sistemas estructurales

«UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO»

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

Escuela Profesional de Arquitectura

SISTEMAS ESTRUCTURALES

CATEDRA:

AÑASCO CRUZADO JORGE

INTEGRANTES:

SANTISTEBAN CHUMASERO ABEL CRISTIAN

VARGAS TIRADO ALEXANDER YAMIR

CICLO:

2014 - II


Lambayeque - Perú

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo de investigación se realiza con la finalidad de explicar un temario para un programa de Estructuras en la Arquitectura que debe atender la necesidad primordial de facilitar información concreta y concisa sobre las múltiples alternativas de solución del sistema estructural adecuado para un Proyecto Arquitectónico. El Proyecto Arquitectónico se debe entender como un proceso de toma de decisiones en diferentes fases y escalas, las cuales finalmente deben converger en un conjunto de soluciones integradas que coherentemente cumplan con las expectativas tanto del diseñador como del cliente, además de cumplir a cabalidad con las normativas vigentes en todos los aspectos técnicos del proyecto.

En nuestro caso, el objetivo general es el de dotar al Arquitecto con una serie de herramientas prácticas (conceptuales y numéricas) que sean de utilidad al momento de tomar decisiones en el proyecto.

Por eso en esta asignatura representa la entrada al mundo de las estructuras en la Arquitectura, se revisan los conceptos primarios de lo que son las estructuras, los sistemas de estructuras y su variedad, así como también se proporcionan las bases esenciales para el diseño y análisis estructural.

SANTISTEBAN CHUMASERO /Vargas Tirado 2


DEDICATORIA

Nos gustaría dedicar este trabajo a toda nuestra familia. Y a nuestros padres, por su comprensión y ayuda en momentos difíciles Porque nos han enseñado a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. Que nos han dado todo lo que somos como persona, nuestros valores, principios, la perseverancia y el empeño, y todo ello con una gran dosis de amor y sin pedir nunca nada a cambio.

A nuestro docente por su paciencia, por su comprensión, por su empeño, por su fuerza, y por enseñarnos también valores con respecto a nuestro trabajo. A todos ellos, muchas gracias de todo corazón.



AGRADECIMIENTO

Este presente trabajo agradecemos a nuestros padres y familiares porque nos brindaron su apoyo tanto moral y económicamente para seguir estudiando y lograr el objetivo trazado para un futuro mejor y ser orgullo para ellos y de toda la familia . A nuestra universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo alma mater de la ciencia y la tecnología porque nos está formando para un futuro como arquitectos.

De igual manera a mis queridos formadores en especial al Docente del curso y quien nos guio para hacer el presente trabajo.

Gracias



INDICE

INTRODUCCION 2

DEDICATORIA 3

AGRADECIMIENTO 4

INDICE 5

DESARROLLO DE CURSO

MATERIALES DE CONSTRUCCION 11

1. AGREGADO

2. AGLOMERANTE 12

CONCEPTUALIZACION1. FUERZA 132. ESQUILIBRIO 14

2.1. EQUILIBRIO ESTÁTICO

2.2. EQUILIBRIO CINÉTICO

3. REPOSO 15

3.1. REPOSO ABSOLUTO

3.2. REPOSO RELATIVO

4. INERCIA

4.1. INERCIA MECÁNICA



4.2. INERCIA TÉRMICA

5. RIGIDEZ 166. ARRIOSTRAMIENTO 177. CONFINAMIENTO 188. ESBELTEZ9. DUCTIBILIDAD 19

9.1. ELASTICIDAD

9.2. PLASTICIDAD

10. PANDEO 2011. FLEXIÓN 2112. RESISTENCIA13. ESTABILIDAD 2214. COMPRESIÓN15. TRACCIÓN 2316. CORTE 2417. TORSIÓN18. EXENTRICIDAD 2519. APOYO 26

19.1. APOYO SIMPLE

19.2. APOYO MOVIL

19.3. APOYO EMPOTRADO 27

19.4. APOYO ARTICULADO

20. PESO 2821. MASA22. MOMENTO 2923. FATIGA



24. ESFUERZO 3025. FLECHA26. CATENARIA 31

ESTRUCTURA 321. DEFINICION2. PROBLEMA QUE RESUELVEN3. FUERZAS QUE ACTÚAN 334. ELEMENTOS ESTRUCTURALES

4.1. DIMENSIONALIDAD DEL ELEMENTO 34

4.2. FORMA GEOMÉTRICA Y/O POSICIÓN

4.3. ESTADO TENSIONAL Y/O SOLICITACIONES PREDOMINANTES

5. FUNCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS6. ACCIONES Y REACCIONES 357. ¿POR QUÉ FALLAN? 368. ELEMENTOS RESISTENTES

TRAMA ESTRUCTURAL 371. TRAMA ORTOGONAL 382. TRAMA RADIAL 393. TRAMA VARIACIÓN 404. TRAMA FRACTAL U ORGÁNICA 41

ELEMENTOS ESTRUCTURALES1. LOSAS 42

1.1. LOSAS POR EL TIPO DE APOYO 43

1.2. LOSAS POR LA DIRECCION DE TRABAJO 44



1.3. LOSAS POR LA DISTRIBUCION INTERIOR DEL HORMIGON 45

1.4. LOSAS COLABORANTES 46

2. VIGAS 47

2.1. POR LA FORMA 48

2.2. POR LA CONDICIÓN ESTÁTICA 49

2.2.1. VIGAS HIPOSTATICAS

2.2.2. VIGAS ISOSTATICAS

2.2.3. VIGAS HIPERESTATICAS

3. COLUMNAS 504. MURO 515. CIMENTACIÓN 52

5.1. SUPERFIALES

5.1.1. CIMENTACIÓN CORRIDAS

5.1.2. ZAPATAS 53

5.1.2.1. ZAPATAS AISLADAS

5.1.2.2. ZAPATAS COMBINADA 54

5.1.2.3. ZAPATAS CONECTADAS

5.1.2.4. ZAPATAS CORRIDAS 55

5.1.3. PLATEA DE CIMENTACIÓN

5.2. PROFUNDAS 56

5.2.1. PILOTES



5.2.2. MURO PANTALLA

5.2.3. CAISSON 57

SISTEMAS ESTRUCTURALES 581. ¿QUE SON SISTEMAS ESTRUCTURALES?2. OBJETIVO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES3. IMPORTANCIA DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES4. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

4.1. CONVENCIONALES

4.1.1. SISTEMA DE ALBAÑILERIA CONFINADA 59

4.1.2. SISTEMA DE ALBAÑILERIA ARMADA 60

4.1.3. SISTEMA APORTICADO 62

4.1.4. SISTEMA DE MUROS Y LOSAS ARMADAS 63

4.1.5. SISTEMA DUAL 64

4.2. NO CONVENCIONALES

4.2.1. SISTEMAS ARMADOS

4.2.1.1. ESTRUCTURA DE CABLES ARRIOSTRADO 65

4.2.1.2. ESTRUCTURA DE ARMADURAS 66

4.2.1.3. ESTRUCTURA DE MALLAS ESTEREAS 67

4.2.1.4. ESTRUCTURAS ESPACIALES 68

4.2.1.5. ESTRUCTURAS ARBORIFORMES 69

4.2.2. SISTEMAS LAMINARES



4.2.2.1. ESTRUCTURA DOMO GEODÉSICO 70

4.2.2.2. ESTRUCTURA PLEGADURAS

4.2.2.3. ESTRUCTURA DE CASCARAS 71

4.2.3. SISTEMAS FUNICULARES 72

4.2.3.1. ESTRUCTURA DE CABLES EN CATENARIA

4.2.3.2. ESTRUCTURA TEXTILES 73

4.2.3.3. ESTRUCTURA NEUMÁTICAS 74

4.2.3.4. ESTRUCTURA TENSEGRITY 75

4.2.4. ESTRUCTURAS PARA RASCACIELOS 76

4.2.4.1. TUBO CALADO 77

4.2.4.2. TUBO EN TUBO 78

4.2.4.3. HAZ DE TUBO 80

4.2.4.4. SISTEMA RETICULADO 82



MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

1. AGREGADO: arena fina, arena gruesa, piedra chancada, hormigón

2. AGLOMERANTE: yeso, cal, cemento, arcilla, asfalto



YESO CAL

CEMENTO ARCILLA

ASFALTO



CONCEPTOS PREVIOS

1. FUERZA

La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles (efecto dinámico). En este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo.

Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. La fuerza es un modelo matemático de intensidad de las interacciones, junto con la energía.



2. EQUILIBRIO

La resultante de un sistema de fuerzas que actúan sobre un cuerpo es igual a cero, lo que implica la sumatoria de fuerzas es igual a cero

Un cuerpo cualquiera se encuentra en equilibrio cuando carece de todo tipo de aceleración

Existen dos tipos de equilibrio

2.1. EQUILIBRIO ESTÁTICO: Cuando un cuerpo no se mueve y su velocidad es cero y su aceleración también es cero, el cuerpo se mantiene en reposo.2.2. EQUILIBRIO CINÉTICO: Cuando está en movimiento en forma rectilínea (línea recta) a velocidad constante MRU

El estudio del equilibrio de los cuerpos es importante en aspectos tales como la determinación de la estabilidad de una construcción metálica, el diseño de un puente colgante o el cálculo de cualquier estructura de una obra.



3. REPOSO

Reposo es el estado de la materia en donde el cuerpo no se mueve. Se divide:

3.1. REPOSO ABSOLUTO es cualquier cuerpo en el espacio estático.3.2. REPOSO RELATIVO es un cuerpo arriba de otro en movimiento, ejemplo: un edificio, en teoría es estático pero la tierra está en movimiento

4. INERCIA

La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras la fuerza sea igual a cero, o la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniformes no hay una fuerza actuando sobre él.

Los dos usos más frecuentes en física son la inercia mecánica y la inercia térmica.

4.1. INERCIA MECÁNICA: Mide la dificultad para cambiar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo, depende de la cantidad de masa y del tensor de inercia.4.2. INERCIA TÉRMICA: Mide la dificultad con la que un cuerpo cambia su temperatura al estar en contacto con otros cuerpos o ser calentado, depende de la capacidad calorífica.



5. RIGIDEZ

La rigidez es la capacidad de un elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones y/o desplazamientos.

Para barras o vigas se habla así de rigidez axial, rigidez flexional, rigidez torsional o rigidez frente a esfuerzos cortantes, etc.

6. ARRIOSTRAMIENTO

Arriostramiento es la acción de rigidizar o estabilizar una estructura mediante el uso de elementos que impidan el desplazamiento o deformación de la misma.

Se consideran habitualmente elementos secundarios en las estructuras, sin embargo conviene no emplear para que el comportamiento del conjunto estructural sea el adecuado.



VIGAS CERCHAS

TORRE DE ALTA TENSIÓN

7. CONFINAMIENTO



Confinamiento es el empleo de dos materiales, así mejorando la resistencia.

MAMPARA + CONCRETO

8. ESBELTEZ

La esbeltez es la desproporción de que existe entre la sección de la barra y su longitud, lo que vuelve más susceptibles a pandear siendo así dúctiles.

9. DUCTIBILIDAD



La ductilidad es la propiedad que tiene un material de deformarse visiblemente antes de llegar a la ruptura. Esto es, que el material puede ser estirado considerablemente antes de romperse.

9.1. ELASTICIDAD: Se denomina la capacidad de un cuerpo de presentar deformaciones, cuando se lo somete a fuerzas exteriores, que pueden ocasionar que dichas deformaciones sean irreversibles, regresando adoptar su forma de origen natural.

9.2. PLASTICIDAD: Se denomina la capacidad de un cuerpo de presentar deformaciones, cuando se lo somete a fuerzas exteriores, que pueden ocasionar que dichas deformaciones sean irreversibles, ya no regresa a su estado inicial.

10. PANDEO



El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión. La fuerza es colineal al eje en elementos verticales.

En estructuras el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia.

11. FLEXIÓN



Existen materiales que pueden flexionarse o doblarse, con lo cual se curvan o deforman, al ser sometidos a una fuerza o carga, como la madera o el acero. Si a una viga que se encuentra apoyada en sus extremos, soporta una fuerza de dirección perpendicular a su eje, sufre en sus fibras una deformación (o flexión). Se someten las vigas, losas y viguetas.

12. RESISTENCIA

La resistencia es la capacidad de soportar las cargas y de resistir fuerzas aplicadas sin romperse.

13. ESTABILIDAD



Estabilidad es la capacidad de una estructura bajo las fuerzas que actúan sobre ella de alcanzar un estado de equilibrio mecánico.

Para conseguir mayor estabilidad se tiene que acumular la mayor cantidad de masa cerca de la base. Cuando tengamos estructuras muy altas habrá que ponerle una base grande y pesada para darle estabilidad.

14. COMPRESIÓN

La compresión es la resultante de las presiones que existen dentro de un sólido, caracterizado porque tiene una reducción de volumen o acortarlo en determinada dirección.

Se someten a compresión las columnas, muros, zapatas.



15. TRACCIÓN

La tracción es el esfuerzo a que está sometida un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto.

Dichas fuerzas que actúan en el cuerpo son fuerzas colineales al cuerpo.



16. CORTE

El corte es el resultado generado por un par de fuerzas que actúan en sentido opuesto con la particularidad de que no son colineales.

17. TORSIÓN

La torsión es la deformación de un eje, producto de la acción de dos fuerzas paralelas con direcciones contrarias en sus extremos, cuando uno de sus extremos permanece fijo y el otro se somete a una fuerza giratoria (un par).



18. EXCENTRICIDAD

La excentricidad es la asimetría en la distribución en planta de los elementos estructurales resistentes de un edificio causa una vibración torsional ante la acción sísmica y genera fuerzas elevadas en elementos de la periferia del edificio.

La vibración torsional ocurre cuando el centro de masa de un edificio no coincide con su centro de rigidez. Ante esta acción el edificio tiende a girar respecto a su centro de rigidez, lo que causa grandes incrementos en las fuerzas laterales que actúan sobre los elementos perimetrales de soporte de manera proporcional a sus distancias al centro de ubicación.

Por ejemplo en esta planta se observa un bloque de concreto asimétrico, que está cerca a las columnas dando lugar a una concentración de elementos rígidos y a una consecuente asimetría en planta, situación que fue responsable de la falla en torsión de la columna ante la acción sísmica.



19. APOYO

Apoyos sirven para transmitir a la infraestructura las reacciones verticales y horizontales producidas por las diferentes acciones.

19.1. APOYO SIMPLE: Que permiten rotación pero no desplazamiento

19.2. APOYO MOVIL: Que permiten rotación y desplazamiento



19.3. APOYO EMPOTRADO:

19.4. APOYO ARTICULADO:



20. PESO

El peso es la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo a causa de la atracción de este cuerpo por la fuerza de gravedad.

Depende de la intensidad del campo gravitaría en el lugar del espacio ocupado por el cuerpo.

21. MASA

La masa es la cantidad de materia con el cual el número y clase de partículas que lo conforman.



22. MOMENTO

Momento de una fuerza es la capacidad de una fuerza para producir rotación, es igual a la fuerza multiplicada por la distancia perpendicular entre la línea de acción de la fuerza y el centro de gravedad.

M = fuerza x distancia = Fxd

Momento es una magnitud vectorial, también se denomina momento dinámico sencillamente momento.

23. FATIGA

Fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.



24. ESFUERZO

Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza F):

Esfuerzo = fuerza / área = F / A

25. FLECHA

Flecha es la deformación que experimenta una viga sometida a flexión, debido a la presión ocasionada por la carga en su punto central.

Se denomina Flecha al efecto provocado en una viga, forjado, cubierta o cualquier otro elemento constructivo horizontal que se vea afectado por una fuerza vertical en algún punto interior del mismo.



26. CATENARIA

Catenaria es la curva cuyo trazado sigue la forma que adquiere una cadena, cable o cuerda de densidad uniforme y perfectamente flexible sujeta por sus dos extremos y que se encuentra sometida únicamente a las fuerzas de la gravedad.



ESTRUCTURA

1. DEFINICION

Conjunto de elementos colocados de tal forma que permanecen sin deformarse ni desplomarse soportando las fuerzas o pesos.

2. PROBLEMA QUE RESUELVEN

o Proteger y dar sustentación a un conjunto: esqueleto, armazones.o Almacenar materiales: presas, reservorios.o Cerrar y cubrir espacios: techumbres, bóvedas, cúpulas.o Salvar accidentes geográficos: Puentes, túneles.o Alcanzar alturas en el espacio: torres, grúas, antenas.o Generar superficies: carreteras, estadios, aeropuertos.



3. FUERZAS QUE ACTUAN

o La primera fuerza que se produce en una estructura incluye el peso propio, además está la sobrecarga que tenga que soportar. Las dos juntas forman la fuerza de acción que ejerce la estructura. La fuerza de reacción necesaria para que la estructura se mantenga ha de resistir toda la de acción.

o Cuando las fuerzas de acción y de reacción son iguales se produce lo que llamamos equilibrio estático

o Cuando las fuerzas de acción superan a la reacción se produce el equilibrio dinámico, que es el que tiene lugar en estructuras que se desplazan como los automóviles, bicicletas, etc.

4. ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Es cada una de las partes diferenciadas aunque vinculadas en que puede ser dividida una estructura a efectos de su diseño.

Los elementos estructurales suelen clasificarse en virtud de tres criterios principales:



4.1. DIMENSIONALIDAD DEL ELEMENTO, según puedan ser modelizados como elementos unidimensionales (vigas, arcos, pilares,...), bidimensionales (placas, láminas, membranas) o tridimensionales (zapatas).

4.2. FORMA GEOMÉTRICA Y/O POSICIÓN, la forma geométrica concreta afecta a los detalles del modelo estructural usado, así si la pieza es recta como una viga o curva como un arco, el modelo debe incorporar estas diferencias, también la posición u orientación afecta al tipo de estado tensional que tenga el elemento.

4.3. ESTADO TENSIONAL Y/O SOLICITACIONES PREDOMINANTES, los tipos de esfuerzos predominantes pueden ser tracción (membranas y cables), compresión (pilares), flexión (vigas, arcos, placas, láminas) o torsión (ejes de transmisión, etc.).

Solicitaciones predominantes

Unidimensionales Bidimensionalesrectos curvos planos curvos

Flexiónviga recta,

dintel, arquitrabe

viga balcón, arco

placa, losa, forjado, muro de

contención

lámina, cúpula

Tracción cable tensado catenaria membrana elástica

Compresión pilar muro de carga

5. FUNCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS

Soportar un conjunto de cargas:

o Peso propio (carga muerta)o Cargas de funcionalidad (carga viva o sobrecarga)o Acciones externas varias (sismos, vientos, impactos, temperatura)



Las cargas que pueden actuar sobre una estructura son muy variables, debiendo soportar las combinaciones desfavorables en cuanto a: estabilidad, resistencia, deformación limitada.

6. ACCIONES Y REACCIONES SOBRE LOS ELEMENTOS Y/ O ESTRUCTURAS

Clasifican en base a la variación de su intensidad con el tiempo:

o PERMANENTES: Actúan en forma continua sobre la estructura cuya intensidad no varía con el tiempo (carga muerta, empujes estáticos de la tierra)

o VARIABLES: Inciden en una estructura con intensidad variable con el tiempo, pero alcanzan valores importantes durante lapsos grandes (carga viva, cambio de temperatura, cambios volumétricos).

o ACCIDENTALES: No se deben al funcionamiento normal de la construcción y toman valores significativos, solo durante algunos minutos, segundo en la vida útil de la estructura (sismos, vientos, explosiones).



7. ¿POR QUÉ FALLAN?

o Cuando las fuerzas de acción se hacen superiores a las de reacción, la estructura falla y se hunde. ¿Por qué pasa esto?:

o A veces por la fatiga elástica causada por la actuación repetida de una fuerza que en principio se resiste

o Otras veces por un diseño o una fabricación defectuosos. O porque las uniones entre las partes son inadecuadas.

o Otras veces porque se producen situaciones imprevisibles o catastróficas.

8. ELEMENTOS RESISTENTES

Muchos de los elementos que proporcionan resistencia a las estructuras pueden encontrarse en un gran número de ellas.

o Los pilares son apoyos verticales para las vigas y el resto de la estructurao Las vigas son piezas horizontales que soportan cargas apoyadas en dos puntos. o Los tirantes o tensores son cables que mantiene sujetos elementos colgantes o

verticales o Las escuadras son triángulos rectángulos que refuerzan las estructuras.



TRAMA ESTRUCTURALTrama es la materialización compositiva de la estructura. Se basa en elementos que por la forma que ocupan en el espacio crean una especie de red.

En Arquitectura se entiende como trama a la repetición uniforme de ciertos elementos en dos sentidos, para fachadas o plantas; y en tres sentidos si se considera el espacio. Esto permite dotar al edificio de un orden, a la vez que se marcan las proporciones del mismo. Además, constructivamente, el uso de elementos repetitivos y de dimensiones similares ayuda tanto en los costos, como en la elaboración del edificio.

En general, la estructura de cualquier edificio se considera como una trama tridimensional de elementos (compuesta por pilares, columnas, vigas y trabas); y al ser regular contribuye a la estabilidad estructural, como así también a organizar el diseño de manera formal y económica.


http://www.casasyfachadas.com/2010/11/un-complejo-entramado-de-la-arquitectura-moderna-en-un-ambiente-dramatico-casa-leferve/


TIPOS DE TRAMAS

1. TRAMA ORTOGONAL:

Se crea estableciendo un esquema regular de puntos que definen las intersecciones de dos conjuntos de líneas paralela, al proyectarla en la tercera dimensión se obtiene una serie de unidades espacios modulares y repetidos. Su capacidad de organización es fruto de su regularidad y continuidad que engloba a los mismos elementos que distribuye.



2. TRAMA RADIAL:

Se compone de la combinación de un esquema central con elementos estructurados linealmente. A diferencia de la central que posee carácter introvertido, esta organización se manifiesta extrovertida.



3. TRAMA VARIACIÓN:

Se crea estableciendo un esquema de irregularidad de los puntos que definen las intersecciones de dos conjuntos de líneas, al proyectarla en la tercera dimensión se obtiene una serie de espacios. También es la unión de dos tipos de tramas.



4. TRAMA FRACTAL U ORGÁNICA:

Se compone de un objeto semigeométrico cuya estructura básica, fragmentada o irregular, se repite a diferentes escalas.

Son aparentemente muy distintas, revela una similitud estructural patente en el modo en que los patrones se repiten a niveles cada vez más pequeños a lo largo de la construcción.



ELEMENTOS ESTRUCTURALES1. LOSAS

Las losas son elementos estructurales bidimensionales, las cargas que actúan sobre las losas son esencialmente perpendiculares al plano principal de las mismas, por lo que su comportamiento está dominado por la flexión.

TIPOS DE LOSAS

1.1. LOSAS POR EL TIPO DE APOYO

Las losas pueden estar soportadas perimetral e interiormente por vigas monolíticas de mayor peralte, por vigas de otros materiales independientes o integradas a la losa; o soportadas por muros de concreto, muros de mampostería o muros de otro material, en cuyo caso se las llama Losas Sustentadas sobre Vigas o Losas Sustentadas sobre Muros, respectivamente.



Las losas pueden sustentarse directamente sobre las columnas, llamándose en este caso Losas Planas, que en su forma tradicional no son adecuadas para zonas de alto riesgo sísmico como las existentes en nuestro país, pues no disponen de capacidad resistente suficiente para incursionar dentro del rango inelástico de comportamiento de los materiales, con lo que se limita considerablemente su ductilidad. Pueden utilizarse capiteles y ábacos para mejorar la integración de las losas planas con las columnas, y para mejorar la resistencia de las losas al funcionamiento.



Las losas planas pueden mejorar relativamente su comportamiento ante los sismos, mediante la incorporación de vigas embebidas o vigas banda, con ductilidades apropiadas, en cuyo caso se llaman Losas Planas con Vigas Embebidas, que pueden ser útiles para edificios de hasta 4 pisos, con luces y cargas pequeñas y medianas.

1.2. LOSAS POR LA DIRECCION DE TRABAJO

Si la geometría de la losa y el tipo de apoyo determinan que la magnitud de los esfuerzos en dos direcciones ortogonales sea comparables, se denominan Losas Bidireccionales. Si los esfuerzos en una dirección son preponderantes sobre los esfuerzos en la dirección ortogonal, se llaman Losas Unidireccionales.



1.3. LOSAS POR LA DISTRIBUCION INTERIOR DEL HORMIGON

Cuando el concreto ocupa todo el espesor de la losa se la llama Losa Maciza, y cuando parte del volumen de la losa es ocupado por materiales más livianos o espacios vacíos se la llama Losa Alivianada o Losa Aligerada o losa nervada.

Las losas alivianadas son las más populares en nuestro país por lo que, a pesar de que los códigos de diseño prácticamente no las toman en consideración, en este documento se realizará un análisis detallado de las especificaciones que les son aplicables.

Los alivianamientos se pueden conseguir mediante mampuestos aligerados de concreto (son los de mayor uso en nuestro medio), cerámica aligerada, formaletas plásticas recuperables o formaletas de madera.



1.4. LOSAS COLABORANTES

El sistema de losa con placa colaborante es un tipo de losa compuesta, que usa un perfil de acero galvanizado diseñado para anclarse perfectamente al concreto y formar de esta manera una losa reforzada. Las láminas de acero funcionan como un encofrado colaborante, capaces de soportar el hormigón vertido, la armadura metálica y las cargas de ejecución. Posteriormente, las láminas de acero se combinan estructuralmente con el hormigón endurecido y actúan como armadura a tracción, comportándose como un elemento estructural mixto entre el hormigón y el acero.



2. VIGAS

Viga es un elemento constructivo lineal que trabaja principalmente a flexión. En las vigas la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal.

En las vigas la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal.

El esfuerzo de flexión provoca tensiones de tracción y compresión, produciéndose las máximas en el cordón inferior y en el cordón superior respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento flector y el segundo momento de inercia. En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes. También pueden producirse tensiones por torsión, sobre todo en las vigas que forman el perímetro exterior de un forjado. Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia mediante un modelo de prisma mecánico.

TIPOS DE VIGAS

2.1. POR LA FORMA



Estructuras horizontales o inclinadas que pueden ser de cualquier forma pero prefieren de estructuras regulares por su facilidad de construcción y diseño, en el caso particular de concreto armado.

o VIGA PERALTADA O ESTRUCTURAL

o VIGA INVERTIDA

o VIGA CHATA

o VIGA DE BORDE O DE REMATE TERMINAL

o VIGA SOLERA

2.2. POR LA CONDICIÓN ESTÁTICA



Vigas en las cuales él número de reacciones en los apoyos puede ser determinadas con las ecuaciones de equilibrio disponibles ΣFy, ΣFx, ΣM ;esto implica que el número de reacciones.

2.2.1. VIGAS HIPOSTATICASUn apoyo, forma de “T”

2.2.2. VIGAS ISOSTATICASDos apoyos, más estables que las hipostáticas

2.2.3. VIGAS HIPERESTATICASMás de dos apoyos



3. COLUMNA

Una columna es un elemento axial sometido a compresión, lo bastante delgado respecto su longitud, para que abajo la acción de una carga gradualmente creciente se rompa por flexión lateral o pandeo ante una carga mucho menos que la necesaria para romperlo por aplastamiento.

Sometido a flexo – compresión toda columna sometida a la acción simultánea de compresión axial y momento flector, se diseñara para combinación del momento que actúa simultáneamente para la carga axial.



4. MURO O MURO PORTANTE

Se denomina muro de carga o muro portante a las paredes de una edificación que poseen función estructural; es decir, aquellas que soportan otros elementos estructurales del edificio, como arcos, bóvedas, vigas o viguetas de forjados o de la cubierta.

Cuando los muros soportan cargas horizontales, como las presiones del terreno contiguo, se denominan muros de contención.



PLACA: Son estructuras rígidas, generalmente monolíticas, que dispersan las cargas aplicadas según un patrón multidireccional, con las cargas siguiendo generalmente las rutas más cortas y más rígidas hasta los apoyos. Un ejemplo común de una placa es una losa de concreto reforzado.

MURO PANTALLA: tipo de pantalla (estructura de contención flexible), empleado habitualmente en ingeniería civil.

5. CIMENTACIÓN

Conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales.

Criterios de cimentación: tipo de suelo, resistencia del suelo, napa freática, numero de niveles y uso de la edificación.



TIPOS DE CIMENTACIÓN

5.1. SUPERFIALES

Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal.

5.1.1. CIMENTACIÓN CORRIDAS

El uso de cimentaciones corridas es muy común en edificios o casas-habitación con estructura libre o especial; se pueden inclusive tener una combinación de concreto y piedra, si el terreno es suficientemente resistente para soportar dicha carga. Hay puntos en toda la estructura de la cimentación que se tiene una superposición de cargas (en un cruce de ejes) que se debe tomar en cuenta y que puede ser necesario el empleo de refuerzos.



5.1.2. ZAPATASUna zapata es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada), que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a compresión medias o altas. Consisten en un ancho prisma de concreto situado bajo los pilares de la estructura. Su función es transmitir al terreno las tensiones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla.

5.1.2.1. ZAPATAS AISLADASEmpleadas para pilares aislados en terrenos de buena calidad, cuando la excentricidad de la carga del pilar es pequeña o moderada.

5.1.2.2. ZAPATAS COMBINADA



5.1.2.3. ZAPATAS CONECTADASEstructuralmente se tienen dos zapatas aisladas, siendo una de ellas excéntrica, la que está en el límite de propiedad y diseñado bajo la condición de presión uniforme del terreno. La viga de conexión debe ser muy rígida para que sea compatible con el modelo estructural supuesto.

5.1.2.4. ZAPATAS CORRIDAS



5.1.3. PLATEA DE CIMENTACIÓN

5.2. PROFUNDAS

Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el



terreno. Deben ubicarse más profundamente, para poder distribuir sobre una gran área, un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga.

5.2.1. PILOTES

Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ).

5.2.2. MURO PANTALLA

El muro pantalla es un muro de hormigón armado ejecutado in situ en el terreno, constituyen un tipo de Cimentación Profunda muy usada en edificios de altura, que actúa como un muro de contención.



5.2.3. CAISSON

Utilizada cuando los suelos no son adecuados para cimentaciones superficiales por ser blandos. Los pozos de cimentación también son frecuentemente utilizados para cimentar pilares de puentes en el cauce de los ríos cuando no es posible o no es conveniente crear un desvío parcial o total del río.




1. ¿QUE SON SISTEMAS ESTRUCTURALES?

Es el modelo físico que sirve de marco para los elementos estructurales, y que refleja un modo de trabajo.

2. OBJETIVO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

•Conocer e identificar las exigencias básicas que deben satisfacer las estructuras, relativas a las acciones mecánicas.

•Conocer los tipos y clases de sistemas estructurales utilizados en construcción arquitectónica y las referencias normativas.

3. IMPORTANCIA DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

Los sistemas estructurales constituyen un estudio fundamental para la construcción de toda estructura. Pues al margen del buen diseño arquitectónico y de la funcionalidad de la edificación es muy importante y a la vez obligatorio que la estructura esté en capacidad de soportar las cargas que le serán impuestas durante su periodo de vida.

4. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

4.1. CONVENCIONALES

4.1.1. SISTEMA DE ALBAÑILERIA CONFINADA

La albañilería confinada es la técnica de construcción que se emplea normalmente para la edificación de una vivienda. En este tipo de construcción se utilizan ladrillos de arcilla King kong, columnas de amarre, vigas soleras, etc.



En este tipo de viviendas primero se construye el muro de ladrillo, luego se procede a vaciar el concreto de las columnas de amarre y, finalmente, se construye el techo en conjunto con las vigas.

ELEMENTOS

o Ladrillo King Kongo Columnas y vigaso Losas aligeradas

VENTAJAS

o Alta resistencia al fuego por el uso de materiales incombustibleso Es la técnica más utilizada en el medioo Fácil de conseguir la mano de obra que conozca el sistema o Buenas propiedades térmicas y acústicaso Es muy resistente a sismos pudiéndose construir hasta 5 niveles

DESVENTAJAS

o El espesor del muro quita área a los ambienteso No se podrá realizar modificaciones futuras como vanos, etc.



o No se puede construir más de 1.2 m de altura por día.

4.1.2. SISTEMA DE ALBAÑILERIA ARMADA

Se construye con bloques de concreto.

Utiliza acero como refuerzo en los muros que se construyen. Suele utilizarse ladrillos mecanizados, cuyo diseño facilita la inserción de los tensores para darle mayor flexibilidad a la estructura

Se utilizan ambos materiales actúan conjuntamente para resistir los esfuerzos.



ELEMENTOS

o Bloque de concretoo Acero o Concreto fluidoo Mortero de pega

VENTAJAS

o Alta resistencia al fuego por que usa materiales incombustibleso No requiere encofradoso No requiere tarrajeoo Más resistente a los sismos o Requiere poco mortero o Requiere herramientas convencionales o Hasta 6 niveles

DESVENTAJAS

o Espesor del muro importante restando áreas a los ambientes



o No se podrá realizar modificaciones en los muros de cargao Requiere mano de obra calificadao Requiere mayor control de obrao Plantas típicas

4.1.3. SISTEMA APORTICADO

Este es un sistema que basa su estructura en pórticos que forman un conjunto esqueletal de vigas y columnas conectadas rígidamente por medio de nudos, los cuales caracterizan este sistema, y en donde los vanos entre las columnas y las vigas son complementados por mampostería o algún tipo de cerramiento equivalente, que no tienen función estructural.

Los elementos porticados, son estructuras de concreto armado, formado por columnas y vigas unidas en zonas de confinamiento donde forman ángulo de 90°.



VENTAJAS

o Libertad en la distribución de los espacios internos del edificioo Son estructuras muy flexibles que atraen pequeñas solicitaciones sísmicaso Hasta 9 niveles

DESVENTAJAS

o Este tipo de construcción húmeda es lenta, pesadao El sistema en general presenta una baja resistencia y rigidez a las cargas

laterales.

4.1.4. SISTEMA DE MUROS Y LOSAS ARMADAS

También llamado muro de ductilidad limitada, SMDL O MLA

Es un sistema estructural formado solamente por muros, por lo cual no posee columnas. Es por ello que las losas se apoyan directamente sobre los muros. El muro es portante de concreto armado, tiene un espesor de 10 ó 12 cm. Los edificios de muros de ductilidad limitada, se caracterizan por tener muros delgados de concreto armado que reciben las cargas verticales de gravedad (portante–resiste la loza y su propio peso) y resisten las fuerzas horizontales de sismo.



Hasta 25-30 niveles

4.1.5. SISTEMA DUAL

Sistema estructural empleado para resistir fuerzas laterales formado por la combinación de un sistema resistente al momento flector y la rigidez de una pared de arriostramiento.

Aporticado mas muros y losas armadas. Más resistente de todos los sistemas convencionales.



4.2. NO CONVENCIONALES

4.2.1. SISTEMAS ARMADOS

Son ensambles de tirantes a tensión, puntales a compresión configurados en triángulos con juntas articuladas todas las fuerzas internas son axiales

4.2.1.1. ESTRUCTURA DE CABLES ARRIOSTRADO

El cable está sometido a tensión, no puede resistir compresión. Cable de acero , larguero, varillas delgadas

Las estructuras arriostradas por cables soportan cargas horizontales por medio de cables diagonales suspendidos de un soporte más alto.



PATCENTER, RICHARD ROGERS

PUENTE ALAMILLO



4.2.1.2. ESTRUCTURA DE ARMADURAS

Son ensambles triangulares que distribuyen cargas a los soportes a través de una combinación de miembros conectados por juntas articuladas configuradas en triángulos de manera que todos estén en compresión o tensión pura (sin flexión o cortante) y todas las fuerzas de empuje se descomponen internamente.

CENTRO GEORGES POMPIDOU

GUND HALL



4.2.1.3. ESTRUCTURA DE MALLAS ESTEREAS

También estéreo estructura espaciales

Es una estructura espacial reticulada compuesta por barras y nudos que unidos entre sí forman un tejido sinérgico extremadamente resistente y liviano. Consiste de por lo menos dos mallas paralelas externas y una malla interna conectiva. La combinación de estas mallas forman a su vez una compleja red geométrica y repetitiva de polígonos, poliedros y triángulos equiláteros.



4.2.1.4. ESTRUCTURAS ESPACIALES

Es un método constructivo que posee una estructura compuesta por un gra número de elementos de acero semejante, relativamente pequeño y estandarizado que conforman una retícula tridimensional, estos elementos están unidos a través de nudos de acero. Estas estructuras son de formas geométricas muy variadas



4.2.1.5. ESTRUCTURAS ARBORIFORMES

Nacen de una búsqueda en la eficiencia de las estructuras

Se basa en una trasmisión vertical de las cargas, las cuales llegan a unos puntos hasta llegar a unos apoyos en el suelo, preferiblemente uno , o los más pocos posibles.

AEROPUERTO DE STUTTGART



4.2.2. SISTEMAS LAMINARES

Son cuerpos en los cuales dos de sus dimensiones predominan sobre su espesor. Son aquéllas que actúan principalmente por su continuidad estructural y su forma. Las láminas son elementos superficiales de poco espesor.

Construir cubiertas, depósitos, silos o depósitos de sólidos a granel y cimentaciones, entre otras estructuras

4.2.2.1. ESTRUCTURA DOMO GEODÉSICO

Una cúpula geodésica es parte de una esfera geodésica, un poliedro generado a partir de un icosaedro o un dodecaedro, aunque puede generarse de cualquiera de los sólidos platónicos.

4.2.2.2. ESTRUCTURA PLEGADURAS

Son estructuras laminares de superficie quebrada, formando un conjunto de elementos planos de pequeño espesor, generalmente rectangulares, y actúan principalmente por su continuidad estructural y su forma.



4.2.2.3. ESTRUCTURA DE CASCARAS

Las cáscaras son láminas curvas que logran el equilibrio de las cargas externas por medio de la combinación de esfuerzos de tracción y compresión normales a la sección estudiada y tangencial a su curvatura.

OPERA DE SIDNEY



4.2.3. SISTEMAS FUNICULARES

Estructura predeterminada para soportar una carga determinada mediante fuerzas laterales o de compresión.

4.2.3.1. ESTRUCTURA DE CABLES EN CATENARIA

Estructura cuya forma responde a las cargas aplicadas de modo que las fuerzas internas resultantes son de compresión o tensión directa. Si se aumentan las cargas, el número de segmentos se aproxima a la forma de una curva (carga uniformemente distribuida).

PABELLON DE PORTUGAL



4.2.3.2. ESTRUCTURA TEXTILES

Comúnmente conocida como tensoestructuras, estructuras de membrana tensada, estructuras de tela a tracción, cubiertas tensadas, etc. El componente clave de la arquitectura textil es la membrana (textil). El tipo de membrana que seleccione va a depender del diseño de su estructura, durabilidad, atractivo estético y requerimientos según la ubicación del proyecto. La membrana que se mantiene bajo un estado de pre-tensión por elementos estructurales y sistemas de apoyo.

VENTAJAS

o Por lo general son traslucidas es decir dispersan la luz natural (una excelente alternativa al policarbonato o vidrio para sistemas de techo vidriado).

o Mayor transmisión de la luz durante el día (suficiente para reducir los requerimientos de iluminación artificial en un 5% - 20%).

o Absorbe energía solar (4% - 17%) y reduce la carga de calor.o No requiere mayor mantenimiento en comparación al vidrio.o Diseñadas para un montaje rápido.o Muy eficientes estructuralmente, se puede cubrir grandes luces con menos

materiales



4.2.3.3. ESTRUCTURA NEUMÁTICAS

Tiene como principal sostén el aire. Es decir, las construcciones neumáticas son aquellas que se pueden hacer a partir de aire. Las estructuras neumáticas desafían la gravedad de una manera completamente original, pues contrariamente a las estructuras comunes cuyo peso debe ser distribuido en el suelo, imponen una carga que actúa en sentido contrario a la gravedad.

PABELLON FINMECANICA



4.2.3.4. ESTRUCTURA TENSEGRITY

Una estructura tensegrity (estructura en tensegridad) es una estructura en autoequilibrio estable formada por elementos que trabajan a compresión (barras) y elementos que trabajan a tracción (cables). El equilibrio de esfuerzos es lo que proporciona estabilidad y rigidez a la estructura. Las barras no se tocan entre sí y están unidas por una red de cables que delimita la estructura.



4.2.4. ESTRUCTURAS PARA RASCACIELOS

4.2.4.1. TUBO CALADO

La necesidad de iluminación mediante vanos que poseen naturalmente los edificios, los transforma en un tubo calado, lo que disminuye lógicamente su rigidez, aunque sin perder sus cualidades. Por eso las columnas y vigas tienen una separación muy reducida que asegure una preeminencia clara de llenos sobre vacíos, adoptando la fachada el aspecto de una pared perforada.

DEWITT CHESTNUT APARTMENTS



WORLD TRADE CENTER



4.2.4.2. TUBO EN TUBO

La parte innovadora del tubo en tubo es que, simplemente los tubo perimetrales están solo hechos por la tensión de cables que viajan en espiral, a lo largo de la altura de la torre. Los cables son el apoyo d las losas en su parte exterior lo que hace que tengamos un interior muy abierto al exterior y un interior libre de columnas.

BANCO DE CHINA



TORRE MULIERIS



4.2.4.3. HAZ DE TUBO

Constituido por un conjunto de tubos, lo que permite rigidizar notablemente el conjunto y solucionar prácticamente el retraso del cortante logrando un comportamiento que difiere muy poco del tubo ciego ideal, con una distribución de tensiones casi uniforme entre las columnas de esquina y las centrales.

EMPIRE STATE



TORRE SEARS



4.2.4.4. SISTEMA RETICULADO

Se denomina así porque el tubo está constituido por un verdadero reticulado que da lugar a una mayor separación tanto de columnas como de vigas, pues son ahora las barras diagonales quienes han de absorber las bielas comprimidas y fraccionadas generadas por el corte.

Esto permite que la fachada vaya recuperando la transparencia y liviandad que le sustrajera el tubo calado con su característica opacidad.

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BANCO DE CHINA


sistemas estructurales

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