CUBIERTAS ESPECIALES - … · Si las estructuras bidimensionales de hormigón no se prodigan hoy...
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CUBIERTAS ESPECIALES
Eric Moya Soler
Laura Cerdà Altamirano
Ronny Carabalí
Blanca Romero Sierra
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INDICE
1.INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………PÁG.2
2.FUNCIONES PRINCIPALES………………………………………………………....PÁG.4
3.TIPOS Y EJEMPLOS DE CUBIERTAS ESPECIALES………………………….PÁG.4
3.1 CUBIERTAS METÁLICAS………………………………………………………….PÁG.4
3.1.1 CERCHAS…………………………………………………………………….PÁG.4
3.12 MALLAS ESPACIALES……………………………………………………PÁG.6
3.2 CUBIERTAS COLGANTES………………………………………………………..PÁG.7
3.3 CUBIERTAS DE CHAPA………………………………………………..………..PÁG.9
3.4 CUBIERTAS TEXTILES………………………………………………………….PÁG.11
4.ACCIONES PERJUDICIALES………………………………………………………..PÁG.12
5.BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………..PÁG.13
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1-INTRODUCCIÓN
Cuando a lo largo del siglo XIX el hierro se convirtió en un papel
estructural cada vez más relevante y permitió estructuras de luces cada
vez más importantes, aparecieron dos modelos edificatorios muy
significativos.
Por un lado los invernaderos, proyectados por jardineros y incluidos en la
larga tradición de pabellones de jardín.
Por otro, las naves para la industria o para las grandes exposiciones,
proyectadas por ingenieros desde las estrictas exigencias técnicas y sin
consideración general contra los tipos arquitectónicos establecidos.
Por esto se organizaron magnificas estructuras que hacían girar todo un
semiportico. Esta planta, con pórticos radiales, que tiene claros
precedentes, como el entorno de las catedrales góticas, dibujó exquisitas
soluciones en los invernaderos ingleses. La prodigiosa construcción de
KewGardens, de Londres, es una de las más brillantes muestras.
La prodigiosa construcción de KewGardens, de Londres, es una de las más
brillantes muestras.
Los ingenieros proyectaron sus naves en términos más radicales,
buscando la mayor eficacia del sistema porticado y sin referencias
culturales explicitas. El resultado fue una sucesión de pórticos idénticos y
un telón vidriado como cerramiento.
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.El Palais des Machines de la Exposición Universal de Paris de 1889 es un
paradigma de este tipo de soluciones.
Las modernas mallas espaciales de acero han dado una perfecta solución a
los problemas que había habido en el pasado por la unión y el esfuerzo a
tracción de otros materiales. El nudo prefabricado en el cual convergen
barras en diversas direcciones del espacio permiten unas estructuras de
base tetraédrica, que crecen de manera perfectamente simétrica en las
dos direcciones del plano.
Si las estructuras bidimensionales de hormigón no se prodigan hoy por sus
problemas de ejecución, las mallas espaciales son, al contrario, la solución
más frecuentemente utilizada para cubrir grandes espacios.
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El Palau Sant Jordi de Barcelona de Arata Isozaqui, puede ejemplificar este
tipo de proyectos en que la bidireccionalidad no es un problema sino una
solución estructural i en que, como consecuencia, la testera ha
desaparecido.
2.Funciones principales de una cubierta
La función más principal que tiene una cubierta es la protección y
aislamiento del edificio. Dentro de eso tenemos diferentes funciones:
Impermeabilidad: es la principal función de una cubierta, impedir
que el agua entre en el interior del edificio.
Estabilidad: la cubierta tiene que soportar su propio peso y las
sobrecargas de nieve, agua y viento. También a sus propias
dilataciones.
Aislamiento: la cubierta debe tener aislamiento frente a cambios de
temperatura, acústicamente y resistencia al fuego.
Durabilidad: la otra función principal de una cubierta, es que sea
duradera frente a las diferentes acciones atmosféricas.
3-TIPOS Y EJEMPLOS
3.1 CUBIERTAS METÁLICAS
Las cubiertas metálicas pueden construirse a partir de dos tipos
de estructuras : cerchas y mallas espaciales.
3.1.1 CERCHAS (ARRIOSTRAMIENTOS)
Ejemplo:
Cubierta metálica sostenida por cerchas de acero en Estación
Liverpool Street.London (Inglaterra)
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Su estructura se basa principalmente en la triangulación para soportar una
cubierta sin apoyos intermedios llamadas cerchas.
En una cercha se trabaja con barras inclinadas que están sometidas a
compresión, mientras que las barras horizontales trabajan a tracción.
Para que funcione en forma óptima, los nudos son isostáticos y las cargas
se concentran en los nudos. Además, al aumentar la altura de la cercha se
consigue mayor inercia y mas resistencia.
Una cercha consta de barras inclinadas llamadas caballos que están sometidas a compresión. Si son muy esbeltas pueden sufrir pandeo. Para evitarlo habitualmente se reduce la longitud de dichas barras intercalando otra llamada codal (que actúa como un puntal reduciendo la esbeltez de la barra comprimida)
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Con esta estructura triangular se cumple la indeformabilidad de la cercha frente, por ejemplo, a cargas verticales. Pero cuando sometemos la cercha a acciones o esfuerzos laterales, por ejemplo por el viento, estas cerchas ya no son tan estables. Para solucionar el vuelco de la cubierta, y recurriendo al principio de triangulación, se disponen barras de arriostramiento en cada una de las cerchas; denominadas Cruces de San Andrés. 3.1.2 MALLAS ESPACIALES (NUDOS)
También, basándose en el principio de triangulación (al igual que las cerchas), se construyen las Mallas Espaciales. Se tratan de mallas tridimensionales que se forman a partir de la unión de barras de pequeña sección y longitud. Este sistema permite diseños variados; sin embargo, su ventaja mas importante es el sencillo montaje a la hora de efectuar la construcción de la cubierta. Resultan una buena solución para lograr cubrir superficies de luces considerables. Construcción de una malla espacial La forma de armar esta malla parte de un triangulo equilátero, como sabemos, con sus tres lados iguales. Uniendo cuatro triángulos formamos un poliedro regular denominado tetraedro (geometría del espacio), con todas las aristas de la misma longitud y todas las caras, de la misma superficie. Las barras de una malla espacial son las aristas del tetraedro, y que por yuxtaposición (industrializada) se crean cubiertas metálicas de grandes luces.
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Los nudos juegan un papel importante en las mallas espaciales ya que facilitan el proceso de construcción de esta red espacial(en un nudo confluyen varias barras) ;y por otro le garantizan la transmisión de esfuerzos. Las barras se atornillan a los nudos y se fija la estructura sobre los pilares. Los tornillos empleados, todos de alta resistencia, se aprietan con llave dinamométrica graduada. 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, para que los esfuerzos que puedan aparecer por las fuerzas dinámicas o por los enganches en la estructura fija, no provoquen roturas en la propia estructura. Dada la potencia de las grúas actuales, es posible elevar tramos de hasta 5000m2 de una sola vez, consiguiendo alto rendimiento, rapidez y seguridad. Ejemplos:
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3.2 CUBIERTAS COLGANTES
Las cubiertas colgantes son estructuras que pueden estar suspendidas de cables catenarios para cubrir grandes luces sin componentes estructurales internos a la vista.
A través de cuerdas trenzadas o cables de acero, quedan suspendidos entre los zunchos de compresión del perímetro del hormigón armado o el acero.
Los cables trabajan a tracción con una flecha variable.
Esta red de cables se puede revestir con una capa delgada de hormigón o con una lámina de plástico flexible extendida sobre el entramado, posteriormente se lo recubre con una capa impermeabilizante.
Este sistema permite el diseño de cubiertas que cubren amplias luces con bajo peso por unidad de superficie.
No obstante, esa capa de acabado de la cubierta está solicitada a los esfuerzos del viento. Para contrarrestar estos esfuerzos, se sitúan en forma vertical refuerzos entre los cables superiores e inferiores para tensarlos y lograr la rigidez requerida a fin de responder en forma óptima a las solicitaciones del viento.
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Por otro lado, al darle una pendiente exterior a la cubierta, se facilita el desagüe del agua de lluvias.
3.3 CUBIERTAS DE CHAPA
Se trata de una cubierta de chapa conformada en placas normalizadas de
acero galvanizado, apoyada sobre correas, dando estanqueidad a la
cubierta. Esto es aplicable a todos los diferentes tipos de cubiertas de
acero galvanizado de una obra.
Los materiales pueden ser chapas lisas, o conformadas( onduladas o
grecadas);y sus elementos de fijación.
Antes del montaje de las chapas debe comprobarse que la estructura que
las sustentará esté ejecutada correctamente.
Además el panel debe estar limpio de toda suciedad de obra y de
limaduras de hierro.
En el replanteo se procederá a definir la situación de los aleros, limatesas,
limahoyas, canalones, cumbreras, elementos salientes, bajantes,
formación de pendientes y juntas estructurales. Del mismo modo, deben
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marcarse las situaciones y dimensiones de los huecos de ventilación e
iluminación.
Proceso constructivo
Antes de colocarlo, debe presentarse el panel; se efectúa el montaje de
abajo hacia arriba y de cara opuesta a la dirección del viento dominante.
Se prestará atención en los solapes, de acuerdo a las especificaciones del
proyecto.
Cuando los lados del panel no son simétricos, conviene ir avanzando con
el montaje ensamblando el lado menor del panel bajo la grapa de
conexión para fijar así el lado mayor del panel que le precede.
Después de haber presentado el panel, se realiza su reglaje y sujeción
taladrando el panel en los puntos de cruce del lado mayor libre con las
alas de los perfiles correa. La sujeción depende del material de las correas.
Situar las grapas de sujeción e introducir los tirafondos, ganchos o tornillos
de rosca.
Mientras se realizan los trabajos, debe protegerse la cubierta de cualquier
impacto.
A tener en cuenta:
El corte del panel no debe efectuarse en obra, a fin de que no se
produzcan incrustaciones de partículas metálicas que lo puedan dañar.
El solape longitudinal varía entre 150 y 200mm (dependiendo de la
pendiente de la cubierta.
En chapas de perfil ondulado, el solape debe ser de ½ onda o incluso de
una onda cuando queremos asegurar la estanquiedad.
En chapas de perfil nervado o grecado, el solape se toma de ¼ de greca.
Para el alero, el vuelo de las chapas debe ser menor de 350mm, y en
laterales, menor que una onda o una greca.
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Materiales
Chapas de acero galvanizado
Placas de chapa de acero galvanizado lisas o conformadas; placas
tipo sandwich; recubrimiento galvanizado de protección mínimo
Z275 (según UNE 36 130).
Piezas para remates; remaches; tornillos autorroscantes; juntas de
estanqueidad; aislamiento térmico.
3.4 CUBIERTAS TEXTILES
Este tipo de cubiertas, están destinadas a la protección solar, de la nieve y
lluvia; para todo tipo de uso público, privados o colectividades.
Con estas cubiertas se piensa en la explotación de un espacio al 100% y
logrando un máximo confort a los ocupantes para cubrir cualquier acto o
evento, ya sea educativo, deportivo, de ocio o comercial, respetando
tanto el entorno urbano como en plena naturaleza.
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Cubierta textil de estructura de madera.
Cubierta textil con estructura metálica.
4.Acciones perjudiciales a las cubiertas y cubiertas especiales
Siempre habrá acciones o agentes externos que son el origen de los
problemas de las cubiertas:
Fenómenos meteorológicos
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-Agua de lluvia: produce un deterioro de los componentes de
la estructura interna y se puede agravar con el descenso de
temperatura (hielo).
-Nieve: supone una sobrecarga importante, y en el deshielo
produce los mismos efectos que la de agua de lluvia.
-Granizo: es tan perjudicial como la nieve y puede producir
roturas a los componentes de la cubierta.
-Radiación Solar: es una agresión importante, ya que puede
afectar a todas las capas.
Agentes de origen diverso
-Sismos o terremotos: producen vibraciones importantes que
afectan a la propia estructura, que se deforma.
-Fuego: hay que preverlo para evitar que se propague en los
dos sentidos (exterior e interior).
Acciones químicas: generalmente los problemas derivados de la
contaminación, como la lluvia acida, combustión de carbones, etc.
Acciones biológicas: como los hongos y materiales orgánicos
pueden producir problemas graves si no se realizan labores de
mantenimiento periódico.
Falta de mantenimiento: se considera una acción perjudicial, ya que
sin duda, este es el origen de los mayores problemas que se
producen y que incluso conducen a situaciones muy graves.
5.Bibliografía
-Enciclopedia de la construcción. ITEC
- Video de la construcción de la Terminal 4 del aeropuerto de Madrid,
Barajas. Cubierta especial:
https://www.youtube.com/watch?v=373j7Vw0K14