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INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
Escuela de Arquitectura
PROYECTO DE ESTRUCTURA
SISTEMAS ESTRUCTURALES
INVESTIGACIÓN
Alumna: Nelly Reyes
JUNIO 2014
¿QUE ES UNA ESTRUCTURA? Una estructura en un ensamblaje de elementos que mantiene su forma y su unidad. Sus objetivos son: resistir cargas resultantes de su uso y de su peso propio y darle forma a un cuerpo, obra civil o máquina. Ejemplos de estructuras son: puentes, torres, edificios, estadios, techos, barcos, aviones, maquinarias, presas y hasta el cuerpo humano.
¿QUE ES UN SISTEMA ESTRUCTURAL ? Un sistema estructural es el modelo físico que sirve de marco para
los elementos estructurales, y que refleja un modo de trabajo, de tal
modo que se ensamblan elementos independientes para conformar un
cuerpo único, con el fin de darle solución de carga y forma a un
problema civil determinado. Un objeto puede tener, a su vez, una
mezcla de sistemas estructurales.
El sistema estructural constituye el soporte básico, el armazón o
esqueleto de la estructura total y él transmite las fuerzas actuantes a
sus apoyos de tal manera que se garantice seguridad, funcionalidad y
economía.
En una estructura se combinan y se juega con tres aspectos:
• FORMA
• MATERIALES Y DIMENSIONES DE ELEMENTOS
• CARGAS
Los cuales determinan la funcionalidad, economía y estética de la
solución propuesta.
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES
Los sistemas estructurales responden a la siguiente
clasificación:
• Estructuras macizas: son aquellas que la estabilidad y la
resistencia se logra mediante la masa, aun cuando la
estructura no es completamente sólida.
• Estructuras reticulares: consisten en una red de elementos
ensamblados.
• Estructuras superficiales: generan un alto rendimiento por
su función de estructura y envolvente y resultan muy estable
y fuertes.
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES La elección de un sistema estructural adecuado tiene gran influencia en
el comportamiento de la estructura ante la ocurrencia de un sismo. El
sistema debe poseer:
• Capacidad para resistir todas las cargas gravitacionales de manera
eficiente.
• Resistencia ante las solicitaciones sísmicas en cualquier dirección,
para así prevenir el colapso.
• Ductilidad, ya que no basta con que se alcance que se alcance el
estado límite de resistencia en una sección, lo que podría originar un
colapso, sino que también se requiere que posea capacidad de
deformarse sosteniendo su carga máxima, e inclusive, que posea una
resistencia de capacidad antes del colapso.
• Permitir un flujo continuo de las fuerzas sísmicas hasta la
fundación.
• Redundancia, para que los elementos tengan capacidad de
deformaciones inelásticas y permitan la disipación de energía sin
riesgo a colapso de la edificación.
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES Los sistemas estructurales por tipo son:
• Sistemas porticados: son los que utilizan como estructura una serie de
pórticos dispuestos en un mismo sentido, sobre los cuales se dispone
un forjado. Es independiente de su arriostramiento, que podrá hacerse con
pórticos transversales, cruces de San Andrés, pantallas u otros métodos; y del
material utilizado, generalmente hormigón o madera. Este sistema es el más
utilizado hoy en día en las zonas desarrolladas.
Pórtico resistente a momentos
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES • Muros estructurales: este sistema tiene fundamentalmente dos distintivos en la
estructura general de un edificio que son dar estabilidad lateral así como apoyo a
elementos que cubran una luz; y funcionan como techos, paredes y pisos.
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES Sistemas de poste y vigas: donde el elemento poste trabaja a compresión y está sujeto a aplastamiento o pandeo dependiendo de su esbeltez. El elemento viga es lineal sujeto a cargas transversales y debe resistir esfuerzos por flexión, cortes, deflexiones.
Marcos rígidos: todas las juntas
son rígidas y resulta casi
imposible cargar algunos de los
miembros sin que esto genere
flexión en los otros.
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES Sistemas para cubrir claros: consiste en producir el sistema en dos sentidos de la luz en vez de uno solo. El máximo beneficio se deriva de una claro en dos direcciones si los claros son iguales. Para una placa plana simple, la resistencia de carga se puede incrementar así por casi el 50% y reducir la del flexión por un grado mayor. Otro factor importante para incrementar el rendimiento es mejorar la característica de la flexión de los elementos que cubren el claro.
Sistemas de armaduras: una
estructura de elementos lineales
conectados mediante juntas o
nudos y que se puede estabilizar
de manera independiente por
medio de tirantes o paneles con
relleno rígido.
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES Estructuras a tensión: desde el punto de vista estructural, el cable suspendido es el inverso del arco, tanto en forma como en fuerza interna. La parábola del arco a compresión se jala para producir el cable a tensión.
Estructuras de superficie: son
aquellas que consisten en superficies
extensas, delgadas y que funcionan
para resolver solo fuerzas internas
dentro de ellas. El muro que resiste la
compresión, que estabiliza el edificio
al resistir el cortante dentro de un
plano y al cubrir claros como una viga,
actúa como una estructura de
superficie. La bóveda y la cúpula son
ejemplos de este tipo.
Sistemas especiales: para
estructuras infladas, laminares,
cúpulas geodésicas, estructuras de
mástil.
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES
VENTAJAS – DESVENTAJAS. Atendiendo al material de construcción, pueden ser:
• Estructuras de acero
• Estructuras de hormigón armado
• Estructuras de madera
Estructura de acero: Son elementos prefabricados que se preparan en un taller y
se llevan a la obra listas para ser colocadas. En comparación con otros sistemas
estructurales, este es más económico debido al ahorro del tiempo de ejecución. La
unión de los elementos entre sí, se hace remachada, soldada, o con pernos
y/o pasadores. Las estructuras de acero se fabrican con piezas de perfiles de
acero ensambladas.
Ventajas
Las estructuras pueden hacerse de sección menor que con otros materiales, pues
el material es homogéneo y muy resistente.
Desventajas
Deben protegerse de la corrosión con pinturas especiales o recubrimiento de
hormigón.
Son peligrosas en caso de incendio, pues tienden a deformarse por el calor.
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES
VENTAJAS – DESVENTAJAS. Estructuras de hormigón armado
Los miembros del hormigón armado están constituidos por hormigón y barras de
acero (cabillas) que son el refuerzo. Su función principal es resistir esfuerzos de
compresión, y la del refuerzo, soportar fuerzas de tracción, pero ambos materiales
trabajan como una unidad. Encofrado de madera para la fundición de estructuras
de hormigón.
Ventajas
• Su plasticidad, que permite su adaptación a infinidad de formas mediante el
empleo para la fundición, de moldes y encofrados.
• Resistencia al fuego (comienza a destruirse a partir de los 600° C.
• Durabilidad: su calidad mejora con el tiempo.
• Costo de mantenimiento mínimo.
• Es un material bastante impermeable.
Desventajas
• Material muy pesado (2400 kg/m³)
• Control de la calidad complejo.
• Tiempo para obtener su resistencia útil (unos 28 días).
• Técnica compleja (esmerada ejecución, encofrado, fundición, curado y
desencofrado).
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES
VENTAJAS – DESVENTAJAS. Estructura de madera
En esta, los elementos estructurales se fabrican de madera. Requiere gran
habilidad para lograr sus uniones, ensambles y conexiones, según el tipo de
madera usado, así como una gran precisión para el montaje (ver imagen
principal).
El montaje de estas estructuras es bastante rápido, pues no se necesitan grandes
equipos de izaje por lo liviano del conjunto. Se emplean en naves industriales y
en otras construcciones que tengan un destino provisional.
Ventajas
• Ligereza
• Economía
• Facilidad de elaboración
Desventajas
• Combustibilidad
• Mantenimiento
PERFILES METÁLICOS ESTRUCTURALES
El tipo de perfil de las vigas de acero, y las cualidades
que estas tengan, son determinantes a la elección
para su aplicación y uso en la ingeniería y arquitectura.
Entre sus propiedades están su forma o perfil, su peso,
particularidades y composición química del material
con que fueron hechas, y su longitud. Ángulos estructurales L
Vigas H
Canales U
Perfiles T
Barras redondas lisas y pulidas
Platinas
Barras cuadradas
Barras hexagonales
Perfiles generados por soldadura o unión de
sus elementos
Chapa
Acero corrugado para hormigón armado
CARPINTERÍA METÁLICA. La carpintería metálica es un oficio en el que se
utilizan metales para la fabricación de estructuras
metálicas o artefactos para el cerramiento de
viviendas u otros lugares como locales
comerciales, tales como puertas, ventanas,
muebles, accesorios, persianas, barandas,
pasamanos, escaleras, entre otros.
Algunos de los productos de la carpintería
metálica son: las escaleras metálicas con
barandas en lamina alfajor para bodegas
industriales, las cortinas enrollables en flejes
metálicos con elevación manual o automática, las
rejas en flejes enrollables, así como otros
materiales de aluminio que combinan en la
decoración y la construcción.
En los trabajos más comunes de carpintería
metálica destacan la fabricación de puertas,
ventanas, armarios, cierres y pasamanos en
donde se utiliza el aluminio metálico en las
diferentes cualidades de este metal de múltiples
usos en materia industrial.
CERCHAS METÁLICAS Y MALLAS ESPACIALES Las mallas espaciales son aquellas
en las que todos sus elementos son
prefabricados y no precisan para el montaje
de medios de unión distintos de los
puramente mecánicos. Es un sistema
estructural compuesto por elementos
lineales unidos de tal modo que las fuerzas
son transferidas de forma tridimensional.
Este sistema permite diseños variados; sin
embargo, su ventaja mayor estriba en el
sencillo montaje a la hora de efectuar la
construcción de la cubierta.
Como resultado de esta solución, se logra
cubrir superficies de luces considerables.
Las cerchas son estructuras reticuladas,
usadas en cubiertas que soportan grandes
cargas o que cubren vanos extensos (más de 5
metros). La cercha es uno de los principales
tipos de estructuras empleadas en ingeniería.
Proporciona una solución práctica y económica a
muchas situaciones de ingeniería, especialmente
en el diseño de puentes y edificios.
Tipos de cercha
De acuerdo con la forma de crear la
configuración de una cercha, se clasifican en
simples, compuestas y complejas.
• Cercha simple:
Una cercha rígida plana puede formarse
simple partiendo de tres barras unidas por
nodos en sus
extremos formando una triángulo y luego
extendiendo dos nuevas barras por cada
nuevo nodo o unión.
• Cercha compuesta:
Si dos o más cerchas simples se unen para
formar un cuerpo rígido, la cercha así
formada se denomina cercha compuesta. Una
cercha simple pude unirse rígidamente a otra
en ciertos nodos por medio de tres vínculos
no paralelos ni concurrentes o por medio de
un tipo equivalente de unión.
LOSA ACERO Losacero proporciona una plataforma
segura de trabajo, sustituyendo así la
cimbra tradicional de madera evitando los
tiempos de cimbrado y de decimbrado.
Esta disponible en Lamina Galvanizada y
Lamina Pintro, que le garantiza durabilidad
y alta resistencia al intemperismo o bien
con el tradicional Acabado Galvanizado.
Características:
Losacero es una lámina corrugada de acero galvanizado estructural, perfilada para
que se produzca un efectivo ajuste mecánico con el concreto, gracias a las muescas
especiales que además sustituyen el acero a la tracción de la placa.
Ventajas:
El galvanizado de la lámina le garantiza una larga vida útil en cualquier condición
ambiental
En la mayoría de los proyectos se elimina el uso de puntales, reduciendo costos de
instalación
Se obtienen placas más livianas ( 8 a 10 cm de espesor )
Se instala de forma rápida y limpia.
Usos:
El losacero encuentra sus aplicaciones más importantes en la realización de
entrepisos para edificaciones, ampliaciones y mezzaninas, puentes,
estacionamientos, techos para viviendas unifamiliares.
MEMBRANAS
Superficie flexible que soporta cargas
mediante el desarrollo de esfuerzos de
tracción, generalmente fabricada de
material asfáltico y resistente a la
intemperie.
• Permiten ilimitadas posibilidades de
diseño.
• Se pueden instalar en todos los climas
• Producen ahorros en cimentación y
estructura porque son muy livianas.
• Son de larga duración y fácil
mantenimiento.
• No se manchan fácilmente.
• La iluminación interna genera reflejos
nocturnos muy especiales. Son
translúcidas. Evitan que pase el calor y
mantienen ambientes confortables en
clima cálido. Permiten ahorros de
energía en iluminación y climatización.
Los materiales utilizados para las
membranas son tejidos de poliéster a
los que se van agregando capas
superiores e inferiores de PCV en
número de hasta dos por lado con
distintos espesores, dependiendo de la
aplicación y una capa final de teflón. el
PVC tienen como función proteger al
tejido contra los rayos UV, abrasión
y agentes atmosféricos, garantizando
la vida útil del material.
CONCRETO ARMADO. MUROS PORTANTES
Concreto Armado: Se le da este nombre
al concreto simple mas acero de refuerzo;
básicamente cuando tenemos un elemento
estructural que trabajará a compresión y a
tracción (tensión). Ningún esfuerzo de
tensión será soportado por el concreto, es
por ello que se debe incluir un área de
acero que nos asuma esta solicitación,
dicho valor se traducirá en el número de
varillas y su diámetro, así como su
disposición.
Muros Portantes: Se conoce como
sistema tipo cajón o tipo túnel a los
arreglos entre placas verticales
(muros), las cuales funcionan como
paredes de carga, y las placas
horizontales (losas). Este sistema
genera gran resistencia y rigidez
lateral, pero si la disposición de los
muros se hace en una sola dirección
o se utiliza una configuración
asimétrica en la distribución de los
muros, se generan comportamientos
inadecuados que propician la
posibilidad del colapso.
LA MADERA COMO ELEMENTO ESTRUCTURAL.
La madera es un material de estructura
compleja y de carácter anisótropo, que
forma parte del tejido leñoso de los
árboles. La madera de construcción es
aquella que se utiliza en la producción
intensiva de elementos estructurales como
vigas, correas, cabriadas, etc. o para la
realización de estructuras portantes de un
edificio, como por ejemplo techos,
paredes, escaleras, etc.
La construcción de edificios con estructura
en base a madera implica la utilización
también de un conjunto de otros materiales
afines y complementarios.
• http://www.civil.cicloides.com/cestructurales/2.3/
• http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_estructural
• https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid.
• www.liceoaer.cl/.../87-unidad-3-componentes-de-una-estructura
• http://www.materialeslosandes.com/losacero.html
• dearkitectura.blogspot.com/
FUENTES:
