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Análisis estructural de la Cubierta de Cocinas de la Universidad Laboral de Tarragona
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4.6
fig.4.14.alzadopatiodeservicio
fig.4.15.seccióntransversal
fig.4.18.alzadopatiodeoficio
fig.4.16.secciónlongitudinal fig.4.17.secciónaccesosdeservicio
fig.4.20. vistainteriorpabellónfig.4.19.vistainteriorcubierta
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4.2. ESTRUCTURA Y CONSTRUCCIÓN
4.2.1. ESTRUCTURA DEL PROYECTO
La cubrición de la cocina de la Universidad laboralde Tarragona se resuelve en su totalidad pormedio deuna estructura de hormigón, que debe su interés a susingularidad,asuformayalasdimensionesdelamisma,puessecubreunaamplialuzconundelgadoespesor.
Encuantoalageometría,elespacioacubrirerade57,6metrosdefachadapor19,4metros(20aproximadamente)deprofundidad.(fig.4.21.)
Laestructuradecubricióndelpabellónpuededividirseendistintoselementosquesedescribenacontinuación:
Láminas Triangulares planas:
Dichoselementosprincipalesadoptandosposiblesinclinacionesyposeenúnicamente12centímetrosdeespesor.Torrojadefinecomoelementoprincipal“el conjunto de cuatro faldones consecutivos de 19,13 metros de luz teórica, es decir, salvando la menor de las distancias de la nave rectangular que cubre”.
Esteelementoprincipal llegaa repetirsehasta12vecesenelpatiodeoficios, ytieneunadimensiónde4,80metros,coincidiendoconladistanciaentrepilaresdefachada,mientrasqueenelencuentroconelmuro,elmódulosereducealamitad,teniendounadimensiónde2,40metros.(fig.4.23.-4.24.)
fig.4.21. Axonometríadelproyecto
fig.4.22.secciónlongitudinalA-A’
fig.4.23.alzadolongitudinal
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4.8AnálisisestructuralComedorUniversidadLaboraldeTarragona
Laformaydimensionesdelaseccióntransversaldeesteconjuntodecuatrofaldones,varíaconladistanciaalosapoyosen fachada,debidoalmayoromenordesarrollodecada faldón.Noobstante,eláreapermanececonstante,conunvalorde0,77664m2segúnindicaEduardoTorrojaenlosCálculos justificativos. (fig.4.25.). Tambiénsedefinenlascaracterísticasgeométricasdelelementoprincipal,siendoelpunto0dondesecortandoscumbrerashorizontalesconsecutivasyquesuponeunpuntoencomúnentreloscuatrofaldonesdecadaelemento.(fig.4.26.)
Pórticos de apoyo:
Porestesegundoconjuntodeelementos,Torrojaserefierea“los triángulos que, sobre las fachadas, reciben el peso de los elementos triangulares de cubierta” (fig.4.29.). Reduciendoestaspiezasasusejes,lalongituddecadaunadeellas,decadamódulo,esde3,58metros.laproyecciónenplantaesde2,35metrosylaproyecciónenelalzadode2,70metros(fig.4.27.)
Elcantoenelvérticesuperioresde0,80metrosysuanchoesde0,35metros.Enlosextremosopuestoaestevértice,elcantoesde0,40metrosysuanchode0,25metros.Untiranteunelosextremosinferioresdedichotriángulo,amododebase,queimpidequeseabraelvérticesuperioryquecolaboraráensuresistencia.(fig.4.31.)
fig.4.26. esquemaláminasfig.4.25. métricadelosfaldones
fig.4.24. semiplantadecubierta
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fig.4.29.seccióntransversalb-b’
fig.4.30.seccionesdedetallesI,II,III y IV
fig.4.31.secciónlongitudinal-fachadaalpatiodeoficio
fig.4.27.esquemapórticodeapoyo fig.4.28.detalles1 y2.pórticodeapoyo
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Vigas de borde y carreras sobre los muros:
Elementoslinealesdedirectrizquebradaqueapoyanentrespuntosintermediosydospuntosextremos,sobrecadatesterodepiedra.Estastienenunasecciónde0,45x0,5metrosyapoyansobreelmurodepiedrade0,6metrosdeancho.Dichasvigassonelementosdebordemásrígidosquelapropialáminaqueapoyasobreellas,conlaintencióndeabsorberlaflexiónytorsiónintroducidasporlasláminasdeborde.(fig.4.32.)
Launiónentrelasvigaslateralesylasláminasdehormigónseresuelvencomoseindicanenlossiguientesdetalles.TambiénseaportanseccioneslongitudinalesytransversalesdelasláminasqueindicanelarmadodispuestoparaéstassegúndeterminaTorroja.(fig.4.33.). Asímismo,enelinteriordelmuroseubicaunavigadehormigón,queseconectaysobrelaqueapoyalavigalateraldelasláminasdecubierta,repartiendolascargasqueéstarecibedelasláminassobreelmuro,deformarepartida,evitandoqueelmurorompa.Enlosdetallesexpuestossedefinesugeometría,tambiénladelasvigasdeborde.(fig.4.34.)
fig.4.33.detallesvigadeborde-sección α y β
fig.4.32.secciónlongitudinal-fachadaalpatiodeoficio
fig.4.34. vigalateral
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En la información gráfica que describe este elemento se puede apreciar comoel ingeniero se sirve de una pequeña viga de directriz lineal y quebrada (carrera dehormigón)paraelapoyodelavigadeborde.Esteprocedimientolepermitenoapoyarelelementodebordedirectamentesobreelmurodepiedradeltesteropermirtiendoconeldiseñodelapoyolasdilatacionesde losdistintosmateriales.Almismotiempo,reducelaluzdelaviga,transformándolaenunavigade4vanos,alincorporar3apoyos.(fig.4.35.-4.36.)
No obstante, el encuentro entre el paramento vertical, losmuros y carrreras dehormigón,conlospórticosdeapoyoquesostienenlasláminastriangularesylasvigasdeborde,seexponedeformadesarrolladamásadelante.
Pórticos de fachada:
Laestructuradelasfachadastantodelpatiodeserviciocomodelpatiodeoficio,estánformadasporpilaresdecantoyvigasplanasdesecciónvariableunidasmonolíticamentemediantenudosrígidos.Comosehacomentadopreviamente,estasvigasincorporanuncanalóndelmismomaterialconelobjetivodeserviralaevacuacióndeaguaspluvialesrecogidasenlacubierta.Estecanalónabarcatodalalongituddelavigaenelcasodelos12móduloscompletosdelpatiodeoficioperoenelcasodelpatiodeservicio,con11módulosydossemimódulos,elcanalónúnicamenteabarcalosmóduloscompletos.(fig.4.37.-4.38)
Lospilarestienenuncantode0,65metrosyunanchode0,47metros; lasvigasencambio,tienenuncantovariable,adoptando unmáximo de 0,29metros. Los siguientes detallesmuestras las secciones longotudinales de ambas vigas defachadaasí comonumerosas secciones transversalesquepermiten identificar lavariacióngeométricaydearmadode lasdistintasvigasencadatramo.(fig.4.39.).
fig.4.36.detalleλ
fig.4.35. carrerasobreelmuro
fig.4.38. vigadefachadaalpatiodeservicio
fig.4.37. vigadefachadaalpatiodeoficio
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Piezas de apoyo de la cubierta:
Juntoconlaláminaplegadadecubrición,sepodríadecirqueelenlaceentrelacubiertapropiamentedichaylospórticosdefachadasonreflejodeundiseñohábileingeniosoquepermitenresolverlosdistintosaspectosquehadecontemplarunacubierta.
Torrojaproyectaunosrodillosmetálicossobrelosqueapoyadefinitivamentelaestructuradecubrición,estosseencuentransobrelospilaresyen3puntosencadamuro,estandoorientadosdeformaquelasprolongacionesperpendicualesasusejes,coincidentodasenunmismopunto,enelcentrodelacubierta.(fig.4.40.)
fig.4.40.Plantadeestructura
fig.4.39. detallesdelospórticosdefachada-secciones α β γ y
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Losrodillosmetálicosconsistenenunoscilindroscuyageneratrizseorientaconunciertoángulorespecodelafachadayqueesperpendicularalejequeuneelcentrodelcilindroconelcentrogeométricodelacubierta.Estaorientaciónle permite liberar en esos puntos, el giro respecto a los ejes cartesianos asícomo los desplazamientos horizontales respecto a estos mismos ejes. Conello,seconsiguelalibredilatacióndelacubiertabajocambiosdehumedadytemperatura,independientedelasfachadas.(fig.4.41.)
Acontinuaciónsemuestraelconjuntodedetallesdelosencuentrosentrelasláminas,losdistintostiposderodillossegúnsuubicaciónenplanta.Tambiénseincorporandetallesdelencuentroentrelasvigasdebordeylascarrerasdehormigóndelosmuros.(fig.4.42.-4.43).
Enlasiguientetablaseofreceunresumendelosplanosmostradosalolargodeesteapartado.
fig.4.42.rodillosdetipoa-secciones I,aYb
fig.4.43. Rodillostiponormal-seccionesII,c y d
tabla.4.1. resumenplanos
fig.4.41.detalle1 (rodillo)
Pág4.7 Fig4.21 AxonometríadelproyectoPág4.7 Fig4.22 SecciónlongitudinalPág4.7 Fig4.23 AlzadolongitudinalPág4.8 Fig4.24 SemiplantadecubiertaPág4.8 Fig4.25 MétricadelosfaldonesPág4.8 Fig4.26 EsquemaláminasPág4.9 Fig4.27 EsquemapórticodeapoyoPág4.9 Fig4.28 DetallespórticodeapoyoPág4.9 Fig4.29 SeccióntransversalPág4.9 Fig4.30 DetallesláminastriangularesPág4.9 Fig4.31 SecciónalpatiodeoficioPág4.10 Fig4.32 Secciónalpatiodeservicio
Pág4.10 Fig4.33 DetallesvigadebordePág4.10 Fig4.34 VigalateralPág4.11 Fig4.35CarrerasobreelmuroPág4.11 Fig4.36 DetallevigadebordePág4.11 Fig4.37 VigaalpatiodeoficioPág4.11 Fig4.38VigaalpatiodeservicioPág4.12 Fig4.39 DetallespórticosdefachadaPág4.12 Fig4.40 PlantadeestructuraPág4.13 Fig4.41 DetalleRodilloPág4.13 Fig4.42 RodillostipoAPág4.13 Fig4.43 Rodillostiponormal
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4.2.2. ARMADO Y TÉCNICA CONSTRUCTIVA
Unadelascaracterísticasquehacendeestaobraunainnovación,eslatécnicaconstructivaempleadaenelarmadodelasláminasdehormigónqueconfiguranlacubierta:elpostesadoopretensadoconarmaduraspostesas.
La técnica y los componentes
En función de que la armadura se tese antes o después del hormigonado, el pretensado se clasifica en: pretensadoconarmaduraspretesasopretensadoconarmaduraspostesas,respectivamente.Demaneraqueelpostesadoconsisteeneltesadodelaarmaduraactiva,aquellaselaboradasconacerosdealtadensidadya lasqueseaplicauntesado,despuésdelfraguadodelhormigóndelelementoestructuralycuandoéstehaalcanzadounaresistenciasuficienteparasoportarlastensionesprovocadasporelacero.Lasfuerzasdelpostesadosetransmitenalhormigónatravésdeanclajesespecialesfijosenlosextremosdelaspiezas.
La instrucción española del hormigón contempla tres tipos de armadurasactivas: los alambres, los cordones y las barras de pretensado. Los alambressonunproductode secciónmaciza (diámetronominalmínimo2mm), lisoografiladomientrasqueuncordónestáformadoporvariosalambresdelmismodiámetroenrolladoshelicoidalmenteenelsentidodelatorsión.Elnúmerodealambresenuncordónpuedeserde2,3o7.(fig.4.44.-4.48.)
Elconjuntodearmadurasalojadoenunmismoconducto,consideradocomouna sola armaduraenel cálculo, recibeel nombrede tendón, que agrupadoconmásdelmismotipo,formauncablepretensado.Porúltimo,seencuentranlasbarrasdepretensado,productosdesecciónmacizaconundiámetromuchomayorqueeldeunalambre(diámetromínimodefabricación15mm).(fig.2)
Existendosvariantesdelatécnica:armadurapostesaadherenteyarmadurapostesanoadherente.Laprimeradeellas,consisteendejarembebidaunavainametálicaodeplástico,replanteadaenlapiezaparadespuéshormigonar.Posteriormenteseenfilan los cordonesqueconstituyenel cable.Despuésdel tesado, se inyecta lechadadecementoaaltapresiónenelespacioquequedaentreloscordonesdeltendónylavaina.Conestainyecciónseconsiguelaadherenciaentreeltendóndelavainayelrestodelasección.
Elcasodelaarmadurapostesanoadherente,consisteenlautilizacióndeuncable(porlogeneralenedificaciónsueleutilizarseunúnicocordón)queseencuentracubiertoporunavainadeplásticoqueevitaqueelhormigónseadhieraalacero.Replanteadoyubicadoelcable,sehormigonalapieza.Traselendurecimientodelhormigón,setesanloscordonesquepuedenestirarselibremente.Enestecaso,noesposibleinyectarenelespaciolibreentrecordónyproteccióndeplástico,demodoquelaarmaduraquedasinadherencia.
fig.4.44. componentes
fig.4.45. alambre
fig.4.46. esquemacordones fig.4.48. barrasdepretensadoycordones
fig.4.47. tendones
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Ventajas y limitaciones del postesado
Enunapiezadehormigónarmadohabitual,sólopartedelasecciónestásometidaacompresión,siendonecesarioarmarconacerolasecciónparasoportarlastracciones,noobstante,ellonoevitalafisuracióndelasección.Encambio,sisesometealapiezaaunestadotensionalaxilprevioalaaplicacióndelascargasenservicio,medianteunoscablesdispuestosenelinteriordelapieza,estaexperimentaráunadeformaciónprevia,unacontraflecha,porotrapartelasecciónseencontrarácomprimidaporcompleto.Finalmente,seefectualaaplicacióndecargas,traslacual,secompensalacontraflechaprovocadaporeltesadoy laseccióncontinuatrabajando, lamayorpartede lamisma,acompresión,garantizandounmayoraprovechamientodelmaterialyreduciendolacantidaddeaceronecesaria.(fig.4.49.-4.50.)
Enellosebasanlastécnicasdelpretensadoydelpostesado.Paralograrsuobjetivo,esfundamentalproyectareltrazadodeloscablesyvainasdentrodelaspiezas.Untrazadoadecuadoesaquelqueproduceunosesfuerzoscontrariosalasfuerzasgravitatorias,porlogeneral,lascargaspermanentes,enunporcentajeentreel70y100%.Elestadoresultantedeesfuerzosproducidospor lascargaspermanentesyporelefectodelpostesado,tieneunasclarasconsecuenciasqueseenumeranacontinuación.
En lasección,elhormigóntrabajaacompresión,por loqueéstapermanecesinfisurarseenservicio,deformaquesereducenlaspatologíasporcorrosióndelacero,loquesetraduceenunincrementodeladurabilidad.Sielhormigónnosefisura, seconsigueunmomentode inerciamayorypor lo tanto,menoresdeformaciones, instantáneasyporfluenciadelmaterial.Tambiénmejorasucomportamientoacortanteypunzonamiento.(fig.4.49.-4.50.)
Otraconsecuenciaoventajadelhormigónpretensadoeslaposibilidaddelograrvanosdemayordimensión,porloqueestatécnicaesampliamenteutilizadaeningenieriacivil.Estableciendounordendemagnitudenlarelacióncanto-luz:(fig.4.51.)
Porlotanto,comparandounamismaluzcubiertaconhormigónarmadoyhormigónpretensado,elresultadoesqueenelsegundocaso,esposibledisminuirelcanto,loquepermitereducirlacantidaddehormigónutilizado,esdecir,disminuyeelpesopropioyelcostedelaestructura.Lareduccióndelcantotambiéndalugarapiezasmásesbeltas,másestéticas.
Noobstante,nosóloexistenventajasencuantoalcomportamientodelassecciones,tambiénpresentaventajasdesdeelpuntodevistadeejecución.Conelpostesadoseconsiguemayorrapidezenlaconstrucciónymejorcalidaddeejecución.Sereduceelmantenimientonecesarioparalaestructuraylatécnicapermitereducirelusodeencofrados.
LosaNopretensada 1/28
LosaPretensada 1/45
fig.4.49. hormigónarmado
fig.4.50. hormigónpretensado
fig.4.51. relacióncanto-luz
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Porotraparte,esnecesarioindicarqueestatécnica,aligualquecualquierotra,presentaunaseriedelimitaciones,porloquesedebeevaluarencadacasoquetécnicaesmásoptima,tantodesdeelpuntodevistaestructuralyconstructivocomodesdeelpuntodevistaeconómico.
Tantoelempleodelpostesadocomodelpretensado,requierenaltoniveltecnológico,porloqueexistenmenosempresasquesedediquenaestossistemas.Lautilizacióndepretensadosrequiereelevadaprecisióneneltrazadodeloscables,deladisposicióndeestosysucompatibilidadconotrostrazadoscomolosdeinstalaciones,quehacennecesariasperforacionesenlosforjados.Tambiénesnecesarioelempleodematerialesdealtaresistenciayotrosmaterialesauxiliares,loqueprovocaun incrementodelcostedelproyecto.Latécnicatambiénexijeuncontrol intensode laejecución:disposicióncorrectadelos tendones, con correctos recubrimientos para obtener la durabilidad y resistencia al fuego, adecuada puesta en obra,compactación y curado, seguimientodeuna tabla de tesado (aplicación de la fuerza depretensado), descimbrado segúnesquemapredefinido,hormigonadodelazonadeanclajesporprotecciónalacorrosión...
Altratarsedeunatécnicaqueprecisadealtoniveltecnológico,esmásfrecuentesuutilizaciónenpaísesdondeelcostedemanodeobraeselevado,puesrequieremenosmanodeobraenelmontaje,peroestahadesermuycualificada.Tambiénenlosqueseefectúanobrasdegeometríaregularyconempresasquedisponendelosmediosauxiliaresapropiados.Enotrospaises,comoEspaña,lasempresassondetamañomedianoymuchasdeellasnodisponendelosmediosauxiliares,aloqueesprecisosumar la irregularidadde lasparcelasacausade lasordenanzasmunicipales,quecomplican lageometríade laconstrucción.EsporestarazónqueenEspaña,elporcentajedeusodeprestensadosypostesadosesmuyreducidopesealasventajasqueaporta,frentealusoextendidoenpaísescomoAustraliayEstadosUnidos.
En conclusión, comparandoelpostesadoopretensado conotras soluciones, y teniendoen cuenta todos los aspectosqueinvolucracadasolución,estastécnicassuelensermáseconómicasparagrandeslucesoelevadascargaspermanentes.Laventajaresideenlosesfuerzospreviosalaaplicacióndelascargasdeservicioalosquesesometenlasarmadurasyqueposteriormentetransmitenalhormigón,compensandoparcialototalmentelascargaspermanentes.
La Cubierta del Pabellón de cocinas de la Universidad Laboral
Enesteapartado,sedetallaeltrazadodecablesqueelaboraTorrojaparaestaobraasícomoprocesoconstructivoquesellevóacaboen1956,atravésdelcualseejemplificaelprocesodeejecucióndelatécnicadelpostesado.Noobstante,primeroseofrecenunasdefinicionesdealgunoselementosqueintervienenenlaejecución:losanclajes,acopladoresoempalmes,lostubosdepurgaylosequiposespeciales.
Los anclajes son los elementos a través de los cuales setransmitelafuerzadepretensado,concentradaenelextremodel tendón, al hormigón, pudiendo ser de tres tipos. Losanclajes activos permiten el tesado del tendón con un gatohidráulico,asomandoalexteriorde lapieza.Porotro ladoseencuentran los pasivos, en los que se retiene la fuerza queejerceeltendónenelextremoopuestoadondesetesa,enestecaso los anclajespuedenquedarembebidosenel hormigón.Tambiénexisten los anclajes intermediosparaaquellos casosen los que se pone en tension temporalmente un tramode tendón. Por otra parte encontramos los empalmes, quesirvenparaalargarun tendónanclado; seusanparaevitar lamanipulación de tendones excesivamente largos mediantela confecciónde juntas de construcción. Los tubos depurga,encambio,sirvenparaexpulsarairedurantelainyección.Porúltimo,seencuentranlosequiposespeciales,empleadoseneltesadoyenlapreparacióneinyeccióndeproductos.(fig.2) fig.4.53. Esquemacomponentestesado
fig.4.52. Anclajes,empalmesytubos
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Deentretodaslasventajasqueaportaelpostesado,eseltrabajoacompresióndelaspiezasasícomolareduccióndelasdeformacionesverticalesapesardesalvargrandesluces,lasquellevanalingenieroadecantarseporestatécnica,todoelloconundelgadoespesorde12centímetrosdehormigón.Estaventajatieneunagrantrascendenciaenladurabilidaddeledificio,puesestesehallaubicadomuypróximoalmarMediterráneo,deformaquesielhormigóntrabajaúnicamenteacompresión,laspiezasnosefisuran,loquesetraduceenquelasarmadurasreducenlaposibilidaddesufrircorrosiónyporlotanto,seincrementaladurabilidaddelaestructura.Almismotiempo,altratarsedeunamismageometríarepetidadeformacontinua,elcostedelosencofradosnoeselevado.
EnlassiguientesfotografíaspuedeverseelarmadoqueTorrojarealizaparacadaláminaofaldón,queserepite4vecesencadaelementoprincipal.En losfaldones,utiliza10gruposdecables, formadosportresalambresde5mmcadaunoysometidosaunafuerzadetracciónde150kg/mm2,siguiendo8deellosuntrazadoparabólicoylasotrasunadirectrizmásrectilínea.Eltrazadoeraelconvenienteparatransformarlaflexiónlongitudinal,creadaporelpesopropiodelelemento,enunesfuerzouniformedecompresión.Losanclajesdedichoscablessesitúan:losdeunextremo,sobrelaaristaqueconstituyelalimatesaylosdelotro,sobrelaaristadefachada.
Ademásdeestaarmaduradepretensado,cadaplacaoláminallevatambiénotraarmadura,sintensar,constituidaporalambresde5mmdediámetrodeaceroordinario,TipoA-50Riviere,agrupadosformandomallasde10x30cmdeluz.losnudosdelasmallaseranelectrosoldados.
Estaarmadura,estabadestinadaaresistirlaaccióndelosmomentosflectorestransversalesdelaplacaqueseoriginabanporlaformadelaseccióntransversal,porloquefueprecisoelpórticodeapoyoparalarigirizacióndelasláminas.Elarmadosedistribuyeendosplacas:unasecolocaenlasproximidadesdesdelacarasuperiordelaláminaylaotra,enlacarainferior.Como la cubierta, en su conjunto, es una superficie desarrollable, la colocación de estas armaduras resultamuy sencilla.(fig.4.54.-4.55.)
fig.4.55. Tendonesyarmadoláminatriangular
fig.4.54. Tendonesláminatriangular
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Laprecisiónquerequieretaltécnicapuedeapreciarseen lacantidaddedetallesqueel ilustre ingenieroelaboratantoparalasláminascomoparaelrestodelaestructura.Enelsiguienteconjuntodefotografías,puedenversedelosanclajesyseccióneslongitudinalesdelasláminas,enlasqueseapreciaelarmadocalculadoporTorroja.(fig.4.56.-4.58.)
Proceso de ejecución
En las ilustracionesquesemuestranacontinuaciónqueda reflejadoelprocesoconstructivoquese llevóacaboen laejecucióndelacubierta;enelqueseponedemanifiestolasingularidaddelaobra,delprocesoconstructivoyelingenieroquehaydetrás.
Enprimerlugar,serealizóelmontajedelacimbraydelencofradoque,porunladodebíapermitirlosmovimientosdelaspiezastrassutesadoy,porotro,disponerdeunespaciosegurolibreenlosbordesendondeexistíananclajesactivosparapermitireltrabajodelosoperariosylamanumulacióndelosgatos.
Esinteresanteresaltarque,paraconstruirlacubierta,seempleóunencofradoindependientedelosmurosdelafachada,colocadosobreunasbielasoaparatosprovisionalesdeapoyo.Deestaforma,alnoexistircoacciónexterioralguna,lacubiertapudoacortarse librementebajo la accióndel esfuerzodel pretensado, y la introduccióndeeste esfuerzoen la armaduraprincipalpudorealizarsesineltemoraqueseoriginasentensionessecundariasperjudiciales.(fig.4.59.-4.62.)
fig.4.56. detallesdelosanclajes
fig.4.57. secciónverticalII fig.4.58. SecciónverticalI
fig.4.60. montajedelosencofradosIIfig.4.59. montajedelosencofrados
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Unavezmontadoslosencofrados,sereplantearonyefectuaronlostaladrosenlostesterosdelencofrado.
Posteriormente, se colocó la armadura pasiva inferior sobrelos separadores. (fig.4.63. - 4.64.). También la de los estribos yseparadoresalosquesujetarlaarmaduraactiva.
A continuación, se dispusieron los anclajes activos y losseparadores, sillas y caballetes para sujetar los tendones, yareplanteados.
Una vez dispuestos todos estos elementos, se colocaron lasvainas de postesado y los tendones. En esta fase, también secolocanlosacopladoresyanclajespasivos,enelcasodequeloshubiera.
Después,semontólaarmadurasuperiorpasivayseataronlostendonesalasarmaduraspasivas.Posteriormentesellevóacabolaproteccióndelosanclajesfrentealaentradadehormigón.
fig.4.61. montajedelosencofradosIII
fig.4.63. montajefinalencofrados
fig.4.64. montajearmaduras
fig.4.65. anclajes
fig.4.62. Montajeinicialencofrados
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Lasiguientefaseconsisteenelvertidoy lacompactacióndelhormigón,quesehaderealizarconespecialcuidadoenlaszonasdondesedisponganlosanclajesyacopladores.Atendiendoalascondicionesclimáticas,seefectuóelcuradodelhormigón.
Unavezfraguadoysuficientementeendurecidoelhormigónparaquelaestructurasoportelasaccionesintroducidasynoseproduzcandañoslocalesenlaszonasdeanclaje,seefectuóeltesadodelaarmaduraprincipal,duranteelcuallaestructurasedespegó,automáticamente,desuencofrado.(fig.4.65.-4.68.).
Este paso es uno de losmás delicados del proceso constructivo. El tesado de la armadura activa debe efectuarse deacuerdoconunprogramapreviodetesadoenelquesedebehacerconstar,entreotrascuestiones,laresistenciamínimadelhormigónantesdecomenzareltesado,elordendetesado,lafuerzaquedebedesarrollarelgatoyelalargamientoprevistodelaarmadura,yelmomentoderetiradadelascimbras,ensucaso.(fig.4.69.). Posteriormenteseefectúalainyecciónenlasvainas.
Traseltesadodelostendones,seefectúalaretiradaoaprietedelacimbra.Silacargaequilibradaesmayoroigualqueelpesopropiodelforjado,sedescimbradalaestructura.
Esrelevantetambién,indicarelfenómenodenominadorelajaciónqueexperimentanlosalambres.Esteefectoconsisteenladisminucióndetensiónquesufreelmaterialconelpasodeltiempoalsometerloaunadeformaciónimpuestademagnitudconstante.
fig.4.66. Distribucióndetendones(I)
fig.4.68. Distribucióndetendones(III)fig.4.69. tesadodelostendones
fig.4.67. Distribucióndetendones(II)
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Paracompararelcomportamientodelasdiferentesarmadurasactivas,sedefineeltérminodegradoderelajación,siendoéstelamáximapérdidadetensión,expresadaentantoporcienrespectodelatensióninicialdetesado,alcabode1000horas,alaplicarunatensión inicialdetesadodel70%de lacargaunitariaderotura,a20ºCdetemperatura.
Finalmenteseefectuóelcortedelosrabosdelaarmaduraactivayelposteriorhormigonadodelosanclajes.
Acontinuación,mediantelaaccióndeunosgatoshidráulicos,seelevótodalacubiertaunoscentímetros,paracolocarlosrodillosmetálicos,quesehannombradopreviamenteenelapartadoanterior,yqueconstituyensusapoyosdefinitivosy,sobreesto,sesituófinalmentelacubiertaaldescenderyretirarlosgatos.Todoslosrodillosquevancolocadossobrelacoronacióndelosmurosdelanave,estánorientadosdeformaquelasprolongacionesdesusejescoincidentodasenunmismopunto,conlocualquedapermitidalalibredilatacióndelacubiertabajolasvariacionesdehumedadotemperatura.
EnlaFigura4.71semuestraeldetalledelospuntosdeapoyoparaeldescensodelacubierta.Enestosdetalles,Torrojaindicaqueelgatohidráulicollevaráunasplacasdeasientode12x20cm.paraelrepartodelacargasobreelhomigón.
fig.4.70. finalprocesodeejecución
fig.4.71. puntosdeapoyo
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4.22
4.3. MODELO ESTRUCTURAL
Con la intencióndeconocerenprofundidadel comportamientoestructuralde la láminaplegadayelpostesadode lacubiertadecocinasdelaUniversidadLaboraldeTarragona,seharealizadounmodeloestructuralatravésdeunaherramientainformática.
Paraello,enprimerlugar,seharealizadolasimplificacióndelaestructurarealenelementosmássencillos,quepermitanunanálisismásexhaustivoparaobtenerconclusionesdelcomportamientoestructural.
Unavezrealizadoelmodelo,sehaprocedidoalaevaluaciónyasignacióndecargasalmodelo,tambiénsehandefinidolosmaterialesylassecciones.Contodoello,seobtieneunmodeloestructuralsimplificadorespectodelaestructurareal,queteniendoencuentalaslimitacionesdelprograma,permiteobtenerconclusionesválidasdelfuncionamientodelaestructura.
Elprocesodemodelado,asícomolaasignacióndecargas,seccionesymaterialesyposteriorcálculo,serealizaatravésdelaherramientainformáticaArchitrave.
4.3.1.DISCRETIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA REAL
Elobjetivodelmodeloyel cálculoescomprenderel comportamientode la láminaplegadadehormigónarmadoqueconfiguralacubiertadeledificioyelefectodelatécnicadelpostesadoenella.Portanto,sedecideprescindirdelforjadoyplantadesemisótanoportratarsedeunaestructuramásconvenciona,esdecir,soloseevalúaelfuncionamientoestructuraldelaplantaprincipal,considerandoquelossoportesquesustentanlacubiertaapoyandirectamentesobreelsuelo.
Porotraparte,tambiénserealizaunasimplificaciónenlostesteros,queseconfiguraráncomomurosdehormigónarmadoenlugardemodelarlacarreradehormigónenelinteriordelmurodepiedra.
Elmodeloseelaboraincluyendolossiguienteselementos,yadefinidosenapartadosanteriores:
• Láminastriangularesplanas• Pórticosdeapoyo• Vigasdeborde• Murostesteros• Pórticosdefachada -Vigas -Soportes• Piezasdeapoyodelacubierta• Apoyosdelaestructura
fig.4.72. modeloalámbricoysólido
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4.23
fig.4.74. detallealámbricoysólido
fig.4.73. elementosestructuralesmodelizados
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4.24
Pesealasimplificaciónyclasificacióndeelementos,laestructuradehormigónarmadofuncionaconjuntamente,deformaqueesdifícilindividualizarelcomportamientodecadaelementoporseparado.
EnlasFigura4.72y4.75sepuedevisualizarelmodelocompleto,mientrasqueenlaFigura4.74.sepuedeapreciarunavisualizacióndesglosadadeloselementosqueconfiguranelmodeloestructuraladoptadoyqueseexplicanacontinuación.
Laminas triangulares planas
SetratadepiezastriangularesconlasdimensionesquesemuestranenlaFigura4.76.,cuyageometríaseobtieneysesimplificaapartirdelosesquemasdecálculoqueelingenieroEduardoTorrojaincluyeenlosCálculosJustificativosdelproyecto.Unavezrealizadounfaldón,seobtieneelelementoprincipal,quesecopiarepetidasvecesparaconfigurarlacubierta.
Altratarsedeelementossuperficiales,semodelizanatravésdeunmalladoglobal,quepermitenobtenerunasuperficiedeelementosfinitos.Estostienenformatriangular,convaloresdeladodelordende40cmyselesasignaunaseccióndehormigónarmadoHA–25de12cmdeespesor.Finalmenteresultan,449elementosfinitosporfaldón,1796porelementoprincipaly21522elementosfinitostotales.
fig.4.75.axonometriamodeloestructural
2.70
19.30
17.45
fig.4.76. dimensionesláminatriangular
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4.25
Pórticos de apoyo
Estos elementos configuran el apoyo de lasláminas triangulares y, al contrarioque laspiezasanteriores,lospórticossemodelizancomobarras,pues se tratade elementos lineales dehormigónarmado HA – 25. Estos son de sección variable,porello,seharealizadounanálisisdelavariacióndel cantode laspiezasdel pórticoapartirdeunesquema que incluye Torroja en el documentoCálculos justificativos. (fig.4.77.)
Viga Lateral
Estaspiezas,dispuestasencadaladodeledificiosobrelosmurosdepiedra,resultaelapoyodelasláminasextremas.Lalongituddeestoselementosesde18,50yapoyansobreelmurotestero.SemodelizancomoelementoslinealesdehormigónarmadoHA–25desección75x50cm.
Muros testeros
Aesteelemento,seledaunasecciónde60cmysemodelizadelamismamaneraquelasláminastriangularesportratarsedeunelementosuperficial.Seleasignaelmaterial“fábrica”quedisponede resistencia a compresión pero se desprecia su resistencia atracción.(fig.4.78.)
Enestecaso,seutilizaunmalladosimple,quetransformaelmuroenunamalladeelementosfinitos,cuyosnudoscoincidenconlosdelaláminatriangularextrema.Noobstanteelenlaceentrelacubiertaylosmurostesterosserealizaatravésdeloselementospuntualesparasimularlosrodillos(sedescribiránposteriormente).Delamismaformaquelasvigasdeborde,lalongituddelmuroeslaluzsalvadaporloselementosprincipales.
Pórticos de fachada
Los pórticos de fachada son algo diferentes en función del patio al que vuelquen, patiodeoficio o patiode servicio,noobstante,dadoqueestasvariacionesno sonsignificativasparael cálculo, semodelizancon lasmismasdimensionesycaracterísticas.
VigasSetratadevigasplanasdedimensionesnoortogonalesydiferentessegúneltramodevigaenelqueserealizaelcortey
queademás,enalgunostramos,incorporanuncanalónparalaevacuacióndeaguas.SemodelizancomoelementoslinealesdehormigónHA–25ysecciónrectangularconstante,65x60cm.Lasvigassalvanunaluzde4,80metrosenelcasodelosmódulosintermediosy2,40metros,enelcasodelosvanosextremos(mediomódulo).
SoportesLospilaressonelementoslineales,modelizadoscomobarras,dehormigónarmadoHA–25.Enestecaso,laseccióndelas
piezasesde45x65cm.Losdatosdelasecciónsehanobtenidoatravésdelosplanosdevigasypórticosdeapoyo,puesnosehaencontradoinformaciónespecíficadelospilares.Porotraparte,atravésdelasección,seconocelaalturadelospilaresdelaplantaqueseestáanalizando,resultandosoportesdelongitud4,60metros.
canto
40 cm
canto
50 cm
anch
o25
cm
anch
o30
cm
anch
o35
cm
canto
60 cm
canto
70 cm
canto
80 cm
fig.4.77. modelizacióndelpórticodeapoyo
fig.4.78. murotestero
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4.26
Piezas de apoyo de la cubierta
Definidostodos loscomponentesde laestructuraaestudiarsedescribeelapoyoentre lospórticosdeapoyoy lospórticosde fachada.Comoseha señaladoenapartadosanteriores,elnudoentreestosdoselementosenlaestructurarealloconfiguraunrodillometálico,uncilindroorientado de forma radial respecto del centro de la planta, lo que permite que la cubiertapuedavariar librementesusdimensionesbajo losefectosde lahumedady la temperatura.Enconsecuencia,elapoyopermitelosgirosrespectoalosejescartesianosylosdesplazamientosenlasdireccionesdelplanohorizontal;estecomportamientosesimulaenelmodelomedianteunabarrade10cmde longitudcuyosextremostienenlibres losgirosrespectode lacubiertay lospórticos,respectivamente.(fig.4.79.)Elrestodenudosentreelementossediseñancomonudosrígidos.
Apoyo de la estructura
Alhaberse realizadouna simplificaciónde lasplantasdel edificioparaestudiarúnicamente la cubiertadel pabellón ydesconocersecualquiertipodedatoacercadelterrenoenelqueseencuentraeledificio,serealizaelcálculodelaestructuraconsiderandoqueéstaapoyadirectamentesobreelsuelomediantecimentaciónsuperficialdedimensionesycotasdeapoyosupuestas.Laestructurasehallaperfectamenteempotradaenelterreno,quedandocoartadoeldesplazamientoyelgiroencualquierdireccióndelespacio.
4.3.2. EVALUACIÓN Y ASIGNACIÓN DE CARGAS
Unavezrealizadoelmodeloestructural,seprocedealaevaluaciónyposteriorasignacióndecargas,esdecir,seanalizandeformaintuitivayaproximadalascargasalasquepodríaestarsometidalaestructurareal.DichaevaluaciónseefectúadeacuerdoaloestablecidoenelDocumento Básico de Seguridad Estructural Acciones en la Edificación (DB-SE-AE),incluidoenelCódigo Técnico de la Edificación (CTE).
Paralaevaluacióndecargas,serealizaunadistinciónentrelascargasdecarácterpermanente,comoelpesopropioolascargasmuertaspermanentes,ylascargasdecaráctervariable,comolassobrecargasdeuso,nieveyviento.Sinembargo,nosehanconsideradolasaccionestérmicassobrelaestructura,puesestadisponedemecanismosquepermitanlavariacióndimensionalacausadecambiosdehumedadytemperatura.Tambiénquedanexcluidasparaelanálisisestructurallasaccionesaccidentales,esdecir,sismo,impactoeincendio.
Porúltimo,cabemencionarquelospesospropiosdeloselementosestructuralesyalostieneencuentalaherramientainformáticaalahoraderealizarelcálculo,porloquenoesnecesarioevaluarestasacciones.
Cargas verticales
Cargaspermanentes
A) Peso Propio (PP)
Detodosloselementosestructurales,loasignaArchitrave
fig.4.79. apoyos-discretizaciónrodillos
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4.27
B) Cargas muertas permanentes (CMP)
Noseconsideraelpesodeningúnelemento.Sedesprecianlascargasrelativasalailuminaciónyotroselementosenlasláminasdecubierta,asícomoloscerramientosdepavésdesobrelasvigasdefachada.
C) Simulación del esfuerzo de postesado (PT)
Comosehaindicadoenelapartadodetécnicaconstructiva,ydeacuerdoalosdetallesdearmadode laspiezastriangulares, laarmaduraactivadecadafaldónconsisteen10tendonesformadospor3alambresde5mmdediámetrocadauno. Esposiblediferenciardosgruposde tendones,uno formadopor2 tendonesdetrazadomás omenos recto y otro grupo de 8 tendones de trazado parabólico.(fig.4.80.-fig.4.81.)
Debidoa las limitacionesde laherramienta informática,eltrazadodelgrupode2tendonesseconsiderarátotalmenterecto,mientrasqueeltrazadodelgrupode8tendonesseconsiderarálinealyquebrado.Parasimularelefectodelpostesado,seaplicaráncargaspuntualesdecompresión(eltesadoconsisteenunafuerzadetracciónperoalrealizarelanclajeresultaunesfuerzodecompresiónenlasláminas),conladireccióndedichostrazadosycomopuntodeaplicaciónenlosextremos.Porotraparte,lafuerzaquesegeneraenelinteriordelfaldóndebidoaltrazadoparabólicodelgrupode8tendones,setraduceenelmodeloenunafuerzapuntualaplicadaenelquiebro,obtenidaportrigonometríayequilibriodefuerzasapartirdelasdelosextremosdeltendón.Enelgrupode2tendonessedespreciacualquierfuerzasecundarianoaplicadaenlosextremosdeltendón.(fig.4.82.)
TalycomoseindicaeneldocumentoCálculos justificativos,latensióndetesadoesde110Kg/mm2(1100N/mm2).Porotraparte,enlosplanosdearmadoTorrojaindicaqueelacerodelosalambresesun“acero especial de tensión 150 Kg /mm2 de tensión de rotura”.Conestosdatos,sehallanlasfuerzaspuntualesaaplicarenlosextremosdelostendonessimplificados.Seprocededelaformaqueseindicaacontinuación:
- Áreadeunalambre A=15mm=2/4=19,635mm2- Áreatotaldeuntendón AT=3 5mm=3*19,635mm2=58,9 mm2
- Límiteelástico Fyk=150Kg/mm2=1500N/mm2- Límiteelásticodecálculo Fyd=Fyk/γ=1500/1,20=1250N/mm2
fig.4.80. vainas
fig.4.82. modelizacióndelostendonesenlaláminatriangular
fig.4.81. disposiciónrealdetendonesenlaláminatriangular
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4.28
Considerandoqueeltendónnotrabajaal100por100sinoal90porcientoyquesufreunaspérdidasdetensiónalolargodesuvidaútildel15porciento:
- Tensióndepostesado Fyp=90%*1250=1125N/mm2(≈1100N/mm2)- Pérdidasdetensión σ=(100–15)%*1125=956,25 N/mm2
Porlotanto,latensiónencadatendónseobtienedeldatodelatensiónyeláreadeltendón.Lafuerzaencadagrupodetendonesresulta:
- Grupode8tendones F=8*58,9*956,25=904.000N=904 KN- Grupode2tendones F=2*58,9*956,25=113.000N=113 KN
Teniendoencuentalageometríadeltrazadorespectodelalámina,realizandolabisectrizdelángulomedidoenelprogramainformático,seobtiene:(fig.4.83.)
- Fuerzaperpendicular F┴=2*904*sen8º= 252 KN
Lascargaspuntualesdeaplicaránenlosextremosdeunelementofinito,delaformamásaproximadaposiblealtrazadosupuesto.Elesquema(fig.4.84.)defuerzasaaplicarenelmodeloparasimularelefectoquegeneraelpostesadoenlaláminadehormigónquedadelasiguientemanera:
Cargas variables
Paralaevaluacióndecargasserecurrealapartado3 Acciones Variables del DB – SE – AE.
A) Sobrecargas de uso (SCU)
Segúnelapartado3.1SobrecargasdeusodelDocumentoBásico,lasláminasqueconfiguranlacubiertapertenecenalacategoríaysubcategoríadeusoG1,inclinaciónmayorde40º).Deacuerdoalatabla3.1 Valores característicos (tab.4.2.),lacargaaaplicaresde0KN/m2.Noobstante,sedecideestimar1KN/m2comocargarelativaalmantenimientodelacubierta.
SCU = 1 KN/m2
fig.4.83. obtencióndelafuerzaF ┴
fig.4.84. esquemadefuerzas-simulacióndelpostesado
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4.29
B) Sobrecarga de nieve (SCN)
Deacuerdoconelpunto 3.5 NievedelDocumento Básico,yenconcretoconelapartado3.5.1. Determinación de la carga de nieveindicaque“como valor de carga de nieve por unidad de superficie en proyección horizontal, qn, puede tomarse: qn = u * Sk. Siendo u el coeficiente de forma de la cubierta según 3.5.3. y Sk el valor característico de la carga de nieve sobre un terreno horizontal según 3.5.2.”.
Según la tabla3.8 Sobrecarga de nieve en capitales de provincia y ciudades autónomas (tab.4.3.), el valorde SkparaTarragonaesde0KN/m2.Porotraparte,elcoeficientedeforma,altratarsedeunainclinación30º<α<60º,seobtieneporinterpolaciónlinealunvalorde0,16aproximadamente(tab.4.4.).Deestasdosvariables,0,16*0,2,seobtieneunvalordesobrecargadenievede0,03KN/m2,queseconsideradespreciable.
SCN = 0 KN/m2
tab.4.2. valorescaracterísticosdelassobrecargasdeuso
tab.4.4. coeficientedeforma
tab.4.3. sobrecargadenieveencapitalesdeprovinciayciudadesautónomas
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4.30
C) Sobrecarga de viento (SCV)
Secalculaconelapartado3.3 Vientoyconelpunto3.3.2. Acción del viento,determinaloqueseexponeenlasiguientetabla(tab.4.5.).Porlotanto,secalculaconlasiguienteexpresiónqn=qb*Ce*Cp.
Lapresióndinámicadelvientodeformasimplificadasetoma0,5KN/m2.Elcoeficientedeexposición,quedependedelaalturadelpuntoconsideradoydelentornodondeseubicaeledificio,sedeterminaconelapartado3.3.3. (tab.4.6).Lacubiertadelpabellóndecocinassesitúamuypróximaalmar,porloquesecorrespondeaungradodeasperezaI.Encuantoalaaltura,elpuntomáselevadodelacubiertaestáa7,2metrosdelsuelo,queporinterpolaciónlineallecorrespondeunvalordeCe=2,82.Porúltimo,secalculaelcoeficienteeólicodepresión,despreciandolosefectosdesucción,conelapartado3.3.4(tab.4.7.)resultandounvalordeCpde0,7.Demodoqueelvalordelasobrecargadevientoresultaqn=0,5*2,82*0,7=0,987KN/m2,quedeformaaproximadaresultaSCV=1KN/m2.
Estasobrecargaseaplicacomounacargasuperficialsobreunodelostesterosdeledificio.Sinembargo,seaplicacomounacargalinealyuniformementedistribuidasobrelavigalateralconunvalorde19,3KN/m.
SCV(I) = 1 KN/m2 SCV(I) = 19,3 KN/m.
tab.4.5. accióndelviento
tab.4.6. coeficientedeexposición
tab.4.7. coeficienteeólicos
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4.31
Elresumendelascargasaaplicar,elelementoestructuralenelqueseaplicanylahipótesisdecargaenlaqueseincluyenresulta:(tab.4.8)
4.3.3. COMBINACIONES DE CARGA
Lacombinacióndecargas larealizaautomáticamenteelprogramaArchitravedeacuerdoa loestablecidoenelCódigo Técnico de la Edificación (CTE), Documento Básico de Seguridad Estructural (DB-SE)enelapartado4 Verificaciones basadas en coeficientes parciales,ylaInstrucción española del Hormigón Estructural (EHE – 08)enlosartículos12º Valores de cálculo de las acciones y13º Combinación de acciones.
Enlassiguientestablas(tab.4.9.-tab.4.10.)seindicanlascombinacionesdecargasycoeficientesdemayoraciónempleadosenelcálculoparalacomprobaciónderesistencia(EstadosLímitesÚltimos–ELU)ydeformaciones(EstadosLímitesdeServicio).
CombinacionesparaEstadosLímitesÚltimos
tab.4.8. resumendecargas-hipótesisdecarga
tab.4.9. ELU tab.4.10. ELU
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4.32
CombinacionesparaEstadosLímitesdeServicio
Paralacomprobaciónderesistenciaensituacionespersistentesotransitorias,seobtienenlassiguientescombinaciones:
ELU - 1. 1,35*HIP01+1*HIP03ELU - 2. 1,35*HIP01+1*HIP03+1,50*HIP02ELU - 3. 1,35*HIP01+1*HIP03+1,50*HIP04ELU - 4. 1,35*HIP01+1*HIP03+1,50*HIP02+0,9*HIP04ELU - 5. MismaqueELU-3
Para la comprobación de las deformaciones, la EHE sólo hace referencia a las situaciones persistentes o transitorias,resultandolascombinacionessiguientes:
-CombinacionpocoprobableELS - 1. 1*HIP01+1,1*HIP03+1*HIP02ELS - 2. 1*HIP01+1,1*HIP03+1*HIP04ELS - 3. 1*HIP01+1,1*HIP03+1*HIP02+0,6HIP04ELS - 4. MismacombinaciónqueELS-2
-CombinaciónfrecuenteELS - 5. 1*HIP01+1,1*HIP03+0,6*HIP02ELS - 6. 1*HIP01+1,1*HIP03
-CombinacióncasipermanenteELS - 7. MismacombinaciónqueELS-6
Deestaformaresultan4combinacionesparalacomprobaciónderesistenciay5combinacionesparalacomprobacióndedeformacionesoflechas.
tab.4.11. coeficientesdeseguridadels
tab.4.13. coeficientesdesimultaneidad
tab.4.12. combinacionesels
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4.33
4.3.4. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
Sedefinenlassiguientescaracterísticasparaelhormigónestructuralempleadoyparaelmuro(noestructural)defábrica:
tab.4.14. combinacionesparaestadoslimitesultimos
tab.4.15. combinacionesparaestadoslimitesdeservicio
tab.4.16. característicasdelosmateriales
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4.34
4.4. COMPORTAMIENTO GLOBAL DE LA ESTRUCTURA
Enesteapartadoseabordaelanálisisdelaestructuraensuconjunto.Seintentaobtenerunasconclusionesapartirdelmodelorealizado,paraconocerelefectoenelcomportamientodelaestructurafrentealascargasdeservicioysupropiopeso,delatécnicadepostesadoutilizadaenlosfaldonesdelaláminaplegadaqueconfiguralacubierta.
Paraello,primeroseanalizaráporseparadocadahipótesisdecarga,paraverelefectoquetienecadaunadeestascargasenlastensionesydeformacionesdelaláminadecubierta.Posteriormenteseanalizarán3combinacionesdecarga,paraenquémedidaelpostesadorevierteenlastensionesydeformacionesdelasláminas.
4.4.1. HIPÓTESIS DE CARGA
Peso Propio (HIP01)
Tensiones de membrana Sx
Como se puede observar en la imagen, las tensiones demembrana Sx, son bastante uniformes, para cada elementoprincipal,enprácticamentetodoelámbitodelacubierta.Encuantoalamagnitudysignodedichastensiones,sondelordende0,28N/mm2,tensionesdetracción(Coloramarillo).Noobstante,apesardequelamayorpartedelaestructurabajosupesopropioseencuentrasometidaauniformesynoelevadastensiones,existenzonasenlasqueseapreciantensionesdetracciónmayoresyesfuerzosdecompresión.(fig.4.85.)
Estaszonassonlaslimatesasylimahoyas,lasláminas,
alfuncionarcomovigasapoyadasensusextremos,bajola acción de su peso propio, experimentan traccionesen la “cara inferior”, es decir, en las limahoyas, ycompresionesenlasaristassuperiores,laslimatesas.Eneldiagramadeplantasepuededetectara simplevistadóndeseencuentranestasaristas,debidoalastensionesque experimentan. Haciendo referencia a un orden demagnitud,lastensionesdetracciónmáximasonde2,93N/mm2ylasdecompresiónde-4,35N/mm2.(fig.4.85.)
Porotraparte,enzonascercanasalosencuentrosdelosdosfaldonesqueconfiguranlaslimahoyasdelacubierta,enelapoyodeestasconlasvigashorizontales,seaprecianmayorestensionesdecompresiónde-4N/mm2debidosalareaccionenlosapoyosdelasláminas.
fig.4.85.A tensionesdemembranasxhip01
fig.4.85.B tensionesdemembranasxhip01
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4.35
Tensiones de membrana Principales: Sx Principales y Sy Principales
Paraunmayorestudiodelastensiones,seanalizatambiénlastensionesdemembranaprincipales,queindicanlastensionesde traccióny compresiónmáximaqueexperimentan los faldones.Cómosepuedeapreciaren las leyendasdevalores, lacompresiónresultacasieldoblede laquesehabiaobtenidopara losdiagramasSx.Deestaformasepuedevercomolastensionesdetraccionmáximasseproducenenlasaristasylasprincipalesdecompresióntienenvaloresmáximosalrededorde-4N/mm2,salvoenlazonadeapoyosdondealconcentrarselastensiones,sealcanzanlos-7N/mm2.(fig.4.86.-fig.4.87.)
Momentos Mx y Cortantes Vx
Atendiendoalosmomentosflectoresyesfuerzoscortantesenloselementosfinitossepuedeverdenuevoquesonmuyuniformes,convaloresde0,65mKN/menlamayorpartedelamisma,aunqueexistenalgunospuntosenlosquelosefuerzossonmayoresaestosuniformes.Losvaloresoscilanentre-17,242mKN/my10,866mKN/m.
Cabeindicarquesilaformadelasláminasestáncorrectamentediseñadas,nosedeberíanproducirmomentosdeflexiónimportantessalvoenelentornodelosapoyos,debidoalaconcentracióndeesfuerzosproducidosporlareacciónendichosapoyos.Paraverificarestehechosemuestranlosdiagramasdemomentosycortantes.(fig.4.88.-fig4.90)
Apesardequenosemuestra,eldiagrmademomentosMypresentaunagradaciónprácticamenteidénticaaldiagramaqueseacabademostrar,convaloressensiblementemenores.
fig.4.88 momentosmxhip01
fig.4.86. TensionesdemembranaSxprincipaleship01
fig.4.87. TensionesdemembranaSyprincipaleship01
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4.36
ElvalormáximodecortanteVxesde-41,521N/mm2.Porotraparte,delamismamaneraqueocurríaconlosmomentos,loscortantesVynopresentanrelevantesdiferenciasconrespectoaloscortantesVx.
Como se aprecia, estos esfuerzos se producen en zonas muy localizadas, en los apoyos, por lo que apenas tienentrascendenciaenlaestructura.
Desplazamientos Dz
Encuantoalosdesplazamientosqueexperimentalaestructurabajosupesopropio,sonlosdesplazamientosverticaleslosdemayorinterés.
Enlafigurapodemosvercomolamayordeformaciónseproduceenelcentrodelacubierta,alcanzandoenelcentroundesplazamientode-0.92cm,dedescenso.Estecomportamientoresultacoherentepuestoquelaluzquesalvanlasláminasesde19,3metroscontansolo12cmdeespesor.(fig.4.91.)
Apesardedichaluzysección,losdesplazamientosnosonexcesivospueslasláminasfuncionancomovigasdispuestasdecantodeaproximadamente2metros,apoyadasenlospórticosdeapoyodesecciónvariable,demodoquereducenlosdescensosverticalesenlaszonaspróxímasalosmismos.
Por último, en los elementos principales (4 faldones) de los extremos, se puede apreciar cómo se han reducido losdesplazamientosverticalesdebidoalaproximidadalasvigasdebordeyalmuro.
fig.4.89. detalledelosapoyosdelaláminaVxhip01 fig.4.90. detalledelosapoyosdelaláminaVyhip01
fig.4.91. desplazamientosverticaleship01
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4.37
Sobrecarga de Uso - Mantenimiento (HIP02)
La siguiente hipótesis que se estudia a continuación es la debida a las cargas originadas por el mantenimiento dela cubierta, pues debido a su forma no alberga ningún uso. Los diagramas mostrados son muy similares a los de lahipótesis de peso propio, pues también se trata de una carga gravitatoria. No obstante, debido a las diferencias demagnitudentreambascargas,enestecasoresultanvaloressensiblementemenores.
Tensiones de membrana Sx
Sepuedeapreciarcomolosresultadossonsimilaresalosquearrojabalahipótesisanterior,portratarseenamboscasosdecargasgravitatoriasydistribuidasentodoslospuntosdelacubierta.Denuevosemanejan,porlogeneral,tensionesdetracción,resultandovaloressuperioresenlainterseccióndefaldonesqueformanlalimahoya,contraccionesycompresionesenlaslimatesas.Enelpuntodeapoyodelosmismosenlavigahorizontalseobservanesfuerzosdecompresión.Sinembargo,lamagnituddelosvaloresquesealcanzan,queoscilanentrelos0,97ylos-1,44N/mm2,sondelordendeentre1/2delosalcanzadosenlahipótesisprevia.(fig.4.92.)
Momentos Mx y Cortantes Vx
En las flexiones de placa, encontramos resultados similares a la hipótesis de peso propio: esfuerzos uniformes en lasláminasconesfuerzossingularesenlosapoyosdelosfaldonesextremosenlavigadebordeyenlosrodillosintermediosdelmuro.Denuevosedemuestraqueestosesfuerzosnosonsignificativosenlaestructura.(fig.4.93.-fig4.94)
Desplazamientos Dz
Porúltimoseanalizanlosdesplazamientosverticales.Enlafigurasepuedevercomoloselementosfinitospresentanunadistribuciónuniformededesplazamientos,siendoestaprácticamenteidénticaalahipótesisanterior.Noobstante,losvaloresmedidosenelcentrodelacubiertasonaproximadamente1/3delosanteriores,mientrasqueantesenelcentrodelacubiertasemedían0,92cmdedescensomáximo,ahoraesde0,30cm.Porloqueesmásdesfavorableelpesopropioqueeluso.
fig.4.92. tensionessxhip02
fig.4.93. solicitacionmxhip02 fig.4.94. cortantevxhip02
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4.38
Postesado (HIP03)
Acontinuaciónsevanaanalizar losesfuerzosydesplazamientosalosqueseencuentrasometidoelmodelodebidoalpostesado,técnicaquehacedelaobraunproyectodeinteresanteanálisisyestudio.Esprecisorecordarqueelpostesadosehamodelizadocomo5cargaspuntuales,delascuales4seaplicanennudosdeelementosfinitossituadosenelperímetrodelasláminasyelquintorestanteseaplicaenunnudoenelinteriordedichasláminas,simulandoelefectoqueproduceelgrupodecablesdetrazadoparabólico.
Tensiones de membrana Sx
SiseanalizanlastensionesSx,puedeapreciarseeltipodeesfuerzosqueinduceestatécnicaenelhormigónqueconfiguraloselementosestructurales.Todalacubiertaseencuentrasometidasaesfuerzosdecompresión,queoscilanenunrangodevaloresentre-1,702y-7,15N/mm2,salvoalgúnpuntomuysingular.Estecomportamientopuedeequivalersealdeunavigabiapoyadaconcargascontrariasalagravedad,porloquelasmayorestensionesdecompresiónseproducenenlaslimahoyas.Porotraparte,porlamagnituddelpostesado,laslimatesasnolleganaestartraccionadas.(fig.4.96.)
Elcomportamientodelasláminaspermitenidentificarsugeometríaapartirdelastensionesqueexperimentan.
fig.4.95. Desplazamientosverticaleship02
fig.4.96.Atensionessxhip03
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4.39
En la planta, también puede verse claramente los puntos en los que seencuentranlos“anclajes”dePostesado(puntosdeaplicacióndelasfuerzas),zonas donde aparecen tensionesmáximas de compresión debido a la cargapuntualaplicada.Sealcanzanvaloresde-15,32N/mm2.Enlaestructurareal,esto no sucedería así exactamente, pues en este caso se hanmodelizado 4anclajes,enlaestructurarealhay20.(fig.4.96.)
Tensiones de membrana principales
Tiene interés mostrar los diagramas de tensiones principales para estahipótesisde carga,pues contrasta con lahipótesisdepesopropio. Como sepuedeverlastraccionesestánmuylocalizadas,loqueindicaquelaestructuradecubiertasehallacomprimida,contensionesqueoscilanentre-1N/mm2y-13N/mm2aproximadamente.Sinembargo, losmáximosvaloresdecompresióntambiénseencuentranenpuntosmuysingulares.(fig.4.97.-fig4.98)
Momentos Mx y Cortantes Vx
Analizandolaflexióndeplaca,seapreciaenlosmomentosflectores,quenosontanuniformesalolargodeladimensionesdelosfaldonescomoocurríaenlaHIP01.Enestecasosenotaunamayorgradación.Losvaloresmediososcilanentrelos0ylos-5mKN/m.(fig.4.99.-fig4.100)
AligualqueocurríaconlastensionesdemembranaSx,enestosdiagramastambiénpuededetectarse,debidoalincrementodelosesfuerzosenesaszonas,lospuntosdeaplicacióndelpostesado,tantoenelperímetro,comoenelcentrodelfaldón.Siendoestospuntosmuysingularesyporlotantodeescasatrascendenciaenelcomportamientogeneraldelaestructura.
fig.4.97. TensionesdemembranaSxprincipaleship03
fig.4.98. TensionesdemembranaSyprincipaleship03
fig.4.96B. tensionessxhip03
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4.40
Desplazamientos Dz y Dy
Porúltimo,seanalizantantolosdesplazamientosverticalescomoloshorizontales,ambossehanconsideradodeinterésparaestahipótesisdecarga.
Encuantoalosdesplazamientoshorizontalessepuedeobservarcomo,debidoalosesfuerzosdepostesado,seproducendesplazamientosenladirecciónperpendicularalasfachadas,ensentidouniformedeunafachadaalaopuesta.Setratadeunarespuestarazonable,teniendoencuentalatécnicaylosesfuerzosdecompresiónalosqueestánsometidoslosfaldones.Analizandoelordendemagnituddelosdesplazamientos,resultande0,34cmenunadelasfachadasy0,37aproximadamenteenlaotra.(fig.4.101.)
Estasdiferenciasdedesplazamientossedebenaquelasfuerzasdepostesadosonmayoresenelladodemenordimensióndelasláminas,porellolafachadademayorlongitudeslaqueexperimentadesplazamientosmayores.
fig.4.99. momentosmxhip03
fig.4.100. cortantesvxhip03
fig.4.101. desplazamientosDxhip03
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4.41
Conrespectoalosdesplazamientosverticalessepuedevercomoeldiagramaseoponealdelpesopropioencuandoamapadedesplazamientosserefiere.Lacompresióngeneradaporloscablesreduceconsiderablementeladeformaciónverticalquesufrelacubierta,hastatalpuntoqueenelcentrosepuedeobservarel incrementodecotadelospuntos.LaleyendadedesplazamientosDznos indicaquelosvaloresoscilanentre1,16cmy-0,14cm,siendoenlahipotesisdepesopropio,valoresde0,08cmy-0,92cm,esdecir,esdelordende10vecesmayorlosdesplazamientosascendentesy10vecesmenoreslosdescendentes,estopermiteyaintuirlasventajasquetendráenlamagnituddelasflechas,lasuperposicióndeestasdoshipótesis.(fig.4.102.)
Viento (HIP04)
Para la hipótesis de viento, únicamente seanalizan los desplazamientos horizontales en ladirección paralela a las fachadas, como se puedeapreciarenlosdiagramas,debidoalarigidizaciónde las vigas de borde y las vigas horizontales delospórticos, losdesplazamentoscrecenamedidaquelospuntosevaluadossealejandelostesteros,resultando0enestosLosvaloresalcanzadosenelcentrosonde0,019cm,valoresmuyreducidos.
(fig.4.103.)
fig.4.102. desplazamientosverticaleship03
fig.4.103A desplazamientoshorzontalesdxhip04
fig.4.103B desplazamientoshorzontalesdxhip04
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4.42
4.4.2. COMBINACIÓN DE HIPÓTESIS DE CARGA
Trasanalizar las tensionesydeformacionesproducidasporcadatipodecarga (pesopropio,sobrecargadeuso,efectopostesadoyviento),serealizaunanálisisdelcomportamientodelacubiertaconsiderandolacombinacióndetodasesascargas.Dichacombinaciónseefectúaaplicandoacadahipótesisunoscoeficientes,acordesconelCódigo técnico de la edificación (CTE)yconlaInstrucción española de Hormigón estructural (EHE-08).
EnelestudioseabordanlastensionesdemembranaSx,comparandoporunladoelefectodesuperponerelpesopropiodelaestructuraconelpostesadoenlastensionesqueexperimentalaestructura.Porotraparte,secompararáelefectodelincrementodecargasgravitatoriassuperponiendoaestasdoscargaspermanentes,lasobrecargadeusodemantenimiento.ParaestosestudiosseutilizaránlascombinacionesELU-1yELU-2respectivamente.
También se analizarán los desplazamientos verticales Dz, de lamisma forma que las tensiones, comparando primeroel efectode superponer lasdos cargaspermanentes, ELU-1, yposteriormente, incluyendo la sobrecargadeuso, ELU-2.AcontinuaciónseestudiarálahipótesisELS-1lasdeformacionesverticales.
Porúltimo,seestudiaráelefectoquetieneenlastensionesSxyenlosdesplazamientoshorizontalesDxlacombinacióndelascargaspermanentesconelefectodelviento.EstecasocorrespondeconlacombinaciónELU-3.
ELU - 1. 1,35*HIP01+1*HIP03ELU - 2. 1,35*HIP01+1*HIP03+1,50*HIP02ELU - 3. 1,35*HIP01+1*HIP03+1,50*HIP04ELU-1. 1*HIP01+1,1*HIP03+1*HIP04
Tensiones de membrana Sx
Comosepuedeapreciarenlosdiagramas,loscolorespredominantescorrespondenenlaleyendaconvaloresdetensiónaproximadamente entre - 2,47 N/mm2 y - 6,02 N/mm2. Es decir, las láminas de hormigón se encuentran sometidas acompresión.Esto contrasta coneldiagramapreviamentemostradopara lahipótesisdepesopropio,en laque sepodíanapreciaresfuerzosdetracción.Sinembargo,estediagramanosuponeuncambiosignificativoconrespectoalahipótesisdelpostesado,enlaquelasláminastambiénestabancomprimidas.(fig.4.104.)
fig.4.104. tensionessxelu1
fig.4.105. tensionessxhip01 fig.4.106. tensionessxhip03
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4.43
Lacombinacióndeambascargasdalugaraunestadodecompresionesmayorqueelmostradoenlahipótesisnumero3,debidoaloscoeficientesparcialesdeseguridad.Comoresultado,obtenemosqueelestadodetraccionesenelhormigónalquesevesometidoporsupropiopeso,escorregidototalmenteporlaaplicacióndepostesado,esdecir,porlaaplicacióndeunestadodetensionesprevioalapuestaencargadelaestructura.
Esimportanteresaltarque,apesardequesonpuntossingulares,delastensionesalasqueestásometidacadaunadelas láminas,estassonmayoresensuperímetro,esdecir,enlaszonascercanasalasaristasqueconformanlas limatesasylimahoyasdelacubierta.Estosplieguessonlosqueaseguranelfuncionamientoestructuraldelacubierta,quecaracterizaestatipologíaestructural.Estasaristaspresentanmayorrigidezqueelplanodelalámina,portanto,sufrenmayorestensiones.
Porotraparte,cabedestacartambiénqueenlospuntosdeaplicacióndeltesadodeloscables,seproducenimportantescompresiones,de-16N/mm2aproximadamente,hechoquesehadetenerencuentaenlapuestaenobradelaestructura,paraevitarmicrofisuracionesproducidasporcompresioneslocalizadasexcesivasyporotrolado,asegurarlosanclajesdeloscables,paraevitardañosenelpersonaltécnicoqueintervieneenlaejecucióndelaestructura.
Siademásdeestasdoscargas,sehace intervenir lasobrecargadeusodemantenimientode laestructura,setratadelasituaciónmásdesfavorablequeexperimentalaestructuradecubierta.Lastensionesrecogidasenlosdiagramasdeestacombinación,serviríanparaeldimensionamientodelaarmadura.(fig.4.107.)
Comoseapreciaenlaleyenda,losvalorescorrespondientesalatensiónsonmuysimilaresalosmostradosenlacombinaciónanterior,queestacarganoestandesfavorablecomosepensaba,pueslamagnituddeestacargavariablees inferiora losesfuerzosgeneradosporlascargaspermanentes.Noobstante,denuevoseobservacompresiónenlasláminas,convaloresmediosde-4N/mm2,mientrasqueenlossupuestos“anclajes”deloscablesseobtienencompresionesde-18N/mm2.
Desplazamientos verticales Dz
Siseanalizan losdesplazamientosverticalespara lacombinaciónELU-1,sepuedevercomosehanreducidodeformasignificativalosdescensosqueseproducíanenelcentrodelamismacuandoestabasometidaasupesopropio,apesardequeenestecasolascargasseencuentranmayoradas.Lacompresióndelasláminasacausadelpostesadocorrigeenbuenamedidalosdesplazamientosdescendentesqueseproducíanenlahipótesis1,cuandolasláminasseencontrabantraccionadas.Tambiéncabeseñalarque,adiferenciadelahipótesis1,enlaquetodoslosdesplazamientoserantodosdescendentes,enestacombinación,notodossondescendentes,loquepermiteverlasdeformacionesqueintroduceelpostesado.
Porotrolado,lageometríadelospórticosdeapoyo,enformadetriangulo,asícomosucanto,contribuyentambiénenlareducidamagnitudquealcanzanencualquierhipótesisocombinación,losdesplazamientosverticales.Estospórticos,rigidizanlosbordesdelasláminas,evitandoladeformacióndelosmismos;enelcasodelosfaldonesdelosextremos,estarigidizacióncorrespondealasvigasdeborde.Noobstante,enlacombinaciónELU-1,seapreciaunazonacoloreadadeazul,queindicamayoresdescensosqueenelrestodelacubierta,probablementedebidosalasdeformacionesporcompresiónqueproducenloscables.(fig.4.108.)
fig.4.107. tensionessxelu2
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4.44
ParalacombinaciónELU-2seobservaundiagramasimilar.Noobstante,debidoalaaplicacióndelasobrecargadeuso,sehaincrementadoelvalordelosdesplazamientosdescendentes.Enestecaso,elmayordescensosehacrecidode0,22a0,33cm.Otraobservaciónquesepuedeextraerdeestosvalores,esqueprácticamentetodaladeformaciónverticaldelacubierta,apesardequeéstaesreducida,seproduceporelpesopropiodelaestructuradehormigón.(fig.4.109.)
Paraentenderunpocomejorladeformacióndelacubiertaycómosecorrigepormediodelpostesadolasdeformacionesverticales,semuestraunaseriededeformadas,conescaladevisualización200vecesaumentada,delasdistintashipótesisdecargaydelacombinaciónELS1,enlaquesecombinantodasellas.(fig.4.110.-4.114)
fig.4.108. desplazamientosdzelu1
fig.4.109. desplazamientosdzelu2
fig.4.110. deformadabajopesopropiohip01
fig.4.113. indeformada
fig.4.114. deformadaELS1
fig.4.111. deformadabajomantenimientohip02
fig.4.112. deformadabajopostesadohip03
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4.45
Paraverlamagnituddeesteefecto,semuestra también los diagramas dedesplazamientosDz.
Mientras que en la hipótesis depesopropiolosdescensosmedidosenelcentrodelacubiertaalcanzanvaloresde0,92 cm, sin incluir el pesopropio,con el uso del postesado se reducena valores de descenso de 0,26 cm, esdecir, una reducción de una terceraparteaproximadamente.(fig.4.117.)
Porlotanto,detodasestascomparacionessededuceelcambioenelcomportamientodelmaterialdebidoalosesfuerzosdelacompresiónintroducidosporelpostesado,quecorrigenlastraccionesenelmismogeneradasporlaaccióndecargasgravitatorias.Porotrolado,sedemuestraunareducciónmásquesignificativaenlosdesplazamientosverticalesquepuedeninfluirenelusodelespaciobajolaestructura,siendoestareduccióndelordendecasiun65%.
Desplazamientos horizontales
Encuantoal funcionamientodeestetipoestructural,esde interésconocer la resistenciaenelplanoperpendicularalplanoformadoporlasláminas,puesenesteplano,carecenderigidez.Esporellointeresanteestudiarelefectodelvientoenlaestructura.Enlahipótesis4sehamodelizadounacargadeviento,actuandodesdeeltestero,aplicadaenelmuro,enlavigadebordeyenunadelasinclinacionesdelasláminas.
En primer lugar se analizan los desplazamientos horizontales en la combinación ELU-1, para ver en qué medida lascompresiones originadas en las láminas por el postesado, provoca este tipo de desplazamientos. Por otra parte, en lacombinaciónELU-3seestudiaelefectodelvientosobrelacubierta,teniendoencuentatambiénelpostesadoqueserealizaenlosfaldonesdelamisma.(fig.4.118.)
En la imagen sepuedeapreciar comoelmapade coloresha cambiadoen relación coneldiagramamostradopara lahipótesisdeviento,yanoseproducendesplazamientosqueaumentanprogresivamentedesdelosmurostesteroshastaelcentrodelacubierta.Enestecaso,debidoalosesfuerzosdecompresiónalosqueestánsometidaslasláminasporefectodelpostesado,combinadosconlacargadevientodanlugaramovimientosenambossentidos.
fig.4.115. desplazamientosdzHip01
fig.4.116. desplazamientosdzHip02
fig.4.117. desplazamientosdzELS1
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4.46
Porúltimo,enunodelosextremosdelacubierta,esposibleapreciarunconjuntodeelementosfinitoscoloreadosenazul,apesardequeelvalordelosdesplazamientosesmuypequeño,0,012cm,losnudosdedichoselementosdemuevenenladireccióncontrariaalaque“sopla”elviento.Estopuedeserdebidoalempujedelvientomodelizadosobrelalámina,quedebidaasuformatriangular,esmayorenesaáreaqueenlazonapróximaalvértice.Portanto,esepicotiendeadesplazarseenelsentidocontrariodebidoaladeformacióndelalámina.(fig.4.119.)
fig.4.118. desplazamientosdxelu1
fig.4.119. desplazamientosdxelu3
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5. Conclusiones
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5.2
Según los objetivos originales, el trabajo tenía dos propósitos, el primero de ellos, hacía referencia a las tipologíasestructuralesyenmayordetallealasláminasplegadasdehormigón,sehaestudiadoenloscapítulos2y3.Porotraparte,elsegundoobjetivoteníaporfinalidadponerenvalorlatipologíaestructural,latécnicaconstructivaylacalidadarquitectónicadelPabellóndecocinasdelaUniversidadLaboraldeTarragonadeEduardoTorroja,tratandodemostraryresaltarlosbeneficiosqueaportaelpostesadoenestaobrayenotrasde carácter similar, a travésdelestudiode laestructuraenelprogramaArchitrave.Esteobjetivosehaabordadoenelcapítulo4.
Comoseharesaltadoenelcapítulo2,Eduardo Torroja eraun ingenieroqueabordabaelproyectoestructuralnosólodesdeelpuntodevistadelbuencomportamientoestructural,sinotambiéndesdeelpuntodevistaeconómico,almismotiempoquetratabadeaportarespaciossugerentesdesdeelpuntodevistaarquitectónico.
Torroja, abordaba siempreel proyectobasándose enqueel buen funcionamiento de la estructura depende, en granmedida,delaformaqueestaadopte,yque,porestarazón,sehadeproyectarteniendounabasedeconocimientosacercadelcomportamientodelasestructurasydelosprocesosconstructivos.Sinembargo,nosóloporlaformaseveíaguiadoalahoradeproyectarsinoquetambiénhacehincapiéenlasensibilidadyefectoestéticodeesaforma.
Otracaracterísticaquesehaestudiadodeesteingenieroeslavoluntaddeservirsedetécnicas constructivas innovadoras quepermitiesenaprovecharlasventajasdelmaterialylasformasydesalvarlaslimitacionesdelasmismas,comopretensadodelaarmaduraactiva.Estatécnica,quehacíadesusobrasestructurasvivas,fuedifundidaenEspañagraciasalusoquehacíadeella.Portodasestasrazones,esconsideradounodelosmásprestigiososingenierosdelsigloXX.
Porotraparte, la introduccióndelhormigón armado supusounantes yundespuésenelmundode la construcción.tipologías tradicionales como las cúpulas o las bóvedas de cañón, evolucionan en superficies de revolucióno estructuraslaminares,quepermitennuevoscomportamientosestructurales.
La innovaciónquesupusieronenelmundode laarquitecturay la ingenieríadurante laprimeramitaddelsigloXX,hapodidoversereflejadaenelanálisisde4obrasdeTorroja.AtravésdeestassehapodidoverelpensamientodeTorrojaencadaunadelasestructuras:enlacúpuladehormigónarmadodelMercadodeAlgeciras;enlasláminascilíndricasdehormigóndelFrontóndeRecoletos;enloshiperboloidesdelHipódromodelaZarzuelayenlasláminasplegadasdehormigónarmadodelaIglesiadeSanNicolás.(fig.5.1.)
En todas estas obras se ha podido apreciar la pericia del ingeniero para lograr estructuras de luces máximas conespesoresmínimos,almismotiempoquequedareflejadalaimportanciadelaformaydelatécnicaconstructiva,enelbuencomportamientoestructural.
fig.5.1. proyectosrepresentativoseduardotorroja
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5.3
Enesteprimerobjetivo,tambiénsepretendíadestacarlatipologíadelasláminas plegadasdehormigón,yenlavirtuddesufuncionamientoparasalvargrandeslucescondelgadosespesoresdebidoalarigidezquelesaportanlospliegues.Enelcapítulo3quedademostradocomoseconvirtieronenunadelastipologíasestructuralesmásutilizadasentrelosaños50y70,dotadasdediversasposibilidadesgeométricasydeuso.Apesardesucaídaendesuso,sehapodidointuirporalgunasobras,comoestasaunsiguenutilizándoseparacubrirespaciosdiáfanos.(fig.5.2.yfig.5.3.)
ElsegundodelosobjetivosdeltrabajoconsistíaenponerenvalorunaobraescasamenteconocidaypublicadadeEduardoTorrojaMiret,elPabellóndecocinasdelaUniversidad Laboral de Tarragona,desdeelpuntodevistaarquitectónico,delaformaestructuralydelatécnicaempleadaenelarmado.
Comosehapodidoverenelcapitulo4,atravésdeunaextensadescripcióndelaestructura,elPabellónesunaobraderelevanteinterésarquitectónico,porelespacioquealbergabajolacubiertaplegadaylailuminaciónqueéstapresenta.Porotraparte,haquedadodemostradalahabilidaddelingenieroeneldiseñodecadaunodeloselementosqueconformanlaestructura.(fig.5.4.-fig.5.6.)
Teniendoencuentaquelasláminasplegadasfuncionancomounavigaapoyadaenunadirecciónmientrasqueenlaotrapresentanmenorrigidez,yqueporestarazónTorrojasesirvedeunavigadebordeydeunpórticodeapoyo,destacandoenesteúltimosucantovariable.Porúltimo,sehapodidoestudiarcómofuncionaelpostesado,analizandolosbeneficiosqueestareportaenlaestructura.
Como seha indicado, la técnica consiste en someter a la estructura a esfuerzosdecompresión antesdequeesta seencuentresometidaalascargaspropiasdesupuestaenservicio.Estooriginaenlaestructuraunestadodetensionesprevio,asícomounasdeformacionesquecombinadasconlasdelaestructuraenserviciodanlugarauncomportamientoóptimodelamisma.(fig.5.7.)
fig.5.3. geometríasláminasplegadas
fig.5.4. interiordelpabellón fig.5.5. modeloestructural
fig.5.7. comportamientohormigónarmadovspostesado
fig.5.6. cablesdepostesado
fig.5.2. comportamientoláminasplegadas
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1.1
Trabajo Final de Grado: Cristina Baldanta Callejo
Noobstante,estaafirmaciónhaquedadoreflejadaenelanálisis estructuralrealizadoenelprogramadecálculoArchitrave,enel que sehamodelizadoesta estructurade láminasplegadas,modelizando también las supuestas cargas a las que seencuentrasometida,incluyendoelpostesado.
Atravésdelosdistintosdiagramasarrojadosporelprogramadecálculo,sehademostradocómodeformapositivainfluyenlageometriayformaenelcomportamientoestructuralyasícomolatécnicadelpostesado,permitiendoestaúltimacorregirlascargasgravitatoriasdepesopropioysobrecargadeuso.Aestaconclusiónsehallegadoapartirdelanálisisdelastensionesdemembrana,momentosflectoresycortantesy lasdeformacionesverticales,paradistintashipótesisycombinacionesdecarga.
Respectoa losmomentos flectores y esfuerzos cortantes, losdiagramasmuestrasqueestossonmuyuniformesyconvaloresreducidos,dandoaentenderquenosonsignificativosenelcomportamientodelaestructurayqueestosedebealdiseñodelasláminas,funcionandocomovigasapoyadasenlospórticosy,porlotanto,experimentandoflexiónúnicamenteenelentornodelosapoyos,debidoalaconcentracióndeesfuerzosproducidosporlareacción.
Por otra parte, analizados los diagramas dedesplazamientos verticales en distintas hipótesisy combinaciones así como estudiando lasdeformadas, se ha demostrado que el efecto quegenera el postesado permite reducir en un 65 %las deformaciones producidas por el peso propioy la sobre carga de uso, pues la flecha generadapor las cargas gravitatorias es corregida por unacontraflecha que genera el postesado. De modoque , al superponer ambos esfuerzos, resulta unaestructura en las que no existen problemas deflechaapesardelaluzquesalvayelespesordelaspiezas.(fig.5.8.-fig.5.9.)
Por último, elmodelo estructural también ha arrojado conclusiones acerca de las tensiones a las que se encuentransometidosloselementosestructuralesenlosqueseefectúaunpostesado.Losresultadoshanmostradocomolacubiertabajolaúnicaaccióndesupesopropioymantenimientoestabasometidaatraccionesenlaslimahoyas.Sinembargo,elefectodelpostesado,quecomprimelaspiezasterminacorrigiendodichastracciones,haciendoquelaspiezastrabajenacompresión.(fig.5.10.)
Denoserporelpostesado,elestadodetensionesprovocaría lafisuraciónde laspiezasy,debidoa laproximidaddelpabellón almar, también provocaría la corrosión de las armaduras, produciendo, sino se pone remedio, el colapso de laestructura.
fig.5.8. deformadas
fig.5.9. Diagramasdesplazamientosverticalesdz:pesopropio,postesadoyels(incluyendouso)
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1.1
Trabajo Final de Grado: Cristina Baldanta Callejo
Alaplicarelpostesado,sehademostradoqueseproduceunacorreccióndeestastensionesdetracciónenlasláminas,permitiendoqueestaspuedan resolverse conunespesorde12 cm.Como seha visto, unbuen trazadode los cablesdepostesadoylatensiónadecuadaenlosmismos,permiteninducirenelhormigónunestadodecompresionescorrigiendoelestadodetraccionesoriginadoporlashabitualescargasgravitatoriasdelacubierta,quedandolassolicitacionesreducidasamagnitudesreducidasyhaciendoqueelhormigóntrabajesinfisurarseyporlotanto,sinperderinerciaenlaseccióninicial.Además,lapiezaresultaimpermeable,puestoqueseencuentracomprimida,unagranventajadesdeelpuntodevistadeladurabilidadsisetieneencuentaquelaobraseencuentraaescasoskilómetrosdelmar.Estatécnica,alcontrarrestarefectospreviosconefectosde lacargaenservicio,permiteunareduccióndelusodeaceroenelarmadode lasección,almismotiempoquesepuedereducirlasdimensionesdelasección.
Endefinitiva,laformasiemprehaestadoligadaalcomportamientodelasestructuras,perodesdeeldescubrimientodelhormigón armadoylastécnicasparamanipularsucomportamiento,sehaidomásallá.Técnicascomoelpostesadopermitencorregir las cargaspermanentes, tantodepesopropiocomo lasdebidasaluso,dando lugaraestructurasmásesbeltasycubriendolucesmayores.Sinembargo,lomásremarcabledeestatécnicaeselestadodetensionesenelqueseencuentranlaspiezas:compresión.Estetipodeesfuerzosaumentanladurabilidaddelmaterial,evitandosufisuración,patologíaqueenexcesopuedeocasionarelcolapsodelaestructura.
fig.5.10. Diagramastensionesdemembranasx:pesopropio,postesadoyelu1(incluyendouso)
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6. Bibliografía y referencias
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6.2
6.1. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Libros
1. FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja : ingeniero = engineer|Madrid:Pronaos.
2. JordáSuch,C.(2002).Eduardo Torroja, la vigencia de un legado|Valencia:EditorialUPV,D.L.
3. Monteys, X. (2006). La Universitat Laboral de Tarragona : 1952-1956 | Tarragona : Col·legi d’Arquitectes deCatalunya.DemarcaciódeTarragona,D.L.
4. Páez,A.(1989).El hormigon pretensado en ingenieria y en arquitectura|Madrid:Bellisco.
5. Torroja, E. ; Salvadori, M. (1999). Las estructuras de Eduardo Torroja | Madrid : Centro de Estudios yExperimentación de Obras Públicas; Centro de Estudios Históricos de Obras Públicas y Urbanismo; EspañaMinisterio de
Fomento,D.L.1999.
6. Torroja,E.(Ed.2007).Razón y ser de los tipos estructurales|Madrid:ColegiodeIngenierosdeCaminos,CanalesyPuertos,D.L.
Artículos
1. AntuñaBernardo,J.(2002).Tesis doctoral: Las estructuras de edificación de Eduardo Torroja, dirigida por Ricardo Aroca Hernández-Ros|Madrid:UniversidadPolitécnicadeMadrid,EscuelaTécnicaSuperiordeArquitectura.Págs 204 - 205.
2. ArguellesR.;GarcíaBadellI.;AzpiazuOrdóñezJ.(1969).Instituto Sorolla, Valencia (España) |InformesdelaConstrucción.Vol. 22, nº 211
3. Azpiazu Ordóñez J. (1971). Experiencias adquiridas a través del proyecto arquitectónico, dirección de obra y construcción de cubiertas laminares |InformesdelaConstrucción.Vol. 24, nº 233
4. GarcíaGarcía,R.(2007).Láminas plegadas de hormigón armado. Realizaciones en España |Madrid:I.JuandeHerrera,SEdHC,CICCP,CEHOPU.
5. GarcíaGarcía,R.(2013).Dos décadas de estructuras plegadas de hormigón. Inicio y ocaso de un movimiento | Informesdelaconstrucción.Vol. 65, 529, 27-39.
6. NenadŠekularac,N.;IvanovicŠekularacJ.;CikicTovarovicJ.(2012).Folded structures in Modern architecture
|FactaUniversitatis,UniversityofBelgrade,FacultyofArchitecture,Serbia.Architecture and Civil Engineering Vol. 10, N
Normativas
1. InstrucciónEspañoladelHormigónEstructural(EHE08) - Artículos 12º y 13º - http://www.fomento.gob.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/ORGANOS_COLEGIADOS/MASORGANOS/CPH/instrucciones/EHE_es/
2. Códigotécnicode laEdificación (CTE) - Documento básico de seguridad estructural (DB - SE). DB - SE - AE (Acciones en la edificación). http://www.codigotecnico.org/index.php/menu-seguridad-estructural
Páginas Web
1. “Centro de Estudios Históricos Obras Públicas y Urbanismo”http://www.cehopu.cedex.es/etm/obras/ETM-392.htm
2. “Informes de la construcción”http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informesdelaconstruccion
3. “Universidades laborales españolas”http://www.xn--universidadeslaboralesespaolas-34c.es/10.html
4. “Universidades laborales”http://universidadeslaboralesespanolas.blogspot.com.es/p/estado-de-la-cuestion.html
Análisis estructural de la Cubierta de Cocinas de la Universidad Laboral de Tarragona
Universitat Politècnica De València Trabajo Final de Grado: Cristina Baldanta Callejo
6.3
Otros
“ETM-392 Fondo Eduardo Torrja Miret” -Centrodeexperimentaciónyobraspúblicas(CEDEX),CentrodeEstudiosHistóricosdeObrasPúblicasyUrbanismo(CEHOPU).Madrid.
“ApuntesForjadosyconstrucciónindustrializadadehormigón” -Perepérez,Bernardo;Barberá,Emilio
Programa de cálculo
ArchitraveVersión2015Académica(v1.1).http://www.architrave.es/index.php
Autores:GrupodeInvestigaciónenGridyComputacióndeAltasPrestaciones(GRyCAP)HERNÁNDEZGARCÍA,Vicente.ALONSOÁBALOS,JoséMiguel.CAMPOSBERGA,FranciscoJavier.LOZANOLLORET,Pau.DELAFUENTEARAGÓN,Pedro.
Grupo de Investigación CiDPÉREZGARCÍA,Agustín.DoctorArquitecto.ALONSODURÁ,Adolfo.DoctorArquitecto.GUARDIOLAVÍLLORA,Arianna.DoctorArquitecto.GÓMEZMARTÍNEZ,Fernando.Arquitecto.
6.2. LISTADO Y REFERENCIA DE IMÁGENES
0. Portada e índices
Fig 1 Páez,A.(1989).El hormigon pretensado en ingenieria y en arquitectura
Fig 2 http://www.madrimasd.org/blogs/CienciayPoesia/2015/02/10/86094
Fig 3 http://fotofilatelia2.blogspot.com.es/2014/07/central-hidroelectrica-de-proaza.html
Fig 4 http://www.xn--universidadeslaboralesespaolas-34c.es/10.html
Fig 5 Imagen extraídas del Programa de cálculo Architrave
Fig 6 GarcíaGarcía,R.(2007).Láminas plegadas de hormigón armado. Realizaciones en España
2. Eduardo Torroja Miret
Fig 2.1 http://www.xn--espaaescultura-tnb.es/es/artistas_creadores/eduardo_torroja_miret.html
Fig 2.2 JordáSuch,C.(2002).Eduardo Torroja, la vigencia de un legado
Fig 2.3 Torroja,E.(Ed.2007).Razón y ser de los tipos estructurales
Fig 2.4 FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja : ingeniero = engineer
Fig 2.5 (A, C, G) FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja : ingeniero = engineer
(B, E, F) http://anengineersaspect.blogspot.com.es/2012_09_01_archive.html
(D) https://www.flickr.com/groups/1583341@N25/pool/with/2327695718/lightbox/
Fig 2.6 (A) FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja : ingeniero = engineer
(B) http://tresiyo.com/blog/2012/08/08/iglesia-de-san-nicolas-en-gandia_-eduardo-torroja/
(C) http://www.xn--universidadeslaboralesespaolas-34c.es/10.html
Análisis estructural de la Cubierta de Cocinas de la Universidad Laboral de Tarragona
Universitat Politècnica De València Trabajo Final de Grado: Cristina Baldanta Callejo
6.4
Fig 2.7, 2.9, 2.11, 2.12 http://deim.urv.cat/~blas.herrera/2.pdf
Fig 2.8 (A,B,C,D) FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja : ingeniero = engineer
Fig 2.10 (A) FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja : ingeniero = engineer
(B) http://www.turismocampodegibraltar.com/algeciras/visitar/recursosTuristicos/recursoturistico_0009.html
(C) http://www.panoramio.com/photo/20904890
(D) http://structurae.net/structures/chapel-of-the-holy-spirit
Fig 2.13 (A) http://www.abc.es/fotos-arte/20130719/misterios-ingenieria-exposicion-caixaforum-151724794565.html
(B, C) FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja : ingeniero = engineer
Fig 2.14 http://www.epdlp.com/edificio.php?id=4913
Fig 2.15 – 2.29, 2.31, 2.32, 2.34 - 2.37, 2.41 – 2.44, 2.47 - 2.49 FernándezOrdóñez,J;NavarroVera,J.(1999).Eduardo Torroja
: ingeniero = engineer
Fig 2.30 http://www.traveler.es/viajes/fotos/galerias/cuando-madrid-fue-moderno/145/image/7023
Fig 2.33 https://www.flickr.com/photos/ximo_michavila/9108634135
Fig 2.38 – 2.40 https://www.flickr.com/photos/javier1949/with/14145751968/
Fig 2.45 http://www.ondanaranjacope.com/noticias/id23037-50-aniversario-de-la-iglesia-de-san-nicolas-del-grau-de-gandia.html
Fig 2.46 http://tresiyo.com/blog/2012/08/08/iglesia-de-san-nicolas-en-gandia_-eduardo-torroja/
3.Láminas plegadas de hormigón
Fig 3.1 http://www.columbia.edu/cu/gsapp/BT/BSI/SHELLS_BM/shell_bm.html
Fig 3.2 (A) http://www.mecanica.upm.es/~pantolin/candela.html
(B,C) http://fresharquitectos.blogspot.com.es/2012/12/restaurante-los-manantiales-mexico-df.html
Fig 3.3 (A,B,C) http://been-seen.com/travel-blog/places-to-go/a-modern-ruin
Fig 3.4 http://www.ketchum.org/ShellTandF/index.html
Fig 3.5 http://www.proyectosinergias.com/2008/05/arquitectura-record.html
Fig 3.6 GarcíaGarcía,R.(2007).Láminas plegadas de hormigón armado. Realizaciones en España
Fig 3.7 http://www.maghousehampton.com/hampton_coliseum.html
Fig 3.8 http://www.theuntz.com/venues/hampton-coliseum/
Fig. 3.9, 3.10 NenadŠekularac,N.;IvanovicŠekularacJ.;CikicTovarovicJ.(2012).Folded structures in Modern architecture
Fig 3.11 https://mateturismo.wordpress.com/2013/11/28/el-dodecaedro-carbonera-de-torroja-en-madrid/
Fig 3.12 http://www.michiganmodern.org/buildings/american-concrete-institute-building
Fig 3.13, 3.17, 3.26 GarcíaGarcía,R.(2013).Dos décadas de estructuras plegadas de hormigón. Inicio y ocaso de un movimiento
Fig 3.14 http://temoore.com/fifties/h-w-moore-equipment-company/
Fig 3.15 https://www.pinterest.com/pin/332140541244840025/
Fig 3.16 https://www.google.es/maps/search/laboratorios+alter+madrid/@40.4977443,-3.6658808,17.25z
Fig 3.18 http://enfotomadrid.blogspot.com.es/2013/03/parroquia-de-nuestra-senora-de.html
Fig 3.19 http://www.lastraarquitectos.es/blog/arquitectura-moderna-asturias-espana-vaquero-palacios-arquitecto/
Fig 3.20 – 3.23 (informe de la construccion de Azpiazu sorolla)
Fig 3.24 AzpiazuOrdóñezJ.(1971). Experiencias adquiridas a través del proyecto arquitectónico, dirección de obra y construcción de
cubiertas laminares
Análisis estructural de la Cubierta de Cocinas de la Universidad Laboral de Tarragona
Universitat Politècnica De València Trabajo Final de Grado: Cristina Baldanta Callejo
6.5
Fig 3.25 http://www.urbipedia.org/index.php?title=Can%C3%B3dromo_de_Carabanchel
Fig 3.27 - 3.28 http://www.plataformaarquitectura.cl/cl/628249/clasicos-de-arquitectura-terminal-internacional-de-pasajeros-de-
yokohama-foreign-office-architects-foa
Fig 3.29 - 3.31 http://www.studiovacchini.ch/opere/25
Fig 3.32 - 3.34 http://rs-aa.cn/project/1722
4 Cubierta de cocinas de la Universidad laboral de Tarragona
Fig 4.1 - 4.3 - 4.5 http://sigpac.magrama.es/fega/h5visor/
Fig 4.2, 4.8 - 4.20, 4.59, 4.61, 4.62, 4.65 - 4.70 Monteys,X.(2006).La Universitat Laboral de Tarragona : 1952-1956
Fig 4.6 https://www.pinterest.com/pin/416794140492452177/
Fig 4.7 http://www.xn--universidadeslaboralesespaolas-34c.es/10.html
Fig 4.21 GarcíaGarcía,R.(2007).Láminas plegadas de hormigón armado. Realizaciones en España
Fig 4.22 - 4.43, 4.54 - 4.58, 4.71, 4.77 (ETM-392)http://www.cehopu.cedex.es/etm/expt/ETM-392-001.htm
Fig 4.44 http://www.tenso.es/utilidades/glosario.asp?termino=Constituci%F3n+de+los+cables
Fig 4.45 - 4. 46 http://www.hierrossantander.com/hierros_prontuario/archivo/06-ACEROS%20PARA%20HORMIGON.pdf
Fig 4.47 http://www.steelwirestrand.es/3-2-pc-strand.html
Fig 4.48 http://spanish.alibaba.com/product-gs/prestressed-steel-wire-for-concrete-268825670.html
Fig 4.49 - 4.50 http://valdengravesengblog.com/academic-papers-and-commentary/prestressed-concrete-principles-and-methods-of-prestressing-prestress-losses-and-material-properties/
Fig 4.52 http://www.grupomuratori.com/anclaje_posteado.htm
Fig 4.53 http://www.postensa.cc/
Fig 4.60, 4.63 - 4.64 Páez,A.(1989).El hormigon pretensado en ingenieria y en arquitectura
Fig 4.76 - 4.78, 4.81 - 4.84 Imágnes realizadas por el autor del documento a partir de los planos de archivo
Fig. 4.72 - 4.75, 4.79, 4.85 - 4.119 Imágenes extraídas del Programa de cálculo Architrave
Tabla 4.1, 4.8 Realizadas por el autor del documento
Tabla 4.2 – 4.7 Obtenidas del Documento básico de seguridad estructural, acciones en la edificación (DB-SE-AE)
Tabla 4.9 – 4.12 Obtenidas de la instrucción española del hormigón armado. EHE 08
Tabla 4.13 Obtenidas del Documento básico de seguridad estructural (DB-SE)
Tabla 4.14 – 4.15 Obtenidas en el programa de cálculo Architrave
5 Conclusiones
Fig 5.1 Realizadas por el autor del documento
Fig 5.2 http://www.columbia.edu/cu/gsapp/BT/BSI/SHELLS_BM/shell_bm.html
Fig 5.3 NenadŠekularac,N.;IvanovicŠekularacJ.;CikicTovarovicJ.(2012).Folded structures in Modern architecture
Fig 5.4, 5.6 Monteys,X.(2006).La Universitat Laboral de Tarragona : 1952-1956
Fig 5.5, 5.8 - 5.10 Obtenidas en el programa de cálculo Architrave
Fig 5.7 http://valdengravesengblog.com/academic-papers-and-commentary/prestressed-concrete-principles-and-methods-of-prestressing-prestress-losses-and-material-properties/
Análisis estructural de la Cubierta de Cocinas de la Universidad Laboral de Tarragona
Universitat Politècnica De València Trabajo Final de Grado: Cristina Baldanta Callejo