¿Que es una estructura neumática? ¿Qué es una velaría? ¿Cual es la función de los puños en las velarías?
FACULTAD DE ARQUITECTURA Ing. Curro Castillo Alejandro
Estructuras neumaticas y velarias PRESENTAN: 23/marzo/2010
FACULTAD DE ARQUITECTURA Ing. Curro Castillo Alejandro
Estructuras neumaticas y velarias PRESENTAN: 23/marzo/2010
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Las estructuras neumáticas son todas aquellas estructuras cuya forma y estabilidad están determinadas determinadas por la l a presión de algún fluido. Son estructuras livianas y flexibles.
Pueden resolver la cubierta de superficies muy grandes sin apoyos intermedios, dada su gran liviandad, siendo su característica más relevante relevante la posibilidad de armar, desarmar y transportar la estructura con facilidad, pues suman a la tecnología de cables y telas, la necesidad de apoyos simples.
La primera patente en 1917, por el ingeniero ingles . La idea de poder utilizar estructuras de membrana sostenidas neumticamente prevaleci en la mente de ingenieros y arquitectos. El arquitecto , fue uno de los mayores impulsores de estructuras neumticas
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El desarrollo de este tipo de estructuras dio paso al primer Coloquio Internacional de Estructuras Neumáticas celebrado en Stuttgart, Alemania, en 1967. A partir de entonces se realizaron una serie de encuentros internacionales donde se presentaron ideas innovadoras aplicadas a la arquitectura y la ingeniería civil donde se presentaron alternativas interesantes en cimbras, puentes, represas, edificaciones, etc.
Enngenieracivillas hansidoutilizadas principalmenteenlaconstruccinde cpulasdeconcretoyqueson,entrminos generales,semiesferasinflablesabasede unmaterialflexibleeimpermeable,que sirvencomomoldeparaelconcreto.
Estas Esta s es estr truc uctu tura ras s li livi vian anas as ti tie ene nen n un pe peso so de en relacin con la superficie de suelo cubierta.
El peso propio y rigidez de sus materiales son casi despreciables, a tal grado que son necesarias anclarlas para que el viento no las arrastre.
ESTRUCTURAS SOPORTADAS SOPORT ADAS POR AIRE
CONSTRUCCIÓN NEUMÁTICA ESTRUCTURAS CON NERVADURAS
ESTRUCTURAS A BASE DE ELEMENTOS PRESURIZADOS
ESTRUCTURAS DE PAREDES DOBLES
Consiste en una membrana soportada por una presión ligeramente superior a la atmosférica. La estructura soportada por aire no induce esfuerzos de compresión a la cimentación, sino que la cimentación trabaja como un anclaje.
Estructura soportada por aire de 90 metros de longitud, ancho mximo de 38 metros y una altura no mayor de 15 metros. La estructura consisti de dos formas cupulares a base de dos membranas de niln revestidas de vinilo, entre las cuales haba una cmara de aire de 1.2 metros. Esta cmara fue dividida en ocho compartimientos la finalidad de asegurar la estabilidad de estructura, ya que ante un accidente en alguno de compartimientos no afectara la estabilidad conjunto. Otra ventaja de dicha cmara es proporcion un aislamiento trmico adecuado.
con la los del que
Con un equipo de trece personas la estructura era erguida en un periodo de tres a cuatro das, adems de que solo se requera de para inflar la
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Son aquellas, que a diferencia de las estructuras soportadas por aire, no tienen un "ambiente" presurizado. Dentro de este tipo de construcción están las estructuras con nervaduras, que consisten esencialmente de tubos presurizados que forman una estructura que sostienen a su vez una membrana a
Estructurasconnervadurasabajapresin
Estructurasconnervadurasaltapresin.
Estructurasdeparedesdobles.
producidas a partir de PVC, polietileno, polister, poliamida, polipropileno o cauchos sintticos como el polisobutileno y cloropreno. Otra clasificacin son aquellos que son construidos base de tejidos sintticos, como el poliamidico de nylon y los poliestricos de terilene y dacrn, que llevan una capa, en una o en ambas caras de vinilo, butilo, neopreno, hipaln o de cualquier otro elastmero plastificado.
Membranasdecauchotejidosconunacapaderevestimiento
Membranasdetejidometlico
Membranasdelaminasdemetal
nlisisbsicodeunaestructura neumtica
La esfera es la forma ms perfecta para una estructura neumtica.
nte la existencia de una carga externa, las tensiones en la membrana se reducen.
La estructura perder la regularidad de su forma cilndrica, tomando en la parte superior una curvatura ms plana.
Las deformaciones causadas por cargas externas se deben en parte a una distribucin no uniforme de la carga.
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Los elementos esenciales, la estructura soportada por aire consta de cuatro elementos: membrana estructural, medios de soportar esa membrana, medios de anclarla en el suelo y medios de entrada y salida de la estructura constructiva.
ANCLAJES •
Aun cuando existen diferentes procedimientos de anclaje, la membrana se sujeta generalmente en una cimentación de concreto.
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APLICACIONES: La cimbra neumática. •
Método Binishell : el método Binishell, que emplea como cimbra de contacto una membrana de neopreno reforzada con nylon o de PVC, flexible e impermeable al aire anclada en una cimentación periférica.
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1. Al construir la cimentación periférica de concreto reforzado, se incorpora en ella un tubo de PVC que formará un "anillo" que permitirá sujetar la membrana de neopreno.
1etirodeltubodePVCdelacimentacin, 2colocacindelamembranadeneopreno, 3ductoparasuministrarelaire.
Colocación de materiales antes del "vaciado" del concreto: (1) Membrana de neopreno reforzada con nylon, (2) acero en "espiral", (3) introducción de "varilla" de
Distribución uniforme de concreto y colocación de la membrana exterior de PVC.
Erección del concreto y acero. (1) El equipo de vibración permanece en la parte superior del domo, (2) salida gradual de aire a presión.
Vibrado del concreto. (1) Alimentación eléctrica del sistema de vibrado, (2) "bobina" que desenvuelve el cable que sujeta a los vibradores eléctricos.
Cuando el concreto ha logrado su capacidad autosoportante, entre las 8 y 48 horas posteriores al "colado", la membrana externa de PVC se retira y despus se disminuye la presin interior, logrando con ello, el "descimbrado" de la estructura. Enseguida se realiza el primer acceso cortando el concreto con una sierra, para retirar posteriormente, la membrana interior.
Estructura ligera compuesta por una membrana textil pretensada vinculada a una estructura de anclaje generalmente por medio de cables, permitiendo desarrollar soluciones creativas para resolver espacios de cualidades no convencionales.
Uno de los principales proyectos de la historia que se llevaron acabo basado en arquitectura textil fueron las cubierta del Coliseo Romano.
La Velaría era fabricada en el mismo tipo de lona de las velas de barco, y era extendida y recogida sobre una estructura de red de cuerdas por medio de poleas y plataformas de madera, estas maniobras eran realizadas por los experimentados Marinos de la Flota Imperial Romana.
Probablemente una carpa no sea tan durable como una construcción de algún material rígido, se busca bu sca materiales tanto económicas y portátiles, así que un par de necesidades primarias fueron los detonadores para el nacimiento de las carpas; la necesidad de movilidad y materiales al alcance.
Las estructuras de membranas tensadas resisten eficientemente las cargas a las cuales están solicitadas, debido a la resistencia formal, sumado a la pretensión aplicada.
La resistencia formal está dada por la doble curvatura negativa, donde los centros de curvatura de ambas direcciones principales se originan en caras opuestas de la superficie.
La pretensión interna aplicada mantiene al sistema en equilibrio estático de manera tal que cuando se aplica una carga externa (P), una de las direcciones principales resistirá la carga, mientras que la dirección opuesta opuesta ayudará al sistema a mantener la estabilidad; de esta manera la tela actúa biaxialmente.
Membranas y cables materializan los principales componentes del sistema. -Las primeras constan de una base textil, la cual le da la resistencia a los esfuerzos estructurales y la flexibilidad necesaria para adaptarse a la forma, con la doble curvatura que garantiza la resistencia a las cargas gravitacionales.
Los cables refuerzan la membrana en sus bordes y materializan el nexo entre la membrana y los herrajes de fijación y anclaje a las bases.
MEMBRANA: Es una tensoestructura, es decir que solo funciona a tensión y no es distribuida uniformemente a través de las secciones.
Las membranas constituyen un material compuesto, porque esta fabricado con: 1- Tejido 2- Coating o cobertura 3- Top coat o acabado superficial La base está formada por hilados que soportan los esfuerzos estructurales, y los revestimientos son elementos que protegen al tejido de los agentes externos
VELARIAS
Bordes: › ›
Bordes Flexibles: Consisten generalmente en un cable que corre a través de un “dobladillo” en el borde de la tela.
En el caso de membranas más grandes el borde es reforzado con chapones de borde que absorben los esfuerzos tangenciales. Otra posibilidad es el uso de un cable externo conectado a los bordes y tomado a la membrana por una serie de planchuelas de acero.
VELARIAS
Bordes Rígidos: En estos casos la membrana está prensada entre dos planchuelas que le dan una fijación continua. La utilización de este tipo de bordes dependerá de los condicionantes funcionales y/o de las características de los bordes del sitio en el cual se inserta la membrana.
VELARIAS
Puños:
Resuelven el punto de unión entre dos bordes. Los problemas concernientes a la fijación de un paño de la membrana en estos puños dependen principalmente de tres factores: - de la geometría del puño. - si el borde es flexible ó rígido. - de la magnitud de las fuerzas tangenciales.
Los cables son de acero galvanizado; y la estructura es en base a materiales tradicionales como hierro, hormigón y madera.
VELARIAS
VELARIAS
PROCESO DE MATERIALIZACIÓN ›
DISEÑO: Diseño Tridimensional Ajuste geométrico para lograr resistencia Maquetas
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DIMENSIONADO: Después de llegar a una configuración estable, la estructura es analizada bajo diferentes estados de carga para determinar las distintas deformaciones. Análisis de cargas
VELARIAS
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FABRICACIÓN
MONTAJE
Simplicidad en sus elementos Fácil ensamblaje Mínimo desperdicio Eficiencia energética ligereza y capacidad para cubrir grandes luces Formas atractivas Vistas sin obstáculos, e interiores iluminados
VELARIAS
CARACTERÍSTICAS RELEVANTES › ›
CUALIDADES FORMALES Distinción formal: la Arquitectura Textil permite desarrollar soluciones creativas para resolver espacios de cualidades no convencionales. La identidad formal que ofrece debe también estar considerada al comprender la Imagen distintiva que esta tecnología aporta.
VELARIAS
CUALIDADES VINCULADAS AL DESARROLLO SUSTENTABLE: ›
Ligereza: cuando el objetivo de diseño está esencialmente focalizado en la protección contra la lluvia y la incidencia directa de los rayos solares, las soluciones se traducen en sistemas esencialmente livianos, flexibles en su geometría para adaptarse a las orientaciones más convenientes.
VELARIAS
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Síntesis de elementos: Este sistema conforma un edificio con una mínima relación entre masa construida y volumen espacial. Es decir: en un mínimo espesor se concentran estructura y cerramiento, los dos componentes esenciales del sistema que define el espacio. Las membranas tensadas son estructuras de tracción pura.
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Sistemas dinámicos: cuando las condiciones externas son cambiantes la utilización de sistemas móviles permite la adaptación a las distintas condiciones ambientales. Mediante dispositivos mecánicos puede lograrse una alta flexibilidad funcional.
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Luminosidad: la translucencia es una cualidad característica de los sistemas de membranas, y proporciona grandes ventajas estéticas y económicas: El aprovechamiento de la luz natural para la ambientación interior permite reemplazar la iluminación artificial durante el día, economizando recursos energéticos. La envolvente se utiliza como FILTRO, y NO COMO BARRERA pudiendo regular su "permeabilidad" a los agentes externos.
Luz Ahorros de luz artificial
la mayoría de las velarías son traslucida s De noche la velaría puede funcionar como un difusor de luz
Buena iluminación natural
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Sección espacial: la tipología formal genera naturalmente una sección espacial que permite el movimiento o convección de las masas de aire. El adecuado diseño y disposición de aberturas tiene como objetivo lograr la ventilación que implica la consecuente circulación y renovación del aire.
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Captación de energía: algunas membranas permiten el paso de la radiación solar que atraviesa su superficie, penetrando al interior, donde el calor es absorbido y almacenado por los elementos del interior, contribuyendo al calefaccionamiento del ambiente. Generalmente la transmisión de luz varía entre un 5% y un 20% de acuerdo al tipo de material; pero además existen materiales como es el caso del PTFE o los Mesh que son totalmente transparentes.
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Disposición: para aprovechar las ventajas que ofrece cada uno de los materiales disponibles, el cerramiento puede consistir en una combinación de distintas capas, cada una de las cuales cumple un rol específico, pero a la vez se diseña y prevé su interacción. En otras palabras , las condiciones de confort interior se logran gracias a una estratégica disposición de los materiales.
Mantenimiento Va directamente relacionado con el material que se selecciona
Lona comercial
• A los pocos meses de instalada va a estar con una imagen
Membranas estructurales de fibra de vidrio
• No contienen plastificantes • Se auto-lavan con una simple brisa • El precio es sumamente elevado • El único mantenimiento es la inspección de la velarías para
Materiales estructurales de PVC
similar a si llevara 10 años colocada
certificar que no desarrolle problemas estructurales
• La limpieza será directamente relacionada con la
ubicación de la velaría • Existen materiales antiestáticos al polvo (Lacas)
Acústica Va directamente relacionado con el material que se selecciona Ambiente Acústico
Acústica Aislamiento Acústico
Las velaría se forman de superficies cóncavas y convexas, el problema de la reverberación puede ser posible, por lo que se debe considerar este asunto en la etapa de diseño; la solución es simple, el uso de materiales integrados como camas y bafles de absorción, en el piso o en las paredes de la velaría, así mismo se puede crear un diseño para ajustar que el punto focal de reverberación este lejos de las personas.
Acústica El material es de muy baja masa por lo que los sonidos exteriores pueden afectar, pero cuentan también con un porcentaje de absorción y reflexión a estos sonidos, sin embargo la parte mas importante de esto, seria definir el uso del auditorio, anfiteatro, jardín, etc. y mejorar el diseño para la situación acústica en caso de ser necesario.
Para las membranas los materiales más usados son
Las fibras de poliéster con PVC
PTFE (Politetrafluoroetileno)
• Con duración desde 5 a
20 años.
• Fibra de Vidrio con Teflón. • Con duración de más de
30 años.
• Útil para velarías
Lona Plastificada por Laminado
muy pequeñas y para poco tiempo de uso.
Se usa como la estructura completa de un edificio, como techo o a manera de toldo para proteger del sol y dar un realce arquitectónico a la obra.
Como cubiertas
Un ejemplo más básico en tiendas de campaña, y carpas de circos.
COLOCACION: Después de recibir la información (planos, dimensiones y/o fotografías), se inicia el proceso de FORM FINDING o encontrar la forma deseada.
Una vez definida la forma, se dimensiona y se dan soluciones reales a problemas particulares (ANTEPROYECTO) esta etapa ya requiere de un estudio más profundo de las condiciones particulares
Proyecto “EJECUTIVO”
donde se analizan todos y cada uno de los elementos de la velarias
Cálculo de Cargas Análisis Vectorial de los elementos, es decir uno no escoge donde poner los anclajes, sino en base a la forma deseada, la velaria nos dice donde deben ir los elementos Análisis de sistema de cables perimetrales y módulos de contravientos Sistema de elementos rígidos (pies derechos, mástiles, portantes, etc.)
Análisis de detalles y cimentación Análisis de plantillas o patrones de corte, la etapa mas complicada y que requiere mayor detalle en la producción
Estas velarías fueron diseñadas para un estacionamiento en una escuela en la ciudad de colima y se aprovecho la isla de concreto existente para colocar ahí la estructura de acero que sostiene las velarías y así cubrir los cajones de autos.
Silla
Arco
Onda
Superficie de revolución de conoides
EDIFICIO FICUS, PUEBLA
C. U., PUEBLA
CENTRO INTERNACIONAL DE ACAPULCO.
HOTEL CALINDA, ACAPULCO
PACHUCA, DEPORTIVO.
PALACIO NACIONAL DE MINERIA
BANCO SANTANDER
Terminal Haj del Aeropuerto Internacional de Jeddah Jeddah, Arabia Saudita, 1981.
King Fahd Estadio Riyadh, Arabia Saudita, 1985
