Metodología de diseño para tenso-estructuras aplicada en invernaderos

Abstract

El propósito de esta tesis es generar primeramente una metodología de diseño y análisis para las estructuras llamadas tensoestructuras, después enfocar los puntos necesarios y oportunos para generar una metodología más a fondo para el análisis y diseño de un invernadero; todo esto en base primero a la investigación del estado del arte para cualquier cubierta ligera tomando en cuenta tipos de material comúnmente usados, posterior a ello se enfoca la tipología de la geometría de los diferentes invernaderos existentes y que tipo de cubierta puede ser aplicable en ellos. Después de ello retomar los diferentes y pocos métodos para el tratamiento del análisis estructural de una estructura tensada, describiendo cada elemento de manera analítica y proponiendo opciones de software especializado para hacer el análisis y diseño de estas estructuras además de la búsqueda del estado tensional correcto para desarrollar las deformaciones previstas que puedan aprovechar la capacidad del material en la cubierta. Se realizan dos ejemplos de diseño en los capítulos quinto y sexto, el primero de ellos aplicando la metodología de diseño generada para una cubierta de una tensoestructura básica comparando los diferentes coeficientes de presión de viento en los software de diseño Wintess y Autodesk Flow Design, además de emitir comentarios y recomendaciones para el análisis de una tensoestructura que además pueda ser de guía para otros debido a que en los diferentes códigos de viento no se citan geometrías de naturaleza curva o tan anormal como la de una estructura tensada. Por su parte el segundo ejemplo de diseño se enfoca al diseño de un invernadero denotando principios propios de una tensoestructura (tensión) con la especialidad de ser una estructura que puede emitir presión interior debido al cultivo que alberga, la suma de la presión exterior debida al viento y esta presión interior muestran la presión final en la cubierta. Paralelamente se aplica en la cubierta el material ETFE (etileno tetrafluoretileno) buscando elevar la vida útil de la cubierta de 2 a 25 años además de concebir ahorro de agua en el cultivo, se muestra la afectación del material en el cultivo, la cubierta y la presión final sobre 18 ella, donde siempre se da como prioridad generar condiciones para el buen desarrollo de la planta observando también fuertemente la parte estructural de la cubierta, que es la parte del área de estudio que interesa.

The purpose of this document is to generate a methodology of design and analysis for tenso-structures specially and after that it focus the necessary points for generate another and more depth methodology for the design of a greenhouse; all this base on the researh of art state for any light cover focused it on that could be use inside greenhouse. Then taking up the different and few methods of analysis for this type of structures and searching of the correct form of the tensional state on membrane, describing each element in an analytical way and proposing specialized software options to resolve these structures trying to develop the predicted deformations that can show the best capacity of the material on the roof. Show two designs, the first one about appliying the design methodology generated for a cover of a basic tensile structure comparing the different wind pressure coefficients on Wintess and Autodesk Flow Design software in addition to gave comments and recommendations for the analysis of a tensile structure and can be guide and help for others because in the diferrent wind codes over the world didnt mentioned how do the treatmeant of geometries with curved nature or as abnormal like a tensioned structure. The second example focuses on the design of a greenhouse while denote principles of a tensile structure with the specially of this structure can emit internal pressure due to the crop inside, the sum of the external pressure due to the wind and this internal pressure will denote the final pressure on the cover. All the same time the ETFE foil is use don the roof seeking to increase the useful life of the roof from 2 to 25 years. Also thanks to the use of the material, wáter is saved because the internal pressure is reduced 40 %. Show the affectation of the material in the crop, the cover and the final pressure on it, taking into account the way to develop the best conditions for the correct development of the plant inside.