Análisis teórico experimental de estructuras tubulares monocapa cupuliformes

Resumen

Las mejoras en la ingeniería de materiales, el desarrollo de los ordenadores y de las aplicaciones de cálculo y el avance en las técnicas de fabricación de perfiles han conducido al uso de elementos esbeltos para la construcción de estructuras atractivas y singulares. Las estructuras espaciales monocapa, constituidas por perfiles tubulares, de gran ligereza y variedad de formas, son una muestra de esta evolución. Herederas en parte de las láminas de hormigón, las estructuras monocapa han sido estudiadas muchas veces recurriendo a la analogía del continuo. Sin embargo, la dificultad de establecer una equivalencia entre una red de tubos y un continuo pone de manifiesto la conveniencia de analizar el problema manteniendo el carácter discreto. Recurriendo a un análisis discreto se puede lograr un conocimiento de la capacidad y estabilidad de las estructuras monocapa más cercano a la realidad. Con este fin se estudia en primer lugar una estructura simple de la que existe solución analítica. A continuación, se modifican convenientemente los resultados obtenidos para aplicarlos a las cúpulas lamella paralela, un tipo particular de monocapas en el que se ha centrado esta tesis. De este modo se desarrolla una formulación para determinar las cargas críticas de cúpulas monocapa en función de las variables que intervienen: número de anillos y meridianos de la red, elevación y diámetro de la cúpula, longitud, área y esbeltez de los tubos y dimensiones y rigidez de las uniones. El recurso a estas expresiones permite conocer de forma inmediata la capacidad portante de la estructura, de modo que es posible prescindir del análisis no lineal, al menos en la etapa inicial del proyecto de la cúpula monocapa. En el estudio llevado a cabo se encuentra que el ángulo de inclinación entre barras meridionales y la rigidez de la unión son los factores más determinantes en el comportamiento de las monocapas. Como muchos programa