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ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
“El objetivo es cubrir un espacio infinitamente grande con infinitamente poco material” Robert Le Ricolais
HISTORIA 1) RUEDAS DE BICICLETA, AUTOMÓVILES, BALONES. 2) EN 1917 (PRIMERA GUERRA MUNDIAL) ING. F.W. LANCHESTER PROPONE SU USO PARA DEPÓSITOS DE CAMPAÑA. 3) EN 1940 PERFECCIONAMIENTO DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS. 4) EN 1946 WALTER BIRDS, REALIZÓ RECINTOS ESFÉRICOS (RADOMES)
BIRD CREÓ LA COMPAÑÍA BIRDAIR RANDOME DE HASTA 60 MTS DE DIÁMETRO
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5) EN 1957 PRIMER COLOQUIO INTERNACIONAL EN STUTTGART, ALEMANIA 6) EN 1970 LA FERIA MUNDIAL EN OSAKA, JAPÓN.
1970 ‐ PABELLON DE LOS EE.UU. EXPO OSAKA, JAPÓN
•DOMO SOBRE PLANTA OVAL •MEMBRANA DE BAJO PERFIL •MEMBRANA DE BAJO PERFIL •FIBRA DE VIDRIO REVESTIDA EN VINILO •ANILLO DE HORMIGÓN ELIPSOIDAL SEGÚN FUNICULAR DE LAS CARGAS
78 m
139 m
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1970 ‐ PABELLON DE LOS EE.UU. EXPO OSAKA, JAPÓN
1975 – SILVERDOME DE LA CIUDAD DE PONTIAC
220m
159 m 159 m
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1975 – SILVERDOME DE LA CIUDAD DE PONTIAC
•SUPERFICIE 40.000 m2 •ESTRUCTURA DE BAJO PERFIL : INFLADA 60 mts DEL TERRENO DESINFLADA 30 mts DEL TERRENO •SOSTENIDA POR 9 FAMILIAS DE CABLES DIAGONALES •28 VENTILADORES PRESURIZAN EL DOMO •UNA VEZ INFLADA 1 VENTILADOR MANTIENE PRESIÓN ESTABLE
DISTRIBUCIÓN UNIFORME DE TENSIONES
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SISTEMAS NEUMÁTICOS SEGÚN SU SISTEMA DE SUSTENTACIÓN (Clasificación)
a)DE UNA SOLA CAPA SUSTENTADA POR AIRE BAJA PRESIÓN
A NIVEL DEL MAR (masa atmosférica) = 1 Kg/cm2
10.000 Kg/m2
1 At corresponde a 10,33 mts. de columna de agua en un tubo de 1 cm2 de sección
1 At corresponde a 760 mm de columna de mercurio en un tubo de 1 cm2 de sección
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PRESIÓN DE INSUFLADO = 0,002 a 0,004 At = 20 a 40 Kg/m2
b)INFLADAS POR AIRE ALTA PRESIÓN CON RECINTOS INTERNOS
DE DOBLE CAPA
PRESIONES INTERNAS = 2 a 7 At = 20.000 Kg/m2 a 70.000 Kg/m2 LA PRESIÓN DE UN NEUMÁTICO = 30 lb/plg2 = 2 At = 20.000 Kg/m2 = 20 m columna de agua
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SOPORTAN PRESIONES QUE VAN DE LAS 100 a 1000 VECES LAS DE BAJA PRESIÓN NECESITAN MEMBRANAS MAS RESISTENTES Y SE CONSIDERA UN COEFICIENTE DE SEGURIDAD DE 5
c)INFLADAS HÍBRIDAS
COMBINAN AMBAS POSIBILIDADES
EDEN PROYECT
WATER CUBE
ETILENO TETRAFLUOROELILENO (ETFE)
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CARGAS QUE SOPORTAN LAS ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS 1)CARGAS DE PESO PROPIO PARA TELAS DE 1 mm
0,6 a 1,5 Kg/m2
PARA TELAS DE 3 mm
Hasta 5 Kg/m2
2)CARGAS DE VIENTO
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FORMAS CILÍNDRICAS
FORMAS ESFÉRICAS
VALORES DE Cf Presión máxima Succión máxima Presión máxima Succión máxima CILINDRO
1,4 (h/L)
‐0,7 – (h/L)
SEMIESFERA
0,9 (h/L)
‐1 (h/L)
¾ ESFERA ¾ ESFERA
1 (h/L) 1 (h/L)
‐1,25 (h/L) 1 25 (h/L)
Cf : Coeficiente de forma V : Velocidad del viento (m/seg) P : Presión o succión estática del viento
3)CARGAS DE NIEVE
qn
CARGA DE NIEVE RECOMENDADA POR EL INSTITUTO AMERICANO
CUBIERTAS DE PERFIL BAJO,PROBLEMA CRÍTICO SI SE INSUFLA AIRE CALIENTE, LOS REGLAMENTOS PERMITEN DISMINUIR LA CARGA DE NIEVE POR DERRETIMIENTO
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4)CARGAS DE LLUVIA Y GRANIZO NO SE CONSIDERAN CRÍTICOS POR SU FÁCIL DESLIZAMIENTO
5)CARGAS SÍSMICAS DADA SU GRAN DUCTILIDAD RESISTEN GRANDES DEFORMACIONES SIN MAYORES DAÑOS
6)COMBINACIÓN DE CARGAS PESO PROPIO con PRESIÓN DE INSUFLADO PESO PROPIO con PRESION DE INSUFLADO con VIENTO PESO PROPIO con PRESION DE INSUFLADO con CARGAS ÚTILES
ESFUERZOS EN MEMBRANAS NEUMÁTICAS CILÍNDRICAS S1 P = presión p r = radio t = espesor
S1
S1
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ESFUERZOS EN MEMBRANAS NEUMÁTICAS CILÍNDRICAS
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SISTEMA DE LASTRE Y ANCLAJE LASTRE DE AGUA
LASTRE DE TIERRA
ANCLAJE AL SUELO O A ANILLOS
ANCLAJE CATENARIO
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MATERIALES 1)PELÍCULAS PLÁSTICAS POLIETILENO POLIESTER POLIAMIDA CAUCHOS SINTÉTICOS ) 2)TEJIDOS FIBRA DE VIDRIO O SINTÉTICO REVESTIDOS EN PVC, POLIÉSTER o POLIURETANO 3)MEMBRANAS DE CAUCHO SON FLEXIBLES NO APTAS PARA CUBIERTAS PERMANENTES Y DE GRANDES DIMENSIONES BAJO MÓDULO DE ELASTICIDAD 4) LÁMINAS DE METAL DEBEN SER EXTREMADAMENTE DÚCTILES SE UTILIZA EL ALUMINIO POR SUS PODERES REFLEJANTES DEBEN SER MALEABLES ISÓTROPOS TERMOESTABLES IMPERMEABLES PUEDEN SER TRANSPARENTES TRANSLÚCIDOS DE COLORES
SIN ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA
CON ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA PUNTUAL
CON ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA LINEAL
CON ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA PUNTUAL Y LINEAL
SOBREPRESIÓ ÓN
DEPRESIÓN
MEMBRANA SIMPLE
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SIN ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA
CON ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA PUNTUAL
CON ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA LINEAL
CON ESTABILIZACIÓN SUPLEMENTARIA PUNTUAL Y LINEAL
SOBREPRESIÓ ÓN
DEPRESIÓN
MEMBRANA DOBLE
VENTAJAS: REDUCCIÓN DE LOS COSTES DE FUNCIONAMIENTO DEBIDO A LA SIMPLICIDAD DEL DISEÑO. COSTE INICIAL CONSIDERABLEMENTE MENOR QUE LOS EDIFICIOS CONVENCIONALES. SISTEMA FÁCIL Y RÁPIDO DE MONTAR, DESMONTAR Y REUBICAR. ESPACIO LIBRE INTERIOR ABIERTO, YA QUE NO HAY NECESIDAD DE COLUMNAS. CAPACIDAD DE CUBRIR CASI CUALQUIER PROYECTO. PERSONALIZACIÓN DEL TAMAÑO Y LOS COLORES DEL TEJIDO, INCLUYENDO LA TELA TRANSLÚCIDA, PERMITIENDO LA ENTRADA DE LUZ NATURAL.
INCONVENIENTES: FUNCIONAMIENTO CONTINUO DE LOS VENTILADORES PARA MANTENER LA PRESIÓN, Ó EN OCASIONES REQUIERIENDO UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE EMERGENCIA. DERRUMBE DE LA CÚPULA EN CASO DE PÉRDIDA O ROTURA DEL TEJIDO. AISLAMIENTO INFERIOR AL DE LAS ESTRUCTURAS DE PAREDES DURAS, CON EL CONSIGUIENTE AUMENTO DEL COSTE EN CALEFACCIÓN O REFRIGERACIÓN. CAPACIDAD DE CARGA LIMITADA. VIDA ÚTIL CORTA EN COMPARACIÓN CON EDIFICIOS CONVENCIONALES
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RESUMEN LA ESTRUCTURA NEUMÁTICA SE COMPONE DE: UNA ENVOLTURA INFLABLE UN SISTEMA DE ANCLAJE PERIMETRAL UN SISTEMA DE PROVISIÓN DE AIRE UN SISTEMA CONTROLADO DE ACCESOS
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