Cables Pretensados y Tensoestructuras 2010

1E S T R U C T U R A S D E T R A C C I O N 2

2D O B L E C A B L E A D O

C O N C A B L E S E S T A B I L I Z A D O R E S

C E R C H A S J A W E R T H

52005, Miln, Italia - Mario Cucinella, Architects

CUBIERTA PARA PATIO INTERIOR

92006, Pars, Francia - Manuel Guislain, Arquitecto

PISTA DE PATINAJE


PISTA DE PATINAJE

CABLES DE ACERO

DIMENSIONADO DE CABLES

Estado g

Carga = g x separacin = 20 kg/m2 x 5 m = 100 kg/m

H= 8929 kg

V= 2500 kg

R= 9300 kg

Esfuerzo en pendolones 50 kg/m

Estado n

Carga = n x separacin = 50 kg/m2 x 5 m = 250 kg/m

N = 2.5 g

R = 2.5 x 9300 kg = 23300 kg

Esfuerzo en pendolones= 2.5 x 50 kg/m = 125 kg/m

Estado v

Carga = v x separacin = - 60 kg/m2 x 5 m = 300 kg/m

N = 3 g

R = 3 x 9300 kg = 27900 kg

Esfuerzo en pendolones = 3 x 50 kg/m = 150 kg/m

Estado g + n se afloja cable inferior

R = Rg + 1.5 Rn = 9300 + 1.5 x 23300 = 44300 kg (compr)

coeficiente de seguridad a la estabilidad

Estado g + v se afloja cable superior

R = Rg + 1.5 Rv = 9300 - 1.5 x 27900 = 32600 kg (compr)

coeficiente de seguridad a la estabilidad

Estado 0: Pretensado

Pretensado Tp = 44300 kg ( cubre ambos estados)

Dimensionado para estado 0 + g + n

Nr = 2 x (44300 + 9300 + 23300) = 153800 kg

coeficiente de seguridad a la rotura

Estado g + n se afloja cable inferior

R = Rg + 1.5 Rn = 44300 kg (compr)

Catlogo HIERROMAT Tensin de Rotura

Catlogo HIERROMAT

Carga de RoturaTensin de Rotura

3 Cables flexibles 6 x 19 x 1

6 cordones de 19 alambres c/u con un alma textil

Dimetro 29 mm

Carga de Rotura c/ cable = 51710 kg

Carga de Rotura total= 3 x 51710kg = 155130 kg 153800kg

FUNDACIONES

solucin combinada:

base de compresin y pilotes de traccin

-el puntel se apoya sobre una base aislada de H A

- los tensores llegan a un cabezal del cual nacen dos pilotes de traccin inclinados (20 a 30 cm)

muertos de fundacin

-son fundaciones de anclaje

-para cargas inferiores a la 5 o 6 tn

-consisten en un volumen prismtico de H A

- su masa genera una reaccin igual o mayor a la componente vertical de la carga de traccin

transmitida por los cables

base unificada

-en una misma base ambos pies del prtico

-debe verificarse que la resultante entre las cargas del puntal , los tensores, el peso propio de prtico y base, se encuentre dentro del ncleo central para asegurarse de que toda la base trabaje a compresin

fundacin con pilotes a compresin y traccin

-puntal y tensores reemplazados por un sistema aporticado (aprovechamiento del espacio para uso)

-par reactivo que equilibra el momento de vuelco con un pie a compresin y otro a traccin

-el peso de la estructura de HA puede estabilizar la reaccin a traccin de manera de tener solo fundaciones a compresin

- fundaciones para profundidad de mas de 8 mts

FUNDACIONES

FUNDACIONES

sistema de prtico inclinado aprovechado como estructura de tribuna

D O B L E C U R V A T U R A

T E N S O E S T R U C T U R A S

REQUERIMIENTOS DE LA FORMA

Formas de doble curvatura anticlsticas:

Se forma un conjunto de cables de manera tal que cada punto pertenezca a dos curvaturas contrarias, de forma que sea cual sea la direccin de la carga el elemento tensado entre en carga correctamente.

- MEMBRANAS DE TELA Y REDES DE CABLES CASCARAS BLANDAS

VIENTO INESTABILIDAD FORMAL (FALTA DE RIGIDEZ)

EFECTO DE SUCCION INVERSION DE LA CURVATURA

APLICAR TENSION PREVIA

TENSOESTRUCTURAS

TENSION PREVIA?SU FUNCION ES GARANTIZAR QUE LOS CABLES TRABAJEN SIEMPRE A TRACCION MEDIANTE LA APLICACIN DE UNA SOLICITACION PREVIA DE TRACCION IGUAL O MAYOR A LAS CARGAS DE SERVICIO.

COMO SE APLICA LA TENSION PREVIA?MEDIANTE OTRA FLIA. DE CABLES DE CURVATURA OPUESTA, LO CUAL PERMITE APLICAR ESFUERZOS EN SENTIDO OPUESTO, ASEGURANDO ASI EL TRABAJO A TRACCION.

CABLES PORTANTES: SOPORTAN CARGAS GRAVITACIONALES

TIENEN CURVATURA POSITIVA

CABLES TENSORES O ESTABILIZANTES: SOPORTAN LA SUCCION DEL VIENTO Y PERMITEN TENSAR LA ESTRUCTURA PARA ESTABILIZAR SU FORMA. CURVATURA NEGATIVA.

TENSOESTRUCTURAS: CONSTITUIDAS

POR DOS FLIAS. DE CABLES DE

CURVATURA OPUESTA.

La pretensin interna aplicada mantiene al sistema en equilibrio esttico de

manera tal que cuando se aplica una carga externa (P), una de las

direcciones principales resistir la carga, mientras que la direccin opuesta

ayudar al sistema a mantener la estabilidad; de esta manera la tela acta

biaxialmente.

FORMAS BASICAS

PARABOLOIDE HIPERBOLICO

CONOIDE

ARCOS

ARENA DE RALEIGH

NORTH CAROLINA 1953

MODULO BASICO DE UNA TENSOESTRUCTURA

- DOS FLIAS. DE CABLES OPUESTAS: PORTANTE Y ESTABILIZANTE

- SUPERFICIE EN FORMA DE PARABOLOIDE HIPERBOLICO

- TRANSMISION DE ESFUERZOS A RELINGAS

- DESCARGA DE FUERZAS A PUNTOS ALTOS (PUNTALES DE COMPRESION Y TENSORES) Y BAJOS (TENSORES)

- SE COMBINAN PUNTOS ALTOS Y PUNTOS BAJOS ALTERNATIVAMENTE

MASTILES Y TENSORES EXTERNOS

ARCOS INTERNOS REEMPLAZAN LOS MASTILES Y TENSORES EXTERNOS

MASTILES INTERNOS Y TENSORES EXTERNOS

INCREMENTO DE PUNTOS ALTOS Y BAJOS MAYOR COMPLEJIDAD FORMAL

STAND

MUNICIPALIDAD

DE PILAR

CUBIERTA

ESCENARIOESTILO PILAR 2009

STAND PILAR GOLF

ESTILO PILAR 2009 ARQ. TENESINI

ARCOS DE COMPRESION DOMINANTE

REEMPLAZAN PUNTALES DE COMPRESION

PERMITEN FORMAR CURVAS TENSORAS

SE MANTIENEN TRACCIONADOS LOS CABLES

LABORATORIO

TIENDA CON PUNTOS ALTOS DE COMPRESION EN EL INTERIOR Y PUNTOS BAJOS DE TRACCION EN EL EXTERIOR

ARCO DE DESCARGA EN EL PERIMETRO

REFUERZO EN LA CUSPIDE DONDE HAY

CONCENTRACION DE TENSIONES

1993, Denver, Colorado, USA - C. W. Fentress, J. H. Bradbur, Architects

AEROPUERTO INTERNACIONAL DE DENVER



La estructura es tensada por medio de dos cables paralelos entre s: cables suspendidos o portantes

y cables de curvatura opuesta o estabilizantes.

Los cables suspendidos, similares a los cables de los puentes, son colgados entre los pares de

mstiles y se extienden hasta el techo de acero rgido de las boleteras, donde son anclados.

Los cables estabilizantes estn sujetos a anclajes justo afuera de las ventanas.

Para soporte adicional, cables reforzados son tensados perpendicularmente a los cables portantes y

estabilizantes con 12m de separacin. Si la estructura exterior se rompe y debe ser reemplazada

estos cables toman ms carga con la ayuda de la misma membrana tensionada. Los cables son

fijados al exterior de la membrana y cubiertos por la misma.





La membrana utilizada en esta obra por los requerimientos de duracin y resistencia a cargas es el fiberglass ( fibra de vidrio ) tejido con revestimiento de TEFLON.

CICLO DE VIDA: ms de 20 aos

TRASLUCIDEZ: proporciona hasta un 22% de transmisin de la luz natural.

DURABILIDAD: resiste fuertes variaciones de temperatura ( -73 a+ 273 C ), tambin nevadas y cargas de viento.

PESO: 1kg / m2



Se minimiz la presencia el espesor de los entramados y enmarque de los muros para lograr ms luz dentro de la terminal.

El entramado fue necesario para proveer estabilidad lateral y rigidez.

El muro sur tiene 18,5 mts de alto y 67 mts de largo

Una viga horizontal simtrica en interior y

en el exterior rigidiza el muro a los 11m de

la base distribuyendo uniformemente la

carga lateral a lo largo del muro.

Los cables verticales varan de acuerdo ala forma de la curvatura de la viga

horizontal y estn espaciados cada 4,5m.

La estructura del muro es independientede la de cubierta y puede ser retirada y

reensamblada para acomodarse al

crecimiento futuro.



Los dos sistemas de cerramiento, superior y vertical, funcionan independientemente uno de otro.

Para superar esta diferencias se introduce aire por tubos, logrando expandir o contraer los movimientos de la membrana, stos estn instalados entre la dos capas de techo para lograr un sellado efectivo entre el borde de techo y el muro.

Por esta razn el techo admite deformaciones de 90 cm mientras que el desplazamiento del muro es de slo 7,5 cm.



PROCESO DE DISEO DE UNA TENSOESTRUCTURA

1. Bsqueda de la Forma

2. Definicin de la materialidad

3. Estudio de las acciones y clculo de esfuerzos y deformaciones

4. Dimensionado de los elementos componentes

5. Resolucin constructiva: detalles, uniones, anclajes, etc.

6. Diseo del proceso de construccin y montaje

BUSQUEDA DE LA FORMA

Mtodo matemtico

Mtodo de modelos fsicos

Mtodo de simulacin con software

TENSOESTRUCTURAS

METODO MATEMATICO

TENSOESTRUCTURAS

MTODO DE MODELOS FSICOS

MTODO DE SIMULACIN CON SOFTWARE

SOFTWARE WINTESS - PROFESOR ARQUITECTO RAMON SASTRE - UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CATALUNYA

G E N E R A C I O N D E L A F O R M A C O N S O F W A R E A L G O R

MATERIALES

Elementos Lineales

cables, cabos, cintas, etc.

Elementos Superficiales

lonas, lminas, membranas, mallas de cables, etc.

CABLES DE ACERO

CINTAS DE POLIESTER

CUERDAS DE POLIESTER

TERMINALES DE CABLES

ACCESORIOS

- MEMBRANAS

CONFORMACION

- TELAS FORMADAS POR HILOS RETORCIDOS ENTRELAZADOS EN ANGULOS RECTOS (URDIMBRE O CADENA) + HILOS TRANSVERSALES ONDULADOS (LA TRAMA O HILOS DE RELLENO)

- URDIMBRE Y TRAMA TIENEN PROPIEDADES ANISOTROPAS

- SE REQUERE RECUBRIMIENTO EXTERIOR QUE GARANTICE ISOTROPIA, PROTECCION Y AISLACION TERMICA E HIDROFUGA

TIPOS

ALGODN RECUBIERTA CON VINILO (VM: 5-10 A / 2100-2900 KG/M2)

NATURALES

ALGODN PINTADA

NYLON RECUBIERTAS CON VINILO (VM: 5-7 A / 3570-7140 KG/M2)

ARTIFICIALES POLIESTER RECUBIERTAS CON VINILO ( VM: 10-15 A / 5350-12500KG/M2)

FIBRA DE VIDRIO REC. CON TEFLON ( VM: >25 A / 5350-17800 KG/M2)

C AL C U L O C O N S O F T WAR E W I N T E S S

P R O F E S O R A R Q U I T E C T O R A M O N S A S T R E

U N I V E R S I D A D P O L I T E C N I C A D E C A T A L U N Y A

PAT R O N E S D E C O R T E

S O B R E M AQ U E TA

G E O M E T R I A C O N O C I D A

A T R AV E S D E S O F T WAR E

( C AD , C AM )

M E TO D O S D E U N I O N

C O S I D O

S E N C I L L O

D O B L E

S O L D AD U R A

AI R E C AL I E N T E

C U A C AL I E N T E

M I C R O O N D AS

E N C O L AD O

PATRONAJE

SOFTWARE WINTESS

PROFESOR ARQUITECTO RAMON SASTRE

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CATALUNYA

Patrones se pueden

exportar a Autocad para

los ajuntes

SOFTWARE WINTESS

PROFESOR ARQUITECTO RAMON SASTRE

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CATALUNYA

MESA DE CORTE

MONTAJE EN OBRA: ESTADIO INTERNACIONAL REY FAHD, ARABIA SAUDITA

REALIZACION DE LA ESTRUCTURA

BASICA

COLOCACION HIDRUALICA

DEL ANILLO CENTRAL Y

COMIENZO DEL TENDIDO DE LA

TELA

COLOCACION DE GUIA QUE

SERVIRAN PARA IZAR LA TELA IZADO DE LA MEMBRANA IZADO ALTURA FINAL

INSTALACION DE LOS CABLES

INTERNOS QUE SUJETAN LA

TELA

SUJECION DE LOS BOEDES

DE LAS MEMBRANAS A LOS

CABLES ADYACENTES

CERRAMIENTO FINALTENSADO DE LA TELA A

LA PARTE SUPERIOR DE LOS

MASTILES

REALIZACION DE COSTURAS

Y COLOCACION DE PINACULOS

DECORATIVOS

VISTA FINAL EXTERIOR VISTA FINAL INTERIOR

88

FEIRA DA CIDADE ANANINDEUA - BRASIL

1999, Edimburgo, Escocia - Michael Hopkins & Asoc. Ove Arup

DYNAMIC EARTH CENTRE

SODA SHOTEN FISHEY SHOPS - JAPON

95

CONCLUSIONES

La falta de capacidad resistente a flexin de los cables determina lainestabilidad de la forma frente a cargas variables, principalmente

producidas por la accin del viento.

La estabilizacin de la forma se puede lograr siguiendo dos criterios: porpeso propio o por pretensado.

Las estructuras funiculares se pueden dividir en tres categoras: curvaturasimple, doble cable y doble curvatura.

Estructuras de curvatura simple: sucesin de cables paralelos entresoportes, y se estabilizan por peso, g =1.5 sv (viento, nieve, etc.)

Estructuras de doble cable: par de cables, uno portante y unoestabilizador para resistir el empuje ascendente del viento.

Estructuras de doble curvatura: doble familia de cables en dos direccionesperpendiculares, los portantes, entre soportes (puntos altos), y los

estabilizadores, en direccin perpendicular hacia abajo (puntos bajos). Esta

doble familia puede estar conformada por una membrana: tensoestructuras.

96

CONCLUSIONES

Las geometras mas usadas son el paraboloide hiperblico, el conoide ygenerada por 2 arcos.

Para la generacin de la forma se utilizan principalmente mtodosmodelsticos, y de simulacin con software.

Estos software permiten tambin el clculo de la estructura para sudimensionado, verificacin de resistencia y deformacin, e inclusive diseo

de patrones de corte de las membranas.

Los apoyos representan un aspecto muy importante en el proyecto delconjunto, ya que las reacciones estn en los puntos ms altos de la

cubierta y deben transferirse al terreno a travs de ellos.

97

BIBLIOGRAFA

Libros en biblioteca de la FAUDI:

CARDONI, J. (1983). ESTRUCTURAS IV. Estructuras de Grandes Luces. Estructurasde Traccin Pura. Textos de Ctedra, Crdoba, Dpto. Publicaciones FAUDI, UNC

PERLES, P. (2002). Temas de Estructuras Especiales, Buenos Aires, Argentina. Ed.Klickowski.

Apuntes en fotocopiadora:

GONORAZKY, S. (1996) Tensoestructuras, Apuntes de Ctedra, Taller deInvestigacin de Diseo Estructural (TIDE), FAUD, UNC.

FERNANDEZ SAIZ, Mara del Carmen. Polgono funicular. (tambin est en el aulavirtual) Apuntes de Ctedra

Links: PROFESOR ARQUITECTO RAMON SASTRE

http://tecno.upc.edu/cotens/

http://tecno.upc.es/profes/sastre/tensile.php

Cables Pretensados y Tensoestructuras 2010

Documents

Transcript of Cables Pretensados y Tensoestructuras 2010