SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
INTRODUCCIÓN OBJETIVO GENERAL DESCRIPCION DEL SISTEMA CARACTERISTICAS FUNCIONAMIENTO CLASIFICACION TIPOLOGIAS Celosías Cerchas Pórticos espaciales Estructuras Espaciales de Acero MATERIALES Componentes Características de los materiales Esfera Casquillos cónicos Tubo Tornillos
SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
REFERENTES NACIONALES ZONA FRANCA INTERNACIONAL DEL ATLÁNTICO ZOFIA ALMACEN DE GRANDES SOLIDOS ( SANTANDER )
REFERENTES INTERNACIONALES PIRÁMIDE DEL MUSEO DEL LOUVRE PABELLÓN OLÍMPICO. HAMAR, NORUEGA
JUSTIFICACION
CONCLUCIONES BIBLIOGRAFIA
SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
INTRODUCCIÓN
El trabajo busca avanzar en el conocimiento de las estructuras reticulares espaciales, mostrar sus posibilidades, restricciones y alcances, proponiendo aplicaciones que las conviertan en una opción válida y factible de hacer arquitectura. Para esto se parte de un análisis geométrico, formal y estructural, proponiendo posibilidades de movimiento y desplegado de manera que se establezcan criterios básicos en cuanto a su configuración y funcionamiento.
SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
OBJETIVO GENERAL
Avanzar en el conocimiento de las estructuras reticulares espaciales, mostrar sus posibilidades, restricciones, alcances y demostrar aplicaciones arquitectónicas que las conviertan en una opción válida y factible para hacer arquitectura.
DESCRIPCION DEL SISTEMA
SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
SISTEMAS RETICULARES ESPACIALES Estructura formada por un conjunto de barras interconectadas y entrecruzadas unidas por medio de nudos rígidos, encargadas de transmitir las cargas aplicadas en dos direcciones. Esta forma de disponer las vigas formando triángulos sirve para mejorar la resistencia de la estructura. Esta técnica se denomina triangulación. Este tipo de estructura suele emplearse en puentes de estructura metálica, algunas estructuras modernas, etc. Con la triangulación se ahorra material y se aligera el peso de la estructura.
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RETICULADOS ESPACIALES Este sistema estructural está formado por una trama ortogonal superior y otra inferior, que materializan los planos resistentes, vinculados entre sí con triangulaciones, formando una verdadera retícula espacial. Trabaja en dos direcciones, donde la trama superior e inferior toma las solicitaciones de tracción y compresión y la retícula interior resiste principalmente los esfuerzos de corte.
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CARACTERISTICAS
Están formados por elementos, generalmente prismáticos, dispuestos de tal manera que le área encerrada dentro de la estructura queda subdividida en figuras geométricas, por lo general triángulos que se pueden considerar unidos mediante articulaciones sin fricción y con cargas aplicadas en dichas uniones o nudos.
Por eso sus elementos se verán sometidos únicamente a fuerzas axiales de tensión o de comprensión. Claro está que aquellos elementos con cargas intermedias sufrirán además una flexión, que en muchos casos no puede ignorarse
FUNCIONAMIENTO
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Estructura formada por una serie de vigas entrecruzadas y conectadas entre sí por medio de nudos rígidos, encargadas de transmitir las cargas aplicadas en dos o más direcciones. Usos posibles son por ejemplo cubiertas livianas de altas luces, puentes o estructuras fijas y temporales. Por el techo o cubierta se puede escoger material liviano por ejemplo tejas de aluminio o HANGAR B-16 TOLUCA ( MÉXICO ) membranas arquitectónicas.
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ARENAS Y ESPACIOS MULTIFUNCIONALES
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Las estructuras espaciales son una solución muy práctica para las superficies diáfanas en Arenas y Recintos Multifuncionales como Velódromos, Pistas de Atletismo Indoor, etc
POLIDEPORTIVO GONDOMAR OPORTO ( PORTUGAL )
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CLASIFICACION
Es un método constructivo que posee una estructura compuesta por un gran número de elementos de acero, aluminio, madera, polipropilenos y semejantes, relativamente pequeños y estandarizados que conforman una retícula tridimensional. Estos elementos están unidos a través de nodos de acero. Estas estructuras son deformas IMAGEN: http://tecnologiaiec.blogspot.com/2010/05/sistemas-estructurales-de.html geométricas muy variadas. Estructuras Espaciales en Madera
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NODOS DE ACERO
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TIPOLOGIAS El análisis estructural es un proceso creativo, que permite encontrar la solución óptima entre las posibles soluciones que brindan respuesta a un determinado problema estructural, siendo el resultado final la estructura a adoptar. Tipos de estructuras reticulares Los tipos más importantes de estructuras reticulares son: Celosías, Cerchas, Pórticos espaciales, Estructuras Espaciales de Acero y Madera.
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Celosías
Una celosía es una estructura reticular de barras rectas interconectadas en nudos formando triángulos planos. En este tipo de estructuras la barras trabajan predominantemente a compresión y tracción presentando flexiones muy pequeñas.
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Cerchas
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Están formadas por elementos lineales unidos rígidamente entre sí, y que pueden absorber esfuerzos de flexión y cortadura, sin torsión. También pueden absorber esfuerzo axial, pero éste está desacoplado de los esfuerzos de flexión y cortadura, en la hipótesis de pequeñas deformaciones
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Pórticos espaciales IMAGEN: http://www.formaynumero.webuda.com/el_volumen_teoria/reticulas.html
Son similares a los anteriores, pero situados formando una retícula espacial. Sus elementos pueden trabajar a esfuerzo axial, soportando fuerzas de tención o de comprensión en dos planos. En los pórticos espaciales se consideran por nudo, tres desplazamientos lineales y tres rotaciones, correspondiente a los tres ejes del sistema de referencia adoptado.
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Este sistema estructural está compuesto básicamente por nudos esféricos y barras tubulares atornilladas entre sí en conexión perfecta, permitiendo una gran versatilidad de soluciones estructurales para la construcción de cubiertas de grandes luces, aplicable a Pabellones Deportivos y Culturales, Recintos Feriales, Instalaciones Industriales y Comerciales, Aeropuertos, etc.
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Estructuras Espaciales de Acero
IMAGEN PALACIO DE LOS DEPORTES DEL MEDITERRANEO ( ALMERIA)
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Estructuras Espaciales de Acero
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Sistemas Reticulares Espaciales ORTZ El desarrollo de este sistema está muy unido a los procesos informáticos que han facilitado el diseño y su puesta en producción. Para su diseño se dispone de los sistemas constructivos ORTZ. IMAGEN: http://www.lanik.com/lanik/dm/estructurasespaciales.asp?nombre=1387&sesion=1
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MATERIALES Sistemas Reticulares Espaciales ORTZ
Está constituido básicamente por dos tipos de elementos: nudos y barras.
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MATERIALES
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Sistemas Reticulares Espaciales ORTZ
El nudo es una pieza esférica dotada de una serie de orificios roscados según las direcciones de las barras que han de concurrir en el mismo. La disponibilidad en cuanto a las posibles direcciones de acceso de las barras es prácticamente total, quedando sólo limitada por el ángulo mínimo que deben mantener dos barras contiguas para evitar la interferencia entre ellas.
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MATERIALES Sistemas Reticulares Espaciales ORTZ
Las barras son de perfil tubular y llevan soldados en sus extremos sendos casquillos cónicos dotados de orificios axiales. Estos casquillos quedan atravesados por tornillos especialmente diseñados que presentan dos cuerpos roscados con sentidos inversos de rosca, separados por una superficie troncocónica que es la que, tras el ensamblaje asienta en la parte exterior de las esferas.
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CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES 1 Esfera:
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Acero al carbono F-1140 según UNE36011 (similar a AISI 1040 ó 1045 y al acero CK-45 según normas DIN). Composición química (en %): C : 0,4 a 0,5 Mn: 0,5 a 0,8 Si: 0,15 a 0,4 P : < 0,035 S : < 0,035 - Propiedades mecánicas: Carga de rotura mínima: 60 kg/mm2 Límite elástico mínimo: 30 kg/mm2 Alargamiento mínimo: 12%.
2 Casquillos cónicos Ordinariamente se obtienen por forja a partir de acero soldable F-1120, según UNE 36011 (Equivalencias aproximadas: AISI 1035 ó CK s/DIN). En ocasiones se obtiene por mecanización a partir de barra, empleándose el mismo material. En cualquier caso el taladro y el chaflán de soldadura se mecanizan para conseguir las tolerancias dimensionales precisas.
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CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
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3 Tubo: Normalmente se emplea tubo conformado en frío con soldadura longitudinal. Son tubos de fácil soldabilidad y cumplen las especificaciones descritas por la norma española MV-108-1976. Las calidades empleadas ordinariamente son AE-235 y AE-275 y con menor frecuencia AE-355,
4 Tornillos: Se obtienen a partir de acero F-1250, según UNE 36012 (equivalente al 34 Cr Mo 4 según DIN 17200, ó al AISI 4340). Llevan un tratamiento de temple con revenido alto para garantizar una mayor tenacidad del material, sin apurar la capacidad del mismo.
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REFERENTES NACIONALES
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ZONA FRANCA INTERNACIONAL DEL ATLÁNTICO ZOFIA
Estructura metálica principal de domo de acceso de vehículos a la zona Franca Internacional del Atlántico, con un área aproximada de 1610m². Estructura metálica para conchas laterales con área aproximada de 945m². Estructuras metálicas principales para 2 edificios con un área aproximada de 600m² distribuidas en 4 placas aéreas. ASPECTOS TÉCNICOS: Altura total de 15.6m a cumbre del domo. Luz del arco principal 60m Cargas de diseño para soportar cubierta en vidrio y exposición a la intemperie
ZONA FRANCA INTERNACIONAL DEL ATLÁNTICO ZOFIA
REFERENTES INTERNACIONALES
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PIRÁMIDE DEL MUSEO DEL LOUVRE La Pirámide del Museo del Louvre es una obra situada en el patio del Museo del Louvre, en París, que da acceso al edificio. Fue diseñada por el arquitecto Ieoh Ming Pei. De estilo internacional, esta pirámide de vidrio y aluminio fue inaugurada en el año 1989 por el entonces presidente francés, François Mitterrand. Tiene una altura de 20,6 m y un total de 673 paneles de vidrio laminado transparente divididos en 603 rombos y 70 triángulos.1 El peso total de la estructura es de 180 toneladas. La inclinación de sus paredes, al igual que ocurre con las pirámides egipcias, es de 51 grados.
IMAGEN: http://apuntesdearquitecturadigital.blogspot.com/2012/01/la-piramide-delmuseo-louvre-en-paris.html
JUSTIFICACION
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Cualidades a tener en cuenta Fácil transporte: Las mallas espaciales se llevan a obra totalmente desmontadas y los elementos entran en camiones y contenedores normales. Además, este tipo de estructuras es notablemente más ligero que cualquier otro tipo de estructura.
Eliminación de las soldaduras en obra: solamente se sueldan los apoyos que van a los pilares. En el caso de pilares de hormigón se prevé una placa anclada a cada pilar de hormigón; cuando son de acero, se coloca una placa soldada a cada pilar.
Acabado de pintura en poliéster polimerizado al horno: Se trata de estructuras que se pintan en líneas automatizadas.
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Ventajas Reparto de las cargas en todos sus elementos. Fácil instalación de servicios (eléctricos, aire acondicionado...) debido a la forma de estas estructuras. Gran robustez. Debido al elevado número de elementos que constituyen las mallas espaciales, aunque uno (o varios) falle, no se produce el colapso total de la estructura. Empleo de componentes prefabricados. Estructuras ligeras. Reducción de gasto de material. Libertad en la localización de los apoyos, ya que pueden soportarse en cada uno de sus nudos. Geometría regular, lo que las dota de facilidad en la construcción. Facilidad de elevación. Inconvenientes Coste elevado en comparación con otras estructuras. Dependiendo del sistema de montaje empleado, puede requerir mucho tiempo. Baja resistencia frente al fuego.
CONCLUCIONES
SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
Denominamos estructura a todo conjunto de elementos resistentes capaz de transmitir las acciones estáticas, dinámicas o cinemáticas a las que está sometida, a las zonas previamente designadas a tal efecto, generalmente denominadas apoyos. Entre los tipos de estructuras reticulares más comunes que podemos encontrar son las vigas, pórticos, arcos, cerchas, pórticos espaciales; las cuales están diseñadas para resistir cargas puntuales o distribuidas.
Las estructuras generalmente están sometidas a una serie de acciones y desplazamientos, los podemos ver como los esfuerzos a las que está sometida la misma, es decir los momentos flectores, fuerzas cortantes y momentos de torsión; los cuales pueden ser determinados mediante el cálculo. Existen una serie de métodos o teorías que nos ayudan a determinar cuándo una estructura está o no esta en equilibrio, esto se hace mediante cálculos; los cuales nos darán los resultados que se desean obtener.
CONCLUCIONES
SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
El método de trabajo tridimensional está basado en los principios de los desplazamientos virtuales. Este método es aplicable a estructuras o cuerpos deformables. Es común para el cálculo de deflexiones elásticas en las estructuras. Otro tema que guarda estrecha relación con las estructuras reticulares espaciales es el de la movilidad y adaptabilidad de la arquitectura, en un mundo que exige cada vez más portes y avances tecnológicos, que nos permitan lograr mayor eficiencia, energética, reciclabilidad, versatilidad y confort en nuestros planteamientos arquitectónicos. La estructura espacial es una solución arquitectónica con unas cualidades bien diferenciadas respecto de otro tipo de estructuras; Este tipo de estructura es adecuada tanto para pequeñas marquesinas ornamentales por su valor estético como para instalaciones de grandes luces por su capacidad resistente.
BIBLIOGRAFIA
SISTEMA ESTRUCTURAS RETICULARES ESPACIALES
http://www.mondragon.edu/en/phs/research/research-lines/structural-integrity http://www.formaynumero.webuda.com/el_volumen_teoria/reticulas.html http://tecnologiaiec.blogspot.com/2010/05/sistemas-estructurales-de.html http://www.redalyc.org/pdf/1251/125112640009.pdf http://apuntesdearquitecturadigital.blogspot.com/2012/01/la-piramide-del-museolouvre-en-paris.html Miguel A. R. Nevado; 1999 Diseño estructural en madera, una aproximación en imágenes al estado del arte europeo a finales del siglo XX, España, Madrid, Aitim. Manual de Aligeramiento de Estructuras Actualizado según EFHE
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