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MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA
EDUCACION
I.U.POLITECNICO SANTIAGO MARIÑO
ESCUELA. ARQUITECTURA-41
CATEDRA. PROYECTO DE ESTRUCTURAS
SEDE-BARCELONA
SISTEMAS ESTRUCTURALES
ALUMNO PROFESOR
LECA, JUAN CARLOS HECTOR MARTIN
V-22.873.141
Un sistema estructural es el modelo físico que
sirve de marco para los elementos estructurales, y
que refleja un modo de trabajo. Un objeto puede
tener, a su vez, una mezcla de sistemas
estructurales.
SISTEMA ESTRUCTURAL
Un sistema estructural deriva su carácter único de cierto numero de consideraciones;
consideradas por separados, son las siguientes:
· Funciones estructurales especificas resistencia a la compresión, resistencia a la tensión;
para cubrir claros horizontales, verticalmente; en voladizo u horizontal.
· La forma geométrica u orientación
· El o los materiales de los elementos
· La forma y unión de los elementos
· La forma de apoyo de la estructura
· Las condiciones especificas de carga
· Las consideraciones de usos impuestas
· Las propiedades de los materiales, procesos de producción y la necesidad de funciones
especiales como desarmar o mover
CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES
ESTRUCTURAS MACIZAS: Son aquellas en las que la resistencia y la estabilidad se logran
mediante la masa, aun cuando la estructura no se completamente sólida.
ESTRUCTURAS RETICULARES: Consiste en una red de elementos ensamblados
ESTRUCTURAS SUPERFICIALES: Pueden tener alto rendimiento debido a su función doble
como estructura y envolvente, pueden ser muy estables y fuertes.
TIPOS DE ESTRUCTURAS
MUROS ESTRUCTURALES
Cuando este sistema se utiliza tiene dos elementos distintivos en la estructura general del
edificio:
Muros: Utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el
claro. Generalmente son elementos a compresión. Pueden ser monolíticos o entramados
ensamblados de muchas piezas.
Aunque no se utilizan para transmisión de carga vertical se utilizan, a menudo, para dar
estabilidad lateral.
Elementos para cubrir claros: Funcionan como pisos y techos. Dentro de estos se
encuentran una gran variedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas
hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero.
SISTEMA DE POSTES Y VIGAS
El uso de troncos y árboles en las culturas primitivas como elementos de
construcción fue el origen de este sistema básico, la cual es técnica constructiva
importantes del repertorio estructural.
Los dos elementos básicos son:
Poste: es un elemento que trabaja a compresión lineal y esta sujeto a
aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa.
Viga: básicamente es un elemento lineal sujeto a una carga transversal; debe
generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexión y resistir
deflexión excesiva.
La estructura de vigas y postes requiere el uso de un sistema estructural
secundario de relleno par producir las superficies de los muros, pisos y techos.
Algunas variaciones de este sistema son:
Extensión de los extremos de las vigas
Sujeción rígida de vigas y postes
Sujeción rígida con extensión de los extremos de las vigas
Ensanchamiento de los extremos del poste
Viga continua
MARCOS RÍGIDOS
Cuando los elementos de un marco lineal están sujetos rígidamente, es decir, cuando las
juntas son capaces de transferir flexión entre los miembros, es sistema asume un carácter
particular. Si todas las juntas son rígidas, es imposible cargar algunos de los miembros
transversalmente sin provocar la flexión de los demás.
SISTEMAS PARA CUBRIR CLAROS PLANOS
Consiste en producir el sistema en dos sentidos del claro, en vez de uno solo. El máximo
beneficio se deriva de una claro en dos direcciones si los claros son iguales. Otro factor
importante para incrementar el rendimiento es mejorar la característica de la flexión de los
elementos que cubren el claro.
SISTEMA DE ARMADURAS
Una estructura de elementos lineales conectados mediante juntas o nudos se puede
estabilizar de manera independiente por medio de tirantes o paneles con relleno rígido.
Para ser estables internamente o por si misma debe cumplir con las siguientes condiciones:
Uso de juntas rígidas
Estabilizar una estructura lineal: Por medio de arreglos de los miembros en patrones
rectangulares coplanarias o tetraedros espaciales, a este se le llama celosía.
Cuando le elemento estructural producido es una unidad para claro plano o voladizo en un
plano, se llama armadura. Un elemento completo tiene otra clasificación: arco o torre de
celosía.
SISTEMA DE ARCO, BÓVEDA Y CÚPULA
El concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros,
mediante el uso de compresión interna solamente. El perfil del arco
puede ser derivado geométricamente de las condiciones de carga y
soporte. Para un arco de un solo claro que no esta fijo en la forma d
resistencia a momento, con apoyos en el mismo nivel y con una carga
uniformemente distribuida sobre todo el claro, la forma resultante es la
de una curva de segundo grado o parábola. La forma básica es la curva
convexa hacia abajo, si la carga es gravitacional.
ESTRUCTURAS A TENSIÓN
La estructura de suspensión a tensión fue utilizada ampliamente por
algunas sociedades primitivas, mediante el uso de líneas cuerdas tejidas
de fibras o bambú deshebrado. Desde el punto de vista estructural, el
cable suspendido es el inverso del arco, tanto en forma como en fuerza
interna. La parábola del arco a compresión se jala para producir el cable
a tensión.
ESTRUCTURAS DE SUPERFICIES
Son aquellas que consisten en superficies extensas, delgadas y que funcionan para resolver
solo fuerzas internas dentro de ellas. El muro que resiste la compresión, que estabiliza el
edificio al resistir el cortante dentro de un plano y al cubrir claros como una viga, actúa como
una estructura de superficie. La bóveda y la cúpula son ejemplos de este tipo.
Las estructuras de superficie más puras son las que están sometidos a tensión. Las
superficies a compresión deben de ser más rígidas que las que soportan tensión, debido a la
posibilidad de pandeo.
SISTEMAS ESPECIALES
ESTRUCTURAS INFLADAS: Se utiliza inyección o presión e aire como recurso estructural
en una variedad de formas.
ESTRUCTURAS LAMINARES: es un sistema para moldear superficies de arco o bóveda,
utilizando una red de nervaduras perpendiculares que aparecen como diagonales en planta.
CÚPULAS GEODÉSICAS: ideada para formar superficies hemisféricas, se basa en
triangulación esférica.
ESTRUCTURAS DE MÁSTIL: existen estructuras similares a los árboles, que tienen piernas
únicas para apoyo vertical y que soportan una serie de ramas. Requiere bases muy estables,
bien anclados contra el efecto del volteo provocado por fuerzas horizontales.
CERCHAS METALICAS
Las cerchas o armaduras son uno de los elementos estructurales que forman
parte del conjunto de las estructuras de forma activa.
Es por ello que para establecer los aspectos relacionados con las cerchas, a
continuación se indica las propiedades de la cercha como elemento estructural
sometido a tracción y compresión.
Además se muestra las propiedades que rige el diseño de la cercha, así como las
unidades adicionales requeridas, asimismo se indica el procedimiento para
estimar las dimensiones de las secciones transversales de los componentes de la
cercha.
MALLA ESPACIAL
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.
Las mallas espaciales son aquellas en las que todos sus elementos son prefabricados
y no precisan para el montaje de medios de unión distintos de los puramente
mecánicos1
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:
LOSA ACERO
Es una lámina de alma de acero acanalada galvanizada con nervaduras transversales para usar
como losa de entrepiso o techo. Esta fabricada con acero estructural galvanizado en ambas caras,
bien galvanizado y prepintado en la parte expuesta o inferior de la losa.
Posee una alta resistencia estructural debido a su troquel trapezoidal y alto de 6.00 centímetros que
le permite una alta capacidad para resistir cargas, pero sobre todo por su adecuada distribución de
refuerzos para cubrir cargas.
Esta lámina sirve de formaleta al momento del armado y fundición del concreto, además es el
refuerzo 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. Posee un ancho total de 1.00 metros y un ancho útil de 0.95
centímetros; puede fabricarse a la medida por lo que
reduce costos por concepto de traslapes, necesidad de pocos apoyos y rapidez de instalación.
Ventajas:
El galvanizado de la lámina 183 gr/m2 (G-60), le garantiza una larga
vida útil en cualquier condición ambiental.
Elimina el uso de puntales, reduciendo costos de instalación.
Logra placas más livianas (10 a 12 cm de altura), reduciendo peso en
vigas y columnas.
No es necesario colocar cabillas de refuerzo, ya que el diseño de la
lámina y el concreto se integran en la placa, permitiendo al acero
aportar sus cualidades estructurales.
Se instala de forma rápida y limpia.
Desventajas:
Cuando se combina con el vaciado de la losa de concreto, su peso x
metro cuadrado es alto, pudiendo llegar hasta 300 kg /m2.
Su acabado inferior no es acorde para viviendas. Requiere plafón.
Una membrana es un elemento estructural o de cerramiento,
bidimensional, sin rigidez flexional que soporta tensiones y esfuerzos
normales. Por ejemplo, la lona de un circo o la vela de un barco
funcionan estructuralmente como membranas.
MEMBRANA ESTRUCTURAL
CONCRETO ARMADO
La técnica constructiva del concreto-armado consiste en la utilización de concreto
con barras o mallas de acero, llamadas armaduras.
También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio,
fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de
los requerimientos a los que estará sometido.
El concreto armado sutiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas,
túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la
aplicación de concreto proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras
civiles en general.
ESTRUCTURAS DE MADERA
La utilización de la madera como sistema constructivo o como elemento
estructural ha acompañado al hombre a lo largo de toda la historia. Al principio,
junto a la piedra, era el principal elemento constructivo.
Posteriormente aparecieron nuevos materiales que relegaron su utilización.
Actualmente la evolución de su tecnología permite obtener productos
estructurales más fiables y económicos, y su mejor conocimiento, tanto desde el
punto de vista estructural como ecológico y medioambiental, la permite competir
con el resto de los materiales estructurales.
Si se comparan las propiedades de la madera como material estructural con las
del acero o el hormigón, se pueden extraer las siguientes conclusiones:
a) Elevada resistencia a la flexión, sobre todo en relación a su peso propio (la
relación resistencia/peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la
del hormigón).
b) Alta capacidad de resistencia a tracción y compresión en dirección paralela a
la fibra.
c) Escasa resistencia a cortante. Esta limitación se presenta también en el
hormigón pero no en el acero.
d) Escasa resistencia a compresión y a tracción en dirección perpendicular a la
fibra. Sobre todo en tracción, lo que supone una característica muy particular
frente a los otros materiales.
e) Bajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor
que el del acero. Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden
sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus
posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la
compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente.
f) Buen comportamiento en situación de incendio.

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Estructuras sistemas-estructurales

  • 1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION I.U.POLITECNICO SANTIAGO MARIÑO ESCUELA. ARQUITECTURA-41 CATEDRA. PROYECTO DE ESTRUCTURAS SEDE-BARCELONA SISTEMAS ESTRUCTURALES ALUMNO PROFESOR LECA, JUAN CARLOS HECTOR MARTIN V-22.873.141
  • 2. Un sistema estructural es el modelo físico que sirve de marco para los elementos estructurales, y que refleja un modo de trabajo. Un objeto puede tener, a su vez, una mezcla de sistemas estructurales. SISTEMA ESTRUCTURAL Un sistema estructural deriva su carácter único de cierto numero de consideraciones; consideradas por separados, son las siguientes: · Funciones estructurales especificas resistencia a la compresión, resistencia a la tensión; para cubrir claros horizontales, verticalmente; en voladizo u horizontal. · La forma geométrica u orientación · El o los materiales de los elementos · La forma y unión de los elementos · La forma de apoyo de la estructura · Las condiciones especificas de carga · Las consideraciones de usos impuestas · Las propiedades de los materiales, procesos de producción y la necesidad de funciones especiales como desarmar o mover
  • 3. CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES ESTRUCTURAS MACIZAS: Son aquellas en las que la resistencia y la estabilidad se logran mediante la masa, aun cuando la estructura no se completamente sólida. ESTRUCTURAS RETICULARES: Consiste en una red de elementos ensamblados ESTRUCTURAS SUPERFICIALES: Pueden tener alto rendimiento debido a su función doble como estructura y envolvente, pueden ser muy estables y fuertes. TIPOS DE ESTRUCTURAS MUROS ESTRUCTURALES Cuando este sistema se utiliza tiene dos elementos distintivos en la estructura general del edificio: Muros: Utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro. Generalmente son elementos a compresión. Pueden ser monolíticos o entramados ensamblados de muchas piezas. Aunque no se utilizan para transmisión de carga vertical se utilizan, a menudo, para dar estabilidad lateral. Elementos para cubrir claros: Funcionan como pisos y techos. Dentro de estos se encuentran una gran variedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero.
  • 4. SISTEMA DE POSTES Y VIGAS El uso de troncos y árboles en las culturas primitivas como elementos de construcción fue el origen de este sistema básico, la cual es técnica constructiva importantes del repertorio estructural. Los dos elementos básicos son: Poste: es un elemento que trabaja a compresión lineal y esta sujeto a aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa. Viga: básicamente es un elemento lineal sujeto a una carga transversal; debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexión y resistir deflexión excesiva. La estructura de vigas y postes requiere el uso de un sistema estructural secundario de relleno par producir las superficies de los muros, pisos y techos. Algunas variaciones de este sistema son: Extensión de los extremos de las vigas Sujeción rígida de vigas y postes Sujeción rígida con extensión de los extremos de las vigas Ensanchamiento de los extremos del poste Viga continua
  • 5. MARCOS RÍGIDOS Cuando los elementos de un marco lineal están sujetos rígidamente, es decir, cuando las juntas son capaces de transferir flexión entre los miembros, es sistema asume un carácter particular. Si todas las juntas son rígidas, es imposible cargar algunos de los miembros transversalmente sin provocar la flexión de los demás. SISTEMAS PARA CUBRIR CLAROS PLANOS Consiste en producir el sistema en dos sentidos del claro, en vez de uno solo. El máximo beneficio se deriva de una claro en dos direcciones si los claros son iguales. Otro factor importante para incrementar el rendimiento es mejorar la característica de la flexión de los elementos que cubren el claro. SISTEMA DE ARMADURAS Una estructura de elementos lineales conectados mediante juntas o nudos se puede estabilizar de manera independiente por medio de tirantes o paneles con relleno rígido. Para ser estables internamente o por si misma debe cumplir con las siguientes condiciones: Uso de juntas rígidas Estabilizar una estructura lineal: Por medio de arreglos de los miembros en patrones rectangulares coplanarias o tetraedros espaciales, a este se le llama celosía. Cuando le elemento estructural producido es una unidad para claro plano o voladizo en un plano, se llama armadura. Un elemento completo tiene otra clasificación: arco o torre de celosía.
  • 6. SISTEMA DE ARCO, BÓVEDA Y CÚPULA El concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros, mediante el uso de compresión interna solamente. El perfil del arco puede ser derivado geométricamente de las condiciones de carga y soporte. Para un arco de un solo claro que no esta fijo en la forma d resistencia a momento, con apoyos en el mismo nivel y con una carga uniformemente distribuida sobre todo el claro, la forma resultante es la de una curva de segundo grado o parábola. La forma básica es la curva convexa hacia abajo, si la carga es gravitacional. ESTRUCTURAS A TENSIÓN La estructura de suspensión a tensión fue utilizada ampliamente por algunas sociedades primitivas, mediante el uso de líneas cuerdas tejidas de fibras o bambú deshebrado. Desde el punto de vista estructural, el cable suspendido es el inverso del arco, tanto en forma como en fuerza interna. La parábola del arco a compresión se jala para producir el cable a tensión.
  • 7. ESTRUCTURAS DE SUPERFICIES Son aquellas que consisten en superficies extensas, delgadas y que funcionan para resolver solo fuerzas internas dentro de ellas. El muro que resiste la compresión, que estabiliza el edificio al resistir el cortante dentro de un plano y al cubrir claros como una viga, actúa como una estructura de superficie. La bóveda y la cúpula son ejemplos de este tipo. Las estructuras de superficie más puras son las que están sometidos a tensión. Las superficies a compresión deben de ser más rígidas que las que soportan tensión, debido a la posibilidad de pandeo. SISTEMAS ESPECIALES ESTRUCTURAS INFLADAS: Se utiliza inyección o presión e aire como recurso estructural en una variedad de formas. ESTRUCTURAS LAMINARES: es un sistema para moldear superficies de arco o bóveda, utilizando una red de nervaduras perpendiculares que aparecen como diagonales en planta. CÚPULAS GEODÉSICAS: ideada para formar superficies hemisféricas, se basa en triangulación esférica. ESTRUCTURAS DE MÁSTIL: existen estructuras similares a los árboles, que tienen piernas únicas para apoyo vertical y que soportan una serie de ramas. Requiere bases muy estables, bien anclados contra el efecto del volteo provocado por fuerzas horizontales.
  • 8. CERCHAS METALICAS Las cerchas o armaduras son uno de los elementos estructurales que forman parte del conjunto de las estructuras de forma activa. Es por ello que para establecer los aspectos relacionados con las cerchas, a continuación se indica las propiedades de la cercha como elemento estructural sometido a tracción y compresión. Además se muestra las propiedades que rige el diseño de la cercha, así como las unidades adicionales requeridas, asimismo se indica el procedimiento para estimar las dimensiones de las secciones transversales de los componentes de la cercha.
  • 9. MALLA ESPACIAL 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. Las mallas espaciales son aquellas en las que todos sus elementos son prefabricados y no precisan para el montaje de medios de unión distintos de los puramente mecánicos1 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:
  • 10. LOSA ACERO Es una lámina de alma de acero acanalada galvanizada con nervaduras transversales para usar como losa de entrepiso o techo. Esta fabricada con acero estructural galvanizado en ambas caras, bien galvanizado y prepintado en la parte expuesta o inferior de la losa. Posee una alta resistencia estructural debido a su troquel trapezoidal y alto de 6.00 centímetros que le permite una alta capacidad para resistir cargas, pero sobre todo por su adecuada distribución de refuerzos para cubrir cargas. Esta lámina sirve de formaleta al momento del armado y fundición del concreto, además es el refuerzo 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. Posee un ancho total de 1.00 metros y un ancho útil de 0.95 centímetros; puede fabricarse a la medida por lo que reduce costos por concepto de traslapes, necesidad de pocos apoyos y rapidez de instalación.
  • 11. Ventajas: El galvanizado de la lámina 183 gr/m2 (G-60), le garantiza una larga vida útil en cualquier condición ambiental. Elimina el uso de puntales, reduciendo costos de instalación. Logra placas más livianas (10 a 12 cm de altura), reduciendo peso en vigas y columnas. No es necesario colocar cabillas de refuerzo, ya que el diseño de la lámina y el concreto se integran en la placa, permitiendo al acero aportar sus cualidades estructurales. Se instala de forma rápida y limpia. Desventajas: Cuando se combina con el vaciado de la losa de concreto, su peso x metro cuadrado es alto, pudiendo llegar hasta 300 kg /m2. Su acabado inferior no es acorde para viviendas. Requiere plafón.
  • 12. Una membrana es un elemento estructural o de cerramiento, bidimensional, sin rigidez flexional que soporta tensiones y esfuerzos normales. Por ejemplo, la lona de un circo o la vela de un barco funcionan estructuralmente como membranas. MEMBRANA ESTRUCTURAL
  • 13. CONCRETO ARMADO La técnica constructiva del concreto-armado consiste en la utilización de concreto con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El concreto armado sutiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de concreto proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.
  • 14. ESTRUCTURAS DE MADERA La utilización de la madera como sistema constructivo o como elemento estructural ha acompañado al hombre a lo largo de toda la historia. Al principio, junto a la piedra, era el principal elemento constructivo. Posteriormente aparecieron nuevos materiales que relegaron su utilización. Actualmente la evolución de su tecnología permite obtener productos estructurales más fiables y económicos, y su mejor conocimiento, tanto desde el punto de vista estructural como ecológico y medioambiental, la permite competir con el resto de los materiales estructurales.
  • 15. Si se comparan las propiedades de la madera como material estructural con las del acero o el hormigón, se pueden extraer las siguientes conclusiones: a) Elevada resistencia a la flexión, sobre todo en relación a su peso propio (la relación resistencia/peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la del hormigón). b) Alta capacidad de resistencia a tracción y compresión en dirección paralela a la fibra. c) Escasa resistencia a cortante. Esta limitación se presenta también en el hormigón pero no en el acero. d) Escasa resistencia a compresión y a tracción en dirección perpendicular a la fibra. Sobre todo en tracción, lo que supone una característica muy particular frente a los otros materiales. e) Bajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero. Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente. f) Buen comportamiento en situación de incendio.