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Introducción a los Plegados

Resumen de la Clase

• Se concluyó la revisión de cáscaras y se anima a los estudiantes a avanzar con ejercicios para resolver dudas sobre enunciados.

• Se introduce el tema de los plegados, que involucra láminas delgadas que se moldean tanto por forma como por inercia.

Tipos de Plegados

• Los plegados están compuestos por elementos delgados donde predomina la superficie sobre el espesor, permitiendo soportar flexión.

• Se menciona un ejemplo práctico: un plegado de hormigón armado utilizado en cubiertas de gimnasios, con un espesor entre 10 y 12 cm.

Diseño y Estructura del Plegado

Inercia y Flexión

• La forma del pliegue permite obtener la inercia necesaria para cubrir grandes luces, superando los 30 m entre apoyos.

• Comparación entre una losa convencional (máximo 6 m entre apoyos) y el uso eficiente del material en un plegado que puede alcanzar hasta 50 m.

Consideraciones Estructurales

• El diseño debe considerar el ancho del pliegue, que depende de la luz cubierta en dirección opuesta.

• Se discute cómo un pliegue grande puede comenzar a comportarse como una losa debido a las fuerzas de flexión involucradas.

Elementos Adicionales en el Diseño

Vigas Tímpano

• La separación entre columnas influye en el diseño; se pueden tener uno o dos pliegues dependiendo del espacio disponible.

• Las vigas tímpano son cruciales para recibir reacciones del pliegue y transmitir esfuerzos hacia las columnas.

Rigidez Estructural

• Las vigas tímpano también ayudan a rigidizar posibles deformaciones en el pliegue, asegurando estabilidad estructural.

• Un elemento adicional llamado viga de borde o regidizador ayuda a mantener la rigidez frente a deformaciones.

Diseño de Estructuras Plegadas: Inercia y Resistencia

Conceptos Clave sobre la Inercia

• La inercia es fundamental para dar forma a estructuras plegadas, permitiendo que estas sean más resistentes mientras se economiza material.

• Al modificar el espesor del hormigón, se incrementa la resistencia estructural, ya que una mayor altura genera más inercia para soportar flexión.

Funcionamiento de los Plegados

• Cada pliegue actúa como una viga apoyada en dos extremos, generando un momento que requiere inercia para resistir la flexión.

• Los pliegues funcionan simultáneamente como losas y vigas; en dirección longitudinal actúan como vigas y en dirección perpendicular pueden comportarse como losas.

Elementos Estructurales Adicionales

• Se introducen elementos como las vigas tímpano, que distribuyen las reacciones del pliegue hacia las columnas de apoyo y rigidizan la estructura ante deformaciones.

• Las vigas de borde o rigidizadores también son cruciales para evitar deformaciones adicionales en el sentido de la luz menor de la planta.

Métodos de Cálculo

• Existen diferentes métodos para calcular un plegado: como losa y viga con aristas deformables o indeformables. El método adoptado aquí considera el plegado como una viga a flexión.

• Para aplicar este cálculo, el ángulo de inclinación del pliegue debe estar entre 45º y 60º; fuera de este rango puede comenzar a comportarse como una losa.

Deformaciones Críticas

• Los pliegues pueden sufrir deformaciones críticas bajo carga, incluyendo corrimientos o abolladuras. Estas deformaciones son influenciadas por cómo se aplica la carga al pliegue.

• Las vigas tímpano son esenciales para recibir reacciones del plegado y evitar deformaciones no deseadas, manteniendo así la integridad estructural.

Variabilidad en el Diseño

• La forma del diseño puede variar; las vigas tímpano pueden situarse por encima o debajo del pliegue según lo requiera el diseño específico.

• Un diseño alternativo podría incluir pórticos que sigan la forma del pliegue, ofreciendo diferentes soluciones estructurales dependiendo de las necesidades específicas.

Diseño de Plegados y Rigidez Estructural

Conceptos Básicos sobre Plegados

• Se discute la importancia de mantener la forma del plegado en los extremos, lo que se relaciona con el diseño estructural de elementos inclinados.

• Al llegar a bordes libres sin rigidez, se genera un movimiento similar al de una ala suelta. Para contrarrestar esto, se introduce el concepto de "viga de borde" o "rigidizador".

• Un rigidizador puede ser vertical u horizontal y debe estar alineado con la inclinación del pliegue para evitar deformaciones.

Tensiones en los Plegados

• Las tensiones tangenciales aparecen en las aristas donde se encuentran esfuerzos de compresión y tracción. Es crucial identificar estas áreas en un cuestionario relacionado.

• Se menciona la posibilidad de diseñar plegados que incorporen iluminación cenital, utilizando materiales como chapa acero y hormigón pretensado.

Diseño para Iluminación Cenital

• El diseño permite separar pliegues para generar espacios que faciliten la entrada de luz natural entre ellos.

• Se pueden perforar alas inclinadas o caras rectas para maximizar la iluminación cenital a lo largo del pliegue, creando un efecto lineal continuo.

Variaciones en el Diseño

• Existen diferentes formas de pliegues que permiten variaciones en altura y ángulo, afectando cómo se distribuye la luz entre los elementos.

• La técnica del panel visera cambia la inclinación de uno de los pliegues para optimizar la entrada de luz cenital.

Ejemplos Prácticos y Consideraciones Finales

• Se presentan ejemplos visuales que ilustran cómo diferentes formas (como Z o B corta) pueden influir en el ingreso de luz natural.

• La viga tímpano es esencial para mantener la estructura del plegado; su colocación puede variar según el diseño específico requerido.

Diseño de Cubiertas y Plegados en Arquitectura

Conceptos Básicos del Diseño de Cubiertas

• La iluminación cenital es continua a lo largo de toda la planta, lo que influye en el diseño arquitectónico.

• En el ejercicio de diseño, se debe considerar la planta a cubrir; por ejemplo, una planta de 15 x 40 m requiere definir el sentido del pliegue.

• El plegado se calcula considerando la luz menor (15 m en este caso), donde se apoya como una viga. La luz mayor afecta la separación entre columnas.

Separación y Altura del Plegado

• Se puede elegir una separación entre columnas de 5 o 6 m dependiendo de las dimensiones de la planta; esto optimiza el uso del espacio.

• La altura del pliegue está relacionada con la luz que cubre; para un plegado con luz menor, su altura será proporcional (luz/10).

• Si la luz supera los 20 m, es recomendable diseñar un solo pliegue entre columnas para mantener proporciones adecuadas.

Consideraciones en el Diseño Estructural

• Para alturas superiores a 2 m en el plegado, se opta por un solo pliegue para evitar desproporciones visuales y estructurales.

• Es crucial calcular correctamente las medidas reales del pliegue para asegurar que las proporciones sean adecuadas y funcionales.

• En la fase inicial del diseño, es importante identificar claramente las columnas que trabajan a compresión y flexión, así como otras cotas relevantes.

Ejemplos Prácticos y Escenarios Comunes

• Un ejemplo práctico sería diseñar una planta de 15 x 40 m con un solo pliegue apoyado cubriendo una luz específica.

• Para plantas más grandes (ejemplo: 25 x 100), se deben considerar múltiples pliegues o voladizos para manejar mejor las cargas estructurales.

• Al trabajar con luces grandes (ejemplo: 40 m), es preferible evitar diseños que generen momentos excesivos; se pueden usar plegados continuos o voladizos según sea necesario.

Impacto en Cálculos Estructurales

• La ubicación de las columnas depende directamente de la luz menor proporcionada por la planta, afectando los cálculos estructurales necesarios.

• Diferentes configuraciones (plegados simples vs. continuos o con voladizos) impactan significativamente los cálculos de solicitaciones estructurales.