Estudio de una metodología para transformar cualquier geometría en antifunicular añadiendo cargas externas

Resumen

El antifunicular de cargas viene siendo empleado en la búsqueda de la mejor directriz para el
diseño de arcos. Sin embargo, en muchas ocasiones, su forma acaba impuesta por
condicionantes no meramente estructurales y su comportamiento dista de ser el óptimo.
En este trabajo se propone un nuevo enfoque en el que son las cargas las que se adaptan a la
geometría. Mediante la aplicación de una serie de cargas puntuales adicionales es posible
obtener un comportamiento muy próximo a la compresión simple. Lo que se traduce en un
importante descenso en las tensiones máximas que implica enormes ventajas.
Las cargas se materializan mediante un cable de pretensado y se transmiten al arco por medio de
barras, que pueden trabajar tanto a tracción como a compresión, dependiendo de la posición del
cable con respecto a la estructura. Para sacar provecho a esta metodología, se ha realizado un
programa que obtiene las diferentes configuraciones de este sistema para cualquier geometría
introducida.
Esta metodología permite diseñar estructuras de formas muy dispares dando solución a las
demandas externas de una manera eficiente, elegante e innovadora. The antifunicular geometry has been employed as the optimal shape of a curved structure
because it exhibits no bending under design loading. However, this shape is often defined by
non-structural issues. Inevitably its behaviour is far from the ideal.
The new approach, proposed in this study, consists in adding external loads to the main
geometry in order to convert it into an antifunicular one. Adding point loads is possible to
transform any geometry into a compression-only structure. This provides an important descent
in terms of maximum stresses with great advantages for designing material-efficient structures.
In the proposed system the loads are transmitted from a prestressed cable to the arch through
struts, which can work in compression or in tension. It is possible to obtain different layouts of
the cable for each starting shape. A computer programme has been implemented to solve it
easily.
This methodology allows to design structures of very different shapes, providing a solution to
external demands in an efficient, innovative and elegant way.