1990-1 Conceptos Basicos Tensadas II

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TEORIA y TECNICAS DE LA CONSTRUCCION10 Revista de Edificacin . R E N 8 Diciembre 1990

cac in de los gatos o t ensores.- COMBINACION 2: Con los esfuerzos anterioreshabr que estudiar la variacin de esta estructurasometida a cargas de nieve mayoradas con 1,5.- COMBINACION 3: Co n lo s esfuerzos de laCombinacin 1 habr qu e aadir la accin de

viento en un o u otro sentido mayorado con 1,5.- COMBINACION4: Con la estructura de la combinacin 1 inclumos simultneamente las accionesde v ien to en uno u otro sen tido m s las cargas denieve mayoradas ambas con 1,33.- COMBINACIONES 5 ,6 Y 7: A los resultados de lascombinaciones 2, 3 Y 4 , habr que aadir les losefectos del descenso trmico que corresponda segnnorma.

Para el clculo de la cimentacin habr que utilizar estas combinaciones sin mayorar para obtenerlas reacciones correspondientes.

8. DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS.

Estas estructuras pueden estar compuestas para

su funcionamiento, adems del propio material decubierta qu e estructuralmente ser a base de algnte xt il o de un a malla de cables, por los siguienteselementos adicionales:- MASTILES: Son elementos longitudinales que sirven para estabilizar los puntos altos y transmitir a

compresin las reacciones .La est ructura de cubie rta se apoyar en ellos mediante elementos auxiliares qu e permitan repartirlas c arga s ya qu e en estos puntos se producen lasmximas tensiones.Los mstiles desarrollan grandes longitudes y porello aunque los esfuerzos de compresin que transmiten no sean importantes, el efecto de pandeo ha-ce que deban dimensionarse generosamente. Vaselos soportes de la f igura 8 para grandes luces.Cuando queremos disminuir el impacto visual podemos utilizar seccin variable , como en el caso dela figuras 2 y 6, o en el de la figura 32.Una solucin frecuente es utilizar estabilizadoresdel pandeo como en el caso de la figuras 11 y 18q ue n o r eq ui er en i n c r e m e n t a r la seccin encompresin. En el mismo tipo entra la soluc in de

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{Figura 32:

So artes utilizad osen estruct uras tensadas.


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usar geometra variable sin incrementar la seccinmediante tubos empresillados (figura 20) o celosasmetlicas (figuras 10 y 34).Otra solucin es usar soportes pareados (figura 23)o trpodes (figura 35).Los soportes servirn para qu e apoyen los puntosaltos de la cubierta directamente con la utilizacinde elementos intermedios que permitan repartir lasacciones puntuales , po r ejemplo caperuzones terminales como los que pueden verse en las f iguras 7 21 yen detal le en las f iguras 36 y 37.Ms frecuente es que la cubierta est sujeta con cables que llegan a la cabeza de los soportes (figuras6 y 7).- ESTRUCTURA EN CELOSIA: Son las que se denominan estructuras integradas y estn constitudaspo r la unin de un a estructura espacial con barrasde gran longitud entre cuyos nudos se tensa la cubierta, proporcionando as unos conjuntos mu y rgidos enmarcados que no transmiten a la c im en tacin m s qu e la resultante de las acciones exteriores, y no los esfuerzos de traccin y compresinseparados que obligan a grandes cimentaciones.La f igura 38 muestra uno de los ejemplos m s sencillos , que se va complicando en las composicionesde las f iguras 39 y 40 .La figura 41 es un a aplicacin debida a HostBerger al igual que la figura 42 en qu e se ha n sustitudo muchas de las barras de la ce losa po r ca

bles .Estas estructuras en celosa tienen grandes posibilidades po r la versat i lidad de formas qu e permitenen un conjunto mu y controlado geomtricamente. .

Figura 33:Portada expo '75 Okinawa .

- APOYOS EN BORDES RIGIDOS: Una forma m seconmica de resolver estructuras tensadas enmar-cadas consiste en delimitar unas ari stas en el espa

cio materializadas en perfi les tubulares y ajustarsuperficies tensadas a es ta s aristas . La figura 15ejemplifica algunas de estas so luciones con la quese ha n construdo muchas de la s estructuras m s

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Figura 35:Pabelln de ex osicionesFeria de M i l n 1 9 85 .

conocidas (figura 1).El tensado ent re a ri st as t iene la s mismas ventajasque las estructuras en celosa respecto al autoequilibrio interno y mayor l igereza. Las f iguras 43 y 44muestran a lgunas combinaciones posibles de cu rvas planas o alaveadas. La f igura 45 es un ejemplode aplicacin.- APOYOS SOBRE VIGAS : Cuando los bordes cita

dos anter iormente es tn sometidos a grandes esfuerzos o so n de grandes luces, el elemento linealrequiere grandes rigideces. Esconveniente que paraevitar la sensacin pesadas de grandes secciones deacero se acuda a v igas en celosa, planas o espaciales (figura 46).

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Figura 36:Suiecinde la cubierta a un mastil.

- APOYOS SOBRE CABLES : La sensacin de ligereza inherente a este t ipo de est ructuras se inc rementa si prescindimos de todo elemento r gido ligado ala cubierta y estos se sust i tuyen po r cables sustentados en puntos a ltos a le jados de la misma. Las figura 23 y 47 son buen ejemplo de ello tratndose deun cable exterior . La figur a 48 es un caso similarcon el cab le con tenido en la cub ie rt a .

- APOYO SOBRE CELOSIAS DE CABLES : En otroscasos es ta misma sensacin de liviandad se obtienepo r medio de celos as de cab les, como la s correspondientes a la f igura 12 y cuyo uso en un a estructura de grandes dimensiones puede verse en la figura 35.- CIERRES DE BORDE: Los bordes de estas estructuras es conveniente que vayan siempre reforzadoscon un elemento t e rminal ms resistente que recojatodos los esfuerzos sobrantes y los transmita a la cimentacin o a ot ros e lemento s resistentes .Estos elementos de borde pueden ser algunas de la s

estructuras rgidas tratadas, tales como perfiles metl icos, vigas y celosas trianguladas. Pero muchom s frecuentemente se usan cables que adoptan laforma funicula r de las cargas que recogen. A estoscables se los denomina "relingas". La ma yor partede las est ructuras de los e jemplos tienen bordes cer rados con rel ingas. Algunos como los de las figuras 2 y 6 tienen u n g ra n desarrollo longitudinal yexpresan la parte m s r o tu n da del proyecto . La rel in g a e n anillo del Estadio de Riyadh (figura 9) estcompuesta po r seis grandes cordones separados (figura 51g). En cualquier caso, la forma lobular conqu e la relinga c ie rra todo e l per met ro , es un o delos rasgos tpicos de las estructuras tensadas.La forma en que la s rel ingas se atan a la cubiertaes mu y variada y de esta sujeccin depende el funcionamiento adecuado pues u na m ala sujeccin


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har a que el elemento de borde no trabajara enconjunto con el resto.En el caso de redes de c abl es ha y soluciones basadas siempre en piezas especiales que resuelven bienel problema (figura 49) . En el caso de c on ex i n dela rel inga a la super fi cie tex ti l pueden utilizarse algunas de las soluciones de la figura 50 .El encuentro de dos rel ingas puede ser un o de lospuntos m s singulares de la estructura ya que adem s intestarn en este punto otros elementos paraequilibrar los esfuerzos resultantes , t al es como tensores, mstiles o anclajes. Los elementos entre relingas se resuelven con "puos" . En la f ig ur a 37 vemos un puo preparado para recibir un tensor quepermitir estirar la estructura. En la figura 51 semuest ran a lgunas soluciones de puos .- TENSORES : Los tensores son mecanismos qu e per

miten introducir tracciones en la estructura po r accionamiento de determinadas piezas. Fundamentalmente introducen acortamientos entre lospuntos que unen . Ellose consigue en la mayor parte de los casos con vs tagos roscados. La f igura 52muestra algunos ejemplos. Este sistema para intro-

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ducir tensiones es mu y senci llo y eficaz y es e l m sgeneral izado. Elnico inconveniente es que no permite conocer la magni tud de las fuerzas introducidas m s que en f or ma mu y genrica. Para calibrarestas fuerzas con precisin ha y que introducir muelles o dinammetros interpuestos aunque no es habitual tomar estas precauciones.- ANCLAJES Y CIMENTACIONES: Las traccionesutilizadas para tensar la estructura y para equilibrar los msti les deben l legar a la cimentacin yser absorbidas mediante disposiciones capaces deresistir el arrancamiento.Esfrecuente introducir algn tensor entre los cablesy el e lemento de cimentacin (figura 52).Las cimentaciones usuales son:a . Zapatas y b lo qu es m as iv os q ue e qu i li b ra n l asfracciones po r peso propio.

b. Pilotes en traccin , en general apoyados por pesopropio de los encepados.c. Pilotes hormigonados in situ con bulbo terminal .d. Mnsulas ligadas a cimientos comprimidos,e. Anclajes superficiales que se equil ibran con el peso de las t ie rras que arrastran.

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Figura 3 7:Su' edn de la cubierta mediante sombrerete .


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f. Anclajes profundos , en general metl icos o intubados.

9 . PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO DI. ES-TRUCTURA TENSADA.

Las estructuras tensadas so n en princ ip io con strucciones de peso m nimo qu e implican que el m -x imo de sus e lemento s estn en traccin y po r tanto podran levantarse con ptimo costo. Realmenteno es a s e n t od os los ca sos y ha y qu e t en er e ncuenta muchos factor es para sacarles el mximopartido. Intentamos establecer algunos de ellos.DEFINICION DE LA GEOMETRIA: En el apartado4 hemos establecido algunos mtodos p ar a l a obtencin de formas de un modo semiautomtico.Desde el punto de vista del diseador, este riesgo deperder el control del resultado es alarmante y es fre

cuente que el a rqui tecto u ti li ce geometr as de formulaci n analtica sencilla como garanta del control d el conjunto . Estructuras como las de las figu-

ras 1 , 19 , 20 , 43 , 45 se obti enen a partir de parabo-loides hiperblicos. Estructuras como las de la s figuras 7, 8 , 17, 18 Y 22 se o bt ie ne n a partir de toros ohiperboloides de re volucin. La eleccin de estas geometr as t iene la indudable ventaja del conocimiento a prior i de la topolog a . Con formas menoscontroladas , se pueden obtener sin embargo resultados magnficos y los restantes ejemplos qu e seaportan da n fe de ello . Pero no olvidemos qu e sonestructuras seleccionadas . En muchos casos se producen superfici es fragmentadas y con poca fortuna .ELECCION DEL SISTEMA DE ELEMENTOS : Laeleccin entre un a red de c ab le s y un a superficietextil continua depender de la vida prevista parala construccin del presupuesto disponible, de loscri terios de seguridad y del aspecto a conseguir. Lasredes de cables se suponen estructuras mucho m sestables, rgidas y duradera s y en contrapartida sonm s caras , difciles de construir y l imitadas en sus

posibilidades formales . Las textiles son m s verstiles , de gran sencillez de monta je, de fcil r epara-cin y b ast an t e m s econmicas , tienen adem s

Figura 39 .igura 38 .______1 1 _

Figura 40. Figura 41:SeaWorld. San Die o. California.


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Figura 42:Tienda BuIloc's. San Mateo . California.

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m s posibil idades de colocacin y diseo. La combinacin de ambos t ipos se ha utilizado en ocasiones aunque significa m s b ie n un a suma de susrespectivos inconvenientes.ELECCION DE LOS MATERIALES: El apartado 3tiene informacin qu e nos permite decidirnos po rdistintas opciones. Sin embargo ha y que considerarcuestiones adicionales qu e p ue d en h a ce r qu e , incluso los mejores materiales sean los m en os a de -cuados . As , las fibras de vidrio recubiertas con tefln o sil icona pueden resultar inconvenientes contr a el fuego, a pesar de ser incombus tibles , puesto

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que no provocan agujeros po r donde puedan escapa r humos txicos. Igualmente son mu y r gidas ydifciles de reparar.DISPOSICIONES ESTRUCTURALES: H ay q ue evita r luces excesivas qu e puedan provocar grandestracciones en cimentacin, porque requieren fuertespretensados. Hay que tener en cuenta que las cargas deben l legar a la cimentacin mediante el mnimo recorrido posible, po r el camino m s corto.H ay q ue evitar disposiciones qu e precisen de elementos complementarios complejos y q ue e nm a s-caren las superficies simples a que da lugar este ti-

arbolas.Figura 44:

Tensadadelimitada or una sla curva alabeada .


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po de estructuras. H ay q ue intentar evitar depresiones que signifiquen acumulacin de sobrecargas,sobre todo de n ieve o de l luvia. H ay q ue e vi ta r q ueel fal lo de elementos aislados no implique l a r ui nadel conjunto. Para ello es conveniente utilizar sistema s complementarios de rigidizacin. Las estructuras deben admitir retensados peridicos.DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS: Las aguas debe n escurrir fcilmente. Todos los puntos de la superficie deben ser accesibles para la limpieza. Encaso de catstrofe parcial ha y que evita r que se desplomen elementos peligrosos sobre el recinto. Hayq ue e vi ta r q ue elementos punzantes o duros toquenla superficie textil. Hay que separar esta de focos decalor y tambin del contacto con los usuar ios. Enzonas climatolgicas en donde sean de temer gra-

nizadas de gran dimetro ha y que tomar precau-ciones especiales. En los casos en que se precise uncontrol ambiental pueden usarse superficies de doble capa que aportan un buen aislamiento.

10 . PLIEGO MINIMO D E P R E S CR I P CI O N ES

TECNICAS PARTICULARES.

Muchas de las partidas que conforman un a est ruc tura tensada son comunes a otro t ip o de edificac in y p o r t a nt o no vamos a inc id ir en las recomendaciones o exigencias que para su construccinaportamos. No t r at a mo s p or tanto cimentaciones,perfi les metl icos ni estructuras de hormign. Losapartados qu e vamos a inc lu ir, adems de o tr os

Figura 45:Pabelln de msica eb Essen (RFA).

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Figura 46:Cyprus Carden. Florida.


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Figura 48 :Pro ecto de auditorio enAIcobenda s. Madr id .


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m s especficos , segn el tipo de est ructura u ti li zada sern:CABLES y TENSORES:a. Elcable ha de estar torcido uniformemente.b . La longitud de torsin del cable en condicinnueva no debe modificarse en toda su longitud.c. La fuerza de rotura no ser infer io r a la especificada en la norma para el dimetro correspondiente .d . Todos los cables de alambre ha n de estar asegurados en los extremos contra destorceduras.e . Elsuministro de los cables ser en rollos, teniendo presentes las siguientes precauciones:- Empezar a desenro ll ar po r el exterior, nunca porel interior.- Se evitar el destorcimiento del cable y la formacin de cocas.- Antes de cortar el cable se harn las ligadurasoportunas para evita r que se deshagan los extremos .f. El cable, antes de su montaje en la obra ser tensado al 80 % de su resistencia nominal.g. Los tensores sern de acero galvanizado o inoxidable , de t ipo cer rado y accionamiento por roscaque seguirn las prescripciones a los torni llos de alta resistencia, recogidos en la Norma MV-107.h. El anclaje de los c abl es se rea lizar mediantemazarotas con el siguiente proceso de ejecucin:- Deshacer todos los cordones.- Limpiar el alma y todos los alambres .

- L av ar con ClH al 50 % el conjunto del anclaje .- Introducir en un a solucin de ClZn y posterior-mente en un bao de Sn fundido.- Colocar e l con junto en el molde y verter un a mezcla fundida de Sn (66%) y Pb (17%), Sb (12 %) y Cu(5%).- La longi tud de fundido debe ser como mnimo de5 0 y la angulacin del manguito de 1,6 a 1,10.i. Cuando el anclaje no se lleve a cabo por el procedimiento anterior se emplearn guardacabos ymordazas , prohibindose especficamente los nudosincluso para enlaces provisionales.[ . Las grapas se dispondrn a un a distancia del doble de l dimetro para guardacabos circulares e inmediato a este si es ovoidal. En cualquier caso, laseparacin entre grapas consecutivas, s er c om omnimo el ancho de la mordaza disponindosesiempre en nmero s up er io r a dos con l as h or qu il las sobre el extremo del cable sin tensin.k . Los cab les se anclarn a los sopor tes mediantepiezas especiales de acero conformadas con la ma -zarrota de ta l manera que se fijen al anclaje con lainterposicin de un vstago con sistema de fijacinincorporado.1. Se tensarn los cables disponiendo tensores entrelos puntos de anclaje y los ext remos de los cab lesen los qu e se ha realizado el acoplamiento fundido.n. Un a vez realizado el montaje , e l conjunto deberse r estable , perfectamente anclado a la cimenta-cin , con las p iezas de anclaje de los cables dispues-

Figuro 49 :Sistemas de conexin de cables.


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A.- Relinga pasante interior .B.- Relinga unida con cordn y 01100.c.- Relinga sujeta po r puntos.0. - Relinga sujeta con pletina de borde.E.- Relinga atada con lazo y hebilla.

Figura 50 :Suieci n del tex ti l a la rel in a .

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Figura 51 :Puos.

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A.- Relinga interior con ollao.B.- Abrazadera metlica.c.- Relinga interior.D.- Cordn y refuerzo .E.- Cordn y abrazadera.F.- Pieza de conexin.G.- Encuentro complejo en el

Estadio de Riyadh.


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tos para su utilizacin y con todos los elementosadecuadamente protegidos contra la corrosin.m. La comprobacin dimensional de la estructuraatender a los siguientes valores:- posicin 0,1% L- verticalidad 0,1% H (>20mm)- nivelacin 0,05% L(>15 mm )- flecha 1/1000 (>10 mm )n. Los cables utilizados debern rev isar se a los 3, 6,12 meses pos te riores a su montaje, sometiendo cada vez a todo el conjunto a un retensado de ajustecon el fin de absorber el alargamiento de asenta-miento.Ser necesario un retensado , o al menos una comprobacin general del e st ad o de r et en si n de la estructura, despus de haberse producdocrcunstun-cia s de vi ent o o l luvia extraordinarias. Al mismo

tiempo se comprobar el estado de los anclajes , enlaces, tensores, etc . No debiendo apreciarse ningnsntoma de deslizamiento, bulbo o aflojamiento dehilos.MEMBRANAS:a. Se realizar utilizando tejidos a base de (especifica r los materiales de las fibras). Estar revestido po rlas dos caras con (especificar los materiales de recubrimiento) y cargas de ignifugado para ser clasificado el conjunto como M2. La adherencia del revestimiento ser superior a 1,5 kg/cm. y la resistenci a al desgarro del c o nj u nt o s e r s up e ri o r a 70kilogramos. en cualquier direccin de la trama o dela urdimbre.b. La res is tenc ia a la traccin (DlN 53354) en cualquier direccin ser superior a 500 kg/5 cm. no per-

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Figura 52:Tensorde horquilla y tubular.

Figura 53:Tensorligado a una zapata.

Figura 54:Palenque Expo'92. Sevilla.

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mitiendo el paso del agua bajo presin de 1MPa.c. Las caractersticas se mantendrn tanto del paocomo de las juntas al menos durante un a hora so-metido a 70.d. Deber presentar un a apariencia agradable, li-bre de manchas y de defectos que puedan provocarla acumulacin de agua o el deter io ro del tejido ode la estructura soporte.e. Las uniones, ya sean entre paos o a la est ru ct u-ra, se habrn de realizar de ta l manera que las ten-siones se transmitan uniformemente al tej ido, mi-nimizndose la concentracin de tensiones. Entodocaso el coeficiente de seguridad en la transmisinde esfuerzos del conjunto ser siempre superior a 4.f. Todos los elementos y materiales utilizados en laejecucin de la estructura, estarn garantizados po rel fabricante de acuerdo con la s especificacionesanteriores.g. Uniones en la membrana.

Las juntas de solapado entre patrones de corte se-r n del t ipo " nseporobles" rea lizadas mediantes ol da du ra p or calor, uti l izando rodil los de acero omediante radiaciones de alta frecuencia. El anchode solape ser siempre superior a 20 mm y se prote-ger la unin con un a faja sobrepuesta doble.h. El almacenaje de la membrana o de los paosdeber l levarse a efecto en un recinto cerrado, bienventilado y protegido de la humedad del suelo y delambiente.i. El transporte se efectuar en paquetes bien prote-gidos y con ind icac in de cmo se ha efectuado el

plegado para qu e el desplegado pueda hacerse enla posicin definitiva.

j. Esnecesario retensar las lonas empleadas al mes,seis y doce meses despus de su puesta en tensin yconcretamente despus de qu e se hayan producidocondiciones atmosfricas climatolgicas excepcio-nales.Despus de cada retensado se comprobar el estadodel tejido verificando que el recubrimiento mantie-ne un buen estado general, sin manchas, grietas, fi-suras, desprendimientos o b ol sa s. Se comprobarque no existen deformaciones no previstas que pue-da n informarnos de la presencia de acumulacinde tensiones no deseadas en cuyo caso se reforza-r n o sustituirn po r personal especializado.Las cos turas no deben presentar roturas en los hi-los, corrimientos o deshilachaduras as como otrossntomas de deterioro.k. Cualquier manipulacin, reparacin o susti tu-cin debe ser consultada a especialistas.l. No se permitir la fijacin en l a membrana de

elementos de cualquier t ipo ( po r ejemplo de lumi-narias). Las instalaciones, construcciones y demselementos rgidos habrn de ser s ituadas a un a dis-tancia mnima de 60 centmetros de sta. Se excep-tan aquellos elementos que explicitamente seanau to r izados por la f i rma suminis t radora o laDireccin Facultativa.

11 . CARACTERISTICAS DE ALGUNOS PRO-YECTOS IMPORTANTES RECIENTES.

TERMINAL HAJ. Aeropuerto Internacional deIeduh .. Arabia Saud. 1981 (figura 8).

Figura 55:E x 0 '9 2. E nt ra da d e l a Bar; ueta. Sevilla.


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El proyecto es de l estudio SOM (Skidmore,Owings & Merrill) y el asesoramiento estructural deGeiger- Berger Asociates. El c on ju n to e s t f or m ad opo r 210 carpas de base cuadrada de 45x45 m 2 en10 grupos de 21 de ellos.

Los materiales utilizados so n soportes troncocnicos de acero y cubierta de fibra de vidrio recubierta co n tefln reforzada en los bordes co n cables.

TERMINAL DE RIYADOH. Arabia Saud. 1985 (f igura 9).

El d iseo de la cubierta es de Host Berg er y estformado po r 24 cuas sujetas a un mstil de acerode 60 metros de al tura cubriendo 50.000 m - y60.000 espectadores en un dimetro de 285 m.

El material de cubierta es de f ib ra de v id rio recubierta co n tefln.

CUBIERTAS DE LA EXPO-88. Brisbane. Australia(figura 10).

Estn formadas po r 5 sectores semicirculares de120 metros de dimetro sobre 5 mstiles en celosade 5 0 m et ro s de al tura , cubriendo u n t ota l de40.000 m>, El diseo es de l i n ge n ie r o H a ro l dMuhelbergei . El material de cubierta es Poliester recubierto co n PVC y se consigui un coste de 12.000pesetas/m-.

PALENQUE DE LA EXPO-92. Sevilla. 1990 (figura 17) .

El p ro ye ct o es de r.M. de la Prada y el asesoramiento de la estructura de cubier ta de HaroldMuhelberger.

Est formado po r 25 mdulos de 13x25 m 2 co ndos puntos altos . El material es Poliester recubierto

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co n fibra de vidrio.Elobjeto del proyecto es crear un a plaza de repo

so y espectculo en el seno del recinto de la EXPO.

PUERTA DE LA BARQUETA. EXPO-92. Sevilla. (fi

gura 54).Elproyecto es de Harold Muherberger .La entrada consiste en dos cubiertas articuladas

en un a lnea centra l con curvatura invertida estabilizada mediante cables. Esta l nea cent ral la forma n dos arcos , un o co n abertura hacia arriba y elotro h ac i a a ba j o , dando la sensacin de oleadaque es como se la conoce.

El conjunto cuelga de dos mstiles en celosa qu earrancan de un punto .

La estructura cubre 6 .200 m 2 y tiene 135 metrosde longitud po r 70 de ancho. La altura de los ms

tiles es de 55metros

y elpresupuesto tiene

un a repercusin de 20.000 pts.Zrn-,

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Figura 56:Ex 0 '9 2. E nt ra da d e l a B a r: u eta . Sevilla.

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NOTA.

F de erratas de la par te publicada en el nO 6:Pgina 50: Donde pone 1596 , debe poner 15%.

11 11 9096 , 11 11 90 0/011 11 1696 , 11 11 16 0/011 11 7096 , 11 11 70 0/0

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