DEBER DISEÑO DE PROYECTOS DENTRO DE LA INDUSTRIAL

1. FUNCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
Las estructuras son elementos constructivos cuya misión fundamental es la de soportar un
conjunto de cargas, que podemos clasificar como sigue:
1- Peso propio
2- Cargas de funcionalidad
3- Acciones exteriores varias
En el apartado 1 de peso propio incluiremos las cargas de la estructura que son especialmente
significativas en las estructuras de hormigón armado y las cargas reológicas, que provienen del
proceso de fraguado del hormigón.
En el apartado 2 incluiremos las cargas que actúan sobre la construcción de la que forma parte la
estructura en cuestión, por ejemplo los objetos y personas que van a estar en la construcción.
En el apartado 3 nos referimos a la temperatura (dilatación-contracción), el viento, la nieve,
sismos, etc.
Vemos que las cargas que pueden actuar sobre una estructura son muy variadas y pueden darse
una serie de combinaciones entre ellas, debiendo la estructura soportar la combinación más
desfavorable.
Hemos utilizado anteriormente la palabra soportar, pero en teoría de estructuras, en el contexto
que se ha utilizado en la frase, el sentido de tal palabra hace referencia a tres aspectos:
1- Estabilidad
2- Resistencia
3- Deformación limitada
Vamos a comentar, de una forma muy general los aspectos anteriormente enunciados. Así:
La estabilidad de una estructura es la que garantiza que dicha estructura, entendida en su
conjunto como un sólido rígido, cumple las condiciones de la estática, al ser solicitada por las
acciones exteriores que pueden actuar sobre ella. La resistencia es la que obliga a que no se
superen las tensiones admisibles del material y a que no se produzca rotura en ninguna sección. La
deformación limitada implica el que se mantenga acotada (dentro de unos límites) la deformación
que van a producir las cargas al actuar sobre la estructura. Estos límites van marcados por la
utilización de la estructura, razones constructivas y otras.
FORMAS GENERALES DE LAS ESTRUCTURAS
Hablamos de estructuras planas cuando todas las barras que la forman y las cargas que actúan
sobre la misma se encuentran en un mismo plano. Hablamos de estructuras superficiales cuando
la estructura presenta una forma marcadamente superficial y las cargas que actúan sobre dicha
estructura no se encuentran contenidas en dicha superficie. Hablamos de estructuras espaciales

2. cuando las barras que forman la estructura, así como las cargas que actúan sobre la misma,
ocupan cualquier posición en el espacio.
2.1. GRÁFICO

3. Comentarios:
Los elementos estructurales fundamentales
son :
Las vigas de directriz recta, que trabajan
fundamentalmente a flexión
Los pilares, que trabajan fundamentalmente
a compresión.
Es importante no perder de vista la
importancia que tienen otros dos elementos:
La cimentación
El terreno, ya que si fallan por algún motivo
no se consigue el objetivo final de una
estructura que es fundamentalmente:
traspasar las cargas de la construcción, de la
que forma parte, al terreno.
Una tipología de viga muy frecuente es :
La viga continua.
Consta de unos apoyos intermedios.
Los espacios entre pilares los denominamos
vanos, que pueden ser:
Extremos
Intermedios
Central.

4. Los arcos: Los elementos estructurales que
sirven para salvar los vanos frecuentemente
son de eje recto, pero también pueden serlo
de eje curvo.
Una tipología característica es el arco de tres
articulaciones.
Para las denominaciones de las estructuras
utilizamos determinados aspectos
significativos, como por ejemplo:
La forma fundamental, por ejemplo: arco
Los apoyos, por ejemplo: empotramiento,
articulación fija,...
El tipo de nudos, por ejemplo: rígido,
articulado

5. Existen una serie de tipologías estructurales
muy comunes:
Los pórticos, generalmente de nudos rígidos,
característicos por ejemplo de las estructuras
principales de las naves industriales.
Las cerchas, generalmente de nudos
articulados, característicos por ejemplo de
ciertas estructuras de cubierta, en
construcción industrial fundamentalmente.
Los marcos, que se utilizan por ejemplo en
entramados laterales
En construcción arquitectónica son muy
comunes los pórticos múltiples de varios
vanos y alturas.

6. GRÁFICO
Otras veces las estructuras presentan
formas superficiales o volumétricas.
Denominamos estructuras espaciales
a aquellas en que las barras, .... y
cargas que actúan presentan
cualquier posición en el espacio
Su cálculo implica la utilización de
procedimientos específicos.
2.3. GRÁFICO:

7. Comentarios:
Una de las tipologías estructurales más sencilla es la viga armada. La viga armada se utiliza para
pequeñas estructuras y generalmente en la tipología de armadura inferior, para que con el estado
de cargas habitual trabajen a tracción los elementos que componen la armadura de la viga.
En tales casos es frecuente la utilización de cables.
En la fig.1 podemos ver una viga armada superiormente
mediante lo que se denomina como:
Péndola: elemento vertical
Tornapuntas: formando lo que podemos denominar como
cordón superior.
En la fig.2 podemos ver una viga armada inferior, mediante
sopanda y jabalcón. Se utiliza como estructura de apoyo para
vigas en mal estado, rehabilitación, patología, ...
En las figs. 3 y 4 podemos ver una viga armada inferiormente,
mediante mangueta y tirantes.

8. En las figs. 5, 6 y 7 podemos ver
una tipología de viga armada
inferior que se denomina FINK
respectivamente simple, doble y
múltiple, haciendose cada vez
más compleja su forma.
En la fig. 8 una tipología de viga
armada inferior que se
denomina BOLLMAN, que
presenta una forma un tanto
compleja, pensada para la
utilización de cables, en los
tirantes.
En la fig. 9 una tipología de viga
armada inferior que se
denomina PRATT.
Es una forma estructural que se adapta a mayores luces y solicitaciones que las anteriores,
pudiendo utilizarse para pasarelas y pequeños puentes.

9. GRÁFICO:
Comentarios:
Una de las tipologías estructurales más frecuentes es la viga de celosía Son muy frecuentes
especialmente en construcción industrial para resolver luces apreciables y pórticos mixtos.
Presentan una buena relación peso-resistencia en relación con las vigas de alma llena, pero ciertos
inconvenientes constructivos.
En la fig. 1 podemos ver una tipología muy frecuente que se
denomina WARREN.

10. En las figs. 2, 3 y 4 se mantiene la malla propia de la warren
pero se le añaden montantes en nudos inferiores, superiores
e inferiores y superiores, respectivamente.
En la fig. 5 podemos ver una viga de celosía de malla tipo
PRATT
En las figs.6 y 14 podemos ver una viga de celosía de malla
tipo HOWE, de número de tramos par e impar
respectivamente.

11. En las figs. 7, 8 y 9 podemos ver vigas de celosía de mallas
más complejas formadas mediante combinación de mallas
warren (7,9) y pratt (8).
La complejidad de las formas obliga por razones
constructivas a un uso más restrictivo.
En la fig. 10 podemos ver una tipología de marcos con cruz
de san andrés, adecuada para estructuras de entramados
laterales en construcción industrial.
En la fig. 11 podemos ver una tipología característica e
interesante: la viga en K, adecuada para mejorar el
comportamiento de las diagonales a compresión, que suelen
ser barras críticas.
En la fig. 12 podemos ver una viga con cordón inferior
poligonal. La malla es del tipo Howe, pudiendo ser otra,
adecuada a las cargas que van a actuar sobre la viga.

12. En la fig. 13 podemos ver una tipología que se denomina
como viga VIERENDEEL .
La viga vierendeel es necesariamente de nudos rígidos, ya
que no es una malla triangulada.
GRÁFICO
:

13. Comentarios:
Estructuras de barras articuladas
para cubiertas, en los tipos : a dos
aguas, shed y marquesinas.
Vamos a describir gráficamente
una de las tipologías estructurales
más clásicas, debido en gran
parte a la sencillez del cálculo de
los axiles en barras, mediante los
métodos :
Método de los nudos (Analítico)
Método de Cremona (Gráfico)
Para el cálculo de los
desplazamientos en sus nudos ó
para el caso de vinculación
exterior hiperestática, tenemos
que utilizar procedimientos más
complejos. Actualmente su
utilización se está reduciendo por
diversas razones : económicas,
constructivas y otras.
En las figs. 1 a 12 se recogen
diferentes armaduras propias de
cubiertas a dos aguas, con
diferentes características y
utilizaciones.
Para luces más pequeñas se
utilizan las siguientes:
cercha simple (figs.1 y 2),
la cercha española (fig.3) , la
cercha suiza (fig. 10) y la cercha
alemana (fig.11) Para mayores
luces se utilizan diferentes
soluciones de malla como son:
inglesa (fig.4), americana (fig.5),
belga (fig.6) que es una de las más
utilizadas, polonceau simple
(fig.7), polonceau doble (fig. 8),
fink (fig.9) y pratt (fig.12).

14. En las figs. 13 a 16 se recogen diferentes armaduras propias tanto de cubiertas a un agua como de
cubiertas tipo shed. Las cubiertas tipo shed son un clásico de la construcción industrial, ya que con
una orientación adecuada, facilitan la recogida de aguas y la iluminación natural de una nave
industrial de amplias dimensiones. Actualmente su utilización está decreciendo por razones
similares a las antes expuestas.
Las podemos denominar en base a la malla que utilizan y que sería inglesa (fig.13), belga (fig.14),
polonceau (fig.15).
Cuando tenemos que realizar una cubierta tipo shed múltiple con apoyos en los extremos, una de
las posibilidades de diseño estructural más frecuente es la de añadir una barra uniendo los
diferentes vértices de cada cuchillo, como vemos en la fig.16.
En las figs. 17,18 y 19 se recogen diferentes armaduras propias de las marquesinas. Las
marquesinas son estructuras que se han utilizado frecuentemente como cubiertas auxiliares.
Se encuentran soportadas en un extremo y constituyen una estructura con forma general de
voladizo.
Las podemos describir en base a sus características más significativas como el tipo de malla o el
cordón inferior.
Esta última característica, en las figuras que se refieren es:
recto (fig.17) o quebrado (figs.18 y 19).

15. GRÁFICO:
Comentarios:
Estructuras de barras articuladas para cubiertas de grandes luces.
Las formas estructurales anteriores (Apdo. 2.5.) pueden ser utilizadas en pequeñas y moderadas
luces. En este apartado nos referimos a las formas más adecuadas para las cubiertas de grandes
luces.
En las figs.1, 2, 3, 4 y 5 podemos ver una forma general de armadura simple con peralte (fig.1), con
cordón inferior recto (figs. 3, 4 y 5) o quebrado (fig. 2) en la que las barras del cordón superior se
han sustituido por vigas de celosía de diferentes tipos de malla.

16. En las figs. 6, 7 y 8 podemos ver una forma clásica de cubierta a dos aguas con diferentes mallas,
generalmente la belga y la inglesa.
En las figs. 9, 10, 11 y 12 vemos la utilización del arco en diferentes posiciones:
en el cordón inferior (figs.9 y 11), en el cordón superior (fig.10) y tanto en el cordón inferior como
en el superior (fig. 12)

17. GRÁFICO:
Comentarios:
Estructuras de cubierta con voladizos En este conjunto de gráficos representamos una serie de
soluciones para utilizar los voladizos con las siguientes finalidades:
- Aumentar la superficie de cubierta
- Disminuir las luces entre pilares
En la fig.1 podemos ver que el cordón inferior se
mantiene recto mientras que se produce un
cambio de dirección en el cordón superior.

18. En las figs. 2, 3, 4, 5 y 6 el cordón inferior adopta la forma de una línea quebrada, quedando
rectos los tramos correspondientes al voladizo.
Las formas que se representan en las figs. 7,8 y 9
se corresponden con luces mayores y se pueden
utilizar diferentes mallas como por ejemplo
americana y belga. También es de resaltar la
utilización del arco en el cordón inferior como
forma de transmitir las cargas a los apoyos (fig.9)
y la inversión en la forma del mallado al llegar al
voladizo.
GRÁFICO:

19. Comentarios:
Formas generales de estructuras porticadas y marcos, formados con barras de nudos rígidos. La
utilización de los pórticos es cada vez más usual en la construcción industrial metálica por
diferentes razones:
- La mejora en los procedimientos de cálculo, más complejos que para las estructuras de nudos
articulados.
- La utilización de PVS para la optimización de los mismos, así como el empleo de tornillos de alta
resistencia.
Reflejamos en el gráfico correspondiente una serie de formas que nos permiten recorrer con
detalle la descripción de esta importante tipología estructural que constituye frecuentemente la
estructura principal de las naves industriales.
En las figs.1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 13 y 14 podemos ver un pórtico simple con apoyos articulados
(figs.1,3,5 y 6) o empotrados (figs.2 y 4), sin pendiente (figs. 1 y 2), a dos aguas (figs. 3,4,5 y 6) y
con tirantes (figs. 5 y 6), con utilización de arcos en vez de vigas de eje recto (figs. 13 y 14) para
mejorar el comportamiento del pórtico en diferentes sentidos y en base a las cargas que actúen
sobre dicha estructura.

20. Deberemos por tanto analizar las ventajas e inconvenientes que presentan las diferentes
tipologías de arcos simples de forma que diseñemos tales estructuras adaptándonos a las
necesidades de cada caso.
En las figs.7 y 19 podemos ver un pórtico
múltiple, con una sola altura o con varias
alturas.
El elevado grado de hiperestaticidad de los
pórticos múltiples le confiere interesantes
características resistentes, como elemento
estructural fiable que debe garantizar la
estabilidad de la construcción a la que
pertenece:
En su conjunto
Parcialmente
Durante su funcionamiento normal
Durante su ejecución
Frente a patologías
La dificultad de su cálculo por métodos
manuales se redujo considerablemente con
el método de Cross y posteriormente la
utilización de procedimientos de cálculo por
ordenador ha facilitado su utilización.
En las figs. 8 y 9 podemos ver un semipórtico que es
una estructura en la que un extremo de una viga no
se apoya en un pilar.
En las figs. 16, 17 y 18 vemos lo que denominamos como marcos que presentan formas cuadradas,
representativas en entramados laterales, que suelen presentar apoyos articulados.

21. Se han representado otras formas poligonales en las figs. 10, 11 y 12, que no precisan comentario
específico aparte del de su escasa utilización.
GRÁFICO:

22. En las figs. 6 y 7 se recogen formas de
puentes colgantes, con tableros de alma
llena (fig.6) y de celosía (fig.7). En la fig. 8
se recoge una tipología con apoyos
intermedios que se denomina puente
cantilever.