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Pretensado

Conceptos básicos

La estructuras de membrana se construyen dotando a dicha membrana de una fuerza de pretensado. Las razones de dicho pretensado son varias:

  1. el peso propio de la membrana la deformaría, formando arrugas imprevisibles y dejándola expuesta a movimientos incontrolados.
  2. teniendo en cuenta que las membranas solamente pueden soportar tracciones, si la sometemos a un estado previo de tracción, cuando aparezcan los esfuerzos producidos por las acciones exteriores (nieve, viento, …), si son de compresión se verán compensados por la tracción del pretensado y, probablemente, la membrana seguirá sometida a tracción.
  3. el cálculo iterativo de este tipo de estructuras será mucho más rápido, ya que debido al pretensado la convergencia del cálculo es mayor.
  4. finalmente, las deformaciones propias de la membrana frente a las acciones exteriores serán mucho menores.

En el punto 2, sin embargo, hace falta hacer una aclaración. Es posible que debido a las acciones exteriores la membrana esté sometida a esfuerzos de tracción. En este caso la tracción previa del pretensado lo único que hará será aumentar dicho esfuerzo de tracción, con lo que la resistencia de dicha membrana se verá comprometida antes de lo esperado.
Ésta es la razón por la cual hay que usar esfuerzos de pretensado que provoquen tensiones de tracción que no comprometan la resistencia de la membrana.
En este sentido la “Guía Europea de Diseño de las Estructuras Superficiales Tensadas” recomienda valores de pretensado no menores del 2,5% y no mayores del 6% de la resistencia a rotura de la membrana. Si tenemos en cuenta que un valor típico de coeficiente de seguridad de la membrana es 5, veremos que estos valores se traducen en 12,5 y 30% de la capacidad portante útil de dicha membrana.

WinTess3 y el pretensado

El programa permite fijar el pretensado de la membrana en distintos menús o apartados, aunque siempre nos llevará a la misma ventana.

VentanaPretensadoPodemos encontrar la ventana de pretensado de diferentes formas:

  • Mediante el menú Membrana | Editar
  •  Menú Calcular | Cargas superficiales que nos abrirá la ventana de las cargas superficiales. En este menú, en la parte inferior derecha, tenemos la posibilidad de modificar el pretensado. Si intentamos hacerlo se abrirá la ventana de edición de membranas.
  • Menú Patrones | Dibujar patrones. En este caso el cálculo ya ha sido realizado y nos encontramos a punto de dibujar los patrones de la membrana. Es evidente que debemos compensar mecánicamente dichos patrones. Esto significa que deberemos hacerlos más pequeños, de forma que al colocarlos en su sitio deban crecer (someterse a tracción) para ocupar su posición definitiva.
    El programa nos recuerda el pretensado usado en el cálculo pero nos permite modificarlo, ya que pueden existir otras razones de compensación.
    De cualquier forma, debemos ir con mucho cuidado si modificamos el pretensado en esta fase, ya que queda desvirtuado el cálculo hecho con anterioridad.

En el caso del ejemplo que vemos en la ventana de la derecha se trata de una membrana tipo: Ferrari-Fluotop-T2-1002.

Se le aplica un pretensado del 0,8%, tanto en urdimbre como en trama. (Si estos dos valores son iguales, podemos entrar solamente un número:   0.8/0.8  =  0.8).
En el cuadro de texto inferior vemos qué representa este pretensado. Para una membrana con un módulo de elasticidad de 50 t/m (500 kN/m), un pretensado del 0.8% (0.008) equivale a una tensión de:

σ = ε x E  = 0.008 x 500 = 4 kN/m

El programa nos da este valor con varias unidades: daN/5cm, kN/m, kg/m y luego nos da valores relativos respecto de la resistencia a rotura y de la resistencia útil, es decir, afectada por el coeficiente de seguridad.