FUNDAMENTACIÓN ESTRUCTURAL ESPACIO ACADÉMICO FUNDAMENTACIÓN ESTRUCTURAL DOCENTES ARQ. RAUL ROJAS ARQ. HELMUTH RAMOS CALONGE

SISTEMAS DE CABLES Elemento: Tensor: Es un elemento que solo trabaja a tracción pura, se puede usar para absorber empujes o adicionarle estabilidad a sistemas de “cables”, membranas o tensegrity. Longitud / Dimensión transversal = muy grande (poca resistencia la Flexión) Sistema: Cables: Es la configuración tipológica de redes de cables (elementos) para cubrir grandes luces, resistir cargas a tracción (puentes atirantados, cubiertas, sistemas de transporte, etc.) Para que un cable, como elemento o sistema, soporte cargas por tracción, debe configurarse para tal fin.

Lo anterior se logra: Conociendo las propiedades del material. Estudiando las propiedades de la sección. Estudiando las configuraciones morfológicas del sistema. Estudiando las cargas y sus formas de actuación sobre el sistema. Estudiando los apoyos. Materiales: Acero es el material más eficiente – Fibra de Aramida (“Kevlar®”) = altos Módulos de Elasticidad por tracción. – Fibras de Carbono Sección: circular, torones (varios hilos formando varios cables y éstos formando un torón) Configuraciones: redes o mallas de cables rigidizadas y ancladas Apoyos: contrapesos por tracción – mástiles – cables principales… Cargas: puntuales sobre nodos – superficiales o por área (membranas, rígidos..), horizontales (vientos, sismos, etc.)

Los cables son flexibles, por lo tanto muy susceptibles de cambiar su forma gracias a las fuerzas cambiantes o móviles, y sobretodo ante las TRANSVERSALES AL SISTEMA DE CABLES. Los empujes exteriores ocasionados por los cables, tienen que absorberse o anularse por cualquier método.

Rigidización y estabilización de sistemas de cables 1. Conformación de mallas de cables (dos o más sentidos): los cables de un sentido cargan y los otros rigidizan, o todos los cables cargan y rigidizan. 2. Peso para rigidizar y estabilizar, caso de los puentes y grandes cubiertas.

3. Estabilización de cables por mástiles y cable exterior. 4. Anillos a compresión. 5. Estabilización de sistemas de cables por medio de “aire” presión constante: ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS.

http://moleskinearquitectonico. blogspot http://moleskinearquitectonico.blogspot.com/2008/08/gimnasio-nacional-de-tokio-kenzo-tange.html Gimnasio Nacional de Yoyogi en Tokio, construido para las olimpiadas de 1964, Kenzo Tange

SISTEMAS DE MEMBRANAS Son soluciones arquitectónicas que emplean superficies de material delgado y flexible y que constituyen la estructura y la forma del edificio, cumpliendo con las funciones principales del mismo. La acción de la membrana depende de las características geométricas de la forma, es decir, de sus curvaturas y alabeos. Dichas estructuras trabajan a tracción entre sistemas adicionales de soporte y anclajes.

Las tensiones, corte y tracción, se desarrollan en la superficie y nunca perpendicular a ella. Cumplen una especie de acción de cable en dos direcciones gracias a su forma de curvatura en dos direcciones. …encierran características especiales, tales como: Tecnología: El tipo de material y sus características mecánicas son absolutamente nuevas, con su aprovechamiento máximo con respecto a su peso y a su costo permitiendo la cobertura de grandes espacios con enorme facilidad. Formal: Rompen con las cánones clásicos de la arquitectura, aparecen diseños nuevos, orgánicos, escultóricos, consecuentes con las necesidades funcionales. Funcional: Mayor claridad y flexibilidad aunque también tiene ciertas limitaciones en cuanto al uso de la edificación pero que en su conjunto constituyen los llamados Mega – espacios.

Se pueden dividir en dos grandes grupos: Membranas no pretensadas o colgadas: las cuales únicamente cumplen la función de cubrir o proteger. Adoptan formas libres y no mantienen grandes tracciones. Membranas pretensadas: tensionadas a tracción o soportadas por aire, estructuras que normalmente trabajan con DOBLE curvatura, anticlásticas o sinclásticas (el caso de las neumáticas).

Las membranas son más estables que los cables pero también deben estabilizarse y rigidizarse: Esqueleto Interno: de elementos rígido o cables (sistema de cables), los bordes son muy flexibles, éstos deben rigidizarse, casi siempre se hace con cables. Pretensado por fuerzas externas: tensores, anillos, Pretensado por fuerzas internas: mástiles, tensores o aire a presión: NEUMÁTICAS.

Estructuras de Membrana Posibilidad de cubrir grandes espacios: Las capacidades mecánicas de las membranas y su reducido peso, mayor o igual que 1 kg/m2, hacen que se puedan resolver fácilmente grandes luces con un costo relativamente bajo tanto el material de la membrana como de la estructura auxiliar o de soporte, y sobretodo la cimentación. Rapidez de ejecución, la membrana continua prefabricada sale totalmente armada del taller y, por tanto, en obra no requiere más que la construcción de la estructura auxiliar de soporte.

Carácter de temporalidad: Estructuras en la mayoría de los casos transitorias a pesar de las características de los materiales; fácil montaje, desmontaje y reutilización. Pabellones de Exposición, mercados públicos, instalaciones deportivas, tarimas para conciertos etc.

Confort interior: analicemos dos aspectos: Transmisión luminosa: Esta varía según el tipo de tejido y su recubrimiento, ofrecen una gama que va desde una transmisión pequeña de luz para las más opacas del orden de 10% hasta una transmisión para las más claras casi del 100%. Los materiales compuestos abren esta gama y regulan el principal problema: la falta de control lumínico y los posibles deslumbramientos durante el día. Aislamiento térmico Ya que el espesor de la tela es muy reducido, su aislamiento térmico es muy pobre, sin embargo podemos superar este defecto mediante el diseño (las técnicas pasivas) y la inclusión de nuevos materiales (polibutilcloruro, pvc, aramida, politetrafluoretileno –PTFE-, etc.) En climas muy fríos se pueden lograr efectos invernaderos y en climas cálidos se pueden lograr corrientes o efectos chimeneas, por ejemplo.

tomado de: www.tunlalibreria.unal.edu.co tomado de: www.transmilenio.gov.co

Figura 2. Representación esquemática de la divergencia de las acciones y reacciones en los cables y los tirantes de un puente colgante.

Figura 4. Representación esquemática de la divergencia de las acciones y reacciones en un puente atirantado. Figura 5. Puente El Alamillo. Sevilla – España. Tomado de: http://www.sevillaguia.com/sevillaguia/puentes/alamillo.htm. 24 de agosto de 2012. Puentes atirantados: En estas construcciones no hay cables curvos. Sobre los pilonos – pilares - se soportan una cantidad determinada de cables rectos – tirantes – que soportan la plataforma del puente.