VELARIAS (2)
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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENERIA CIVIL SISTEMAS Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA
CARPAS O VELARIAS
Palacio de Minería, D.F.
DOCENTE• REQUEJO IZQUIERDO LUIS• MENDOZA LINARES RONALD FREDY•ARQ. CHAFLOQUE CASTRO, Wilder EQ
UIP
O
METODOLOGIACONSTRUCCIONES ESPECIALES II
CARPAS VELARIAS
INTRODUCCION d) PROCESO CONSTRUCTIVO1.
e)f)g)
USOS Y APLICACIONESTIPOSELEMENTOS Y MATERIALES
2. CONCEPTUALIZACION
3. ANTECEDENTES HISTORICOS
4. COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA 6. MODELOS ANALOGOS
5. ANALISIS 7. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
a)b)c)
CARACTERISTICASPROPIEDADES FISICASPROPIEDADES MECANICAS
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II INTRODUCCION
Una de las características que históricamente han definido a laarquitectura como actividad trascendente para el ser humano ha sidoproporcionarle un REFUGIO Y MANTENERLO A SALVO DE LASINCLEMENCIAS DEL TIEMPO. La manera por excelencia de alejarlo delos rayos del sol, la lluvia y el viento ha sido MEDIANTE MUROS YCUBIERTAS.
Las estructuras que ahora definen los espacios en la arquitectura sonde posibilidades más amplias, y eso nos ha llevado a entender elespacio como una forma más libre, delimitada por elementos MÁSLIGEROS Y SIMBIÓTICOS.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II INTRODUCCION
Una de las tantas formas en que hemos desarrollado estructuras
que generen espacios ha sido mediante membranas, que aplican principios físicos que hasta hace no mucho tiempo no eran usados con fines arquitectónicos.
LA NATURALEZA LIGERA Y MOLDEABLE de estos sistemas les otorga una calidad plástica muy importante que se conjuga con su resistencia y utilidad. Volviendo a la importancia de estos sistemas, se hace patente que un punto en común de muchos deellos es la escala de los proyectos en que son aplicados.Las velarias, lonas
sobre por
y semejantes son el resultado de la
investigación
INSALVABLEScómo RESOLVER CLAROS MUY GRANDES,
medio de los métodos tradicionales
constructivos, y en
membranas.cambio ágilmente trazados con cables y
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II CONCEPTUALIZACIÓN
Una velaria es una CUBIERTA LIGERA conformada por
una superficie hecha de lona o material textil cuyas cargas a tensión son transmitidas de la lona a lospostes o puntos de anclaje en algún elemento
estructural ya sea muro o columna metálica.
Como puede verse las velarias parten en su origen de las velas delos barcos y carabelas antiguas, es obvia su parecido. Nada másque en vez de servir para impulsar una nave marítima, se utilizapara cubrir espacios y dar abrigo y sombra.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II ANTECEDENTES HISTORICOS
El origen de las velarias se remonta a
muchos años atrás cuando el hombre primitivo abandono las cuevas y comenzóa ser nómada buscando su subsistencia.
En las tierras de américa siglos después En Asia central los nómadas de lase logró un tipo de refugio en actualidad utilizan unas estructurasNorteamérica llamado “TIPI” hecho de llamadas “YURTS” hechas de MADERAVARILLAS DE MADERA Y PIELES DE Y RECUBIERTAS DE FIELTRO. Su
Por medio DE PIELES, TRONCOS Y BÚFALO, lo cual les daba abrigo de la
intemperie.facilidad de armado hace común el
uso de estos refugios.HUESOS confecciono sus primeros
REFUGIOS MÓVILES cuya
remonta a los 15 mil años.antigüedad se
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II ANTECEDENTES HISTORICOS
El uso de lona
escomo elemento deExisten otras variantes de estructuras
textiles con tensores y estacas que le dan rigidez a la techumbre. Esto lo vemos en gente nómada moderna que requiere movilidad.
En la antigüedad en el circo romano se
utilizaba en algunos casos velarias para techumbre muy común en la
actualidad en los circos, y al igual que
en las carpas móviles se puede armar y desarmar para moverlas a otra ciudad.
dar sombra en las gradas, tal fue
caso del coliseo donde se suponeel
seysostenía con postes de madera
velarias de tela de lino.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II ANTECEDENTES HISTORICOS
USO MODERNO DE LA VELARIAS
J.S. DORTON ARENA, CAROLINA DEL NORTE, 1952El J.S.Dorton Arena fue una de las primeras cubiertas cable.Diseñado por los arquitectos Mateo Nowicki
William Henley, cuenta con dimensiones de 92y Deitrich
m x 97 my el techo se encuentra suspendida entre dos arcosparabólicos de hormigón armado entrecruzados entre sí,tumbado en dos planes que forman un ángulo obtuso, yapoyado por columnas de acero cubiertas de hormigón. Lared de cable está formada por 47 cables de suspensiónque soportan el techo.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II ANTECEDENTES HISTORICOS
USO MODERNO DE LA VELARIAS
YOYOGI NATIONAL GYMNASIUM, TOKIO, 1964.
Diseñado en 1960 por el arquitecto Kenzō Tange, y construida en 1964. El plano del estadio más grande está en la forma de dos semicírculos, ligeramente desplazados en relación con un otro, con sus extremos alargados verticalmente en dos puntos. Las entradas se encuentran en los lados cóncavos. El estadio más pequeño tiene una forma de espiral logarítmica con su cenit el punto de origen. Los techos están apoyados sobre pilares de hormigón armado, se componen de un sistema de cables de acero sobre el que las placas de acero esmaltado se sueldan. Las formas curvas de los techos sirven para hacerlos más resistentes al viento,que puede alcanzar fuerza de huracán en la región.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
Forma y comportamiento de las estructuras textilesLa forma y comportamiento físico de
delas
lasestructuras textiles difiere mucho
convencionales estructuras de pórtico rígidas
que se usan en la
proyectistas de lasmayoría de los edificios. Los
estructuras textiles tienen encuenta tres factores
elecciónestructurales
fundamentales: la de la forma
superficial, los niveles de pretensado y
la deformidad de la superficie. Hay que
considerar también el ambiente interior, al igual
que la elección del tipo concreto y
la transparencia de la
utilizar.membrana que se vaya a
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
FORMA DE LA SUPERFICIE
La mayoría de las estructuras textiles contemporáneas tienen como base una geometría de superficie Anticlástica.
Hay cuatro tipos genéricos de superficies Anticlástica de uso común: EL CONO, LA SILLA DE
MONTAR, EL PARABOLOIDE HIPERBÓLICO Y LA DE VALLES PARALELOS. En esencia, cada una de ellas está constituida por cuatro elementos alabeados, en los que el grado de alabeo depende de la elección de las condiciones perimetrales. Al proyectista le corresponde la elección de un conjunto de condiciones de borde en el proceso de definición de la forma de la membrana. Las condiciones perimetrales son las disposiciones de todos los elementos que están en contacto con la membrana y soportan los cables, mástiles, arcos, vigas, etc. Por ello,cada superficie es el resultado de la elección de unas condiciones de borde determinadas.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
En cada nodo que se resulta de la intersección de los cables se
genera una curva en direcciones opuestas (lo que anteriormente llamamos plano anti clástico), un cable haciendo presión hacia abajo y el otro en sentido opuesto.
Sinclástica: Superficie que
posee curvaturas similaresen un punto dado. Por
ejemplo esferas y globos.
Superficie SinclásticaAnticlástica: Los centros decurvatura en direccionesortogonales de las membranasse encuentran en los LADOSOPUESTOS DE LA SUPERFICIE.Por ejemplo un hiperboloideparabólico.Superficie Anticlástica
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
PRETENSADOEl pretensado contribuye de manera significativa a la rigidez de una membrana, debido a que sus componentes de curvaturainteraccionan para retener lo que de otro modo seríanimportantes deformaciones,cilíndricas.
típicas de superficies planas o
Los valores de pretensado que se usan en la prácticarepresentan una pequeña proporción de la resistencia última dela membrana. Es un compromiso por parte del proyectistaelegir la fuerza de pretensado adecuada para cada instalación.
Debe ser lo suficientemente bajo para que el proceso deinstalación de la membrana no sea muy complicado y debe serlo suficientemente alto para mantener un pretensado suficientetras las perdidas por fatiga del material de la membrana a lolargo del tiempo.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
DEFORMIDADA diferencia de lo que ocurre en los modos
de construcción delos edificios más convencionales, la
deformidad se consideracomo característica útil e importante de las
estructuras textiles.Además, las deformaciones que se desarrollan en el materialde la membrana son de mayor magnitud que, por ejemplo,el acero. Todo ello tiene el beneficioso efecto de que lastensiones no aumenten linealmente con cargas aplicadasdebido a los cambios geométricos que se dan en la superficie,en su conjunto.
Por ejemplo, al soplar el viento sobre una membrana cónica,éste hace que el mástil articulado se incline a favor del viento,permitiendo cambios en la curvatura de la superficiea barlovento que atenúan el aumento de las tensiones de lamembrana en esa zona, a la vez que las curvaturas de lamembrana a sotavento actúan para estabilizar el mástil.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
AMBIENTE INTERIORLa arquitectura textil
construye con membranas flexibles
que permiten una gran libertad arquitectónica,una iluminación natural en el interior y la valorización delas superficies de las cubiertas.
La luz natural es indisociable de la arquitectura textil, es suprincipal ventaja. La iluminación natural determina en buengrado el confort visual de los usuarios y es un elemento queestructura un proyecto. En un número creciente de países,las recomendaciones oficiales, vía de textos reglamentarios,promocionan el aporte de la luz natural. La luz naturalgenerada por una cubierta textil juega un papel decisivo enmateria de seguridad. Ofrece una luz cenital que se repartepor toda la superficie de la cubierta, evitando así, zonas desombra en los puestos de trabajo y de almacenaje.
5. ANALISISCONSTRUCCIONES ESPECIALES II
a) CARACTERISTICAS
Las estructuras textiles proporcionan amplios cerramientos de gran variedad e interés espacial, requieren mínimos elementos de soporte de estructura "rígida" y proporcionan niveles generales de luz diurna natural muy buenos.
Algunas de las razones de principales que favorecen el empleo de las cubiertas textiles sonlas siguientes:
• El peso propio inferior a 1 kp/m2 que, junto con la resistencia y flexibilidad del material,permite obtener cubiertas completas extraordinariamente ligeras, sin correasintermedias, de entre 5 y 10 kp/m2.
• El coeficiente de transmisión de la luz permite el aprovechamiento de la iluminaciónnatural sin necesidad de recurrir al vidrio, cuya rigidez requiere sobredimensionado.
• La puesta en obra es un montaje de elementos prefabricados que se podrán desmontar yreciclar.
5. ANALISISCONSTRUCCIONES ESPECIALES II
b) PROPIEDADES FISICAS
Está asociada a las condiciones de temperatura, humedad yradiación, también a otras como combustión y accidentes.DURABILIDAD
La capacidad para reflejar la radiación y filtrarla es unaspecto importante a la hora de controlar las condicionesinternas de la estructura. Las membranas poseen la
deAISLAMIENTO TERMICO
capacidad de reflejar y absorber radiación en formacalor.
Los textiles de estas estructuras tienen la peculiaridad
deser estructuras muy luminosas debido a la fácil propagaciónde la luz por toda su superficie si se quiere. GeneralmenteTRANSPARENCIAlos factores de transparencia van entre el 10% y50%,aunque se pueden crear superficies mas opacas segúnlos requerimientos de diseño.
5. ANALISISCONSTRUCCIONES ESPECIALES II
RESISTENCIA A LA PROPAGACIÓNDEL RASGADO
INFLUENCIA DE LA HUMEDAD YTEMPERATURAun factor importante de diseño que
c) PROPIEDADES MECÁNICASCuando se produce un rasgado en la tela,esta se puede propagar siguiendo lalínea de corte hasta cierto punto dondeel entramado y configuración de lostejidos internos detienen la propagacióndel corte.
Esinvolucra directamente las condiciones LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
Es la principal propiedad de las velarias.Para determinar la resistencia de un cablese calcula el alargamiento por tracción y laresistencia a la rotura.
climáticas del lugar donde se edifique laestructura y del uso que en ella se realice. Elincremento de la temperatura puedereducir la capacidad portante de
70%
lasenmembranas entre un 25% y
condiciones más drásticas
COBERTUTA DE AREA DE MESAS –UNAM - MEXICO
COBERTURA ALMACEN DE AUTOS - HYUNDAISANTA FE - COLOMBIA
COBERTURA DE TERRAZASPIEBLA - MEXICO
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II
Primero, dados cuatro puntos en el espacio que no estén en un mismo plano, hay un único paraboloide hiperbólico que pasaprecisamente por estos cuatro puntos. Esta es la misma propiedad que dice que dos puntos determinan una única recta.Para unir con sendas barras, uno de los pares de puntos de una parte, y el otro par opuesto por la otra.Segundo, sólo se tiene que dejar resbalar otra barra sobre las dos anteriores manteniendo una velocidad constante en losextremos.
C) TIPOS:
Velaria de la Facultad de Química de la UNAM
Paraboloide hiperbólico
TIPO PARABOIDE
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II
C) TIPOS:Se denomina sección cónica (o simplemente cónica) a todas las curvas con intersección entre un cono y un plano; si dicho plano no pasapor el vértice, se obtienen las cónicas propiamente dichas.Se clasifican en tres tipos: elipse, parábola e hipérbola. Un cono circular recto de dos hojas con un plano que no pasa por un vértice. Es unasuperficie engendrada por una recta llamada generatriz, que gira alrededor de otra fija llamada eje, a la que corta en un punto denominadovértice.
Cafetería de la Facultad de Psicología – UNAM MEXICO
TIPO CONOIDE
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II
C) TIPOS:El valle y la cresta representan, en una onda, el movimiento ondulatorio.Esto determina que exista una intensidad (dada por la amplitud entre el punto más bajo de un valle y el más alto de una cresta),
Museo del Petróleo del Bicentenario - MEXICO
CON VALLES Y CRESTAS
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II PROCESO CONSTRUCTIVO
OBRAS CIVILES 21 PLANTILLAS
la membrana para tomar la
Se fabrican los patrones de
forma final, es importante mencionar que la membrana no se estira ni se elonga, se tiene que realizar este proceso para obtener la forma con doble curvatura.
CIMENTACIONESANCLAJES
Esto se refiere al sitio donde va a estar localizada la cubierta como su solución estructural y tecnológica. Lo más importante tanto si la solución es fija o temporal, el montaje debe plantear una manejabilidad adecuada de la lona amontar, su sujeción a la estructura de soporte, hasta obtener los apoyos y anclajes previstos en el diseño para su correcta función.
3 MONTAJEGENERACION DE
FORMA = ESTRUCTURA
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II PROCESO CONSTRUCTIVO
CIMENTACION: Para la cimentación debes de considerary calcularla por volteo.
el cortante, esfuerzos por extracción, momentos máximos
POSTES: En el caso de postes, columnas, vigas, etc., hay que revisarlas por: tensión, torsión, cortante, momento, compresión,etc.
ELEMENTOS DE SUJECION: Debemos de diseñarlos y calcularlos de acuerdo a los esfuerzos que se generan que por lo generalson a tensión (para anclajes, placas base, grilletes, seguros de sujeción, etc).
COLOCACION DE POSTE DE ACEROGALVANIZADO O INOXIDABLE
TERRENO A COLOCAR CUBIERTA COLOCACION DE BASE DE CONCRETO CONELEMENTO DE SUJECION
OBRAS CIVILES
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II PROCESO CONSTRUCTIVO:
Colocación de los arcos estructurales (vigas) Fijar los elementos de sujeción con la base deconcreto (apoyos)
Montaje de Grúa
Anclaje correcto del arco estructural
GENERACION DE PLANTILLAS Y MONTAJE
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II PROCESO CONSTRUCTIVO:
COLOCACION DE LA MENBRANA TEXTIL Y MALLA SOMBRAS 95 (DOBLE RECUBRIMEINTO)ESTRUCTURAL
ESPARCIIMIENTO DE LA MANTAESTRUCTURAL
GENERACION DE PLANTILLAS Y
MONTAJE
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II PROCESO CONSTRUCTIVO:
PILOTEO DE LOS TENSORES DE LA MANTAPARA QUE LLEGUE A SU MAXIMO TRACCION
GENERACION DE PLANTILLAS Y
MONTAJE
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II PROCESO CONSTRUCTIVO:
ACABADO FINAL DE LA VELARIA - PROYECTO DE ESPARCIMENTO EN PUEBLA - MEXICO
GENERACION DE PLANTILLAS Y MONTAJE
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II USO Y APLICACIOBES
Las velarias generalmente cubren superficies limitadas como por ejemplo:
Terrazas Accesos a edificiosEstacionamiento de una vivienda
Área de juegos Campo de baloncesto
Estacionamiento de una vivienda
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II USO Y APLICACIOBES
Las velarias generalmente cubren superficies limitadas como por ejemplo:
Campo de baloncesto
Graderías de un campo deportivo
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II ELEMENTOS Y MATERIALES: FLEXIBLES
Cables:Estos actúan como tensores,refuerzan la membrana textily mantienen al mástil en su
Membrana Textil:Es el elemento que generael recinto o espaciocubierto, es ligero y define
tenso-brindacubrir
posición; cuando varios se la forma de lacolocan varios cables
formaenuna
estructura, ademásformared.
cruzada se la posibilidad degrandes superficies.
Existen dos tipo de relinga: laRELINGAS
Son los refuerzos que se emplean en los bordes de la membrana, ya que en este punto tienden a acumularse las tensiones que la membrana está soportando en
flexible, que se ancla en dos puntosy entre el los se deforma según lastensiones de la tela hastaequilibrarlas, y la relinga rígida, quese fija por puntos y está sometidaprincipalmente a flexión,absorbiendo los esfuerzos de la telaque las une. Ambas pueden serinteriores o exteriores y pueden serde fibra o cable metálico.
todas las direcciones encualquier punto de su superficie.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II ELEMENTOS Y MATERIALES: RIGIDOS
PUNTOS DE ANCLAJE
Los anclajes brindan estabilidad,introducen y mantienen lastensiones necesarias para fijar lamembrana, el mínimo número deanclajes para una membrana es decuatro. Se pueden distinguir por eltipo de restricción a los esfuerzosque diseñar puntos de anclajesMASTIL Y BORDES RIGIDOSfijos, otros que permiten la
El mástil es un poste vertical que genera la rotación, el giro, o ambos.altura o punto más alto de la carpa velaría,además sostiene y tensa la membranamanteniendo su forma. Tanto los bordesrígidos como los mástiles soportan las fuerzasde tracción y trabajan a compresión, lo que setraduce en un comportamiento a flexión.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II MODELOS ANALOGOS
TERMINAL MARÍTIMA DE ALICANTE(ESPAÑAJOSÉ LASTRA, GUILLERMO CAPELLÁN, RICARDO MIÑANA. 2003)
En uno de los extremos del edificioaparece el acceso principalenmarcado por esta carpasuperpuesta formada por un mástilprincipal y cuatro secundarios quejunto a los tensores quela anclan alsuelo y sostienen dos membranasinterpoladas.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II MODELOS ANALOGOS
ESTACIÓN DE METRO EN BRUSELAS(BÉLGICASAMYN AND PARTNERS, 1999)
Esta estación de metro, próximaal hospital Erasmus, en Bruselases una plataforma elevadaacentuada por la ligereza yluminosidad de su cubierta detela tensada a la plataforma seaccede por dos toneles queconducen al hospital lo a la calle.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II MODELOS ANALOGOS
LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN(ITALIASAMYN AND PARTNERS, 1999)
El proyecto está dividido enespaciosinvestigación y
administrativos,servicios técnicos. La
forma de la estructura textilconsiste en un solo volumen enforma de ovalo que alberga a todoel programa la estructura es deunos 15 m de alto en su partecentral consiste en arcos metálicosque se amarran entre sí por cablesdel mismo material en su sentidolongitudinal.
CONSTRUCCIONES ESPECIALES II VENTAJAS Y DESVENTAJAS
espacio sin interrupciones
VENTAJAS DESVENTAJASPermiten crear una gran variedad de diseños. Requieren un mantenimiento constante para garantizar su
durabilidad
Seguras (antisísmicas). En comparación a otros materiales como el concreto o el acero, su tiempo de vida útil es relativamente corto.
Por ser estructuras livianas son fáciles de instalar y transportar. A la hora de diseñar se debe tomar en cuenta que el materialtextil que las constituye presenta unas dimensiones específicas
En cuanto a cubrir espacios pequeños o de poca área no representan la mejor solución, ya que en este caso los costos por metro cuadrado serían mucho más elevados comparado con otros métodos
Reducido tiempo de construcción.
Mínimo consumo de materiales que genera menos costos.
Sumamente resistentes ante las condiciones externas
Ahorro de energía, en cuanto a iluminación y climatización
Aplicables en diversos ámbitos Por último, en caso que la estructura del edificio al que se le quiere instalar la tenso-estructura no brinda puntos de fácil anclaje, habría que introducir nuevos puntos aumentando así los costos de la misma
Notable capacidad para cubrir grandes luces, creando enormes