Estudio de los procesos de diseño, construcción y montaje de tenso estructuras

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Date

2026-01-16

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Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Mecánica

Abstract

This study arose from the need to establish clear and standardized methodologies for the design, construction, and assembly of tensile structures, given that their performance depends critically on the prestressing system and climatic conditions. The lack of procedures for adequately evaluating the demand-capacity relationship was identified, which limits the reliability of these systems. Furthermore, the importance of incorporating computational tools from the early design stages is highlighted, as these structures, characterized by their lightness, efficiency, and ability to span large distances using tension systems, require an understanding of complex principles such as double curvature, nonlinear analysis, and geometric stability. The methodology integrates a literature review, digital modeling, and technical selection of materials according to ASCE, AISC, and ASTM standards. The use of RFEM software enabled the development of form-finding processes, nonlinear analyses, and environmental load simulations, facilitating the definition of construction activities and sequential assembly procedures. The analytical results determined that the tensions in cables and membranes remained within acceptable ranges. For example, the cables reached a maximum tension of 114.05 kN under the most demanding load combinations, a value significantly lower than their ultimate capacity of 29.4 tons, thus ensuring an adequate safety margin. This allowed for verification of the design’s capacity through the demand-capacity relationship and confirmed the behavior of the prestressing system. Overall, the research proposes a technical guide applicable in real-world contexts, contributing to the standardization of tensile structures.

Description

El estudio se origina ante la necesidad de establecer metodologías claras y estandarizadas para el diseño, construcción y montaje de tenso estructuras, así considera que su desempeño depende de manera crítica del sistema de pretensado y de las condiciones climáticas. Se identificó la ausencia de procedimientos que permitan evaluar la relación demanda-capacidad, lo que limita la confiabilidad de estos sistemas. Asimismo, se resalta la importancia de incorporar herramientas computacionales desde las primeras etapas del diseño, ya que estas estructuras, caracterizadas por su ligereza, eficiencia y capacidad para cubrir grandes luces mediante sistemas de tracción, exigen comprender principios complejos como la doble curvatura, el análisis no lineal y la estabilidad geométrica. La metodología integra revisión bibliográfica, modelación digital y selección técnica de materiales conforme a normativas ASCE, AISC y ASTM. El uso del software RFEM permitió desarrollar procesos de búsqueda de forma (form-finding), análisis no lineales y simulaciones de cargas ambientales, que facilita la definición de actividades constructivas y procedimientos secuenciales de montaje. Los resultados analíticos determinaron que las tensiones en cables y membranas se mantuvieron dentro de los rangos admisibles. Por ejemplo, los cables alcanzaron una tensión máxima de 114.05 kN en las combinaciones de carga más exigentes, valor inferior a su capacidad última de 29.4 toneladas, que garantiza un margen de seguridad. Esto permitió verificar la capacidad del diseño mediante la relación demanda-capacidad y confirmar el comportamiento del sistema de pretensado. En conjunto, la investigación propone una guía técnica aplicable en contextos reales, que contribuye a la estandarización de tenso estructuras.

Keywords

TENSO ESTRUCTURAS, PRETENSADO, CARGAS

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Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Mecánica

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