Tema: Cúpulas y cáscaras:

Sist. Estructurales II

INTEGRANTES:

Carlos Campos Veintemilla

Claudia Marcela Nieto Polo

Sthefanía Sánchez Alva

Sasha Padilla Echevarría

INTRODUCCIÓN:

El presente trabajo pretende dar a conocer los procesos constructivos de las diversas tipologías de

láminas como son las cúpulas y las cáscaras de concreto, conociendo su evolución, aplicación y

desarrollo en el mundo, además de sus grandes representantes quienes idearon y aplicaron en sus

proyectos.

A través de información recopilada podemos descubrir una gran variedad de formas y estructuras que

pueden definir un espacio por medio de una cobertura y sobre todo las grandes luces que pueden

generar, según el diseño y función empleada.

Como ya hemos comentado, las estructuras de lámina son un campo con muchas posibilidades. En este

texto solo se pretende profundizar en las mas importantes, mostrando su proceso constructivo,

comportamientos y características.

ÍNDICE

1. Historia (Evolución de la cúpula y cáscaras en concreto)

1.1 Antecedentes

2. Tipología de láminas (Cúpulas y cáscaras)

2.1 Ejemplos de los grandes exponentes:

3. Cúpulas (Definición)

3.1 Comportamiento

3.2 Características

3.3 Proceso Constructivo

4. Cáscaras (Definición)

4.1 Comportamiento

4.2 Características

4.3 Tipologías (Concreto)

4.4 Proceso Constructivo

1. Historia (Evolución de la cúpula y cáscaras en concreto)

1.1 Antecedentes:

Una de las primeras construcciones de gran importancia diseñadas

mediante elementos constructivos de lamina (cúpula) es el Panteón

de Agripa (Roma), un templo circular construido en Roma a principios

del Imperio Romano dedicado a todos los dioses.

Como se puede observar en las

imágenes, el templo se compone de

una amplia sala redonda adosada al

pórtico de un templo clásico. El

diámetro de la sala es de 43.3m y

consigue una altura hasta el óculo de

43.3m. A su vez, esta sala se

compone de un tambor cilíndrico de

6.4m metros de espesor que sostiene

una cúpula que como podemos

apreciar esta aligerada. El grueso de

la cúpula varia de 6.4m en el arranque

a1.2m alrededor del óculo.

“El Pantenon” en un grabado de Giovanni Battista Piranesi.

1.1 Antecedentes:

“Hangares de Orly” (1921) de Eugene Freyssinet

Se podrá decir que el siguiente hito

histórico en la utilización de elementos

de lamina los podemos encontrar a

principios de siglo pasado en Los

Hangares de Orly (1921). Se trata de un

sistema de laminas plegadas que

suponen un record mundial. No solo en

sus dimensiones sino en los metros

cúbicos de hormigón empleados por

volumen útil de construcción; a esto se

le añade una mano de obra muy

reducida y una gran velocidad de

ejecución, inusual en obras de

hormigón armado, gracias al ingenio en

el proceso constructivo basado en la

repetición y en los medios auxiliares.

1. Historia (Evolución de la cúpula y cáscaras en concreto)

1.1 Antecedentes:

“Hangar Roma” y “Turin Exibition Hall” de Pier Luigi Nervi

Sobre la misma época, cabe destacar

dos diseñadores también importantes.

En primer lugar, tenemos a Pier Luigi

Nervi con obras tan importantes como

el Hangar de las Fuerzas Aéreas

Italianas (Roma) o el Turin Exibition

Hall.

1. Historia (Evolución de la cúpula y cáscaras en concreto)

1.1 Antecedentes:

“Frontón de Recoletos “de Torroja Miret

Por otro lado tenemos a Eduardo Torroja

Miret, autor de obras como el Mercado

de Algeciras o el Frontón de Recoletos

entre muchas otras destacables.

“Mercado de Algeciras“ de Torroja Miret

1. Historia (Evolución de la cúpula y cáscaras en concreto)

1.1 Antecedentes:

Laminas de doble curvatura

1. Historia (Evolución de la cúpula y cáscaras en concreto)

También se hace referencia a obras más contemporáneas como el

Centre de nouvelles industries et technologies situado en la Defense

de París , el oceanograco de Valencia, la gasolinera de Heinz Isler

en la autopista entre Bern y Zurich o bien el Palau Blaugrana de

Francesc Cavale y Josep Soteras.

Laminas de doble curvatura

2. Tipología de láminas

Las estructuras de lamina presentan un gran abanico de

posibilidades, entre las tipologías mas utilizadas están las

siguientes:

• Cúpulas

• Muros de láminas cilíndricas

• Placas plegables

• Láminas cilíndricas

• Hiperboloides y paraboloides hiperbólicos

• Cimbras hinchables

3. Sistemas estructurales básicos: Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin

que exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a

otra. Por ello la función de una estructura consiste en trasmitir las fuerzas

de un punto a otro en el espacio, resistiendo su aplicación sin perder la

estabilidad

Pórtico:

Dintel y Pórtico.

Arco: Triángulo:

Árbol: (A)

Neumático: (B)

Se basa en formar componentes constructivos con

materiales elásticos que permitan inflarlos de aire

Definido por elementos verticales de soporte aislado que

sostienen individualmente cubiertas horizontales

4. Cúpulas de concreto: Definición

La cúpula o domo es una superficie que se obtiene por la rotación de

una curva plana alrededor de un eje vertical (superficie de

revolución) y resiste sólo fuerzas de compresión, para ello se evita la

tendencia al aumento del diámetro en la base mediante un elemento

más rígido a todo lo largo del soporte.

La mayoría de las cúpulas son circulares, aunque hay algunos ejemplos

elípticos. Todas se deben diseñar para resistir los empujes laterales; de

otro modo se expandirían y esto produciría tensión perimetral. Las

cúpulas elípticas se definen por la rotación de media elipse alrededor de

su eje vertical; su comportamiento no es tan eficiente como el de una

cúpula esférica, pues la parte superior de la cáscara es más plana y la

disminución de curvatura introduce mayores tensiones. En cambio, la

cúpula parabólica puede tener mayor curvatura en la parte superior y

presenta ventajas estructurales, aun comparada con la esfera.

4.1 Comportamiento:

Esquema de cúpula donde se indican los meridianos y paralelos

5. Cáscaras: Definición

Se denominan estructuras resistentes por la forma a aquéllas cuya

resistencia se obtiene dando forma al material según las cargas que deben

soportar. Una membrana invertida y sometida a las mismas cargas para las

cuales se le dio forma originariamente, seria una estructura de este tipo y

desarrollaría sólo compresión, es decir, constituiría el antífunicular

bidimensional de esas cargas

Su movilidad e incapacidad para resistir

tensiones de corte o de compresión,

restringen el uso de las membranas.

Todas las desventajas de la acción de

membrana se evitan conservando al

mismo tiempo la mayor parte de sus

ventajas en las cáscaras delgadas.

5.1 Comportamiento:

Las cáscaras delgadas son estructuras resistentes por la forma,

suficientemente delgadas para no desarrollar tensiones apreciables de

flexión, pero también suficientemente gruesas para resistir cargas por

compresión, corte y tracción. Aunque se las ha construido de madera,

acero y materiales plásticos, son ideales para construirlas en concreto

armado.

Las cáscaras delgadas permiten la

construcción económica de cúpulas y

otros techos curvos de formas diversas,

gran belleza y excepcional resistencia

5.1 Sistemas de Cáscaras y sus Luces:

Sistemas de bóvedas

Rango de luces

Máximo: Concreto armado [4 ; 30] m

Optimo: Concreto armado [8 ; 20] m

Sistemas de retículas abovedadas

Rango de luces

Máximo: Acero o Madera [10 ; 150] m

Optimo: Acero o Madera [20 ; 90] m

Sistemas de curvatura simple

Rango de luces

Máximo: Concreto armado [10 ; 75] m

Optimo: Concreto armado [20 ; 60] m

Sistemas de cúpulas

Rango de luces

Máximo: Concreto armado [20 ; 200] m

Optimo: Concreto armado [40 ; 150] m

Sistemas de paraboloides hiperbólicos

Rango de luces

Máximo

Concreto armado [15 ; 70] m

Madera [15 ; 60] m Optimo

Concreto armado [25 ; 60] m

Madera [20 ; 50] m

Sistemas de plegaduras prismáticas

Rango de luces

Máximo

Concreto armado [10 ; 60] m

Madera [8 ; 50] m

Optimo

Concreto armado [15 ; 50] m

Madera [10 ; 40] m

Sistemas de plegaduras

interseccionadas

Rango de luces

Máximo

Concreto armado [20 ; 100] m

Madera [15 ; 80] m

Optimo

Concreto armado [25 ; 80] m

Madera [20 ; 60] m

Sistemas de plegaduras lineales

Rango de luces

Máximo

Concreto armado [10 ; 90] m

Madera [10 ; 70] m Optimo

Concreto armado [20 ; 70] m

Madera [15 ; 60] m

5.2. Proceso Constructivo(cáscaras de concreto):

Estructura formada por tres paraboloides hiperbólicos en el eje vertical

girados 120º. El borde libre de cada lóbulo es el resultado de la

intersección de un plano inclinado 69,20º con el plano horizontal.

Tanto en el edifico del Restaurante como el de Acceso del

Oceanográfico de Valencia, podemos apreciarlo que caracteriza

generalmente las obras de Félix Candela:

-grandes luces.

-superficies paraboloide hiperbólica.

-estructuras de hormigón con espesores mínimos.

-mucha mano de obra (procedimiento de encofrado complejo).

Restaurante del Oceanográfico de Valencia

Inspiración del arquitecto:

Estructura:

Borde libre

Construcción:

Colocación del cimbrado

Acoplo de Vigas

Cimbrado, encofrado y hormigonado de la cubierta

Colocación de Vigas

Entablillado

Vigas de seguridad

Armado

Colocación del armado

Hormigonado

Ejecución

Hormigonado proyectado de cubierta

Curado

Desencofrado

Cerramiento del edificio

Cerramiento del edificio