1. Estructuras a Tracción Pura
Son aquellas que bajo la carga de servicio trabajan totalmente a tracción baricéntrica (no admiten otro esfuerzo).
2. Estructuras Funiculares
Se las llama así porque, mientras que las estructuras de compresión responden a la antifunicular de las cargas, las estructuras que trabajan a tracción responden al funicular de las cargas. Están sometidas a esfuerzos directos que pueden ser a tracción o compresión.
3. Forma Estructural de los Cables
Toman la forma del funicular de las cargas. Solo pueden adoptar configuraciones planas de equilibrio. Si están compuestos por hilos, trabajan a tracción.
4. Polígono Funicular de Cargas Puntuales
Es un polígono funicular. Un hilo bajo la acción de cargas puntuales adopta esta forma.
5. Comportamiento Estructural de un Cable frente a su Peso Propio
Cable tendido entre dos puntos fijos. La deformación nos indica la forma del funicular de las cargas. Adopta la siguiente forma:
6. Diagrama de Cargas Parabólico
Para cargas uniformemente distribuidas, el funicular es una parábola.
7. Requisitos de los Elementos a Tracción Pura
Los cables e hilos que trabajan a tracción pura deben tener:
- Gran resistencia a la tracción
- Alto grado de flexibilidad
- Mínima deformación al estiramiento
8. Influencia de la Flecha en los Esfuerzos
El esfuerzo directo R y el empuje horizontal H son inversamente proporcionales a la flecha. Si disminuye la flecha, R y H aumentan considerablemente. Si la flecha = 0 (es decir, el cable es horizontal), R y H se vuelven infinitamente grandes y el cable suspendido no puede soportar carga alguna.
9. Tipos de Estabilización para Estructuras de Tracción
Las estructuras de tracción, al ser muy livianas, necesitan sistemas de estabilización, que pueden ser por peso o por pretensado.
- Estabilización por peso: Las cubiertas pesadas necesitan ser estabilizadas por peso. La sobrecarga agregada debe ser mayor al valor máximo probable de la carga útil de la cubierta.
- Estabilización por pretensado: Se realiza a través de la tensión previa.
Los cables son elementos que solamente toman esfuerzos de tracción. Si son sometidos a otros esfuerzos, como la compresión, quedan fuera de servicio y se deforman. Para evitar que esto ocurra, se utilizan sistemas de estabilización.
10. Estabilización por Peso
Las cubiertas pesadas se estabilizan por peso. La estabilización por peso sirve para rigidizar y estabilizar el sistema. Se le agrega sobrecarga adicional (transitoria o portante) que aporte la tensión previa necesaria para estabilizar la estructura. Al actuar el viento, que suele ser mayor a la carga de peso propio y provoca succión, tiende a sacar el cable de servicio e invertir su forma; por eso, se necesita que la carga sea al menos 5 veces la carga del viento.
11. Tensión Previa
Es la tensión mínima necesaria que hay que aplicar a la estructura para que, bajo cualquier estado de cargas, ningún elemento salga del servicio por compresión. Sirve para estabilizar y rigidizar el sistema. Se aplica a cerchas Jawerth, membranas tensadas y cables con doble curvatura negativa.
12. Geometría para Aplicar Tensión Previa
Debe poseer una doble curvatura negativa. Tienen radio de curvatura opuesto.
13. Geometría de las Cubiertas Pesadas
Son estructuras de tracción pura que están conformadas por cables cuyas cubiertas son cilíndricas. Estas cubiertas están formadas por una curva generatriz que se desplaza paralelamente a sí misma sobre una recta directriz, dando origen a estas cubiertas cilíndricas, que están formadas por una cantidad de cables paralelos con forma cilíndrica.
14. Composición de los Cables de Acero
El cable de acero es un conjunto de alambres de acero estirados en frío, usualmente enrollados sobre un alma en forma helicoidal, formando unidades que se llaman cordones. Sus partes se denominan:
- Alambre
- Cordón
- Alma
El cordón está formado por alambres. El número de estos generalmente es 6, aunque algunas veces se trenzan 8 o más cordones para formar un cable.
15. Apoyos para una Cercha Jawerth
Cualquier tipo de apoyo capaz de tomar cargas horizontales y cargas gravitatorias. El pórtico toma las cargas gravitatorias y horizontales. ¿Qué es una cercha Jawerth? Está formada por dos familias de cables (uno superior y otro inferior), cuyas curvaturas son opuestas (doble curvatura total negativa). Estas familias de cables están unidas por un tercer elemento llamado pendolón.
16. Forma de las Membranas Tensadas
Son estructuras de tracción pura. Poseen forma de doble curvatura total negativa e hilos con curvaturas opuestas, lo que les permite ser estabilizadas por medio de tensión previa, porque son estructuras livianas.
17. Cálculo del Esfuerzo en el Cable de Borde
Sacar la resultante de los dos hilos o cables (r) por Pitágoras. Con ese esfuerzo se calcula el cable de borde.
18. Cálculo a la Rotura de un Cable
Por el Coeficiente de Seguridad, que es 2.
Frente a Peso Propio
La deformación del mismo nos indica la forma del funicular de las cargas. La distribución de las cargas de peso propio no es constante, porque el peso de tramos de igual medida en proyección horizontal es diferente en cada tramo considerado. Forma que adopta el hilo frente a la acción de su peso: catenaria.
Estructuras de Tracción Pura
Son aquellas que bajo la carga de servicio trabajan totalmente a tracción baricéntrica.
Requisitos que deben reunir:
- Gran resistencia a la tracción
- Alto grado de flexibilidad
- Mínima deformación al estiramiento
Tipologías: Hilos o membranas.
Los cables son elementos aptos para tomar solo esfuerzos directos de tracción. Los cables sometidos a pequeñas compresiones quedan fuera de servicio por deformación. Para evitar esto, debemos recurrir a sistemas de estabilización.
Estabilización por Pretensado
Es necesario tener una doble curvatura total negativa; es decir, que los radios de curvatura de ambos cables sean opuestos. Consiste en aplicar tensión previa a los cables antes de que estén sometidos a las cargas operativas o de servicio. Aumentó la flecha, por lo que se reduce el esfuerzo directo R. Aumenta igual que su componente horizontal. Si la flecha se reduce a 0, el esfuerzo tiende a…
Estabilización por Peso
Si tengo una cubierta curva, al actuar el peso propio vamos a ver que ese cable se va a traccionar. Al actuar el viento, este provoca succión sobre la cubierta, por lo que la carga de viento tiene una dirección opuesta a la de peso propio, y eso va a provocar que se invierta la forma del cable, por lo que el cable sale fuera de servicio. Para evitar esto, tengo que tener una carga adicional (que puede ser permanente o transitoria) que, sumada a la carga de peso propio del cable, sea mayor que la carga del viento para asegurarme de que el cable esté solicitado siempre a tracción.
Geometría de las Cubiertas de Tracción
- Cilíndricas
- De revolución
- Forma de silla de montar / Paraboloide Hiperbólico
Estructuras Suspendidas de Cables: Cubiertas Pesadas
Son los mismos cables que cumplen la función estructural (sin fijar) de transmitir las cargas que actúan sobre la cubierta a la estructura de borde. Se caracterizan por su estructura de simple o doble curvatura.
Estabilización por Peso
Cubiertas que necesitan ser estabilizadas: el peso sobrepuesto o suspendido de la cubierta. La sobrecarga agregada debe ser mayor al valor máximo probable de la carga útil de la cubierta.
Cercha Jawerth
Doble curvatura total negativa formada por dos familias de cables (superior e inferior) cuyas curvaturas son opuestas. Estos cables están unidos por un tercer elemento llamado pendolón. Logra su estabilización por pretensado.
Membranas Tensadas
Estructuras de tracción compuestas por tejidos de poliéster de alta tenacidad o tejidos de fibra de vidrio recubiertos de PVC. Poseen forma de doble curvatura total negativa, por lo que se puede aplicar tensión previa. Tiene un comportamiento similar al de la cercha Jawerth. Los cables son cordones armados a partir de un conjunto de cables de acero. Están formados por tres componentes básicos: alambre, cordón, alma.