Este documento describe diferentes sistemas estructurales. Define un sistema estructural como el modelo físico que sirve de marco para los elementos estructurales. Describe los sistemas aporticados, de muros portantes, combinados y duales, incluyendo sus características, ventajas y desventajas. También cubre conceptos como perfiles metálicos estructurales.

1. SISTEMAS ESTRUCTURALES
Participante. Genesis de la Ch. Mendoza R.
Prof. Arq. Cedilly Guedez
Cátedra. Proyecto de Estructura

2. INTRODUCCION
Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que
exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra. Por
ello la función de una estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un punto a
otro en el espacio, resistiendo su aplicación sin perder la estabilidad.
Por tal motivo, 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 o moléculas del elemento
estructural cuando la estructura global se encuentra sometida a cargas
externas. Su determinación es la esencia del análisis estructural.
De esta forma, 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. Es por que ello que a
continuación se podrá observar sobre los tipos de sistemas estructurales,
concepto características, ventajas y desventajas, entre otros.

3. DEFINICION
Un sistema estructural es el modelo físico que sirve de marco para los
elementos estructurales, y que refleja un modo de trabajo. Un objeto
puede tener, a su vez, una mezcla de sistemas estructurales.
Pueden clasificarse por su campo de actuación (informática, molecular),
sistema de trabajo (de vector activo, de compresión, de tracción) y
material (fibra natural, piedra natural, cerámica).

4. CARACTERISTICAS
 Funciones estructurales específicas
como: resistencia a la compresión
o tensión, para cubrir claros
horizontales o verticales, entre
otras.
 Forma geométrica u orientación.
 Materiales de los elementos.
 Forma de unión de los elementos.
 Forma de apoyo de la estructura.
 Cargas o fuerzas que soporta la
estructura.
 Condiciones de uso, función, forma
y escala.
 Limitaciones de forma y escala

5. TIPOS
SISTEMAS APORTICADOS
Un sistema porticado es el que utiliza
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, especialmente
en hormigón desde la patente Domino de
Le Corbusier. Los forjados transmiten las
cargas a los pilares o muros, y éstos a la
cimentación.

6. VENTAJAS
 El sistema aporticado tiene la ventaja al
permitir ejecutar todas las modificaciones
que se quieran al interior de la vivienda, ya
que en ellos muros, al no soportar peso,
tienen la posibilidad de moverse.
 Proceso de construcción relativamente simple
y del que se tiene mucha experiencia.
 Generalmente económico para edificaciones
inferiores a 20pisos.
 El sistema aporticado posee la versatilidad
que se logra en los espacios y que implica el
uso del ladrillo.
 El sistema aporticado por la utilización
muros de ladrillo y éstos ser huecos y tener
una especie de cámara de aire, el calor que
trasmiten al interior de la vivienda es mucho
poco.
DESVENTAJAS
 Las luces tienen longitudes
limitadas cuando se usa concreto
reforzado tradicional
(generalmente inferiores a 10
metros). La longitud de las luces
puede ser incrementada con el
uso de concreto pretensado.
 Generalmente, los pórticos son
estructuras flexibles y su diseño
es dominado por
desplazamientos laterales para
edificaciones con alturas
superiores a 4 pisos.
 Este tipo de construcción húmeda
es lenta, pesada y por
consiguiente más cara.
 Obliga a realizar marcha y
contramarcha en los trabajos.

7.  Es el sistema de construcción más difundido en
nuestro país y el más antiguo. Basa su éxito en la
solidez, la nobleza y la durabilidad. Un sistema
aporticado es aquel cuyos elementos estructurales
principales consisten en vigas y columnas conectados
a través de nudos formando pórticos resistentes en
las dos direcciones principales de análisis (x e y).
 El comportamiento y eficiencia de un pórtico rígido
depende, por ser una estructura hiperestática, de la
rigidez relativa de vigas y columnas. Para que el
sistema funcione efectivamente como pórtico rígido
es fundamental el diseño y detallado de las
conexiones para proporcionarle rigidez y
capacidad de transmitir momentos.
 Económicamente no se puede fijar un límite de
altura generalizado para los edificios con sistemas
de pórticos rígidos, pero se estima que en zonas
poco expuestas a sismos el límite puede estar
alrededor de 20 pisos. Y para zonas de alto riesgo
sísmico ese límite se tiene que encontrar en
alrededor de 10 pisos.
CARACTERISTICAS

8. TIPOS
SISTEMA DE MUROS PORTANTES
(ESTRUCTURA TIPO TÚNEL)
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.
En los sistemas tipo cajón, las cargas gravitacionales se transmiten a la
fundación mediante fuerzas axiales en los muros, los momentos
flexionantes son generalmente muy pequeños comparados a los
esfuerzos cortantes, por lo cual no se puede esperar un
comportamiento dúctil, al no producirse disipación de energía.
Asimismo, cuando se diseñen estos sistemas, es recomendable
aprovechar la gran capacidad de carga y la gran resistencia y
rigidez lateral, pero recordar que al estar sometidos a considerables
esfuerzos cortantes, se debe diseñar el sistema a grandes cargas
laterales en el rango elástico, para no considerar reducciones
importantes por comportamiento inelástico.

9. VENTAJAS
 Es un sistema que constructivamente es rápido de ejecutar, ya que se
utilizan encofrados de acero con forma de “U Invertida” que dispuestos en
el sitio permiten vaciar los muros y las losas de manera simultánea. Se
puede llegar a construir un nivel de 1200 m2 cada 3 días.
 Por el tipo de encofrado, el sistema permite que se construyan varios
edificios simultáneamente, ya que mientras un edificio se va desencofrando,
se puede ir encofrando el otro y así cumplir con los tiempos de fraguado
del concreto.
 Comparado a un sistema aporticado tradicional, el sistema Tipo Túnel
puede costar entre un 25 a 30% menos. Además de su rápida ejecución,
el hecho de ya tener muros permite un ahorro en costos en la construcción
de las paredes de bloques y el friso de las mismas.
 Es un sistema que bien configurado es poco propenso al colapso, ya que
ofrece gran resistencia a los esfuerzos laterales.
 Como es un sistema muy rígido, donde casi no se producen
desplazamientos laterales, los elementos no estructurales no sufren daños
considerables.
 Termina siendo una estructura mucho más liviana que el sistema
aporticado, y gracias a su rigidez lateral se pueden llegar a construir
edificios de más de 30 pisos de altura.

10. DESVENTAJAS
 Por ser un sistema que posee gran rigidez, estará expuesto a grandes
esfuerzos sísmicos, los cuales tienen que ser disipados por las fundaciones,
esto significa que debe estar sustentado por un suelo con gran
capacidad portante.
 Por poseer losas de delgado espesor, la longitud de los ramales de
instalaciones de aguas servidas es limitada. En algunos casos se tiene
que llegar a aumentar el espesor de la losa donde van ubicados los
baños para poder cumplir con las pendientes.
 Por la continuidad de los muros en toda su longitud, existirán grandes
limitaciones en cuanto a la distribución de los espacios internos de cada
planta, por lo que su uso principal es de viviendas multifamiliares u
hoteles.
 Generalmente se requiere en la planta baja mayores espacios libres, ya
sea para estacionamientos o en el caso de un hotel para el lobby. Como
no se puede aumentar el espesor de la losa, debido al encofrado, se
tiene que implementar el uso de losas post-tensadas, pero esta técnica
no es aplicada en Venezuela.
 Puede llegar a ser un sistema muy vulnerable si la configuración
estructural no posee líneas de resistencias en las dos direcciones
ortogonales. Por lo cual es muy importante que exista una interacción
entre Arquitecto-Ingeniero al momento de realizar el proyecto.

11. CARACTERISTICAS
 Lo principal en este elemento, es lograr que se a lo
suficientemente resistente para soportar las cargas que le son
transmitidas por los elementos que soportan, como cubiertas,
entrepisos, otros muros superiores, etc. Para lograr la resistencia
necesaria se debe tener en cuenta, el espesor del muro, la
calidad de los materiales con que se construye, la altura y el
tipo de carga que soportará. Los muros de carga reciben y
transmiten las cargas de forma lineal.
 De acuerdo al material con que son construidos, pueden ser de
hormigón armado, piedras naturales, ladrillos de barro y
bloques de mortero. Estos últimos son los más usados, debido al
alto costo de los de hormigón, y las piedras están en desuso.
 Cuando los muros de carga se construyen de ladrillos, tienen
espesores del largo de un ladrillo (citarón), o sea, unos 0,25 m,
aunque para cargas ligeras se emplea la forma de citara,
teniendo entonces el ancho que es de 0,12 m.
 Cuando es de bloques, el espesor será de 0,20 m que es el
ancho estándar de un bloque. Tanto en un caso como en el otro,
los elementos se unen entre sí con una mezcla aglutinante de
cemento, arena y recebo, o de cemento, cal y arena, o de
cemento y arena.

12. TIPOS
SISTEMA COMBINADO
Es un sistema estructural en el cual:
1. Las cargas verticales son resistidas por un
pórtico no resistente a momentos
esencialmente completo y las fuerzas
horizontales son resistidas por muros
estructurales o pórticos con diagonales.
2. Las cargas verticales y horizontales son
resistidas por un pórtico resistente a
momentos esencialmente completo
combinado con muros estructurales o pórticos
con diagonales y que no cumplen los
requisitos de un sistema dual.
Se utilizan es los grandes rascacielos, se
combina la acción de los muros perimetrales y
céntricos o núcleo con los marcos y entramados.
Los marcos y entramados toman las cargas
gravitacionales (Carga Viva y Muerta) y los
muros las cargas laterales (Vientos y Sismos).

13. TIPOS
SISTEMA DUAL
Es un sistema estructural que tiene un pórtico
espacial resistente a momentos y sin diagonales,
combinando con muros estructurales o pórticos con
diagonales para que el sistema estructural se
pueda clasificar como sistema dual se deben
cumplir una serie de requisitos.
De este modo, este es el sistema en el que con
serie de requisito de manera que las cargas son
muy puntuales y divididas a igual forma. Además,
es si esta muy bien planteado pese a los requisitos
ya que no responde a la flexión o pandeo y el
esfuerzo a compresión es directo y puntual son
muy rígidos.
Asimismo, este trabaja muy bien al momento de
los volados o salidas que intervienen ya que
combinamos dos sistemas .

14. DESVENTAJASVENTAJAS
• Se genera una estructura con una
resistencia y rigidez lateral
sustancialmente mayor al sistema de
pórticos, lo cual lo hace muy eficiente
para resistir fuerzas sísmicas. Y siempre
y cuando haya una buena distribución
de los elementos rígidos.
• se puede obtener las ventajas del
sistema aporticado, en cuando a su
ductilidad y distribución de espacios
internos.
• Es muy común, sobretodo en la vieja
práctica, que cuando se diseñan
estructuras duales se supone que los
muros resisten todas las fuerzas
laterales y el sistema aporticado todas
las gravitacionales.
 El problema que posee este sistema
estructural es que hay que ser muy
cuidadoso en cuanto a la configuración
de los elementos rígidos, ya que tienen
una extrema diferencia de rigidez
comparado a los pórticos y esto puede
causar concentraciones excesivas de
esfuerzos en algunas zonas del edificio
y una mala distribución de cargas
hacia las fundaciones.
 Se debe ser muy cuidadoso al
momento de diseñar el sistema, ya que
la interacción entre el sistema
aporticado y el de muros es compleja.
El comportamiento de un muro esbelto
es como el de una viga de gran altura
en voladizo, y el problema de
interacción se origina porque el
comportamiento que tendría un sistema
aporticado sería muy distinto al de un
muro de concreto.

15. CARACTERISTICAS
 Este sistema se utiliza cuando
en el edificio se tendrán
fuerzas de distintos tipos: por
compresión, flexión o
tracción.
 Se utiliza para proyectos con
características especiales,
como grandes volados o
cargas concentradas en
ciertos puntos.
 También se utiliza en
regiones sísmicas.

16. PERFILES METALICOS ESTRUCTURALES
Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo
muy difundido en varios países, cuyo empleo suele crecer en
función de la industrialización alcanzada en la región o país
donde se utiliza. Se lo elige por sus ventajas en plazos de
obra, relación coste de mano de obra – coste de materiales,
financiación, entre otros.
De esta forma, las estructuras metálicas poseen una gran
capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le
confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran
envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes.
Los perfiles metálicos son aquellos productos laminados,
fabricados usualmente para su empleo en estructuras de
edificación, o de obra civil. Se distinguen:
Perfil T, Perfiles doble T, Perfil IPN, Perfil IPE, Perfil HE.
Perfiles no ramificados:
Perfil UPN, Perfil L, Perfil LD.

17. CARPINTERIA METALICA
Se conoce como empresas de carpintería metálica a las que
utilizan profesionales que se dedican a la fabricación y
comercialización de productos metálicos, como acero y
aluminio, para los mercados de la construcción, industria y
decoración, así como la gama de productos orientada al
cerramiento integral de la vivienda: puertas, ventanas,
persianas laminadas, extrusionadas, de seguridad, cajones
de registro laminados, y de rotura de puente térmico,
contraventanas de lamas orientables, mosquiteras,
accesorios de accionamiento, rejas de hierro y forjado
artístico, entre otros.
Asimismo, en los trabajos más habituales de carpintería
metálica se utilizan el acero (aceros al carbono, aleados, de
baja aleación ultra-resistentes, inoxidables, de
herramientas), hierro, aluminio, cobre, latón, bronce, cristal,
plástico.
Perfiles especiales en carpintería metálica: Tubos. Ángulos o
perfiles en L. Pletinas-perfiles en U. Perfiles en T. Perfiles en
H. Cuadradillos. A todos los materiales les debe ser de
aplicación las Normas locales, u homologación internacional.

18. CERCHAS METALICAS
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. Una
armadura consta de barras rectas unidas
mediante juntas o nodos.
Los elementos de una cercha se unen sólo en los
extremos por medio de pasadores sin fricción
para formar armazón rígida; por lo tanto ningún
elemento continúa más allá de un nodo. Cada
cercha se diseña para que soporte las cargas
que actúan en su plano y, en consecuencia,
pueden considerarse como una estructura
bidimensional.
Asimismo, todas las cargas deben aplicarse en
las uniones y no en los mismos elementos. Por ello
cada cercha es un elemento sometido a fuerzas
axiales directas (tracción o compresión).

19. CERCHAS METALICAS
En un sistema estructural conformado
por cerchas, se dispone de un sistema
de arriostramiento lateral a fin de
contrarrestar el desplazamiento
longitudinal de la edificación debido a
las fuerzas transversales.
Una cercha esta formada por los
siguientes elementos:
1. Los miembros de arriba cordón
superior.
2. Los miembros de abajo cordón
inferior.
3. Diagonales.
4. Verticales Montantes o pendolones
dependiendo del tipo de esfuerzo.

20. CERCHAS METALICAS
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 un 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.

21. MALLA ESPACIAL
Es una tipología de estructura espacial, un sistema
estructural compuesto por elementos lineales unidos de
tal modo que las fuerzas son transferidas de forma
tridimensional. Macroscópicamente, una estructura
espacial puede tomar forma plana o de superficie
curva.
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.
Igualmente, las barras de las mallas espaciales
funcionan trabajando a tracción o a compresión, pero
no a flexión. De esta manera las mallas espaciales
cumplen lo siguiente:
 Las fuerzas exteriores sólo se aplican en los nudos.
 Los elementos se configuran en el espacio de tal
modo que la rigidez de cada unión se puede
considerar despreciable, es decir, cada unión se
considera una articulación a efectos de cálculo.

22. LOSACERO
El término losacero se define como un
sistema en el cual se logra la interacción
del perfil metálico con el concreto, por
medio de protuberancias que trae consigo.
Parte del espesor de concreto se convierte
en patín de compresión, mientras que el
acero resiste los esfuerzos de tensión y la
malla electrosoldada resiste los esfuerzos
ocasionados por los cambios de
temperatura en el concreto.
Este sistema integra lámina de acero
obtenido por proceso de laminación en
frío galvanizada y conectores de cortante
que van soldados a la estructura de
apoyo. La efectividad del sistema se logra
al unir en uno solo los conectores, la viga,
la losacero y el concreto.

23. MEMBRANA
Una membrana es un
elemento estructural o
de cerramiento,
bidimensional, sin
rigidez flexional que
soporta tensiones y
esfuerzos normales.
Por ejemplo, la lona
de un circo o la vela
de un barco funcionan
estructuralmente como
membranas.

24. CONCRETO ARMADO
La técnica constructiva del hormigón
armado consiste en la utilización de
hormigón reforzado con barras o mallas
de acero, llamadas armaduras. También
es posible armarlo con fibras, tales como
fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de
acero o combinaciones de barras de
acero con fibras dependiendo de los
requerimientos a los que estará
sometido.
El hormigón armado se utiliza en
edificios de todo tipo, caminos, puentes,
presas, túneles y obras industriales. La
utilización de fibras es muy común en la
aplicación de hormigón proyectado o
shotcrete, especialmente en túneles y
obras civiles en general.

25. MUROS PORTANTES
Las Estructuras con Muros Portantes
incluyen un tipo de estructuras donde
los elementos verticales resistentes son
los muros, y no los pilares como en el
caso de las Estructuras de Hormigón
Armado; es decir que el elemento
que recibe las cargas posee una de
sus dimensiones de un grosor muy
inferior a la longitud y la altura.
Dentro de este tipo de estructura,
podemos diferenciar a aquellas que
no poseen armaduras, y por lo tanto
tienen baja resistencia a la flexión y
las que disponen de armadura, que
las asemeja a las estructuras de
hormigón armado.

26. LA MADERA COMO ELEMENTO ESTRUCTURAL
Los elementos estructurales en madera se remitirán
a esa clasificación: a la compresión y a la flexión,
en el primero de los casos tendremos las columnas
en madera y las viguetas y vigas en madera.
Columnas de madera Los elementos de madera
sujetos a la compresión pueden ser de una sola
pieza de madera maciza o terciada, o bien estar
integradas por varios elementos ensamblados.
El último tipo mencionado consta de dos o más
elementos de madera resistentes a la compresión,
cuyos ejes longitudinales son paralelos. Estos
elementos están separados por medio de bloques
en sus extremos y en sus puntos intermedios, y
unidos a los bloques se paradores de los extremos
por medio de conectores con resistencia adecuada
al esfuerzo cortante. En consideración de la
esbeltez que presente o requiera la columna, estas
serán cortas, medianas y largas.

27. CONCLUSION
Muchos y variados sistemas estructurales se utilizan en la arquitectura, el tipo de
sistema depende de las necesidades del edificio, la altura del edificio, su
capacidad de carga, las especificaciones del suelo y los materiales de
construcción dictan el sistema estructural necesario para un edificio. En particular,
estos sistemas han evolucionado para centrarse en la construcción a medida que
el suelo no urbanizado se ha vuelto escaso.
Igualmente, un sistema estructural deriva su carácter único de cierto numero de
consideraciones; consideradas por separados, como por ejemplo, funciones
estructurales especificas resistencia a la compresión, resistencia a la tensión; para
cubrir claros horizontales, verticalmente; en voladizo u horizontal. Asimismo,
existen características para calificar los sistemas disponibles que satisfagan una
función especifica.
De este modo, las soluciones estructurales que se adopten en un proyecto están
sujetas a las restricciones que existen con las interacciones de otros aspectos del
proyecto, como el arquitectónico, instalaciones sanitarias, entre otros., también por
limitaciones en costos, procesos constructivos o por tiempo de ejecución. Por otro
lado, la adecuada selección del sistema estructural también depende de la altura
del edificio, riesgo sísmico que exista en el área, capacidad portante del suelo,
entre otros.