Redundancia
En todo tipo de estructuras, pero
principalmente en construcción ligera, podemos aplicar el concepto de
redundancia [https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_redundante].
La redundancia
es la duplicación de componentes críticos o funciones de un sistema con la
intención de aumentar la confiabilidad del mismo, usualmente en forma de simple
duplicidad o agregando algunos componentes que serán útiles sólo en casos de
emergencia.
Las estructuras de membrana son un caso
paradigmático de este tipo de estructuras. Generalmente el elemento más grande
de la estructura es una membrana textil, que es muy resistente a las fuerzas de
tracción, pero no tanto a las fuerzas de desgarre. Por ejemplo, una membrana
típica con una resistencia a la tracción de 800 daN/5 cm (16 kN/m) tiene una
resistencia al desgarro de 120 daN (1,2 kN).
Este hecho es el responsable del fracaso
completo de una estructura de membrana en aquel caso en que la membrana
estructural se rompa por cualquier razón.
Fig. 1
En esta situación hay un
problema añadido: la estructura primaria (principalmente mástiles, arcos ...)
puede colapsar y causar más problemas, incluso peligros mortales para las
personas que están debajo. Por esta razón es obligatorio (en términos de diseño
de ingeniería) comprobar el comportamiento de la estructura una vez que la
membrana ha desaparecido.
A veces, como en la Fig.
1, la estructura restante se mantendrá más o menos de pie. Tal vez en esta
posición nadie se vería afectado. Pero en la mayoría de los casos, la
estructura primaria podría caer al suelo, siendo un peligro importante que debe
evitarse.
WinTess nos permite
analizar fácilmente la estructura restante. Simplemente quitando la membrana a
través del menú Membrana | Eliminar_membrana y analizando el resto de la
estructura bajo peso propio.
Supongamos que tenemos
este paraboloide hiperbólico:
Fig. 2
Con el menú Membrana | Eliminar_membrana dejamos sólo estructura metálica:
Fig. 3
Ahora analizamos esta estructura y obtenemos esta posición final:
Fig. 4
Es obvio que esta estructura es segura,
porque en caso de fallo grave de la membrana permanecerá de pie.
¿Es suficiente? No. Tenemos que verificar las
fuerzas sobre los elementos restantes: tracción en los cables, compresión o tracción
en los tubos, etc. Con WinTess podríamos comprobarlo a través del botón "ratio"
Fig. 5
Según este diagrama, la mayoría de los
elementos están sobredimensionados. Eso es cierto porque el peso propio es una
carga muy baja, pero lo que es realmente importante aquí es la fuerza de
impacto. Cuando la membrana desaparece, los elementos metálicos restantes caen
dando un fuerte tirón a los cables y otros elementos.
Analizar adecuadamente este tirón significa
usar análisis de energía que no es ni fácil ni simple. Sin embargo, se puede aconsejar
aumentar adecuadamente los factores de seguridad de los cables y tubos (mástiles,
arcos, ..) para considerar esta energía de impacto en el caso de un fallo total
de la membrana.
En conclusión, podemos decir que siempre debemos aplicar un análisis de
redundancia a las estructuras textiles. Es muy importante para evitar un
peligro serio para las personas y objetos que están debajo.
Ramon Sastre
Febrero 2017
Febrero 2017