargas están aplicadas de forma perpendicular. Pueden ser bidireccionales, tridireccionales, etc.

Pabellón deportivo (Almería)

Helipuerto sobre el hospital de Puertollano.

Expooliva (Jaén)

Tipos de emparrillados Rectangulares. Barras cruzadas a 90˚ y paralelas a los apoyos. Diagonales. Barras dispuestas oblicuamente respecto a las líneas de apoyo.

Leyes de momentos E. rectangular: los momentos flectores son del mismo signo y las barras más solicitadas son las del centro del entramado, lo que obliga a un dimensionamiento de las barras variable con la solicitación que han de resistir. E. diagonal: en las esquinas de la placa aparecen momentos de signo negativo. Los valores de los momentos máximos son casi iguales para todos los elementos del entramado, lo que permite utilizar iguales secciones para todos los elementos.

Se suelen combinar las dos disposiciones, consiguiendo entramados de base cuadrada y de base cuadrada girada, según si las aristas de las bases cuadradas de las pirámides están paralelas a las fachadas o giradas 45˚.

Balaídos (Vigo) - Base cuadrada

También se emplean estructuras de dos capas formadas por unidades hexagonales (el tipo más rígido es el formado por pirámides hexagonales, cuyas cúspides se unen triangularmente)

Los emparrillados permiten cubrir edificios de cualquier forma en planta; cuadrada, rectangular, trapecial, circular, etc. Los apoyos están colocados normalmente en el contorno, aunque existen excepciones. Teatro (Zaragoza)

Rocódromo (Madrid)

Rocódromo Madrid La cubierta tiene 126 m. de diámetro y cubre todo el recinto. Está formada por seis vigas que se apoyan en un anillo exterior de hormigón y que se unen en un anillo interior de acero con forma hexagonal. El resto de la estructura de cubierta está formado por una malla espacial tetraédrica y que completa el conjunto estructura.

Centro comercial (Coruña) – plantas de diferentes formas cubiertas por estructuras espaciales

Plaza de toros (Tobarra)

Láminas

Definición Estructuras cuya superficie media (la que pasa por el centro de gravedad de las secciones) es de simple o doble curvatura. Las estructuras serán generalmente de base cuadrada o, preferiblemente, triangular.

Estación de servicio (Francia)

Espacio de euskotren (San Sebastián)

Polideportivo (Cáceres)

Elementos de las láminas Normalmente, se distinguen: Superficie, definida por la directriz y generatrices. Vigas de borde, que aseguran la indeformabilidad. Tímpanos, que actúan como rigidizadores que aseguran la indeformabiliad transversal.

Viga de borde Cadasa (Gijón)

Si la estructura es de una sola capa pero no está reforzada con tímpanos, solo se puede cubrir luces pequeñas. Para cubrir grandes luce también se emplean las llamadas cubiertas de láminas agrupadas, uniendo un cierto número de láminas elementales.

También se incluyen dentro de las láminas las cubiertas simples o múltiples a dos aguas trianguladas en los planos de los faldones.

Cúpulas

Definición Son estructuras espaciales de doble curvatura. Sus paredes están constituidas generalmente por una malla espacial en celosía, triangulada, de una o dos capas. Las reacciones en la cúpula son resistidas por el zuncho de borde que debe asegurar la indeformabilidad del contorno, y absorber los esfuerzos de compresión tracción y torsión.

Clasificación cúpulas Nervadas Cúpulas de celosía Cúpulas de paredes plegadas

Cúpulas nervadas Están formadas por arcos de celosía dispuestos radialmente y una serie de zunchos intermedios. Según sea la rigidez de los zunchos y la forma de unión con los arcos radiales, se comportan como si fuesen arcos atirantados por un zuncho inferior o como emparrillados de superficie curva.

Zunchos Arcos Cine Imax (Barcelona)

Cine Imax (Barcelona)

Cúpulas de celosía Formadas por una o varias capas de celosía de e espesor constante y un nervio (zuncho) de borde. Algunas de las más destacadas son las cúpulas de paralelos y las cúpulas geodésicas.

Cúpula de paralelos Con estructura de base triangular, cuadrada o trapezoidal. Si se ejecuta en dos o tres capas pueden resolverse diámetros hasta de 300m.

Cúpulas geodésicas Se resuelve siempre con estructura triangular de una o dos capas, y en las que todas las barras están curvadas. Con esta distribución se consigue un buen reparto de tensiones, compensando su dificultoso montaje.

Ecosphere (Israel)

Cúpulas de paredes plegadas Formadas por un cierto número de paredes planas o curvas.

Con las cúpulas se puede cubrir no solo plantas circulares, sino que cualquier planta poligonal.

Partes de las estructuras espaciales

Nudos Elementos de unión de las barras, hechos de acero y con los correspondientes taladros preparados para recibir los tornillos de unión de barras. Suelen completarse con la tapa.

Principales tipos de nudos según NTE-EAE

Dentro de los tipos generales de nudos, cada comercial establece sus propios sistemas de unión, intentando mejorar siempre la calidad y aspecto general de la estructura.

Barras Son tubos de acero cuyos extremos están preparados para recibir al nudo, pudiendo llevar o no incluidos los tornillos de sujeción.

Principales tipos de barras según NTE-EAE

Procedimiento de montaje y puesta en obra

Fabricación Las piezas son prácticamente construidas en taller, y por tanto, con un proceso totalmente controlado.

Montaje Las únicas operaciones a realizar en obra son el atornillado de barras a nudos de fijación de la estructura sobre los pilares. Normalmente, se realiza el ensamblaje en el suelo para su posterior elevación mediante grúas, ya que es más seguro.

Copa Davis (Sevilla)

A veces también se monta la estructura directamente en su posición final.

Montaje Desde la posición A, se rosca el penetrador a la esfera mediante la tuerca fija (B), y se desplaza la tuerca móvil en el sentido contrario hasta el platillo (C), por último se introduce el embellecedor de cubrejuntas, si lo hubiese (D).

Montaje Los nudos se comportan prácticamente como uniones articuladas, de modo que las barras de las estructura están casi exclusivamente sometidas a esfuerzos de tracción y compresión.

Cobertura La pendiente de la estructura se consigue a través de piezas especiales con longitud variable que van colocadas sobre los nudo superiores y que sirven de apoyo a las correas.