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.