“AÑO DE DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y FORTALECIMIENTO DE EDUCACION”

“Universidad Privada Del Norte”

I. Curso: Concreto Armado I

II. Actividad: Informe de Investigación:

III. Integrantes:

Briones Urteaga, BryanMoro Palomino, MaycolSalazar Torres, Carlos

IV. Docente:

Ing. Mosqueira Moreno Miguel

V. Clase:

Cajamarca 31 de noviembre del 2014

I. Título:

Sistemas Estrutuales

II. Resumen:

Un sistema estructural es un modelo físico que sirve de marco para los elementos estructurales, y que refleja un modo de trabajo. (Reyes, 2013)

Estos sistemas tienen como objetivo conocer las exigencias básicas que deben satisfacer las estructuras, relativas a las acciones mecánicas, además de conocer los tipos y clases de sistemas estructurales utilizados en construcción arquitectónica y las referencias normativas. (Reyes, 2013)

III. Abstract Or Summary:

A structural system is a physical model that provides a framework for the structural elements and reflecting mode. (Reyes, 2013)These systems are designed to meet the basic requirements to be met by structures on mechanical actions, and to describe the types and classes of structural systems used in architectural construction and the normative references. (Reyes, 2013)

IV. Key Words:

Estructura Isostática: Estructura que puede ser analizada mediante los principios de la estática; la supresión de cualquiera de sus ligaduras conduce al colapso. También llamada estructura estáticamente determinada.

Estructura Hiperestática: Estructura que necesita más elementos de los necesarios para mantenerse estable; la supresión de uno de ellos no conduce al colapso, pero modifica sus condiciones de funcionamiento estático. También llamada estructura estáticamente indeterminada.

Carga: Fuerza que se le aplica a un material o estructura.

Elemento estructural: Es cada una de las partes diferenciadas aunque vinculadas en que se puede ser dividida una estructura a efectos de su diseño. El diseño y comprobación de estos elementos se hace de acuerdo con los principios de la ingeniería estructural y la resistencia de materiales.

Esfuerzo: Magnitud física con unidades de fuerza sobre área utilizadas en el cálculo de piezas como vigas o pilares y también en el cálculo de placas y láminas.

Fuerza de Tracción: Es la que intenta estirar un objeto. (Fuerza que soportan cables de acero en puentes colgantes, etc)

Fuerza de Compresión: Es la contraria a la de tracción, intenta comprimir un objeto en el sentido de la fuerza.

Fuerza de Flexión: Intenta deformar el cuerpo flexionándolo.

Momento flector: Momento de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal de un prisma mecánico flexionado o una placa que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del que se produce la flexión.

Esfuerzo de Corte: Esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección transversal de un prisma mecánico como por ejemplo una viga o un pilar. Se designa variadamente como T, V o Q.

V. Introducción:

Las estructuras soportan cargas externas que deben ser resistidas sin que se observe cambios apreciables en su forma o geometría, para tal fin las estructuras generan cargas internas de equilibrio.Estas cargas internas son aquellas que actúan dentro de un elemento estructural y son necesarias para mantener unido a las partículas y son necesarias para mantener unido a las partículas o moléculas del elemento estructural cuando la estructura global se encuentra sometida a cargas externas. Su determinación es la esencia del análisis estructural.Para obtenerlas se hace uso del método de las secciones cuando la estructura es isostática, basada en un principio estructural fundamental. Cuando la estructura es hiperestática,

esas cargas internas se calculan usando métodos de análisis estructural.

VI. Objetivos:

General: Explicar los características principales de los elementos en los principales tipos de sistemas estructurales.

Específicos:

a) Explicar las características principales de los elementos que trabajan a tracción o comprensión simples, tales como cables, arcos y cerchas.

b) Explicar las características principales de los elementos que trabajan a flexión, corte y compresión, tales como vigas, dinteles, pilares – columnas y pórticos.

c) Explicar las características principales de los elementos que se encuentran en estado de tensión superficial, tales como entramados, placas, membranas y cáscaras.

VII. Marco Teórico:

A. Sistemas estructurales cuyos elementos trabajan a tracción o compresión simples, tales como los cables, arcos y cerchas:

Cables:

Los cables son elementos flexibles debido a sus dimensiones transversales pequeñas en relación con la longitud, por los cual su resistencia es solo a tracción dirigida a lo largo del cable. La carga de tracción se divide por igual entre los hilos del cable, permitiendo que cada hilo quede sometido a la misma tensión admisible. (Anexo Nº 01)

El esfuerzo de tensión de un cable es inversamente proporcional a la altura h. El problema económico de un

cable con una gran altura, es que esto implica una mayor longitud, pero reduce la fuerza de tracción. ((Salvadori &Heller), 1998) Y (Beer y Johnston, 1977)

Materiales: Debido a que los cables solo sostienen fuerzas de tracción, se hacen de acero.

Comportamiento:

Los cables cambian su forma de acuerdo a las cargas a las que está sometida y pueden dividirse en dos categorías de acuerdo con la carga:

1. Cables que soportan cargas concentradas. Cuando el cable está sometido a este tipo de carga adquiere la forma de polígono funicular, esta es la forma natural requerida para que las cargas sean de tensión. (Anexo Nº 02)

2. Cables que sostienen cargas distribuidas. Cuando el cable sostiene una carga distribuida horizontal adquiere la forma de una parábola y la configuración que adquiere sosteniendo su propio peso se denomina catenaria, la cual es una curva diferente de la parábola. (Anexo Nº 02) (Beer y Johnston, 1977) y ((Salvadori &Heller), Cables, 1963)

Arcos:

Cuando no es necesaria una cubierta plana para satisfacer las exigencias funcionales de la estructura, generalmente resulta que una cubierta de elementos con simples o doble curvaturas tales como los arcos o las cáscaras delgadas resultan más económicas en consumo de materiales, debido a la capacidad de absorber las cargas con intervención mínima de flexión y corte. Este sistema es el método estructural más antiguo utilizado para puentes cuando las luces son demasiado grandes para poder utilizar vigas rectas. Los esfuerzos en los arcos son proporcionales a las cargas y a la luz, e inversamente proporcionales a la altura del arco. (Anexo Nº 03)

Para minimizar los esfuerzos a una luz entre apoyos dada, el arco debe ser lo más liviano posible y tener una altura tan alta como sea económicamente posible. (Salvadori y Heller, 1963 y Winter y Nilson, 1977)

Materiales

Pueden ser de concreto armado, acero, mampostería (piedra o ladrillos).

Ventajas

El arco es en esencia una estructura de compresión utilizado para cubrir grandes luces.

En gran diversidad de formas, el arco se utiliza también para cubrir luces pequeñas, y puede considerarse como uno de los elementos estructurales básicos en todo tipo de arquitectura.

Un arco lleva una combinación de compresión y flexión debido a no puede cambiar su forma para los tipos de carga, por lo que el material a usar debe soportar algo de flexión además de la compresión que se genera por la forma curva.

La forma de un arco es la funicular de la carga muerta (no produce momento), por lo cual se introduce un momento debido a la carga viva. (Salvadori y Heller 1963).

Comportamiento

Si se invierte la forma parabólica que toma un cable sobre el cual actúan cargas uniformemente distribuidas según una horizontal, se obtiene la forma ideal de un arco que sometido a ese tipo de carga desarrolla sólo compresión, los momentos flectores y las fuerzas cortantes se reducen al mínimo e incluso, en algunas estructuras, se eliminan completamente.

La forma ideal de un arco capaz de resistir cargas determinadas por un estado de compresión simple puede hallarse siempre con la forma del polígono funicular correspondiente, invertido. Por medio de este método determinó Gaudí, el arquitecto español, la forma de los arcos para la iglesia la Sagrada Familia, en Barcelona. (Anexo Nº 04)

Cerchas:

La cercha es uno de los principales tipos de estructuras empleadas en ingeniería. Una cercha, puede definirse como una estructura compuesta de un número de elementos o barras unidos en sus extremos por medio de pasadores sin fricción para formar una armazón rígida.

Las fuerzas externas y reacciones se supone que están en el mismo plano de la estructura y actúan solamente sobre los nodos, en consecuencia pueden considerarse como una estructura bidimensional. Todas las cargas deben aplicarse en las uniones y no en los elementos, las fuerzas que actúan en cada extremo de una barra se reducen a una fuerza axial (tracción o compresión). (Beer y Jonhston, 1977 y Yuan-Yu Hsieh, s/f) (Anexo Nº 05)

Materiales

Por lo general las cerchas son hechas en acero, pero también se pueden encontrar en madera y en casos excepcionales son hechos en concreto armado.

Ventajas

Proporciona una solución práctica y económica a muchas situaciones de ingeniería, especialmente en el diseño de puentes y edificios.

Comportamiento

Considérese ahora la estructura obtenida por un cable que sostiene un peso P, volcando hacia arriba el cable y reforzando sus tramos rectos con el fin de conferirles resistencia a la compresión. La "flecha negativa" o elevación modifica la dirección de todas las tensiones y el cable invertido se convierte entonces en una estructura de compresión pura: es el ejemplo más simple de armadura. Las barras comprimidas transmiten a los soportes la carga aplicada en la parte superior de la armadura, sobre los apoyos actúan, por consiguiente fuerzas verticales iguales a la mitad de la carga y los empujes dirigidos hacia afuera. El empuje puede absorberse por medio de contrafuertes de material resistente a la compresión, por ejemplo mampostería, o un elemento de tracción tal como un tensor de acero. Tales armaduras elementales, de madera con tensores de hierro, se construyeron en la Edad Media para sostener los techos de pequeñas casas e iglesias. (Salvadori y Heller, 1963) (Anexo Nº 06)

B. Sistemas estructurales cuyos elementos trabajan a flexión, corte y compresión, tales como las vigas, dinteles, pilas – columnas y pórticos:

Vigas:

Las vigas son elementos estructurales de secciones trasversales rectas y homogéneas, cuyas longitudes es varias veces mayor que su sección trasversal y sobre las cuales actúan cargas perpendiculares a los ejes centroidales (x e y) longitudinales.

Una viga es un miembro estructural donde las cargas aplicadas son principalmente perpendiculares al eje, por lo que el diseño predomina es a flexión y corte.

Clasificación:

Las vigas son generalmente de forma rectangular, peraltadas o chatas. Las vigas peraltadas son aquellas que tienen su altura o peralte mayor que el espesor del techo. Las vigas chatas tienen su altura o peralte coincidente con el espesor de la losa. (Anexo Nº 7)Las vigas peraltadas pueden ser peraltadas hacia abajo, peraltadas hacia arriba, o con el peralte compartido hacia arriba y hacia abajo del techo. En cualquiera de los casos el comportamiento es similar en cuanto a rigidez y resistencia

Materiales

A lo largo de la historia, las vigas se han realizado de diversos materiales; el más idóneo de los materiales tradicionales ha sido la madera, puesto que puede soportar grandes esfuerzos de tracción, lo que no sucede con otros materiales tradicionales pétreos y cerámicos, como el ladrillo. (Anexo Nº 8)

La madera sin embargo es material orto trópico que presenta diferentes rigideces y resistencias según los esfuerzos aplicados sean paralelos a la fibra de la madera o transversales.

A partir de la revolución industrial, las vigas se fabricaron en acero, que es un material isótropo al que puede aplicarse directamente la teoría de vigas de Euler-Bernoulli. (Anexo Nº 9)

A partir de la segunda mitad del siglo XIX, en arquitectura, se ha venido usando hormigón armado y algo más tardíamente el pretensado y el postensado. Estos

materiales requieren para su cálculo una teoría más compleja que la teoría de Euler-Bernouilli. (Anexo Nº 10)

Ventajas:

La viga peraltada ofrece más resistencia ya que la chata se deforma 6 veces más que la viga peraltada.

Comportamiento:

Efectos de la carga sobre la viga:

a) Efecto de corte:

El esfuerzo es máximo en los apoyos y disminuye a medida que se aleja de los mismos, hasta llegar al punto donde se hace nulo, considerando como la sección más peligrosa de la viga, ya que es donde se produce el mayor desplazamiento vertical del eje longitudinal de la viga (flexión máxima). (Anexo Nº 11)

b) Efecto de flexión:

Se produce por el desplazamiento vertical (flecha) del eje centroidal longitudinal de la viga. Es directamente proporcional a la magnitud de la carga y a la longitud de la viga. Los valores de la flexión en cualquier sitio de la viga se conocen como momentos flectores. (Anexo Nº 12)

Dinteles:

Toda edificación precisa de una serie de huecos en sus partes ciegas para permitir el acceso a la edificación o bien para permitir el paso de luz al interior a través de los huecos.

Un dintel es un elemento estructural horizontal que salva a un espacio entre dos apoyos.

Es el elemento superior que permite crear vanos en los muros para conformar puertas, ventanas o pórticos. Por extensión, el tipo de arquitectura, o construcción que utiliza el uso de dinteles para cubrir los espacios en los edificios se llama arquitectura adintelada o construcción adintelada. La que utiliza arcos o bóvedas se denomina arquitectura abovedada.

Los mejores exponentes de arquitectura adintelada en piedra son los edificios monumentales del Antiguo

Egipto y la Grecia clásica. La palabra dintel proviene de la palabra latina: limitellus, que deriva etimológicamente de limen y limes. En latín la palabra limen significa umbral, puerta, entrada o comienzo, y limes se refiere a un sendero entre dos campos, límite o muralla. (Anexo Nº 13)

Materiales:

Los materiales más usados para la fabricación de dinteles son: hormigón armado, cerámica armada y acero.Estos materiales han sustituído a la piedra o la madera que se usaban antiguamente.

Características:

- Los dinteles deben tener la resistencia suficiente para resistir la carga que reciben.  Si no fuera así se romperían con el peso.

- También tiene que tener una inercia suficiente para no deformar en exceso, pues la deformación del dintel puede afectar a las carpinterías, provocando fallos en el cierre de ventanas, fisuras horizontales sobre la parte central o bien romper la parte interior de la esquina superior de la jamba por la flexión, ya que se concentran fuerzas en la esquina de la pieza cerámica, que rompe por su mayor fragilidad.

Tipos:

a) Prefabricado: Son elementos específicos fabricados expresamente para este cometido, por lo que la gran ventaja es que ya están dimensionados para un determinado hueco y una determinada carga y sus condiciones de colocación están totalmente definidas por el fabricante.Pueden estar fabricados de hormigón, cerámica o materiales polímeros y suelen llegar a obra ya con elementos de anclaje a forjados, goterón, apoyos y todos los elementos necesarios para su montaje. (Anexo Nº 14)

b) De Madera: Hay que tener la precaución de tratar la madera para garantizar su durabilidad y evitar que le afecten los agentes atmosféricos, pero con los debidos cuidados tendrán una durabilidad muy elevada como se puede comprobar en muchas construcciones de hace años, en las cuales siguen intactos los dinteles.

Pilares:

Los pilares son, por excelencia, los soportes verticales de las estructuras y, por consiguiente, son los responsables máximos de la estabilidad de las mismas. Los lapsos estructurales más notables casi siempre comienzan por fallos relacionados con los pilares y por ello se les debe prestar una atención especial.En el presente, las estructuras de edificaciones se han liberado totalmente de los muros de cargas y son unos sencillos pilares, metálicos o de hormigón armado, los elementos encargados de sostener sobre los cimientos y solamente cuando los empujes horizontales de viento o sismo son determinados, se acude circunstancialmente a muros–pantalla verticales que las rigidizan y controlan sus movimientos horizontales. (Anexo Nº 15)

Materiales:

Ladrillo, cemento y también acero. Hormigón. Hierro.

Comportamiento:

• Los pilares son elementos estructurales lineales que trabajan principalmente a compresión.

• Recogen las cargas de las vigas o losas y las transfieren a la cimentación.

• La excentricidad de las cargas (desplazadas respecto al eje mecánico) y el tipo de unión (empotramientos) producen esfuerzos de flexión (y de cortante).

• Pueden ser de sección cuadrada (flexión en dos direcciones) o apantallados (una dirección predominante).

• Pueden tener sección llena, alas y alma o hueca (tubular).

Columnas:

Son elementos para resistir básicamente solicitaciones de compresión axial aunque, por lo general, esta actúa en combinación con corte, flexión o torsión, ya que en las estructuras de concreto armado, la continuidad del sistema genera momentos flectores en todos sus elementos.Las columnas a diferencia de los pedestales, tienen una relación largo/menor dimensión de la sección transversal, mayor que tres.(Anexo Nº 16)

Materiales:

Adobe. Concreto armado.

Tipos:

- Columnas con estribo, que son generalmente de sección rectangular, cuadrada, T o L, sin embargo, pueden tener forma triangular, octogonal, etc. Las varillas de acero longitudinal están dispuestas de modo que haya una en cada vértice de la sección.

- Columnas con refuerzo en espiral, presentan zunchado continuo provisto por un hélice o espiral de poco paso hecha de alambre o varilla de diámetro pequeño. Deben contar como mínimo con 6 varillas longitudinales dispuestas circularmente.

Comportamiento:

- Columnas con estriboEn zonas no sísmicas los ganchos de los estribos pueden ser de 90° (ties) y los estribos en zonas sísmicas (hoops) tienen que tener forzosamente ganchos de 135°. Las varillas longitudinales deberán contar alternadamente con estribos que doblen alrededor de ellas. Si la distancia libre entre las varillas es mayor de15 cm, todas la varillas deberán tener estribos que las apoyen.Los estribos intermedios se los pueden reemplazar por amarres cruzados (cross – ties) con ganchos de 90°

en un extremo y de 135° en el otro. Estos amarres se colocaran alternando sus extremos verticalmente.

- Columnas con refuerzo en espiral: El refuerzo en espiral consiste en varillas o alambres lisos de tamaño adecuado para su manipuleo y puesta en obra. Su diámetro será mayor o igual a 3/8” y su esfuerzo de fluencia menor que 4200 kg/cm2 (ACI - 10.9.3). La distancia entre espirales sucesivos será mayor que 2.5 cm, menor que 7.5 cm y mayor que 1 1/3 del tamaño del agregado grueso. Además, el paso del espiral será menor que un sexto del diámetro del núcleo del concreto.

Pórticos:

La acción del sistema de pilar y dintel se modifica en grado sustancial si se desarrolla una unión rígida entre éste y los pilares resistentes a la flexión. Esta nueva estructura, el pórtico rígido simple o de una nave, se comporta de manera monolítica y es más resistente tanto a las cargas verticales como a las horizontales. (Anexo Nº 17)

MaterialesEl rascacielos es una de las grandes conquistas del moderno diseño estructural, posibilitado por el pórtico de plantas múltiples y por la elevada resistencia del acero y el hormigón. En pórticos pequeños también se pueden hacer de madera.

Ventajas:

Gran libertad en la distribución de los espacios internos del edificio.

Son estructuras muy flexibles que atraen pequeñas solicitaciones sísmicas.

Disipan grandes cantidades de energía gracias a la ductilidad que poseen los elementos y la gran hiperestaticidad del sistema.

Comportamiento:

Bajo la acción de cargas verticales, los tres elementos de un pórtico simple (losa, viga y columna) se hallan sometidos a esfuerzos de compresión y flexión. Con las proporciones usuales de vigas y columnas, la compresión

predomina en las últimas y la flexión en la primera. Las columnas son relativamente esbeltas y la viga relativamente alta. (Anexo Nº 18)

C. Sistemas estructurales cuyos elementos se encuentran en estado de tensión superficial, tales como entramados, placas, membranas y cáscaras:

Entramados:

Los elementos estructurales considerados hasta ahora tienen en común la propiedad de transferir cargas en una sola dirección, desde el punto de vista estructural sería más eficiente tener una "transferencia bidireccional de carga". Esta dispersión se obtiene mediante entramados (parrillas o retículas de vigas) y placas, que actúan en un plano. (Salvadori y Heller, 1963) (Anexo Nº 19)

Materiales

El material más popular para la construcción de estructuras de entramado es la madera.

Ampliamente usada en bóvedas y cúpulas durante las décadas de los cuarenta y cincuenta, fue de uso práctico por el relativamente bajo costo de la madera y la labor de ensamblaje.

Ventajas

Los sistemas de entramado son particularmente eficientes para transferir cargas concentradas y para lograr que toda la estructura participe en la acción portante. Esta eficiencia se refleja no sólo en la mejor distribución de las cargas sobre los apoyos, sino en la menor relación espesor a luz de los entramados rectangulares.

Las vigas de acero pueden tener menor espesor que las de concreto pretensado; las de concreto armado lo tendrán mayor, y será mayor aun el espesor de las vigas de madera; pero la relación de espesor a luz no puede ser muy inferior a 1:24, si las vigas han de ser prácticamente aceptables desde los puntos de vista de resistencia y deformación.

Los sistemas de entramados rectangulares pueden proyectarse en forma económicas con relaciones

espesor a luz desde uno a treinta, hasta uno a cuarenta. (Salvadori y Heller, 1998) Puede lograrse una economía adicional en el espesor de pisos y en los costos totales de un edificio, por el empleo de entramados oblicuos, cuyas vigas no son paralelas a los lados del rectángulo de base, sino que forman un ángulo con esos lados. Las ventajas así logradas son dobles. (Salvadori y Heller, 1998)

Comportamiento

En la retícula, las vigas individuales son parcialmente soportadas por vigas perpendiculares que se intersectan, las cuales están a su vez parcialmente soportadas en otras vigas que también se intersectan. Cuando un punto de carga se aplica en la intersección de dos vigas en una retícula, ambas vigas se flexionan junto con las otras vigas cercanas. Además de la flexión, esta interacción produce la torsión de vigas adyacentes como resultado de las conexiones fijas en las intersecciones de las vigas. Estas dos vigas perpendiculares entre sí deben sufrir en su intersección igual deformación aunque tengan distintas longitudes o distintas secciones.

Placas:

Una placa o losa es un elemento estructural monolítico de espesor relativamente pequeño, usado para cubrir un área, que distribuye la carga horizontalmente en una o más direcciones dentro de un solo plano mediante flexión. Mientras que la resistencia a la flexión de una losa es parecida a la de una viga, difiere de la de una serie comparable de vigas independientes en su continuidad en ambas direcciones. (Moore, 1999; Salvadori y Heller, 1998) (Anexo Nº 20)

Materiales

Las losas son más comúnmente asociadas con la construcción de concreto reforzado. Sin embargo, se puede lograr el comportamiento de la losa con una variedad de otros materiales, en especial la madera. (Moore, 1999)

Ventajas

Las placas presentan la ventaja constructiva de tener superficies inferiores lisas, lo que permite el tendido sin impedimentos de cañerías, conductos y otros elementos de los diversos sistemas mecánicos requeridos en un edificio moderno. La economía lograda al prescindir de codos y curvas en cañerías y conductos para sortear las vigas, justifica a menudo la selección de un sistema de placas para pisos y techos. (Salvadori y Heller, 1998) (Anexo Nº 21)

Comportamiento

El trabajo de una placa es similar a una parrilla con vigas soldadas formado por un número infinito de vigas infinitamente pequeñas. Si esa serie de vigas independientes y paralelas está sujeta a una sola concentración de carga, sólo la viga bajo la carga se deflactará.

Pero como las vigas que forman una losa están unidas y actúan integralmente cuando se aplica una carga en un punto, las partes adyacentes de la losa se activan para contribuir a su resistencia a la flexión. La carga es distribuida lateralmente dentro de la losa como resultado de la resistencia de cortante entre la parte cargada y las áreas adyacentes. En consecuencia, las cargas concentradas dan como resultado una flexión perpendicular localizada en la primera dirección de extensión causando torsión en la losa. (Moore, 1999; Salvadori y Heller, 1998)

Membranas:

Una membrana es una hoja de material tan delgada que, para todo fin práctico, puede desarrollar solamente tracción. Buenos ejemplos de membrana constituyen un trozo de tela o de caucho. En general, las membranas deben estabilizarse, principalmente porque su forma funicular para cargas horizontales difiere de las de las cargas verticales. La estabilización se obtiene por medio de un esqueleto interno o por pre-tensión producido por las fuerzas externas o por presión interna. (Salvador y Heller, 1998) (Anexo Nº 22)

Usos y Ventajas

Dada la naturaleza de llevar cargas por acción de membrana es liviana, económica, no ha sido usado ampliamente por su movilidad. (Salvadori y Heller, 1963).

Comportamiento

Las membranas son estructuras que resisten en dos dimensiones, la cual no desarrolla apreciable esfuerzos de placa como flexión y corte, porque su altura es muy pequeña en comparación con su luz. Dado que la altura que tiene este tipo de elementos se produce en la membrana una doble curvatura, la cual se puede considerar a la membrana como la intersección entre dos cables, en la cual la carga que lleva la membrana es la suma de los dos cables. Las membranas solo transmiten tensión y actúan esencialmente como una red de cables. Cuando la carga cambia la forma de la membrana también cambia y se adapta la curvatura a los valores necesarios para llevar la nueva carga. Las membranas como los cables son inestables, por lo cual se deben estabilizar por la acción de un cuerpo interno, por la tensión producto de fuerzas internas o externas. Dado que los esfuerzos que se producen son de tensión, la utilización de las membranas es óptima. (Salvadori y Heller, 1963). No obstante la inconsistencia de las membranas respecto a la mayor parte de los estados de tensión, el ingenio humano ha hallado maneras y medios de utilizar membranas para fines estructurales, sobre todo debido a su bajo peso. La carpa del circo es una membrana capaz de cubrir decenas de metros, siempre que la tela cuente con adecuado sostén en parantes de compresión, estabilizados por riendas de tracción. Las carpas son útiles como cubiertas temporarias y aceptables como techos permanentes si son altamente pretensadas, por otra parte existe el tensado por presión que es el que ocurre en los neumáticos. (Salvadori y Heller 1998; 1963) (Anexo Nº 23)

Cáscaras:

Un cáscara es una estructura tridimensional delgada cuya resistencia se obtiene dando forma al material según las cargas que deben soportar, son lo suficientemente delgadas para no desarrollar flexión, pero también suficientemente gruesas para resistir cargas, que según el caso pueden ser de compresión, corte y tracción. (Anexo Nº 24)

Materiales

El material ideal de construcción es el concreto armado, aunque se pueden realizar en madera, acero y materiales plásticos.

Ventajas

Las cáscaras generan diversos tipos de problemas, el principal radica en los encofrados, impermeabilización aunque con el desarrollo de las pinturas plásticas, que pueden aplicarse por rociado o rodillos, en capas muy delgadas, ha reducido este problema. Estas pinturas son por lo común transparentes y se las puede colorear para realzar el aspecto del techo.

Asimismo las superficies curvas presentan dificultades acústicas, sobre todo si son grandes, lisas y duras. En tanto que los problemas térmicos se aminoran mediante el uso de materiales aislantes aplicados al interior o al exterior de la cáscara; en el segundo caso, se los recubre, comúnmente, con hormigón rociado. Una adecuada circulación de aire en el interior de la cáscara contribuye a eliminar la condensación.

Comportamiento

La capacidad portante del cáscara se genera dándole la forma adecuada sin necesidad de aumentar la cantidad de material, la curvatura hacia arriba aumenta la rigidez y la capacidad de carga ya que se coloca parte del material lejos del “eje neutro”, aumentando la rigidez a la flexión

La bóveda al igual que un arco, (tradicionalmente una estructura de mampostería) resiste sólo compresión y es incapaz de resistir tensión. Debido a esto las bóvedas requieren apoyo continuo a lo largo de cada base curvada sencilla o cilíndrica, y doblemente curvada o cúpula.

Los cascarones son muy eficientes en las estructuras (como en los techos) donde las cargas se distribuyen de manera uniforme y las formas curvas son adecuadas. Como los cascarones por definición son muy delgados, son incapaces de resistir la flexión local inducida por cargas concentradas significativas.

VIII. Conclusiones Y Recomendaciones:

Conclusiones:

a) Se logró explicar correctamente los elementos encontrados dentro de los tipos de sistemas estructurales.

b) Dentro de los elementos explicados pudimos identificar los tipos en que clasifican algunos de ellos.

Recomendaciones:

a) Tomar en cuenta el comportamiento de los diferentes elementos si es que se quiere construir con ellos.

b) Analizar las ventajas que ofrecen los elementos y a la vez que tipo de materiales necesitan para poder construirse.

IX. Bibliografía:

Harmsen, T. E. (2005). Diseño de Estructuras de Concreto Armado. lima: Pontificia Universidad Catol ̤ica del Perú.

Nilson, A. H. (2001). diseño de estructuras de concreto. mexico: McGRAW-HILL.

TORROJA, E. Razón y ser de los tipos estructurales. Editorial IccET. Madrid. (Capítulos VI, IX y X)

MONJO (y otros). Tratado de construcción. Sistemas constructivos. Munilla-Lería. Madrid, 2000 (Capítulo 7).

.http://es.slideshare.net/alexanader/93301544-vigas?related=1

X. Anexos: