Analisia de tipologias estructurales

ANÁLISIS DE TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES BÓVEDA, LÁMINA, CÚPULA Y PARABOLOIDE

Ignacio Requena Ruiz Arquitecto

0. ÍNDICE 1. BÓVEDA 1.1. Introducción 1.2. Funcionamiento estructural 1.3. Lámina cilíndrica 1.4. Calculo informatizado 2. CÚPULA 2.1. Introducción 2.2. Reglas empíricas 2.3. Funcionamiento estructural 2.4. Calculo informatizado 3. CASOS ESPECIALES 3.1 Bóveda vaída 3.2. Bóveda dearista

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4. OTRAS SUPERFICIES DE REVOLUCIÓN 4.1. Introducción 4.2. Paraboloide hiperbólico 5. MODELOS INFORMÁTICOS 6. ARMADO DE CÁSCARAS Y PLACAS PLEGADAS 7. BIBLIOGRAFÍA

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1. BÓVEDA 1.1. Introducción La bóveda tiene su origen en la búsqueda de la solución a dos problemas históricos. El primero es la necesidadde procurarse cobijo a través de una superficie que resguarde de las condiciones climatológicas externas. El segundo se refiere al significado que los arquitectos e ingenieros han querido dar a los espacios cubiertos. Esta tipología empezó a ser utilizada por los egipcios hace miles de años. Los primeros pasos fueron las falsas bóvedas, donde los riñones volaban sucesivamente hasta llegar a laclave, que se encargaba de cerrar y dar estabilidad al conjunto. La primera bóveda propiamente dicha fue la bóveda de directriz semicircular, o bóveda de cañón. Surge como una sucesión de arcos independientes colocados uno al lado del otro, apoyados sobre el lado mayor del espacio a cubrir para así reducir la luz. 1.2. Funcionamiento estructural La bóveda trabaja tensionalmente como un arco sometidoa las compresiones y a las flexiones sea una o que no se generen transversalmente en la medida que su trazado mediante antifunicular. para Inicialmente, la construcción se realizaba ligera inclinación evitar el empleo de cimbras, pero el sistema evolucionó hacia el empleo de dovelas a lo largo de toda la generatriz, como si se tratara de un único arco, con esto se conseguía evitar la separación ydesnivelación posible entre arcos.

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Las bóvedas, cualquiera que sea su directriz, generan cargas verticales y empujes horizontales sobre sus apoyos, obligando a que éstos tengan la dimensión suficiente como para lograr que su peso propio centre la resultante sobre la base de sustentación para mantener el conjunto en situación de equilibrio. Además estos empujes producenesfuerzos cortantes tendentes a producir deslizamientos, bien de los sillares de arranque sobre sus juntas horizontales, o bien de los sillares del muro que sostiene la bóveda. 1.3. Lámina cilíndrica Si en lugar de plantear los apoyos sobre el lado mayor, se sitúan sobre los testeros, obtenemos una lámina cilíndrica, cuyo mecanismo resistente es muy diferente al de una bóveda a pesar de ser formalmentesimilar. El hecho de que las generatrices sean continuas permite que la bóveda trabaje a flexión según esa dirección, lo que provoca que cada arco se ayude de los contiguos, repartiendo el exceso de carga que puede concentrarse sobre él, produciendo así la desaparición de la función primaria de arco.

El funcionamiento tensional de una lámina deja de ser el de una bóveda, pasando a ser mássemejante al de una viga. Su deformación es igual a la de una lona atirantada entre dos arcos finales rígidos, hasta activar suficientes esfuerzos cortantes y normales como para poder transmitir la carga a los arcos extremos. Este nuevo estado tensional somete al material a tracciones, quedando invalidados los sistemas tradicionales de sillería o de ladrillos.

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Los esfuerzos T(longitudinales), S (cortantes) y Q (tracciones y compresiones según la directriz), están en el plano tangente, por lo que dan lugar a dos tensiones principales y a dos familias de isostáticas parecidas, en cada faldón del lóbulo, a las de una viga plana. La importancia de las tensiones longitudinales T es tanto mayor cuanto mas pequeña es la altura total en relación con la luz. De la misma forma, los...