1-Introducción.
Se conoce con el nombre de estructura a toda construcción destinada a soportar su propio peso y la presencia de acciones exteriores (momentos, fuerzas) sin perder las condiciones de funcionalidad para las que fue concebida. Toda estructura tiene un número de grados de libertad negativo o cero, por lo que los únicos desplazamientos que puede sufrir son resultado de deformaciones internas.
Definimos estructura en el ámbito de la arquitectura cómo una disposición de elementos sustentantes de una construcción, ya sea un edificio, un barco, un puente o incluso un avión.
Concretamente centrándonos en el tema a tratar llamamos estructura suspendida a aquella que está formada por cables de pretensado, que está suspendida entre elementos a compresión que le permiten soportar las cargas aplicadas.
1.1-Tipos de estructuras:
Se clasifican teniendo en cuenta los elementos que la forman y cómo se combinan.
1. Estructuras masivas o de gravedad: son estructuras muy pesadas y macizas. Están formadas por superficies muy anchas y resistentes.
2. Estructuras laminares o de carcasa: están constituidas por láminas o paneles resistentes y delgados (carcasas) que pueden envolver o proteger otras piezas del objeto. La resistencia la consigue dándoles una determinada forma.
3. Estructuras de armazón o armaduras: están formadas por piezas como barras, tubos, pilares, vigas o cables unidos entre sí para formar una especie de esqueleto o armazón. Según la disposición de sus elementos pueden ser:
3.1. Trianguladas: Se forman por la unión de barras que van formando triángulos.
3.2. Entramadas: Mediante elementos horizontales y verticales que se unen entre sí se forma una especie malla. Los elementos horizontales se apoyan en los verticales.
3.3. Colgadas: El peso está soportado por cables que están unidos a otros elementos más robustos como muros. Este tipo de estructura se utiliza en los puentes colgantes y algunos arquitectos lo han usado también para sus edificios.
Dentro de las estructuras de armazón o de entramado se encuentran los sistemas planos que son las cerchas, vigas de celosía y vigas vierendel.
1. Cerchas: son entramados triangulares planos, conformando una silueta en dos o más aguas. Se usan para elementos horizontales de gran luz. Los materiales empleados suelen ser acero o madera laminada para que la estructura no sea tan pesada.
2. Vigas de celosía: entramado plano de barras con cordones superior e inferior horizontales, completado por barras verticales e inclinadas. Equivale a una cercha donde los pares se “horizontalizan” constituyendo el cordón superior. Los materiales empleados vuelven a ser acero y madera laminada.
3. Vigas vierendel: son vigas de celosía alveolares para grandes luces, con nudos rígidos, no necesitando por tanto la triangulación. Su altura suele ser la de 1 planta del edificio. Necesitan un canto mayor de las vigas al suprimir la triangulación pero quedan plantas más diáfanas. Suelen ser de acero u hormigón armado.
1.2-Función de las estructuras:
1. Soportar peso: las estructuras deben aguantar el peso de todo lo que se apoye o sitúe en ellas, tanto pilares y vigas cómo paredes, personas o muebles.
2. Resistir fuerzas externas: tomaremos cómo fuerzas externas los terremotos, la fuerza del viento o las olas que son agentes atmosféricos que actúan sobre las estructuras de los edificios.
3. Dar forma: es una de las principales funciones de la estructura ya que condiciona totalmente la envolvente.
4. Servir de protección: cubre a la edificación y además la protege y aisla al exterior.
2-Metodología.
En la construcción actual se presentan múltiples posibilidades en los campos de la planificación, de la construcción y de la forma. Estos procesos tienen especial importancia, en muchos casos, las siguientes exigencias:
1º-La exigencia de un buen rendimiento económico, lo que promueve la industrialización de los métodos constructivos y con ello también la racionalización de los procesos de elaboración de los proyectos.
2º-La exigencia de adaptabilidad, que aboga por emplear y difundir estructuras y sistemas constructivos que permitan además ampliar los edificios, modificarlos o desmontarlos. Así se explica la progresiva tendencia a la prefabricación y a la construcción a base de un elemento sustentante.
2.1. Transmisión de cargas:
Una vez definidas previamente las tipologías estructurales que vamos a tratar estudiaremos unos ejemplos de transmisión de cargas.
5. Las cargas se transmiten al suelo sólo por medio de las estructuras sustentantes interiores (núcleo de soportes de hormigón o acero). Las zonas exteriores en la planta baja están libres de soportes. Las cargas de los pisos se transmiten al núcleo de las siguientes maneras:
5.1. Piso a piso, mediante vigas en voladizo en cada planta.
5.2. Mediante tirantes que las llevan a una viga en voladizo situada en la parte superior del edificio, viga que las transmite al núcleo, el cual las transmite a su vez al terreno.
5.3. Mediante una viga en voladizo colocada a media altura del edificio. Los pisos que quedan debajo van suspendidos de esta viga, los que están encima van apoyados sobre ella.
5.4. Por una viga en voladizo en la parte inferior del edificio.
6.
El núcleo sustentante actúa como elemento dominante en la estática y en la forma del edificio. El edificio tiene varias vigas en voladizo con grupos de pisos apoyados o suspendidos. Puede pensarse para los voladizos en vigas de entramado de altura igual a la del conjunto de varios pisos.
6.1. Las vigas vuelan simétricamente a ambos lados del núcleo.
6.2. Los grupos de pisos se distribuyen asimétricamente respecto al núcleo. Éste está sometido a grandes momentos de flexión.
7. La planta baja es totalmente libre de soportes interiores, las cargas se transmiten al suelo sólo por los soportes exteriores. Hay varias soluciones:
7.1. Todas las vigas tienen gran longitud.
7.2. Las vigas se apoyan interiormente en tirantes que cuelgan de una viga colocada en la parte superior.
7.3. Los pies derechos interiores se apoyan en una viga de altura igual a la de un piso, situada sobre la planta baja.
8. Las cargas del edificio son transmitidas a dos torres separadas.
8.1. Las cargas de los forjados de cada dos pisos se reúnen en una viga de altura igual a la de un piso. El piso que queda en medio no tiene, por lo tanto, ningún pilar.
8.2. El edificio tiene la forma de un puente de gran luz, aprovechándose toda su altura para formar una viga de celosía.
2.2. Planificación de montaje:
El montaje de edificios con estructura suspendida empieza con la construcción de la torre interior o núcleo. A continuación se colocan las vigas con voladizos que van encima de este núcleo. Los forjados de los pisos se montan desde arriba hacia abajo. En este caso hay que tener en cuenta que bajo la acción de las cargas el núcleo se acorta, mientras que las barras a tracción se alargan, se produce así un desplazamiento vertical relativo bastante grande entre los dos extremos de las vigas de los techos.
15. las vigas y los elementos del forjado se elevan y colocan una a una o en grupos premontados.
16. El techo de toda una planta se monta completamente en el suelo y luego se eleva como un todo.
3-Desarrollo.
En esta parte estudiaremos unos ejemplos de edificios que utilizan esta tipología estructural.
1-Residencia estudiantil en París, Francia.
2-Edificio de una compañía de seguros en Londres, Inglaterra.
3-World Trade Center en Nueva York, Estados Unidos.
4-Edifcio Castelar Madrid
5-Torres de Colón Madrid.
4-Conclusiones.
5-Bibliografía.
Diccionario técnico de arquitectura y construcción. Arquitectos asesores: María Viñé, David Stoleru, Alan Foster y Pilar Chueca. Edición Octubre 2001. Editorial Monsa. ISBN (2 volúmenes): 84-95275-54-6.
NBE EA 95: Estructuras de Acero en Edificación.
Tratado de construcción. Sistemas. Edición 2002. Editorial Munilla-Lería. ISBN: 84-89150-45-1.
Atlas de la construcción metálica. Edición 1980. Editorial Gustavo Gili. ISBN: 84-252-0611-1.
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