estructuras-espaciales

7/17/2019 estructuras-espaciales

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Este tipo de estructura es muy utilizada tanto para la construcción de edificios industriales com

construcción comercial y de logísticos.

Las estructuras espaciales permiten múltiples disposiciones geométricas aplicaciones: pueden ser es

estáticas o móviles; planas, abovedadas o con forma de cúpula; pueden ser estructuras de cubierta o

ya que su clasificación es en diferentes categorías:

Recintos feriales, estaciones de servicio, industriales, aeroportuarias, recintos deportivos, entre otras.



Una estructura espacial (en adelante EE) es todo aquel

sistema estructural que se extiende espacialmente en las

tres direcciones, engendrando en su interior sistemas

tridimensionales de fuerzas internas (lo cual no implica

necesariamente sistemas tensionales tridimensionales)

para equilibrar cualquier carga exterior aplicada.

CLASIFICACION

Las EE, en base a su constitución interior, pueden ser llenas (láminas y sus simplificaciobidimensionales: placas y arcos) o reticuladas (entramados laminares con idénticas

simplificaciones bidimensionales).

LAS EE, EN BASE A SU CONSTITUCIÓN INTERIOR



LAS EE, EN BASEAL MATERIAL

pueden ser de hormigón armado y/o pretensado

(generalmente sólo empleado para EE llenas –aunque

existen excepciones, como la de las péndolas recubiertas de

hormigón,)

metálicas (generalmente empleado en EE reticuladas)

dentro de estas, de diferentes materiales metálicos: acero

laminado (ya sea en forma de perfiles laminados

tradicionales o perfiles laminados tubulares -el principal-)

pueden ser de

hormigón

armado y/o

pretensado

METALICAS



La EE, con diferencia, mas empleada en el campo de la construcción en edificios de g

(naves industriales, pabellones deportivos, centros comerciales…)

Es la Estructura Tridimensional tubular (en adelante ETT), es decir: EE reticulada a ba

barras tubulares rectas de acero laminado (tubos).

Las ETT pueden

clasificarse en

rígidas o

articuladas

En función de la coacción total o libertad tot

al giro relativo de las barras concurrentes en

uno (y cada uno) cualquiera de sus nudos

Dentro de las ETT, el subgrupo más importante, por cuota de mercado

respecto volumen de material, es la MALLA ESPACIAL



es una disposición estructural consistente en un gran núm

barras rectas de pequeña longitud comparada con el tota

estructura formando un conjunto de elementos idénticos eng

entre s í por sus extremos o nudos que dan lugar a u

tridimensional.

es empleada sobre todo como cubierta en edificios de gran luz y longitud (ed

industrial, comercial, deportiva...)

Estas estructuras songeométricas muy va

MALLA ESPACIAL



TECHOS ESPACIALES TRIDIMENCIONALES

Estas formas constructivas, en sus distintas familias (planas, plegadas, cilínd

esféricas ,etc.) . Poseen una conexión y disposición que permite una ade

distribución de las cargas exteriores (peso propio, cerramientos, sobre cargas út

accidentales, viento, etc.) y las correspondientes reacciones de apoyo.

GÉNESIS DE LAS ESTRUCTURAS ESPACIALES

El triangulo constituye la génesis de este sistema, es

a través de las triangulaciones que se logra obtener

las formas básicas (como tetraedros) como unidad

fundamental en el espacio

Cerchas esp

triangulares



a) Rapidez de fabricación y montaje:Todos los elementos son prefabricados en tal

tolerancias) lo que asegura uniformidad en la cal

la obra

b) Livianidad:La esbeltez de todos los elementos permite una estructura sumamente livi

(hasta del orden de 4 a 5 kg. de acero por cada m2 cubierto)

c) Posibilidad de grandes luces libres:La liviandad de la estructura (basada en la

resistencia del acero y de la buena distribución

esfuerzos)

d) Sencillez de los cerramientos: La misma forma de la estructura con sus figuras planas

malla de la napa superior (triángulos, rectángulos o

cuadrados, hexágonos,etc.).la iluminación es fácilmentsolucionable con elementos vidriados de cierre.

e) Buen comportamiento sonoro: A la tupida compartimentación de la cubierta media

gran número de barras dispuestas en distintas direc



Nudos:

Son elementos de acero de forma esférica, en los que mediante un mecanizado, s

realizado unos taladros roscados con asientos para las barras y para recibir los torni

unión de nudo a barra.

Barras :

Son elementos formados por tubos de acero conformados en frío, en cuyos extremosincorporado unos elementos, puntas, con taladro pasante y que sirve de unión medi

tornillo al nudo



5.1.ESTRUCTURAS PLANAS:

estructuras realizadas con el sistema modular puro

o variado, es decir, formado a base de pirámides de

base cuadrada con aristas iguales y de tetraedrosregulares, o formados a base de cualquier tipo de

formas, formando un conjunto plano. Pueden ser

horizontales o inclinadas.



Parabólica: tiene mucho más inclinación en la parte superior en

comparación con la cobertura circular.

acero , calamina

para los apoyos

25 metros

15 metros

almacén

Vigas de acero con

tijerales

Apoyos de

concreto

Utilidad:

Materiales:

5.2. SIMPLE CURVATURA



Circular:

Materiales: acer

concreto para lo

Almacén de caliza

longitudinal de 6

Apoyos de

concretoUtilidad:

Materiales

:

Vigas de acero con tijera



Esta geometría está diseñada para soportar amplias cargas.

Materiales: ac

calamina,

concreto para

Almacén de adiUtilidad:

Materiales

:

Apoyos de

concreto

Vigas de acero con tijera

Aguda:



Flexionada:

Apoyos de la

estrutura

La calaminas se

apoyan en las vigas

arriostradas , y estás

se apoyan sobre las

columnas

Coliseo c

LambayeUtilidad:

Materiales:Materiale

calamina

concreto

Apoyos,p



Vigas de acero con tijerales

policarbonato

vidrio



Otro ejemplos:



Materiales utilizados

_ acero .

_ calamina.

_ concreto para los apoyos.

_ policarbonato:

Muchas ventajas: Súper resistentes a la lluvia y granizo, 99% en

protección contra rayos UV.

Policarbonato se adapta a grandes estructuras para coliseos y

piscinas, los formatos de mayor tamaño permiten diseños con

menos empalmes.



5.3. ESTRUCTURAS DOBLE CURVATURA:

5.2.1) Cúpula Geodésica.

Es la proyección de un icosaedro con las caras

moduladas en malla triangular en la esfera quela circunscribe. Estas cúpulas se resuelven

siempre con estructura triangular de una o dos

capas, o bien, con una solución intermedia,

consistente en plegar la superficie por medio de

pirámides rebajadas hexagonales casi siempre

atirantadas.

5.2.2) Cúpula de Paralelos.

Este tipo de cúpulas de paralelos se resuelv

con estructura de base cuadrada (trapezoid

en este caso), o de base triangular, desde e

punto de vista estructural.



5.2.3) Cúpula de Paralelos Laminares.

Este tipo de cúpulas de paralelos se resuelven con

estructura de base cuadrada (trapezoidal en este caso),

o de base triangular, desde el punto de vista estructural.



5.4 ESTRUTURAS DE CURVATURA COMPLEJA

Este tipo, permite formas y espacios diferentes y

estéticamente agradables

Sus elementos son prefabricados y no precisan para el

montaje de medios de unión distintos de los puramentemecánicos.

Un ejemplo de estructurcompleja es el del Cine ImMadrid

La complejidad radica e

gran cantidad de elemeque se utilizan, por lo q

debe contar con un soft

de cálculo potente y co

logística de fabricación

montaje muy bien prep

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Malla_004.jpg



Las vigas son los elementos sustentantes horizontales, o como en las cubiertas, ligeramente

inclinados, que reciben las cargas verticales y las transmiten, trabajando a flexión, a los

apoyos.

Las cargas que la viga recibe producen en sus secciones los

siguientes esfuerzos: momento flector, esfuerzo cortante

y torsiones.

MOMENTO FLECTOR TORSION CORTE



TIPOLOGIAS DE VIGAS

Conforme a su construcción o disposición podemos

diferenciar los siguientes tipos de vigas:

a. Vigas simples de alma llena

Los perfiles empleados son IPN,

IPE o HE. El empleo de los

perfiles IPE resulta más

económico en general, tanto

por su mayor rendimientomecánico como por la

simplificación que proporciona

el espesor uniforme de las alas

en empalmes y uniones. Las

tensiones máximas se

alcanzarán sólo en dos puntos

de su sección



b.Vigas múltiples:

Son las vigas constituidas por dos o más perfiles adosados,

unidos a través de elementos tales como perfiles, presillas,

tornillos, pasantes, etc., que solidarizan eficazmente los

perfiles unidos.

Viga múltiple formada por dos IPN unida porc.Vigas aligeradas:

Son vigas cuya alma está aligerada. Esta solución puede

resultar muy económica, pero solo cuando pueda adoptarse

el canto estimado, y cuando la flexión predomine sobre el

esfuerzo cortante, es decir, cuando se trate de luces grandes

y de cargas moderadas.

Detalle de nudo atornillado en

estructura metálicaVigas metálicas aligeradas

d Vigas de celosía:



Las diversas formas y características que ofrecen estas vigas, les hacen presentar grandes ventajas sobr

tradicionales, como son: ligereza, transporte cómodo por ser elementos individuales pequeñ

manejables y su fácil montaje. Los apoyos de estas vigas pueden realizarse de diversas man

dependiendo de la disposición deseada de los pilares. De esta forma podemos obtener el apoyo sobre

pilares separados la modulación de la viga. Las modulaciones en las que deben realizarse este tipo v

tienen que ser las comprendidas entre 2 y 4 metros aproximadamente, dependiendo todo ello d

características dimensionales de las naves a realizar.

CERCHAS FIG 1 Y 2

FIG 1

FIG 2

VIGAS DE CELOSIA

Viga tipo mallas Warren

d. Vigas de celosía:

Vigas de Celosía ( cordones paralelos)



Las vigas de celosía son de gran utilidad en

las construcciones metálicas, especialmente en

edificaciones de grandes luces

Las tensiones en una barra triangulada puede conseguirse

en toda la sección, tanto los cordones como las diagonales

trabajan uniformemente.

Constituidas por:

A aquellos cuyos cordones son paralelos, se les llama “vigas

de celosía”, por otro lado las que los tienen inclinados, se les

denomina “cerchas”.

Vigas Cerchas (cordonesinclinados)

Cordón superior

Cordón inferior

Diagonal

Montantes



Una de las características de las estructuras prefabricadas es que pueden ser

totalmente realizadas en taller y por lo tanto el proceso de fabricación, pued

absolutamente controlado. Las estructuras espaciales, deben tener unas

tolerancias de fabricación muy estrictas, En cuanto a su control resistente, el

es un muestreo destructivo que es el que actualmente se realiza. La soldaduentre el tubo y las puntas de unión para formar las barras. El resto de los

elementos de la estructura auxiliar de cubierta, se sueldan a si mismo en tall

la ayuda de útiles preparados al efecto, que determinan su posición y dimen

Su fabricación se

realiza en talleres

Su fabricación escontrololado estrictamente

Con algún tipo de prog

hace un muestreo des



Todos los elementos de la estructura espacial llevan una protección anticorrosiva, qu

en este caso está conseguida mediante la aplicación de una pintura poliéster en poy polimerizada al horno. Para conseguir una buena calidad se preparan las superfic

mediante:

Desengrasado con sus

correspondientes lavados.Fosfatado microcristAplicación electroestática de

la pintura en polvo.

Es un tratamiento q

aplica sobre el acer

mejorar la adheren

recubrimientos pos

también para mejor

características antic

del acero.

Siendo esta estructura totalmente prefabricada las únicas



Siendo esta estructura totalmente prefabricada, las únicas

operaciones a realizar en obras son: Atornillado de barras a

nudos y fijación de la estructura sobre los pilares.

El sistema de montaje más conveniente, es el de ensamblaje

de la estructura en el suelo y rápidas elevaciones mediante

grúas. Estas elevaciones deben calcularse con esmero, paraque los esfuerzos que puedan aparecer por las fuerzas

dinámicas o por los enganches en la estructura fija, no

provoquen roturas en la propia estructura.

AIzado parcial de estructura espa

Izado de la estructura de una sola vez medianteprocesos controlados por computador.

Plataformas elevadoras para trabajos de apoyo enestructuras espaciales.



Semioctaedro en malla espacial con

nudo Nuclos

Se puede conseguir prácticamente cualquier

tipo de geometría con la estructura espacial.



Podemos clasificar las estructuras en diferentes categorías:

11.1) Estaciones y cocheras: talleres de

mantenimiento, estaciones, estacionesmarítimas, intercambiadores de transporte,

etc.

11.2) Instalaciones aeroportuarias: ha

helipuertos, fingers, etc.



11.3) Naves industriales: almacenes, naves de

compostaje, naves con puentes-grúa colgados

de la estructura, etc.11.4) Recintos deportivos: frontones, pisc

polideportivos, estadios, velódromos, etc.



11.5) Recintos feriales y de exposición.- Recintos paraocio: cines, centros comerciales, escenarios,

auditorios, museos, etc.-Marquesinas, andenes,

pasarelas, etc. Estructuras decorativas, stands, etc.



Es un estadio cubierto con capacidad para 7000 espectadores. Superficie 9 000 m2.

_Las dimensiones máximas en planta y luces libres del mismo son 96 metros de largo por 74

ancho sin apoyos.

-La estructura de cubierta fue diseñada íntegramente de acero. La misma consta de un marco

reticuladas principales cruzadas de 5 y 6 m de altura.

Aspectos más importantes del



procedimiento de montaje delestadio Orfeo.

El montaje requirió de un detallado

estudio, para lograr que las condiciones

del diseño se vean reflejadas en la

realidad, por tratarse de una estructura

totalmente hiperestática.

A los fines del montaje, la estructura

principal se subdividió en 12 partes,

correspondiente 8 de ellos a los

encuentros de las esquinas, 2 a los lados

largos y 2 a los lados cortos.

Izaje del tramo central de la viga de 96m de luz desde el intestadio.

_Primero montaron las vigas de las

ochavas y luego las vigas centrales,



ochavas y luego las vigas centrales,

para esto se utilizaron cuatro

torres provisorias de caño

reticuladas de 22 metros de alto,

que dieron apoyo a las vigas de las

ochavas con una capacidad de 80

tn.

_La estructura se completó con

vigas de perfiles conformados, con

cordón superior de forma curva.

_Las cuatro vigas se fijaron a unas

vigas de hormigón en ocho puntos

mediante pernos de anclaje.

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