M. E. Castello, Y. Milatich Steiner, M. Ozerio Tensoestructura INTRODUCCIÓN TEÓRICA Concepto de tensoestructura Una tensoestructura es un sistema estructural formado por elementos que trabajan solo con esfuerzo axial, de escasa sección y por ende de peso propio muy bajo, cuya forma y disposición relativa permiten cubrir grandes luces con mucha eficiencia. Esta tipología combina piezas comprimidas (postes, puntales), con otras que actúan solamente a tracción, muy flexibles y de sección mínima (cables y telas sintéticas especiales). En la estructura los elementos que predominan son los traccionados, en cantidad y tamaño, por lo que la estructura actúa mayormente a tracción pura. Las piezas comprimidas, en cambio, son escasas y en lo posible cortas, ya que debido al problema del pandeo se les debe otorgar cierta rigidez flexional, con una sección más importante. Desarrollo de las tensoestructuras El desarrollo de este tipo de estructuras se inicio en el siglo XX gracias al arquitecto-ingeniero alemán Frei Otto, quien hizo contribuciones invalorables en dicho ámbito. La estructura más conocida de Frei Otto es, probablemente, el conjunto de cubiertas del Centro Deportivo construido en Munich para las Olimpiadas 1972. En esa época no se contaba con tejidos adecuados para realizar este tipo de cubiertas, por lo que se utilizaron piezas de acrílico montadas sobre mayas ligeras de acero. Características de las tensoestructuras Distintas estructuras responden a la designación de tensoestructura, pero la que más se utiliza es la que reproduce en mayor escala sistemas de cobertura similares a toldos y carpas. A diferencia de estos cerramientos precarios donde se permiten movimientos o cambios de forma, en una tensoestructura no deben producirse alteraciones, esta debe ser permanente y estable para poder cubrir un espacio de manera confiable por muchos años. Los materiales que se utilizan en la construcción de tensoestructuras también son diferentes a los que se emplean en toldos y carpas. La tela que se utiliza como membrana es un entramado sintético especial. Diseño Arquitectónico | Escuela de Ingeniería Civil | FCEIA | UNR | 2012 Página 3 M. E. Castello, Y. Milatich Steiner, M. Ozerio Tensoestructura Por lo tanto, al proyectar y construir una tensoestructura se debe tener la precaución de tomar los recaudos necesarios para asegurarse que se verifique que: la estructura mantenga su forma durante toda su vida útil, con mínimas alteraciones, aunque se modifiquen las condiciones de cargas originadas por los agentes climáticos. condiciones. la tela que actúa como membrana sea especial y cumpla con una serie de Invariabilidad de la forma En este sistema constituido mayormente por piezas sin rigidez flexional (cables y tejidos), el mantenimiento de la forma se logra con un estado de pretensión general, cuidadosamente calculado para que las acciones exteriores no modifiquen sustancialmente la geometría del conjunto. Entonces, una tensoestructura se encuentra en un estado permanente de autotensión. Características de la tela La tela que actúa como membrana debe poseer determinadas características que la hagan apta para cumplir con su función: buena resistencia a los esfuerzos de tracción que le serán aplicados durante el proceso de autotensado del sistema. buena resistencia al fuego. No propagar las llamas ni despedir humo o gases tóxicos. - resistencia a los agentes del medio ambiente. - resistencia al desgarro por accidente o vandalismo. Además, este tejido debe ser 100 % impermeable, evitar el goteo por condensación, resistir el cambio de color y otras alteraciones causadas por la acción de la luz solar, ser de fácil mantenimiento y limpieza, entre otras. Y por último, debe conservar esas características durante muchos años. Diseño Arquitectónico | Escuela de Ingeniería Civil | FCEIA | UNR | 2012 Página 4 M. E. Castello, Y. Milatich Steiner, M. Ozerio Tensoestructura Etapas en la creación de una tensoestructura En la solución de un problema estructural se definen tres fases: I. II. III. ANTEPROYECTO (Diseño) PROYECTO (Análisis numérico y estudio de detalles) CONSTRUCCIÓN En una tensoestructura, estas etapas se tornan complicadas e interdependientes. En el ANTEPROYECTO las soluciones a proponer deben atender el hecho de que el sistema ha de funcionar en un estado permanente de autotensión. La etapa de PROYECTO presenta una complejidad particular: el sistema no responde a un comportamiento lineal debido a que, aunque las deformaciones de las piezas son acotadas, estas carecen de linealidad geométrica. Además se requiere una planificación anticipada de la ejecución (tarea que en otras estructuras se realiza en la etapa de construcción), ya que los vínculos provisorios que se van disponiendo durante la construcción definen una estructura diferente cada vez que se agregan o se quitan. El proyectista debe prestar especial atención al diseño y cálculo de las piezas de vinculación entre los distintos elementos ya que estas deben ser fabricadas especialmente para cada caso. En la etapa de CONSTRUCCIÓN, la planificación, los pasos de la ejecución y la solución de los distintos problemas de montaje que pueden presentarse requieren un cuidadoso estudio previo al inicio de la obra. Estadio Único de la ciudad de La Plata La cubierta de este estadio es la tensoestructura más importante que se ha realizado en nuestro país. La primera etapa quedó finalizada a fines del año 2010. El resto del cerramiento se completará fijando las telas sobre el cableado existente. Diseño Arquitectónico | Escuela de Ingeniería Civil | FCEIA | UNR | 2012 Página 5 M. E. Castello, Y. Milatich Steiner, M. Ozerio Tensoestructura El Millennium Dome Esta tensoestructura, situada en Londres, fue habilitada en el año 2000 y es la mayor estructura de techo único del mundo ya que cubre una superficie de 100000 metros cuadrados. Tiene una planta de 365 metros de diámetro y 12 postes metálicos de 100 metros de altura. En el centro del domo se alcanzan los 50 metros de altura sobre el piso. Diseño Arquitectónico | Escuela de Ingeniería Civil | FCEIA | UNR | 2012 Página 6