Sistemas Estructurales

SISTEMA ESTRUCTURAL
Politécnico Santiago Mariño – Extensión Barinas Prof: Arq. Zhedily Guedez Alumno: Yoryvict Díaz

CONCEPTOCONCEPTO
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.
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CARACTERISTICASCARACTERISTICAS
.- Funciones estructurales específicas como:
resistencia a la compresión o tensión, para cubrir
claros horizontales o verticales, etc.
.- 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
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TIPOS DE ESTRUCTURATIPOS DE ESTRUCTURA
.- CERCHAS: Este sistema combina elementos tipo
cercha donde la disposición de los elementos
determina la estabilidad. Pueden ser planas y
espaciales. Unión articulados.
.- ARMADURAS: En este sistema se combinan
elementos tipo cercha con elementos tipo viga o
columna unidos por articulaciones.
.- MARCOS O PÓRTICOS: Este sistema conjuga
elementos tipo viga y columna. Su estabilidad está
determinada por la capacidad de soportar momentos
en sus uniones. Pueden ser planos y espaciales.
Unión rígida entre sus elementos, que determinan la
estabilidad de todo el conjunto.
.- SISTEMAS DE PISOS: Consiste en una estructura
plana conformada por la unión varios elementos
(cáscara, viga, cercha) de tal manera que soporte
cargas perpendiculares a su plano. Se clasifican por
la forma en que transmiten la carga a los apoyos en
bidireccionales y unidireccionales.
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TIPOS DE ESTRUCTURATIPOS DE ESTRUCTURA
.- SISTEMAS DE MUROS: Es un sistema construido
por la unión de muros en direcciones
perpendiculares y presenta gran rigidez lateral. Este
sistema es uno de los mas usados en edificaciones
en zonas sísmicas. Además en domos, cilos y
tanques.
.- SISTEMAS COMBINADOS PARA
EDIFICACIONES: Se aprovechan las cualidades
estructurales de los elementos tipo muro con las
cualidades arquitectónicas de los sistemas de
pórticos. Las características de rigidez lateral
también se pueden lograr por medio de riostras que
trabajan como elementos tipo cercha.
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PERFILES METALICOSPERFILES METALICOS
Los perfiles metálicos son aquellos productos
laminados, fabricados usualmente para su empleo
en estructuras de edificación, o de obra civil.
Son fabricados con acero estructural de alta
resistencia mecánica conformado en frío y/o soldado
eléctricamente por alta frecuencia, formando
elementos de sección circular, cuadrada, rectangular
y Correa Z.
Entre ellas tenemos:
.- Perfil normal en forma de T: es muy usual en la
construcción, se coloca con las alas hacia abajo, de
manera que puedan apoyarse sobre él ladrillos,
rasillones, y otros elementos constructivos.
.- Perfil en L o angular: es un perfil de forma que la
sección es un ángulo recto. Se utiliza mucho en la
construcción de estructuras metálicas, en la parte de
cubiertas. Su uso está basado en la fabricación de
estructuras para techados de grandes luces,
industria naval, plantas industriales, almacenes,
torres de transmisión, carrocerías, también para la
construcción de puertas y demás accesorios en la
edificación de casas.
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.- Perfil en doble T: Existen diversas variantes como
el perfil IPN, el perfil IPE o el perfil HE, todas ellas
con forma regular y prismática. Se usa en la
fabricación de elementos estructurales como vigas,
pilares, cimbras metálicas, etc, sometidas a flexión o
compresión y con torsión despreciable. Su uso es
frecuente en la construcción de grandes edificios y
sistemas estructurales de gran envergadura, así
como en la fabricación de estructuras metálicas para
puentes, almacenes, edificaciones, barcos, etc.
.- Perfil de ala ancha: es una viga en doble T, en la
que la altura total es igual a la anchura de las alas.
.- Redondo: hierro, acero, cobre, de unas
determinadas propiedades. Se utiliza en múltiples
áreas de la construcción. En estructuras, ejes, etc.
También existes rectangular y triangular.
.- Canales U: Acero realizado en caliente mediante
láminas, cuya sección tiene la forma de U. Son
conocidas como perfil UPN. Sus usos incluyen la
fabricación de estructuras metálicas como vigas,
viguetas, carrocerías, cerchas, canales, etc.
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.- El perfil estructural en “C” de hierro Negro formado
en frío, es un producto tradicional de los sistemas
constructivos de hoy, su diseño permite la
fabricación de estructuras para soporte de cargas
moderadas y luces cortas, es un elemento
constructivo liviano y fácil de instalar.
El Perfil estructural tipo “C” también es fabricado
galvanizado, siendo este un producto ideal para
todas aquellas construcciones vulnerables a la
corrosión, o que requieren de un bajo nivel de
mantenimiento.
.- El Perfil Estructural abierta o en “Z”: se aplica en la
industria de la construcción y en metalmecánica
como: Vigas en techo como soportes de cubiertas
livianas en techo de naves industriales, galpones,
hangares, etc. También pueden ser utilizados para
soportes de cerramientos, guías para puertas y
portones industriales, entre otros.
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CARPINTERIA METALICACARPINTERIA METALICA
Es un producto de acero al Carbono con costura,
fabricados en secciones circular, cuadrada y
rectangular, con un Esfuerzo de Fluencia de 2.102
kg/cm2. Son tubos livianos fácil de soldar, por sus
características permiten la utilización en múltiples
aplicaciones en la construcción y en la herrería.
Son de uso general en la Fabricación de Muebles,
tales como escritorios, sillas, mesas, bancos,
estanterías, etc., Trabajos de Herrería como marcos
de puertas y ventanas, rejas y barandas,
cerramiento de balcones, contenedores, cajas de
volteo, refuerzos y como Correas, en aquellos casos
en los cuales las exigencias de carga no son muy
elevadas.
Existe de sección cuadrada, rectangular y circular y
su longitudes de 6mts.
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CERCHAS METALICACERCHAS METALICAS
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. 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.
Tipos de cercha: De acuerdo con la forma de crear
la configuración de una cercha, se clasifican en
simples o compuestas.
.- 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.
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CERCHAS METALICACERCHAS METALICAS
.- 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 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.
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MALLAS ESPACIALESMALLAS ESPACIALES
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. Todos sus elementos son
prefabricados y no precisan para el montaje de
medios de unión distintos de los puramente
mecánicos.
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.
Elementos de una malla espacial:
Las mallas espaciales están formadas por tres
elementos distintos:
.- Barras: son los componentes lineales.
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.- Nudos: elementos prefabricados que sirven de
unión de las barras.
.- Paneles: elementos de cerramiento.
Los nudos pueden ser de distintos tipos:
.- Esféricos.
.- Cilíndricos.
.- Prismáticos.
.- Planos.
Clasificación de las mallas espaciales
Existen distintas clasificaciones para las mallas
espaciales: Existen tres sistemas claramente
diferenciados resueltos con aproximación de malla
espacial:
.- Por su curvatura
. Mallas planas.
. Mallas abovedadas: se obtienen curvando la
malla en una dirección, obteniendo una forma
cilindrica que puede tener una, dos o más capas de
elementos.
. Mallas esféricas (cupulas): consiste en una malla
curvada en todas las direcciones, obteniendo una
estructura que igualmente puede estar formada por
una o más capas.
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.- Por la disposición de sus elementos
. Mallas de una sola capa: todos los elementos se
sitúan sobre la superficie que se desea aproximar.
. Mallas bicapa (double layer grids): los elementos
se organizan en dos capas paralelas entre si
separadas a una cierta distancia. Cada una de las
capas forma una retícula de triángulos, cuadrados o
hexágonos en la que la proyección de los nudos de
una capa puede coincidir o estar desplazada con
relación a los de la otra. Las barras diagonales unen
los nudos de ambas capas siguiendo diferentes
direcciones en el espacio. En este tipo de mallas, los
elementos se asocian en tres grupos: cordon
superior, cordon inferior y cordon de diagonales.
. Mallas tricapa: los elementos se colocan en tres
capas paralelas, unidas por las diagonales. Casi
siempre son planas.
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LOSACEROLOSACERO
Es un perfil acanalado con gran capacidad de carga
y extraordinaria resistencia estructural que se utiliza
en sistemas de entrepiso metálico, donde en
combinación con el concreto forma la losa reforzada
que reduce tiempos de construcción lo cual
proporciona ahorro en costos de mano de obra y
equipo. Sus componentes básicos son: lámina
acanalada con indentaciones (losacero. Concreto f’c
= 200 Kg/cm2), malla electrosoldada (refuerzo por
temperatura) y como accesorio opcional los
conectores de corte para el efecto de viga
compuesta o para incrementar la capacidad propia
de la losacero
Características:
.- Es un sistema de entrepiso metálico que utiliza un
perfilaminado diseñado para anclar perfectamente
con el concreto y formar la losa de azotea o
entrepiso
.- Alta resistencia estructural: Para resistir cargas:
adecuada distribución de refuerzos para cubrir
cargas.
.- Sirve de esfuerzo principal de acero durante la
vida útil de la losa.
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LOSACEROLOSACERO
.- Sirve de esfuerzo principal de acero durante la
vida útil de la losa.
.- Con esta lámina es posible colocar apoyos con
una mayor separación que las losas tradicionales
manteniendo altas cargas de diseño.
.- Ancho total de 1.00 metros y un ancho útil de
0.95cm; puede fabricarse a la medida por lo que
reduce costos por necesidad de pocos apoyos y
rapidez de instalación.
.- Su troquel trapezoidal mide de alto de
6.00centímetros
Usos:
.- Actúa como acero de refuerzo y cimbra:
Proporciona una plataforma segura de trabajo,
sustituyendo así la cimbra tradicional de madera
evitando los tiempos de cimbrado y de descimbrado.
Función:1) Plataforma de trabajo en la etapa de
instalación2) Cimbra permanente en la etapa de
colocación del concreto
LOSAS DE: 1) Entrepisos para edificaciones
2)Puentes 3)Estacionamientos 4)Techos para
viviendas unifamiliares 5)Bodegas, etc…
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MEMBRABASMEMBRANAS
Es un elemento estructural o de cerramiento,
bidimensional, sin rigidez flexional que soporta
tensiones y esfuerzos normales.
Con este tipo de estructura abre nuevas puertas
para los diseños. Gracias a su gran flexibilidad, su
escaso peso, que provee a la estructura de gran
fuerza tensil y la transmisión de luz del material, es
posible:
.- Crear grandes techos sin grandes cargas.
.- Diseñar espacios inundados de luz. .
.- Crear nuevas formas estructurales. .
.- Generar atención por su versatilidad de diseños y
colores.
.- Establecer estructuras temporales, e instalarlas en
un nuevo lugar.
.- Construir ahorrando recursos.
.- Desarrollar áreas de construcción completamente
nuevas.
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CONCRETO ARMADOCONCRETO ARMADO
El Concreto simple es la unión de materiales o
agregados como la piedra, arena azul o lavada y el
cemento y que dependiendo de su dosificación nos
da como resultado la resistencia del mismo. tiene la
capacidad de resistir grandes esfuerzos de
compresión.
Este al contener en su interior una armadura
metálica o refuerzo de acero recibe el nombre de
Concreto Armado.
Muros Portantes
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. La función principal es de carga y
transmisión de esta ala cimentación o elementos
inferiores de las cargas que soportan. También 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. En los sistemas tipo
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CONCRETO ARMADOCONCRETO ARMADO
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.
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MADERA ELEMENTO ESTRUCTURALMADERA ELEMENTO ESTRUCTURAL
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.
En la madera se destaca por su:
.- Resistencia y Adaptabilidad: La madera se puede
adaptar en cualquier sitio, sin importar el clima y las
condiciones ambientales. Se puede utilizar en
estructuras de gran complejidad tales como:
cubiertas espaciales, puentes, teatros, auditorios,
etc." Así como en estructuras habitacionales de
solución sencilla. Uniones Eficientes: La madera se
puede ensamblar y pegar con adhesivos apropiados,
unir con clavos, tornillos, pernos y conectores
especiales, utilizando herramientas sencillas y
produciendo uniones limpias resistentes y durables.
.- Durabilidad: La madera no es un material eterno,
al igual que otros materiales, sin embargo, si se
toman las medidas de protección adecuadas contra
la humedad, intemperismo y el ataque de los
organismos destructores, la vida de una
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MADERA ELEMENTO ESTRUCTURALMADERA ELEMENTO ESTRUCTURAL
estructura de madera pueden ser superiores.
.- Sostenibilidad
Es un material sostenible, lo que garantiza un
recurso renovable a corto, medio y largo plazo capaz
de absorber el carbono que otros materiales
requieren emitir para su fabricación. El proceso de
fabricación de la madera requiere cantidades
mínimas de energía en comparación con el acero o
el hormigón.
La madera es el único material constructivo que a lo
largo de su elaboración produce un balance negativo
de CO2 (fija el dióxido de carbono)
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