...

1. SISTEMAS
ESTRUCTURALES BÁSICOS
Por: Katherine Azócar
C.I. 26.963.349
Estructura I

2. PÓRTICOS
Definición: Los elementos porticados son estructuras
de concreto armado con la misma dosificación, columnas,
vigas peraltadas, o chatas unidas en zonas de
confinamiento donde forman un ángulo de 90º en el
fondo, parte superior y los laterales. El sistema de
edificios porticados soportan las cargas muertas y las
ondas sísmicas por estar unidas como su nombre lo
indica, consistiéndose en el uso de columnas, losas y
muros divisorios en ladrillo.
Comportamiento: Depende, por ser una estructura
hiperestática, de la rigidez relativa de vigas y columnas.
Para que el sistema funcione electivamente como pórtico
rígido, es fundamental el diseño y detallado de las
conexiones para proporcionarte rigidez y capacidad de
transmitir momentos. Templo de Atenea Niké
Atenas, Grecia
Arq. Calícrates
404 a.C.

3. PÓRTICOS
Elementos que los caracterizan: Es el sistema de construcción más difundido de
este país y el más antiguo. Basa su éxito en la solidez, la nobleza y durabilidad. Un
sistema aporticado es aquel cuyos elementos estructurales principales consisten en
vigas y columnas conectados a través de mudos formando pórticos resistentes en las
dos direcciones principales de análisis (x e y).
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.
Desventajas:
• El sistema general presenta una baja resistencia y rigidez a las cargas laterales.
• Su gran flexibilidad permite grandes desplazamientos, lo cual produce daños en los
elementos no estructurales.

4. ARCOS
Definición: 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. 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.
Comportamiento: La forma de un arco debe ser funicular
para las cargas más pesadas a fin de minimizar el momento.
Los arcos funiculares ocupan un extremo de la escala de
tensiones, con ausencia de flexión; las vigas ocupan el
extremo opuesto, trabajando sólo a la flexión. La carga
permanente es la usada para dar forma al arco, así no
produce momento por ser funicular a esta carga, el momento
introducido es debido a la carga variable.
Arco del Triunfo
París, Francia
Arq. Jean Chalgrin y Jean-Arnaud Raymond
29 de Julio de 1836

5. ARCOS
Elementos que los caracterizan: En los apoyos los arcos generan un empuje
hacia fuera que debe ser absorbido por los cimientos o mediante contrafuertes,
cuando esto no es posible, se coloca un tensor para resistir el empuje que en algunos
casos puede estar enterrado. Los arcos pueden ser doblemente empotrados o
doblemente articulados. Los últimos permiten la rotación de los contrafuertes ante la
acción de las cargas y de las variaciones de temperatura; son relativamente flexibles,
y ante variaciones de temperatura o asentamientos del suelo, no desarrollan
tensiones elevadas de flexión. Si los cambios de temperaturas causan
muchos problemas se puede introducir una tercera articulación en el tramo verde, el
cual permite deformaciones y no introduce esfuerzos adicionales.
Ventajas: El arco es en esencia una estructura de compresión utilizado para cubrir
grandes luces. 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.

6. CABLES
Definición: 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.
Comportamiento: Por su flexibilidad, los cables
cambian su forma de acuerdo a las cargas a las que
está sometida y pueden dividirse en dos categorías:
1. Cables que soportan cargas concentradas. Forma
de polígono funicular, esta es la forma
natural requerida para que las cargas sean de
tensión.
2. Cables que sostienen cargas distribuidas.
Puente atirantado de Jerusalén
Jerusalén, Israel
Arq. Santiago Calatrava
25 de Junio del 2008

7. CABLES
Elementos que los caracterizan: Un cable no constituye una estructura auto
portante a menos de contar con medios y procedimientos para absorber su empuje.
En el proyecto de puentes colgantes, este resultado se logra canalizando sobre las
torres la tracción del cable y anclando estos últimos en tierra. Compresión en las
torres, flexión en las armaduras y corte en los bloques de anclaje.
Ventajas: Los cables son una solución económica puesto que el área necesaria por
tracción es menor a la requerida por compresión; pero a pesar de la eficiencia y
economía, los cables de acero no son soluciones comúnmente empleadas en
estructuras pequeñas, ya que el cable es inestable y este es uno de los requisitos
básicos para las estructuras. Por otra parte, 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.
Desventajas: Si no son bien colocadas podrían desprenderse y caerse, en muchos
casos arruinar la estructura.

8. TENSORES
Definición: Se dice de todos los sistemas
que trabajas a tracción, como los cables,
pueden ejemplificarse en las carpas de los
circos, también pueden ser sistemas de
barras rígidas que se utilizan son los que
tienen una elevada resistencia a tracción
como el acero.
Elementos que los caracterizan: Son
estructuras especialmente apropiadas para
cubiertas de grandes luces con materiales
livianos donde el elemento estructural
esencial y el esfuerzo fundamental es el de
tracción. Los antecedentes de las
estructuras de tensores pueden encontrarse
en las velas de los barcos.
Parlamento Escocés
Escocia, Reino Unido
Arq. Enric Miralles
Septiembre del 2004

9. TENSORES
Ventajas:
• Son muy flexibles y cambian de forma bajo la acción de cargas concentradas.
• No poseen rigidez a la flexión, ni resisten fuerzas de comprensión.
• Bajo la acción de fuerzas concentradas grandes, se deforman, pierde su perfil
original y alcanza el denominado polígono funicular.
Desventajas:
• Resisten únicamente esfuerzos de tracción pura.
• La forma responde a las cargas.
• Cualquier cambio en las condiciones de carga afecta a la forma.
• Carecen de rigidez transversal.
• Las cargas pueden ser muy grandes en relación al peso propio.
• No constituye una estructura o autoparlante: el diseño exigirá estructuras auxiliares
que sostengan los cables o alturas importantes. Esto conlleva a una combinación
de sistemas estructurales diferentes.

10. LONAS
Definición: Una membrana es una hoja de material tan
delgada que para todo fin práctico, puede desarrollar
solamente tracción. Algunos ejemplos de membrana
constituye un trozo de tela o de caucho. En general, las
membranas debes estabilizarse por medio de un
esqueleto interno o por pre-tensión producido por fuerzas
externas o presión interna. El pretensado permite que una
membrana cargada desarrolle tensiones de comprensión
hasta valores capaces de equilibrar las tensiones de
tracción incorporadas a ellas.
Comportamiento: Es un elemento estructural que se
elabora con textiles, postes y cables tensionados. Son
utilizadas para cubiertas y cerramientos en estadios,
centros comerciales, aeropuertos, parques, plazoletas de
comida, entre otros. Estadio Olímpico de Múnich
Múnich, Alemania
Arq. Frei Otto
26 de Mayo de 1972

11. LONAS
Elementos que las caracterizan: La inconsistencia de las membranas respecto a
la mayor parte de los estados de tensión, el ingenio humano ha hallado las maneras
de utilizar membranas para fines estructurales, sobre todo debido a su largo peso. La
carapa del circo es una membrana capaz de cubrir decenas de metros siempre que la
tela cuente con adecuado sostén en parantes de comprensión estabilizados por
riendas de fracción. Las carpas son útiles como cubiertas temporarias y aceptables
como techos permanentes si son altamente pretensadas.
Ventajas y desventajas: Las ventajas que poseen los toldos de punto recto es que
son muy económicos, además su eje da la posibilidad de adicionar motorización en
un futuro y sus laterales descubiertos hacen que sea muy resistente frente a fuertes
vientos. Una sus desventajas es que al poseer laterales descubiertos puede llegar a
entrar sol por allí. Son de uso común en las carpas plegables.

12. CARPAS
Definición: Funcionan bajo la presión de un
gas comprimido entre membranas. El gas hace
que las membranas -telas, plásticos o
materiales sintéticos- se estiren hasta que ya no
den más de sí. Y la propia presión que genere
hace que la estructura no se venga abajo, los
puestos de este tipo que se montan para las
competiciones deportivas y las atracciones
infantiles en las que los niños se divierten en
saltar pueden servir de ejemplo.
Elementos que las caracterizan: Flexible y
resistente a tracciones, se comporta como un
solo homogéneo y elástico. Pueden absorber,
transmitir y trasladar fuerzas exteriores.
Tectum
Valencia, España
Arq. Carlos Pusaña
Febrero del 2008

13. CARPAS
Ventajas:
• Se pueden crear estructuras donde los diferentes elementos utilizados se
complementan, permitiendo obtener estructuras mucho más ligeras que las
obtenidas utilizando solo elementos metálicos.
• Permite explorar soluciones estéticas con una percepción de ligereza y
transparencia propios de los elementos textiles que se utilizan para generar la
membrana.
• La viga hinchable, la instalación y desinstalación es muy sencilla, mediante
hinchado y deshinchado sin necesidad de realizar uniones.
Desventajas:
• El principal inconveniente que presentan es que debido a su geometría al aplicarle
una carga horizontal la estructura se vuelve inestable.

14. CERCHAS
Definición: Es una composición de barras rectas
unidas entre sí en sus extremos para constituir una
armazón rígida de forma triangular capaz de soportar
cargas en su plano particularmente aplicadas sobre las
uniones denominadas nodos; en consecuencia todos los
elementos se encuentran trabajando a tracción o
compresión sin la presencia de flexión y corte.
Comportamiento: El triangulo en la forma básica de la
cercha, esta es una forma estable aún con uniones
articuladas. La forma estable del triangulo se puede
imaginar si se parte del análisis de un cable sometido a
una carga puntual, el cable para ser estable requiere de
anclajes que soporten el corte que genera la tensión del
cable en el apoyo.
Templo Expiatorio de la Sagrada Familia
Barcerlona, España
Arq. Antoni Gaudí
1982

15. CERCHAS
Elementos que los caracterizan: Una cercha está formada por los siguientes
elementos:
• Los miembros de arriba cordón superior.
• Los miembros de abajo cordón inferior.
• Diagonales.
• Verticales montantes o pendolones, dependiendo del tipo de fuerza.
Ventajas:
• La cercha es uno de los principales tipos de estructura empleados en ingeniería, ya
que proporciona una solución práctica y económica debido a la ligereza del peso y
su gran resistencia.
• Versatilidad en el uso de materiales para su construcción como lo son la madera y
el acero.
Desventajas:
• Son estructuras susceptibles a la vibración, lo cual trae como consecuencia una
instalación ruidosa.