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Pretensando la membrana

En el campo de las tensoestructuras, sobre todo las de membrana pero también en las de mallas de cables, es bien conocido que debemos dar un pretensado previo a la membrana. Ello va a dotar a la estructura de una rigidez necesaria para soportar mejor las cargas y, sobre todo, tener unas deformaciones mucho menores que las que tendría la estructura sin pretensado.
Este pretensado puede producirse, a la hora del montaje real de la estructura, de formas diversas. Depende de muchas cosas:

    • de los elementos auxiliares (grúas, andamios, …) y herramientas que podamos usar.
    • si la membrana puede crecer en dimensión o si se halla enmarcada en un perímetro que no puede crecer (ver Offset (interior))
    • si existen elementos exteriores a la membrana que puede ser utilizados para tensarla: cables exteriores, mástiles extensibles, tensores, …
    • etc.

WinTess3 brinda algunas opciones para poder simular este pretensado. La más habitual es pretensar directamente la membrana.

Pretensado de la membrana

Pretensado de la membrana

Podemos dar un pretensado igual en todas las direcciones (isótropo, como es el caso del ETFE, por ejemplo) o diferenciado según la dirección de la urdimbre y de la trama del tejido (como sería el caso de un tejido de Poliéster + PVC o Fibra de vidrio + PTFE). Esto significa que vamos a cortar la membrana más pequeña (un 1%, por ejemplo) y luego la deberemos estirar hasta colocarla en su sitio, provocando de esta forma el pretensado. A este proceso se le denomina compensación de la membrana o del patronaje.

Siendo éste uno de los métodos más usuales, no es evidentemente el único. Existe otro método que también es muy habitual. Se trata de pretensar la membrana mediante el tensado de los cables libres que equilibran la estructura exterior de los trípodes u otras disposiciones de elementos estructurales.

Paraboloide hiperbólico con 4 trípodes

Paraboloide hiperbólico con 4 trípodes

Supongamos que tenemos el paraboloide hiperbólico de la figura anterior. Tiene 4 vértices y en cada uno de ellos encontramos un trípode. Es fácil pensar que podríamos pretensar esta estructura mediante los cables libres de los trípodes. WinTess3 permite dar un pretensado a un cable externo.

Pretensado de cable externo

Pretensado de cable externo

Ahora bien, es conocido que cuando pretensamos una membrana por este método, al tensar un cable se modifica la tensión de los otros. Podríamos pensar que mediante el programa podemos engañar a la estructura para que todos los cables tengan el mismo pretensado. Efectivamente, el programa permite pretensar los 8 cables libres a la vez, pero enseguida veremos que al efectuar el cálculo, la estructura se vuelve inestable y se cae, o queda en una posición sin equilibrio.

Lo que nos está diciendo el programa es que es imposible tensar este paraboloide de forma que todos los cables externos tengan una tracción de 2 T. A lo mejor el programa nos permite tensar los dos cables de un mismo trípode a la vez, pero puede ser que si el trípode no es simétrico, tampoco podamos hacerlo.

¿Como abordar pues el pretensado por cables externos? Pues igual que lo haríamos en la realidad. Pretensando un cable después de otro.

Cuando pretensamos un cable, la estructura busca el equilibrio, de tal forma que el cable en cuestión tenga el pretensado que le hemos aplicado. Si el pretensado aplicado es absurdo, el resultado obtenido también será absurdo. Pero si es correcto encontraremos una situación correcta. Si nos fijamos bien, veremos que WinTess3 no solamente ha buscado el equilibrio con este pretensado sino que ha modificado la longitud inicial del cable en cuestión, para que en la posición de equilibrio tenga la tracción que deseamos. El cable está “bloqueado” en el sentido de que su longitud inicial varía para mantener el pretensado. Si deseamos pretensar otro cable, debemos “desbloquear” el cable anterior.

Para ello volveremos a editar el cable, pero pondremos como pretensado el valor 0.

Desbloqueando el cable pretensado

Desbloqueando el cable pretensado

Ahora, el cable sigue teniendo el pretensado que le hemos impuesto, pero seguro que al modificar el pretensado de otros cables, también se modificará el pretensado de éste. Lo mismo que si aplicamos ahora una carga de viento, nieve, etc.

¡Igual como sucede en la realidad!

¿Y si queremos quitar el pretensado? Ya hemos visto que poner un 0 en la casilla de pretensado de la edición de barras no anula el pretensado sino que desbloquea el cable. Para quitar el pretensado a un cable usaremos el menú Barras | Longitud inicial = Longitud final, con ello le damos al cable una longitud que no impone ningún pretensado.

Ramon Sastre, Junio 2012

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