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• Eylen Esterripa Pantoja

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TIPOS DE DISEÑOS DE COBERTURAS ESPACIALES EN EL PERÚ Y EN EL MUNDO Las coberturas espaciales construidas en la actualidad son de diversas formas y esto de acuerdo a varios factores. Entre estos factores podemos citar el espacio a cubrir, el material a utilizar, la estética, costos, etc. En el Perú generalmente se encuentran coberturas para áreas poco extensas, y en algunos casos sobredimensionadas. En España u otros países europeos se encuentran coberturas reticuladas para grandes luces que no necesitan de apoyos intermedios gracias a la ligereza del sistema estructural utilizado. Estas coberturas reticuladas permiten al diseñador libertades en el diseño y posteriormente facilidad de montaje. En este primer capítulo se hace un breve recorrido a través de los distintos tipos de diseño de las coberturas espaciales. LAS COBERTURAS ESPACIALES El término ‘cobertura espacial’ se refiere a un sistema estructural que involucra tres dimensiones. Esto está en contraste con una ‘estructura plana’, como puede ser barras en el plano, que no involucra más de dos dimensiones. En el caso de una estructura plana, las fuerzas externas así como las fuerzas internas están en un simple plano. Este es el plano que contiene la estructura en su estado inicial sin carga y su estado deformado debido a las cargas. En el caso de estructuras espaciales, la combinación de la configuración, fuerzas externas, fuerzas internas y desplazamientos de la estructura se extiende más allá de un simple plano. La definición anterior es la definición ‘formal’ de una cobertura espacial. Sin embargo, en la práctica el término ‘cobertura espacial’ es simplemente usado para referirse a un número de familias de estructuras que incluye rejas, cúpulas, torres, sistemas tipo membrana, etc. Las coberturas espaciales cubren un enorme rango de formas y son construidos usando diferentes materiales tales como el acero, aluminio, madera, concreto, compuestos de fibras reforzadas o una combinación de éstas.

LAS COBERTURAS ESPACIALES RETICULADAS Las estructuras espaciales reticulares se definen como sistemas estructurales formados por el ensamblaje de elementos lineales dispuestos en tres dimensiones. Las estructuras espaciales reticulares pueden ser, en su conjunto, planas o curvas. Las principales ventajas de las estructuras espaciales reticulares son:  Bajo peso propio. Los elementos estructurales se disponen de manera que la carga sea transmitida principalmente por esfuerzos de tracción y compresión. De esta forma el material se aprovecha en cada perfil de forma equitativa.  Técnicas de fabricación y construcción, que reducen la erección a un simple ensamblado de los elementos y uniones prefabricados. El ligero peso de los elementos individuales facilita la tarea de montaje, que no requiere de personal especialmente calificado.  Libertad de diseño. La aplicación de las coberturas reticuladas es amplia: la encontramos en polideportivos, centros comerciales y culturales, grandes marquesinas, estadios de fútbol, hangar de aviones, recintos feriales, etc., pudiendo incluso adoptar formas originales y diversas. Este tipo de estructuras permite una gran versatilidad de soluciones estructurales para la construcción de cubiertas.

Otros ejemplos de coberturas reticuladas en la localidad, es decir, en la ciudad de Piura, Perú, las encontramos en el colegio salesiano ‘Don Bosco’ y en el colegio ‘Nuestra Señora de Fátima’. Ambos usan lo que comúnmente se denominan ‘cerchas’ para cubrir, en el primer caso, un coliseo interno del colegio, y en el segundo caso un patio de entrada. Hay que resaltar la ligereza de ambas estructuras, y, también que la forma cilíndrica que tienen hace ganar espacio, dando más comodidad a las personas.

LAS COBERTURAS ESPACIALES DE HORMIGÓN El descubrimiento del hormigón armado a mediados del siglo XIX propició la construcción de numerosas cubiertas con láminas de hormigón de pequeño espesor. Sin embargo, en la actualidad, el uso del hormigón en estructuras espaciales se ha reducido debido al tiempo de construcción que requiere y a la necesidad de encofrados y andamiaje. El acero es preferido por el relativo bajo peso propio. Además, la precisión que se consigue con el hormigón es limitada. Aún así, las láminas de hormigón siguen ofreciendo las dos características que contribuyeron a su difusión: su alta resistencia y la posibilidad de conseguir formas atractivas, algunas de las cuales parecen ignorar la ley de la gravedad. LAS COBERTURAS ESPACIALES DE TEJIDOS TENSADOS Las telas tensionadas son estructuras espaciales completamente distintas de otras construcciones. En ellas existe una relación indivisible entre el material, la geometría, el diseño y la instalación. La suma de estos elementos les confiere un potencial estético de gran atractivo para un arquitecto. Este sistema para cubrir grandes espacios consta de una membrana o tela flexible utilizada como elemento primario, que puede ser de diversos materiales, tales como fibra de poliéster, fibra de vidrio (como la recubierta con teflón), policloruro de vinilo (PVC) o de otros derivados del petróleo. Los elementos secundarios (postes, cables de acero y arcos metálicos) conforman estructuras ligeras, de fácil transportación, que entre otras funciones permiten controlar las vibraciones, siempre y cuando los bordes de la tela a tensar se mantengan con cierta soltura. Algunos de los motivos por los que se está extendiendo su uso son: • Se pueden conseguir construcciones con formas innovadoras y aspecto dinámico. • La flexibilidad del material y la consiguiente posibilidad de crear superficies móviles ofrece gran versatilidad. • El desarrollo de tejidos sintéticos de alta tecnología con recubrimientos superficiales proporciona materiales impermeables y con propiedades de auto-limpieza. • Es posible conseguir grandes luces gracias a la alta resistencia y el bajo peso del tejido. Un ejemplo de cobertura de tejidos tensados la encontramos en el anfiteatro de la Iglesia Bautista Central en Fortaleza, en el estado de Ceará, Brasil. Esta estructura es una de las mayores tenso estructuras continuos de Brasil. Este anfiteatro fue dimensionado para aproximadamente 2500 personas sentadas, y la cobertura propiamente dicha fue confeccionada por una membrana de alta resistencia, de color blanco, semitranslúcida, y engloba un área de 3500m2 .

LAS COBERTURAS ESPACIALES DE MADERA LAMINADA La madera laminada está constituida por láminas de grosor fiable, de longitudes diversas, ensambladas por entalladuras múltiples en las testas y encoladas, unas a otras, para la obtención de elementos resistentes de sección generalmente rectangular. Algunas de las diferencias de la madera laminada con la madera normal son: • La madera laminada es mucho más resistente. • Las casas construidas con troncos laminados no se deforman al secarse con el tiempo. • Las grietas están casi totalmente eliminadas. ( se agrieta 95% menos de un tronco tradicional ) • La madera laminada es mucho más duradera. • En el proceso de fabricación se elimina cualquier defecto de la madera. • Nuestros troncos laminados vienen secados entre 10% y 14% de humedad. Técnicamente la madera laminada ha tenido una evolución muy grande en los últimos años. La madera laminada permite dotar de grandes luces a los edificios, coliseos, centros recreacionales, etc. y tiene una buena respuesta ante el fuego y sus posibilidades arquitectónicas son infinitas, pues ofrecen la posibilidad de gran variedad de formas porque pueden adoptar curvaturas altas (figura 1.14). Hay muchísimos ejemplos en la práctica que demuestran que la construcción en madera no es sólo económicamente viable y ecológica, sino que también permite diseños de una calidad muy superior, tanto desde el punto de vista estético como técnico. Estos nuevos productos de madera laminada superan otros inconvenientes de la madera, como la facilidad de incendiarse, su no homogeneidad y el coste de producir elementos de cierta longitud. Los problemas en el empleo de madera pueden venir por ambientes húmedos en los que se vea atacada por microorganismos que degraden las propiedades del material, pero hoy en día pueden ser vencidos por medios químicos.

1.1.5. Coberturas formadas con vigas de alma llena Se consideran como vigas de alma llena aquellas vigas, laminadas o soldadas, de sección constante o variable longitudinalmente. Este tipo de vigas son usadas para la

construcción de puentes, coberturas espaciales, naves industriales, etc. Al dimensionar las vigas de alma llena a flexión, suelen ser determinante las condiciones del estado límite de servicio (flechas), que condicionan más el dimensionamiento de la sección que el estado límite último. Un ejemplo de este tipo de estructuras la constituye la cobertura de la parroquia ‘Santísimo Sacramento’ de la ciudad de Piura. En la figura 1.15 podemos observar la viga de alma llena principal de sección I del patio de entrada y dos vigas transversales. Esta zona del templo puede simplificarse como una viga principal sobre la que se apoyan las vigas transversales, teniendo para el análisis un pórtico en el plano.

En la parte interior de este templo (figura 1.16) podemos observar la completa asimetría en la disposición de las vigas en el espacio, por lo cual en esta zona de la iglesia el análisis tiene que ser mediante un pórtico en el espacio. Además, se observa que la asimetría en la disposición de las vigas dificulta tener una correcta distribución de luminarias.

1.1.6. Cubiertas cilíndricas Algunos tipos de cubiertas se construyen de forma cilíndrica teniendo como objetivo no sólo acrecentar el espacio interior sino también transmitir los esfuerzos de manera más efectiva, reduciendo la necesidad de emplear muros de soporte muy gruesos. Podemos ver una cubierta cilíndrica en el terminal terrestre ‘El Chimbador’ de la ciudad de Chimbote, Ancash (figura 1.17). El sistema estructural de esta cubierta está conformado por vigas de perfiles I, en donde se puede apreciar la disposición de las vigas de maneras transversal, formando arcos, y de manera longitudinal como se observa en la de maneras transversal, formando arcos, y de manera longitudinal como se observa en la Observamos también que la forma cilíndrica le da un realce estético a dicho terminal. En el sentido estructural, las vigas transversales estarán en compresión debido al peso propio, y además tendrán que soportar a las vigas longitudinales. 1.2. ARMADURAS PLANAS COMÚNMENTE USADAS EN COBERTURAS ESPACIALES RETICULADAS Las armaduras planas se utilizan también para coberturas espaciales de manera similar que en puentes. Algunas diferencias con respecto a estos son en cuanto a las cargas a las que son diseñados, pues mientras los puentes son diseñados para soportar cargas de peso propio, tránsito de personas, de vehículos, etc., las coberturas espaciales son diseñadas para soportar su peso propio, el peso de la cubierta que tendrá y cargas de viento. Es por este motivo que este tipo de estructuras pueden ser incluso de madera, teniendo de esta forma un techo ligero y apoyos menos robustos, como se observa en la ESTRUCTURAS METÁLICAS

OE.2.4.6 COBERTURAS Bajo esta denominación se comprenden todas las cubiertas de tejas, fibro-cemento, láminas metálicas, corrugadas, etc. que forman el techo propiamente dicho exceptuando la estructura metálica resistente, las correas, cerchas y demás elementos que sirven de apoyo. OE.2.4.6.1 CON PLANCHAS CORRUGADAS GALVANIZADAS Las planchas corrugadas galvanizadas se utilizan en su mayor parte para techos inclinados y no accesibles. Unidad de Medida Metro cuadrado (m2) o unidad (Und.). Forma de medición En el cómputo se considera la superficie geométrica realmente ejecutada, sin desarrollo de ondulaciones, juntas, etc. En todos los casos se descontará la superficie ocupada por cajones de ventilación, chimeneas, aberturas vidriadas, etc. Iguales o mayores de 1,00 m 2. La unidad incluye todos los elementos de sujeción de las planchas a la estructura. Si las planchas se computan por piezas, también se computarán por piezas los elementos de sujeción. OE.2.4.6.2 CON PLANCHAS CORRUGADAS DE FIBRO-CEMENTO. OE.2.4.6.3 CON PLANCHAS CORRUGADAS DE ALUMINIO. OE.2.4.6.4 CON PLANCHAS CORRUGADAS PLÁSTICAS. OE.2.4.6.5 CON TEJAS. OE.2.4.6.6 CON LADRILLOS DE VIDRIO. OE.2.4.6.7 CON VIDRIO. OE.2.5 ESTRUCTURA DE MADERA OE.2.5.5 COBERTURAS OE.2.5.5.1 CON PLANCHAS CORRUGAS GALVANIZADAS. OE.2.5.5.2 CON PLANCHAS CORRUGADAS DE FIBRO-CEMENTO. OE.2.5.5.3 CON PLANCHAS CORRUGADAS DE ALUMINIO. OE.2.5.5.4 CON PLANCHAS CORRUGADAS PLÁSTICAS. OE.2.5.5.5 CON TEJAS. OE.2.5.5.6 CON MADERA. OE.2.5.5.7 CON DIVERSAS PLANCHAS LISAS.