Sistemas innovadores de estructuras de techo

En el diseño de formas de construcción novedosas y, en ocasiones, inusuales, se han explorado y desarrollado enfoques innovadores para la estructura del techo. Una ventaja de un sistema de estructura de techo es que combina materiales livianos como el revestimiento de madera contrachapada y la madera aserrada en secciones construidas que pueden abarcar mayores distancias utilizando menos material. En algunos casos, la sección resultante actúa como la cubierta del techo, así como el marco estructural. Normalmente, los componentes del sistema de techo se fabrican en el taller, lo que resulta en tolerancias más estrechas y una calidad superior.

Sistemas de techo con paneles de piel estresada

Los paneles de piel estresada son secciones compuestas de paneles de madera contrachapada como bridas y secciones de tablones de madera aserrada de 2 pulgadas nominales (38 mm reales) como bandas.

Cuando las bridas de madera contrachapada se pegan y se clavan en las almas, la sección compuesta resultante se vuelve más fuerte que la combinación normal de viguetas y revestimiento de madera contrachapada. Pueden ser de una o dos caras, es decir, se puede usar una brida o se pueden usar dos bridas según los requisitos de diseño. En efecto, la sección compuesta actúa como una viga de caja ancha y poco profunda cuando se usan paneles de madera contrachapada arriba y abajo y como una sección de viga en T cuando se usa una brida.

Los paneles de piel estresada se pueden fabricar en una variedad de formas pero normalmente se fabrican como secciones rectangulares, aprovechando los tamaños estándar de paneles de madera contrachapada y la facilidad de fabricación. Los paneles que son más largos que los paneles estándar de madera contrachapada y las longitudes de madera aserrada requieren empalmes diseñados para garantizar la integridad estructural.

Los paneles de madera contrachapada deben tener uniones de bufanda mientras que las secciones de la tela deben cortarse con los dedos. Los paneles de piel estresada pueden ser autoportantes o apoyarse en vigas o armaduras. Las secciones del panel se pueden llenar con aislamiento para mejorar la eficiencia térmica, y los paneles de un solo lado se pueden terminar en la parte inferior de la manera normal utilizando paneles de yeso u otro material de techo.

Sistemas de techo de placas plegadas

Un techo de placa plegada es aquel en el que la losa del techo se ha formado en una estructura delgada y autoportante, generalmente de madera u hormigón. Dos de las formas más comunes son la forma W y la forma V.

Este estilo de techo se utiliza cada vez más para proporcionar grandes áreas de espacio libre de columnas. Dichos techos son capaces de largos tramos, y sus proyecciones en voladizo se pueden usar para aprovechar el diseño exterior, así como para contrarrestar el tramo.

Para placas plegadas de hormigón armado, la pendiente de las placas es de 25 ° a 45 ° como máximo, con un grosor de carcasa de 3 a 6 pulgadas (75 a 150 mm). La relación de extensión a profundidad varía de 1:10 a 1:15. Un techo de concreto de este tipo puede hacerse con paneles prefabricados o puede colocarse en su lugar. La siguiente figura muestra detalles del encofrado típico para un techo de placa plegada de hormigón colado en el lugar.

Sistemas de techo con carcasa de concha larga

Una concha o bóveda de cañón largo es un techo curvo de concha delgada normalmente hecho de concreto o madera. La forma de la curva puede variar desde un arco de baja altura hasta un arco circular de gran altura. Los sistemas de techo de este estilo proporcionan largos tramos despejados que se comparan con los sistemas de techo con armadura de armadura, además de agregar características arquitectónicas únicas.

Los anchos de las cuerdas del techo del barril de concreto pueden alcanzar longitudes de aproximadamente 60 pies (18 m), mientras que las longitudes varían de 40 a 160 pies (12 a 50 m). La relación usual entre el ancho y la profundidad varía de 1:10 o 1:15. El espesor de la carcasa es normalmente de 3 pulgadas (75 mm).

Domo

Girar un perfil de arco 360 ° alrededor de un eje vertical a través de su vértice crea la superficie del domo. Debido a que todos los elementos de un arco están en compresión, una forma de arco es una estructura muy eficiente, siempre que el empuje horizontal resultante en su base sea resistido por una atadura de tensión o por la base.

Para una cubierta de domo que se apoya en columnas o paredes, un anillo de tensión en la base de la cubierta absorbe la fuerza horizontal. Dado que todas las fuerzas en la carcasa son fuerzas de compresión, teóricamente, la carcasa de hormigón puede ser relativamente delgada. Los espesores de la carcasa varían de 3 a 4-1/2 pulgadas (75 a 115 mm) y son factibles de 50 a 500 pies (15 a 150 m) o más. Por razones prácticas, el grosor de la carcasa generalmente aumenta cerca de la base del domo para permitir los detalles del anillo de tensión.

Sistemas de techo hiperbolico paraboloide

Una carcasa paraboloide hiperbólica (HIP) es una losa estructural que alcanza su resistencia y rigidez al curvarla en el espacio en dos direcciones. Originalmente, este tipo de techos se construyeron con hormigón armado, pero al igual que con las cúpulas de hormigón, el encofrado es bastante complejo.

Debido a la superficie doblemente curvada, el revestimiento del encofrado se debe torcer y las láminas grandes, como la madera contrachapada, dificultan el cumplimiento de la forma requerida. Para contrarrestar esta dificultad, se han utilizado tiras de tablas angostas como revestimiento de encofrado. Esta alternativa, aunque viable, requiere bastante mano de obra.

Otro enfoque para lidiar con la dificultad en el encofrado es utilizar un marco de acero estructural como se muestra en la figura anterior a la que se unieron los cables para producir la superficie curva. Luego, los cables se cubren con un aislamiento rígido y una capa delgada de concreto.