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.
• ESPACIO ACADÉMICO
FUNDAMENTACIÓN
ESTRUCTURAL
DOCENTES ARQ. RAUL ROJAS
ARQ. HELMU RAMOS CALONGE
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.
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:
a) Esqueleto Interno: de elementos rígido
o cables (sistema de cables), los
bordes son muy flexibles, éstos deben
rigidizarse, casi siempre se hace con
cables.
b) Pretensado por fuerzas externas:
tensores, anillos,
c) 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/sevilla
guia/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.
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