El documento resume las principales exigencias y conceptos de las estructuras arquitectónicas. 1) Equilibrio, estabilidad, resistencia, rigidez y funcionalidad son fundamentales para soportar cargas de forma segura. 2) La economía y estética también influyen en el diseño estructural. 3) La continuidad y regularidad de los elementos estructurales son importantes para transmitir cargas de forma eficiente.

2. EXIGENCIAS DE LAS
ESTRUCTURAS
Los adelantos modernos
Producción de materiales
Técnicas constructivas
Métodos de análisis
Nueva
flexibilidad en
el proyecto
arquitectónico

3. Los fundamentos de la buena arquitectura pueden dividirse en las siguientes
categorías:
• Equilibrio
• Estabilidad
• Resistencia
• Rigidez
• Funcionalidad
• Economía
• Estética.

4. Equilibrio de
Fuerzas Verticales
1.-Equilibrio
Suma de las fuerzas y momentos = O
Exigencia fundamental de las estructuras
Siempre existe algún grado de movimiento
Comparado con sus dimensiones
los desplazamientos admisibles en un edificio
son por lo general pequeños, que a simple
vista parece inmóvil y sin deformación
alguna.

6. Equilibrio
De acciones con reacciones conduciendo las cargas
a los apoyos
Equilibrio Estático: condición en la cual un cuerpo
sometido a una serie de fuerzas y momentos
exteriores, se mantiene en reposo o con un movimiento
uniforme.
Estable, indiferente e inestable

7. La estabilidad espacial de una estructura estará garantizada:
Si tienen como mínimo tres planos resistentes verticales
No todos paralelos
Ni todos concurrentes a un mismo punto
Un plano resistente superior-vinculados a los planos resistentes verticales

8. Fuerzas de igual magnitud y sentido contrario garantizan el equilibrio en una
dirección dada; productos de igual magnitud y de sentido contrario, entre
fuerzas y brazos de palanca, garantizan el equilibrio rotatorio
Equilibrio de Fuerzas
Horizontales

9. Reacciones de un Puente

10. Equilibrio rotatorio

11. 2.-Estabilidad
Es la capacidad que tienen los elementos de las
estructuras de aguantar las acciones sin volcar o
caer.
Las estructuras que, al aplicar una pequeña carga o
por sí solas, pierden el equilibrio se dice que son
inestables.
La estabilidad dependerá de la forma de la
estructura, de los apoyos y de la distribución de
los pesos.
¿Sabes que la Torre Eiffel “crece” en verano por dilatación
térmica hasta 18 cm y puede oscilar lateralmente hasta 7 cm?.

12. Condiciones de estabilidad
Las estructuras bajas y anchas son más estables que las altas y delgadas
Con una base ancha aumenta la estabilidad
Si la base tiene más peso es más estable.
El uso de contrapesos permite reequilibrar
la estructura
Si la estructura tiene un buen
anclaje o una buena cimentación
Se mejora la estabilidad con tensores,
tirantes o escuadras de apoyo

13. La exigencia de estabilidad "de cuerpo rígido" se relaciona con el peligro
de movimientos inaceptables del edificio en su totalidad.
Cuando un viento huracanado actúa sobre un edificio alto y éste no se
halla adecuadamente arraigado en la tierra o equilibrado por su propio
peso, puede volcarse sin desintegrarse
El edificio es inestable desde el punto de vista
rotatorio. Esto se aplica sobre todo a edificios altos y
angostos
El peligro de la inestabilidad rotatoria:
• un edificio no está "bien equilibrado"
• Se apoya sobre un suelo de resistencia no uniforme.
• Si el suelo sufre asentamientos desiguales, el edificio
puede inclinarse.

14. la Torre de Pisa, que en algún momento caerá totalmente
Un edificio construido sobre la ladera de una colina
empinada puede mostrar tendencia a deslizarse hacia abajo
por acción de su propio peso.

15. Esto puede deberse a que el edificio resbala sobre el suelo o a que una capa de
suelo se adhiere a las fundaciones y se desliza sobre una capa adyacente
El segundo fenómeno no es raro en suelos arcillosos cuando en ellos se infiltra
agua, transformando la arcilla en un material resbaladizo como el jabón.
Todos estos casos de inestabilidad se relacionan
con el suelo y con los cimientos del edificio.
Desde el punto de vista de la economía y el uso, los
cimientos son un "mal necesario"; además, se
hallan fuera del alcance de nuestra vista, de modo
que el lego rara vez tiene conciencia de su
importancia y de su costo.
Estabilidad

16. Los cimientos de una estructura pesada construida sobre
arena floja saturada de agua, deben permitir que el edificio "flote" sobre
ese suelo: se las construye mediante "balsas" que, en su estructura,
son similares al casco de un barco

18. La resistencia es la capacidad que tienen los elementos estructurales de
aguantar los esfuerzos a los que están sometidos sin romper.
Depende de muchos factores:
• El material empleado
• Su geometría
• El tipo de unión entre los elementos
Para cada tipo de estructura, según su función, se debe escoger el mejor
material.
La ingeniería de materiales es la disciplina que se encarga de estudiarlos y
determinar su aptitud para resistir mejor unos esfuerzos u otros.
3.- Resistencia

19. La geometría, el diseño del elemento y del conjunto obedece a las
características del esfuerzo o del conjunto de esfuerzos que se tienen que
resistir. Tenemos por ejemplo el diseño de los perfiles, con una forma específica
que permite una resistencia adecuada a los esfuerzos, economizando al
máximo la cantidad de material empleado.

20. La geometría de la estructura en su conjunto, además de la de sus elementos
aislados, determina también la capacidad de resistir mejor los esfuerzos. Así
surgen estructuras de masa con volúmenes grandes, superficiales, de barras,…
Por último escoger un sistema de unión y ejecutarlo convenientemente va a
ser determinante de la resistencia del conjunto estructural. Tenemos así
uniones soladas, atornilladas, pegadas,…

21. 4.- Rigidez
Cuando una estructura pierde rigidez los
ángulos que forman los elementos resistentes
cambian respeto a los ángulos originales.
Rigidez es la capacidad que tienen los elementos de las estructuras de
aguantar los esfuerzos sin perder su forma (deformarse) manteniendo sus
uniones.
Las estructuras rígidas se dice que son indeformables.
Las estructuras no rígidas pueden perder su forma tras un esfuerzo, se dice
que son deformables.

22. Las estructuras con uniones no rígidas se dice que
son articuladas.
Como por ejemplo las uniones con bisagras.
Las grandes estructuras (edificios, puentes,…) necesitan rigidez,
pero no total, ya que las cargas pueden provocar roturas
Las estructuras con uniones no rígidas se dice que
son articuladas.
Como por ejemplo las uniones con bisagras.
Las grandes estructuras (edificios, puentes,…)
necesitan rigidez, pero no total, ya que las cargas
pueden provocar roturas
•Ante los movimientos sísmicos (terremotos) las
estructuras requieren cierta flexibilidad.

23. Se usan coeficientes de seguridad de
magnitud diversa para tener en
cuenta las incertidumbres en cuanto
a condiciones de carga y
propiedades de los materiales
•Ante los cambios de temperatura que provocan dilatación hace falta que haya
algo de elasticidad en la estructura.
No debe confundirse rigidez con
resistencia: dos estructuras pueden ser
igualmente seguras, aunque sometidas
a las mismas cargas una flexione más
que otra.

24. La rigidez puede ser indicio de debilidad en
una estructura sometida a cambios de
temperatura, a asentamientos desiguales y
a cargas dinámicas

26. 5.- Funcionalidad
La funcionalidad estructural se refiere a las influencias de la estructura
sobre la finalidad para la cual se construye el edificio.
Los puentes colgantes son estructuras flexibles. El Puente de la
Puerta de Oro (Golden Gate Bridge) de San Francisco, oscila hasta
3,90 metros bajo la acción de fuertes ráfagas de viento.
Esos movimientos deben limitarse,
no sólo para que los vehículos no se
desvíen de su camino, sino también
porque la presión de un viento
continuo produce oscilaciones
aerodinámicas capaces de destruir el
puente si éste es demasiado flexible

27. 6.- Economía
La economía no siempre es una exigencia de la arquitectura. Algunos
edificios se construyen con fines monumentales o simbólicos
Los dos factores más importantes en el costo de una estructura son los
materiales y la mano de obra.
En los países industriales más avanzados, el costo de materiales es
relativamente bajo y el de mano de obra relativamente alto.
En los países menos desarrollados o subdesarrollados, esa relación se
invierte.

28. La relación entre el costo de materiales y el de la mano de obra influye de
manera fundamental en la solución del problema de la estructura. En el primer
tipo de economía ,se utiliza todo tipo de máquina (grúas, cintas
transportadoras. excavadoras, compresores, herramientas eléctricas)

29. Para reducir los costos de mano de obra y acelerar la construcción: lo normal es
contar con elementos prefabricados, de fácil montaje; el acero es a menudo el
material típico.
En el segundo tipo de economía se usa abundante mano de obra
tanto para el transporte como para la construcción y se emplean
elementos pequeños para reducir al mínimo el uso de equipos pesados;
los materiales típicos son: mampostería, ladrillo y hormigón. Pero las
diferentes proporciones de materiales y costos de labor pueden influenciar
la elección de un sistema estructural hasta en diferentes áreas del mismo
país.
La disponibilidad de mano de obra calificada limita de varias maneras
los métodos de construcción.

31. 7.- Estética
No puede negarse la influencia de la
estética sobre la estructura: al imponer
sus postulados estéticos al ingeniero, el
arquitecto fija a menudo limitaciones
esenciales al sistema estructural.
En realidad, el arquitecto mismo sugiere
el sistema que cree más adecuado para
expresar su concepto del edificio, y rara
vez el ingeniero se halla en situación de
modificar radicalmente la propuesta

32. Continuidad
La continuidad de una estructura proporciona una trayectoria directa e
ininterrumpida para la transmisión de las cargas desde la cubierta hasta los
cimientos.
Las trayectorias continuas ayudan a asegurar que todas las cargas a las cuales
está sujeta la estructura puedan transferirse desde su punto de aplicación hasta
los cimientos.
Todos los elementos y las uniones a lo
largo de la trayectoria deben contar con la
suficiente resistencia, rigidez y
capacidad de deformación para transmitir
dichas cargas sin poner en riesgo el
comportamiento unitario de la estructura.

33. Las uniones rígidas aumentan la resistencia y la rigidez del conjunto de la
estructura permitiendo que todos los componentes actúen como una unidad. Una
conexión inadecuada representa un punto débil en la trayectoria de las
cargas, y constituye una causa común de daño y colapso de los edificios durante
los terremotos.
Las trayectorias de las cargas por la
estructura deberían ser lo más
directas posible y evitarse los
desplazamientos de ejes.

34. Interrumpir la continuidad vertical de los soportes o muros de carga en plantas
sucesivas implica que las cargas verticales deban transmitirse en horizontal,
provocando grandes esfuerzos de flexión en las vigas o cerchas, que deben
aumentar su sección
Cuando el sistema de
arriostramiento se organiza de
forma continua, en este caso
formando una cercha vertical, las
cargas tienen una trayectoria muy
directa hasta los cimientos.
Cruces de san Andrés

35. Continuidad de los Planos
La efectividad de los anclajes en los planos
superiores, y el trabajo en conjunto de los muros,
se ve afectado por la falta de continuidad
vertical y horizontal de los planos estructurales, y
por la irregularidad de la estructura, tanto en
planta como en altura.

36. Continuidad de los Planos Resistentes Verticales
Cada plano se considera resistente si es continuo desde su
borde superior, vinculado al plano superior resistente, hasta
la cimentación
Si al alcanzar un plano resistente horizontal intermedio, un
muro pierde su continuidad, dejará de considerarse resistente.

37. Regularidad Estructural
Se debe tratar de evitar la irregularidad en
planta, tanto geométrica como estructural.
Las formas irregulares pueden convertirse, por
descomposición en varias formas regulares
mediante juntas de construcción