Estructuras Maria Pinto

1. FUNDAMENTOS DEL DISEÑO
ESTRUCTURAL
República Bolivariana deVenezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Extensión Cabimas
Elaborado por: María Pinto
CI: 25.780.559
Fecha, Noviembre 2021

2. DEFINICIONY OBJETIVO
Definición.
 El Diseño estructural es una de las áreas
donde se desarrolla la Ingeniería Civil y se
realiza a partir de las potencialidades que
un material puede ofrecer así como sus
características naturales que lo hacen
especifico, su bajo costo y las propiedades
mecánicas que posee.
 La principal función de un Diseño
estructural es la de generar estabilidad en
una estructura por medio del buen uso de
los materiales y sus propiedades.
Objetivo
El objetivo de un sistema estructural es equilibrar
las fuerzas a las que va a estar sometido, y resistir
las solicitaciones sin colapso o mal
comportamiento (excesivas deformaciones). La
bondad del diseño depende esencialmente del
acierto que se haya tenido en componer un
sistema estructural, o mecanismo resistente, que
resulte el más idóneo para resistir las acciones
exteriores. Los aspectos arquitectónicos deben de
estar englobados dentro del diseño estructural
para obtener un mejor rendimiento de la
edificación. Se toma en consideración, cuando se
diseña una estructura, los cálculos de las
resistencias de cada una de sus partes y cómo
estará distribuido el peso total de todo el edificio
así como los materiales adecuados para su
construcción

3. Formas de falla
 Por sobrecarga: la resistencia del material es
insuficiente y se despedaza, desgarra, rasga o rompe
(esfuerzos permisibles de cada material)
 Por deformación excesiva: la rigidez de la estructura
es insuficiente y se deforma grandemente, tiene
curvatura excesiva, vibra intensamente o se pandea
(módulo de elasticidad de cada material)
Tipos de esfuerzos: Existen dos tipos de esfuerzos
fundamentales:
 Esfuerzo normal (axial): son esfuerzos paralelos al eje
del elemento, pueden ser de compresión o de
tracción o de ambos en simultáneo (flexión).
 Esfuerzo tangencial (cortante): son esfuerzos
perpendiculares al eje del elemento, que tienden a
desplazar una porción del elemento respecto del
otro.
Factores de incertidumbre
Corresponde al margen de error
de cada diseño, su magnitud es
proporcional a la cantidad de
desconocimiento implícito. El
“factor de seguridad” (FS) es el
valor numérico de este factor de
incertidumbre. Aplicado de
maneras divergentes, conduce a
dos términos diferentes:
 La expresión (1/FS)*Fy
(donde: Fy = esfuerzo último o
de fluencia), proporciona el
esfuerzo permisible de trabajo
 La expresión FS*CT (donde:
CT= Cargas deTrabajo), es el
factor de carga, obteniéndose
las cargas últimas (de falla o
de colapso), que se utilizan
con los esfuerzos últimos (Fy)
FUNDAMENTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

4. Tipos de análisis
“Analizar una estructura”
significa encontrar los
momentos y fuerzas inducidas
por las cargas
“Analizar un miembro” significa
encontrar los esfuerzos en un
plano particular (generalmente
perpendicular al eje centroidal).
Las características del material
se encuentran con ensayos bien
sea de tracción o de compresión
axial o de carga de cortante, y
se elaboran gráficos de
esfuerzo- deformación. Se
encuentran entonces, tres tipos
de análisis:
 Material elástico – lineal
 Material elasto – plástico
perfecto
 Material no – lineal

5. MÉTODOS DEL DISEÑO
ESTRUCTURAL
Método de los esfuerzos de trabajo o de esfuerzos permisibles o teoría elástica: Los
elementos mecánicos producidos en los distintos elementos por las solicitaciones de servicio o
de trabajo se calculan por medio de un análisis elástico. Se determinan después los esfuerzos
en las distintas secciones debido a los elementos mecánicos, por métodos también basados en
hipótesis elásticas.
Método de la resistencia o método de factores de carga y de reducción de resistencia o
teoría plástica: Los elementos mecánicos se determinan por medio de un análisis elástico-
lineal. Las secciones se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de
trabajo a las que puedan estar sujetas sean igual a dichas acciones multiplicadas por factores de
carga, de acuerdo con el grado de seguridad deseado o especificado.
Métodos basados en el análisis al límite: En este criterio se determinan los elementos
mecánicos correspondientes a la resistencia de colapso de la estructura (formación de
suficientes articulaciones plásticas para llegar a la falla total de la estructura). Se hace un
análisis estructural e:plástico.
Métodos probabilísticos: Las solicitaciones que actúan sobre las estructuras, así como las
resistencias de estas son cantidades en realidad de naturaleza aleatoria, que no pueden
calcularse por métodos determinísticos como se supone en los criterios de diseño anteriores.
Esto nos conduce a pensar en métodos basados en la teoría de las probabilidades.

6. ELEMENTOS QUE
COMPONEN EL DISEÑO
ESTRUCTURAL
El diseño estructural consta de los siguientes
elementos:
Estructuración Cuando se requiera, se hará una
estructuración preliminar, proponiendo ubicación
y dimensiones de los elementos estructurales que
permitan afinar un proyecto arquitectónico.
Análisis: Este se realizara con programas de
computación que utilizan el método de las
rigideces, y nos proporcionan los desplazamientos
y elementos mecánicos de los miembros de la
estructura.
Diseño: En base a los elementos mecánicos del
análisis, se proporcionan las dimensiones y
armados de los miembros de la estructura
Memoria de Cálculo Se realiza memoria de cálculo
descriptiva de la estructura mencionando cargas
muertas y vivas utilizadas, así como ejemplos de
diseño.
Una estructura se diseña para que no falle durante su
vida útil. Se reconoce que una estructura falla cuando
deja de cumplir su función de manera adecuada.
Seguridad: se determina controlando las
deformaciones excesivas que obligan a que salga de
servicio o el rompimiento o separación de alguna de
sus partes o de todo el conjunto. Una de las
condiciones de seguridad, la estabilidad, se puede
comprobar por medio de las leyes de equilibrio de
Newton.
Funcionalidad: la estructura debe mantenerse en
funcionamiento durante su vida útil para las cargas de
solicitación. Un puente que presenta deformaciones
excesivas daría la sensación de inseguridad y la gente
dejaría de usarlo, en ese momento deja de ser
funcional.
Economía: el aprovechamiento de los recursos
determina un reto para el diseño estructural. En la
economía se conjuga la creatividad del ingeniero con
su conocimiento.

7. DETALLES
ESTRUCTURALES
Los Planos Estructurales son una representación
gráfica de elementos estructurales, que siguen unas
ciertas normas para su dibujo y su posterior
interpretación. Nos permiten guiarnos en la
materialización de cualquier obra, por tal motivo,
debe tener el orden secuencial del proceso
constructivo, haciendo constar, cada etapa de
manera general, mostrando además los detalles de
cada elemento estructural que la conforma o que se
construyen conjuntamente.
Los elementos estructurales, también llamados
miembros estructurales o piezas estructurales “son
cada una de las piezas que forman parte de una
estructura, poseen un carácter unitario y se
muestran de la misma manera bajo la acción de una
o varias cargas aplicadas”.

8. Los planos de detalles y especificaciones incluyen principalmente:
A. Cortes (vista interior) de los diferentes elementos estructurales que conforman la estructura general.
B. Detalle del mejoramiento del terreno para apoyar la cimentación, con especificaciones del tipo de
material y altura de capas de relleno, así como el porcentaje de compactación requerido en obra.
C. Resistencia a compresión del hormigón (f´c) , a los 28 días de fraguado, para la cual se diseña cada
parte de la estructura. Esta resistencia se expresa en kg/cm2 (kilogramo por centímetro cuadrado) o
en mpa (mega pascales). Un mpa =10.2 kg/cm2.
D. Resistencia del acero de la armadura (fy) también expresada en kg/cm2 (kilogramo por centímetro
cuadrado) o en mpa (mega pascales).
E. Tamaño y posición de todos los elementos estructurales y el número, diámetro, espaciamiento y
ubicación del acero de refuerzo.
F. Longitud de anclaje de la armadura, posición y longitud de los empalmes por traslapos.
PLANOS DE DETALLESY ESPECIFICACIONES
PLANO ESTRUCTURAL
DETALLES DE CIMENTACIÓN
PLANO ESTRUCTURAL DE LOSA PLANTA ALTA.
DETALLE DE VIGAS DE LOSA Y ESCALERA

9. Los planos de construcción en Hormigón Armado como producto final de todo cálculo estructural
son el paso más importante en la presentación de un proyecto, ya que éstos plasman los
resultados del cálculo realizado y son éstos los que se utilizan para la construcción de la estructura.
Cuando se trata de dibujo de planos estructurales donde lo que se deba resaltar es la armadura, las
líneas de encofrado se dibujan delgadas(0.20 a 0.25mm), y las líneas de armadura más gruesas
(0.6mm). Además te recalco que la armadura superior es punteada y la inferior es de línea llena.
Se muestra un ejemplo típico del dibujo de zapatas. Tanto
zapatas centrales como excéntricas tienen el mismo formato.
En construcción se enseña que las zapatas excéntricas como la
primera de las dos zapatas, no distribuye bien los esfuerzos del
suelo. Para evitar esta mala distribución de esfuerzos y
momentos fuertes al cuello de la columna, se colocan vigas de
equilibrio como la mostrada abajo
Nótese el grosor de líneas utilizado para el dibujo y tamaños de
letra. Por lo general este detalle de zapatas viene en escala a 1:50
DETALLE DE ZAPATAS

10. El dibujo y detalle de
columnas se puede
elaborar con ayuda de
una tabla. La tabla
muestra la sección de la
columna para cada
posición y para cada
piso, acompañado del
detalle de refuerzo de
cada sección justo
abajo.
En el detalle de sección
de columnas se debe
mostrar la diferencia
entre grosores de
aceros longitudinales.
Por otro lado acompaña
una leyenda de los
aceros longitudinales
usados, como también
estribos y su
espaciamiento
DETALLE DE
COLUMNAS

11. Las vigas se dibujan con el título del
lugar al que pertenecen al lado
izquierdo o derecho de la viga.
Debajo se muestra un sector de
plano de vigas.
Los aceros deben ir acompañados
del diámetro de acero y de la
longitud desde un punto de
referencia fácil de medir
(generalmente la columna más
cercana. Nunca desde el eje de la
columna sino desde la cara de la
columna)
Debajo de las vigas debe
representarse la disposición de
estribos, con las cotas delimitando
de donde a donde irán estos
estribos.
DETALLE DEVIGAS

12. Este ejemplo de dibujo de losa representa a
una losa de viguetas vaciadas en sitio en una
dirección. Se debe detallar el acero de
refuerzo de viguetas para cada paño en el
cual la disposición, longitud y solicitaciones
de las viguetas sea constante. En el lugar
donde cambie la configuración de viguetas
se deberá volver a dibujar el acero de
refuerzo.
Se debe además detallar la malla de la
carpeta de compresión en un pequeño
círculo mostrado en la figura.
En las losas que se dibujen además deberá ir
el espesor de la losa, y en un detalle aparte,
una sección transversal explicando
detalladamente los anchos y alturas de cada
vigueta y de la carpeta de compresión.
Además en el plano de losa deberán figurar
los niveles a los que pertenece la losa
dibujada.
DETALLE DE LOSAS

13. Se acostumbra dibujar un esquema
en planta de la disposición y forma de
la escalera, junto con cortes en cada
tramo de escalera
Estos cortes mostrarán:
• Espesor de losa
• Aceros transversales
• Aceros longitudinales
Según las solicitaciones encontradas en el
muro y su espesor, la disposición de acero
puede estar distribuida en una o en las
dos caras del muro de contención
Estos planos deben mostrar alturas de
muro, espesor de muro, y el detalle de
aceros longitudinales y transversales.
DETALLE DE ESCALERAS
DETALLE DE MUROS DE
CONTENCIÓN

14. EJEMPLO DE DETALLES ESTRUCTURALES

15. Mediante la investigación realizada determinamos que es importante
resaltar que el diseño estructural es fundamental en las construcciones de
cualquier edificio que se realice o en una obra, por eso es necesario
entender todos los elementos estructurales que favorecen el
fortalecimiento de toda construcción.
También conocer los detalles estructurales que son piezas que conforman
una estructura de manera detalla y especifica, para así obtener un
proyecto que funcione estructuralmente.
La piedra más firme de la estructura está en la
parte inferior de los cimientos.
Jalil Gibran
CONCLUSIÓN