Sistemas Estructurales

INTRODUCCIÓN
Los sistemas estructurales a lo largo del tiempo han logrado servir como guía
para la composición de una estructura, la cuál permitirá la estabilidad de una
edificación o construcción. Existen diferentes métodos y maneras de emplearlos,
cada una con ciertos beneficios, dependiendo de los materiales a disposición y
de lo que se quiera lograr.
Por esta razón, en el siguiente trabajo daré a conocer los diferentes sistemas
estructurales, como están compuestos, que beneficios y desventajas poseen,
además de otros elementos relacionados a ellos.

Un sistema estructural es aquel compuesto
de uno ovarios elementos estructurales
dispuestos de tal forma que, tanto la
estructura total como cada uno de sus
componentes, son capaces de mantenerse
sin cambios apreciables en su geometría
durante las aplicaciones de carga y descarga.
SISTEMAS ESTRUCTURALES
Los sistemas estructurales constituyen un
estudio fundamental para la construcción
de toda estructura. Pues al margen del
buen diseño arquitectónico y de la
funcionalidad de la edificación es muy
importante y a la vez obligatorio que la
estructura esté en capacidad de soportar las
cargas que le serán impuestas durante su
periodo de vida.
Definición Características
Algunas características para clasificar
los distintos sistemas estructurales son
las siguientes
• Economía
• Necesidades estructurales especiales
• Problemas de diseño
• Problemas de construcción
• Material y limitación de escala

Tipos de sistemas
estructurales
(Definición, ventajas, desventajas, características

SISTEMA APORTICADOS
Un sistema porticado es el que utiliza
como estructura una serie de pórticos
dispuestos en un mismo sentido, sobre
los cuales se dispone un forjado. Es
independiente de su arriostramiento,
que podrá hacerse con pórticos
transversales, cruces de San Andrés,
pantallas u otros métodos. Este sistema
es el más utilizado hoy en día en las
zonas desarrolladas, especialmente en
hormigón. Los forjados transmiten las
cargas a los pilares o muros, y éstos a la
cimentación
Definición
Características
• Este sistema está formado por vigas
y columnas, conectadas entre sí por
medio de nodos rígidos, lo cual
permite la trasferencia de los
momentos flectores y las cargas
axiales hacia las columnas.
• La resistencia a las cargas laterales
de los pórticos se logra
principalmente por la acción de
flexión de sus elementos.

SISTEMA APORTICADOS
• Gran libertad en la
distribución de los espacios
internos del edificio.
• Son estructuras muy flexibles
que atraen pequeñas
solicitaciones sísmicas.
• Disipan grandes cantidades de
energía gracias a la ductilidad
que poseen los elementos y la
gran hiperestaticidad del
sistema.
• El sistema en general presenta
una baja resistencia de rigidez
a las cargas laterales.
• Su gran flexibilidad permite
grandes desplazamientos lo
cual produce daños en los
elementos no estructurales.
• Es difícil mantener las derivas
los requerimientos
normativos.
Ventajas Desventajas

SISTEMA DE MUROS PORNTANTES
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, pero si la disposición de los muros se hace en una sola
dirección o se utiliza una configuración asimétrica inadecuados que propician la posibilidad de
colapso.
En los sistemas tipo 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.
Definición
• Las cargas gravitacionales se transmiten a la fundación mediante fuerzas
axiales en los muros.
• Pueden ser de hormigón armado, piedras naturales, ladrillos de barro y
bloques de mortero.
• Los muros de cargas reciben y transmiten las cargas de forma lineal.
Características

SISTEMA DE MUROS PORNTANTES
• Constructivamente es rápido
de ejecutar
• Permite un ahorro en costos
en la construcción de las
paredes de bloques y el friso
de las mismas.
• Ofrece gran resistencia a los
esfuerzos laterales.
• Los elementos no
estructurales no sufren daños
considerables
• Es una estructura liviana y
flexible.
• Estará expuesto a grandes
esfuerzos sísmicos.
• La longitud de los ramales de
instalaciones de aguas servidas
es limitada.
• Existirá grandes limitaciones en
cuanto a la distribución de los
espacios internos de cada
planta.
• Puede llegar a ser un sistema
muy vulnerable si la
configuración estructural no
posee líneas de resistencias en
las dos direcciones ortogonales.

SISTEMA DUAL O MIXTO
Definición
Es un sistema mixto de pórticos reforzados por
muros de carga o diagonales de arriostramiento.
En este sistema los muros tienden a tomar una
mayor proporción de los esfuerzos en los niveles
inferiores, mientras que los pórticos pueden
disipar energía en los niveles superiores.
Características
• Este sistema se utiliza cuando se tendrán fuerzas de distintos tipos en el edificio,
como compresión, flexión o tracción.
• Se utiliza para proyectos con características especiales, como grandes volados o
cargas concentradas en ciertos puntos
• También se utiliza en regiones sísmicas.

• Se genera una estructura con
una resistencia y rigidez lateral
sustancialmente mayor al
sistema de pórticos, lo cual lo
hace muy eficiente para
resistir fuerzas sísmicas
• Se puede obtener ventajas en
cuanto a su distribución de
espacios internos.
• Es común que cuando se
diseñan estructuras duales se
supone que los muros resisten
todas las fuerzas laterales y el
sistema aporticado las
gravitacionales
• Hay que ser cuidadosos con la
configuración de elementos
rígidos, ya que tienen una
extrema diferencia de rigidez
comparado a los pórticos y esto
puede causar concentraciones
excesivas de esfuerzos en
algunas zonas del edificio y una
mala distribución de cargas
hacia las fundaciones.
SISTEMA DUAL O MIXTO

SISTEMA ABOVEDADO, ARCO Y CÚPULA
E 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.
El sistema avobedado fue un sistema muy utilizado en
Mesopotamia y la edad media europea. Se basa en
bóvedas, que centran las cargas en arcos reforzados por
pilastras o contrafuertes. Para utilizarlo se precisan
materiales que aguanten bien los esfuerzos de
compresión, por lo que tradicionalmente se han
construido en ladrillo cerámico o piedra. Puede hacerse
una subdivisión con los sistemas cupulados, cuyas cúpulas
se arriostran con pechinas, permitiendo espacios centrales
muy amplios. Este sistema fue muy utilizado en el imperio
bizantino, siendo su ejemplo más conocido Santa Sofía,
en Estambul.
Características
Definición
Cubre las luces por medio
de elementos que solo
están sometidos a
compresión interna. La
forma básica es la parábola
convexa hacia el lado de
arriba

• Tiene la ventaja sobre el
adintelado de que los empujes
de la cubierta no son
totalmente verticales, sino que
se desvían lateralmente con lo
que se pueden conseguir
espacios diáfanos más
amplios, además de poder
prescindir, si es necesario, de
la piedra y por supuesto de las
grandes vigas de madera, y
utilizar materiales como el
ladrillo.
• Desplome o Colapso. Un arco
se colapsa cuando las dovelas
que lo sostienen, pasan de ser
una estructura en equilibrio a
ser un mecanismo. El proceso
de descimbrado genera
necesariamente fisuras en la
estructura de un arco, debido al
descenso de la clave y al
asentamiento de las partes del
mismo.
SISTEMA ABOVEDADO, ARCO Y CÚPULA

PERFILES METALICOS
ESTRUCTURALES Y
DE CARPINTERÍA
METÁLICA

Los perfiles estructurales son productos
fabricados para la construcción de estructuras.
Son de sección cerrada, conformado en frio y
soldado eléctricamente por alta frecuencia,
formando elementos tubulares de sección
cuadrada, circular, rectangular, T, TT, entre otro.
Cuando se requiere una cierta rigidez, o cuando
las inversiones de carga pueden someter al
miembro diseñado para tensión a ciertas
compresiones, los cables varillas y barras no
cumplirá con las necesidades del caso; en tal
situación deben emplearse perfiles estructurales
sencillos o armados.
PERFILES ESTRUCTURALES METALICOS

1. Perfil HEB: Es un perfil muy usado en construcción, se utiliza para columnas, pilotes, vigas,
refuerzo y otros usos de gran resistencia.
2. Perfil tipo U o Canal se utiliza para vigas y columnas que se unen y sueldan, en usos de
rendimiento medio.
3. Perfil angular o ángulos puede ser de lados iguales o desiguales, se utiliza en dinteles,
columnas, vigas de rendimiento, estructuras secundarias.
4. Tubo de Acero circular se utiliza preferiblemente para columnas.
5. Tubo de acero cuadrado sección hueca se utilizan con mayor frecuencia como columnas, pero
también puede ser utilizado como vigas, abrazaderas y en otros usos.
6. Placas de acero estructural
Se trata de piezas planas de acero estructural, cortadas a medida. En general tienen entre 1/8 ” a
6″ de espesor. Se utiliza en bases de columnas, vigas y columnas hechas a medida, piezas de
conexión (es decir, las placas de refuerzo, placas de soldadura, etc), así como cualquier otra
aplicación donde donde el tamaño no es estándar y son medidas muy especificas.
7. Perfiles de Corte
Normalmente son las secciones de ala ancha de un perfil HEB o IPE, que se cortan por la mitad
para formar una sección “T”. Se utiliza para dinteles, vigas, tirantes y columnas.
PERFILES ESTRUCTURALES METALICOS

CARPINTERÍA METÁLICA
Se conoce como empresas de carpintería metálica a las que utilizan profesionales que se
dedican a la fabricación y comercialización de productos metálicos, como acero y aluminio,
para los mercados de la construcción, industria y decoración, así como la gama de productos
orientada al cerramiento integral de la vivienda: puertas, ventanas, persianas laminadas,
extrusionadas, de seguridad, cajones de registro laminados, y de rotura de puente térmico,
contraventanas de lamas orientables, mosquiteras, accesorios de accionamiento, rejas de hierro
y forjado artístico, entre otros. Asimismo, en los trabajos más habituales de carpintería
metálica se utilizan el acero (aceros al carbono, aleados, de baja aleación ultra-resistentes,
inoxidables, de herramientas), hierro, aluminio, cobre, latón, bronce, cristal, plástico. Perfiles
especiales en carpintería metálica: Tubos. Ángulos o perfiles en L. Pletinas-perfiles en U.
Perfiles en T. Perfiles en H. Cuadradillos. A todos los materiales les debe ser de aplicación las
Normas locales, u homologación internacional.

CERCHAS METÁLICAS
Y MALLAS
ESPACIALES

CERCHAS METÁLICAS
La cercha es una composición de barras rectas unidas
entre si en sus extremos para constituir una armazón
rígida de forma triangular, capaz de soportar cargas en su
plano, particularmente aplicadas sobre las uniones
denominada nodos; en consecuencia, todos los elementos
se encuentran trabajando a tracción o compresión sin la
presencia de flexión y corte.
La cercha es uno de los
principales tipos de estructuras
empleados en ingenieria, ya que
proporciona una solución
práctica y económica debido a la
ligereza del peso y gran
resistencia.
Ventajas
Además del acero, pueden ser de
madera.
Una cercha está formada por los siguientes
elementos:
1. Los miembros de arriba cordón superior.
2. Los miembros de abajo cordón inferior.
3. Diagonales.
4. Verticales montantes o pendolones
dependiendo del tipo de fuerza.
Definición

CERCHAS METÁLICAS
Usos
Las cerchas se emplean cuando se tiene
luces libres grandes como puentes,
sitios públicos y estadios. Las cerchas
paralelas se usan en recintos amplios, de
cordones superiores curvos se
comportan similar a una estructura
colgante o un arco y se emplean en
algunos puentes, en techos y entrepiso
se emplean cerchas liviana.
El rango de luces de la cercha es de 15 a
50m para cerchas de acero.

MALLAS ESPACIALES
Una 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:
• 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
Definición

Es un sistema de entrepiso metálico que
utiliza un perfil laminado diseñado para
anclar perfectamente con el concreto y
formar la losa de azotea o entrepiso •Este
sistema además de tener una excelente
resistencia estructural disminuye los
tiempos de construcción generando
ahorros en mano de obra, tiempo y renta
de equipo. •Actúa como acero de refuerzo
positivo y cimbra •Se puede aplicar con
vigas trabajando como sección compuesta.
Viga de acero •Conectores de cortante
La losacero se conecta a la viga de
acero por medio de conectores
soldados al patín superior de la viga
aprovechando al conector como
elemento de fijación para la losacero y
como conector de cortante para la
acción compuesta de la viga.
Definición
Que la conforma?
LOSACERO

MEMBRANAS
Una membrana es un elemento estructural
bidimensional, sin rigidez flexional, que
soporta tensiones y esfuerzos normales. Se
utiliza para cerramientos o cubiertas de
cualquier tipo. Se elabora con textiles,
postes y cables tensionados.
Definición
• Son de larga duración y fácil
mantenimiento.
• La iluminación interna genera
reflejos nocturnos muy especiales.
• Permiten ahorro de energía en
iluminación y climatización.
Ventajas

MEMBRANAS
Las membranas arquitectónicas son
completamente diferentes a cualquier otra
solución de cubiertas, tanto técnica como
funcionalmente. A partir de cuatro formas
básicas -plana, cóncava, convexa y la
parábola hiperbólica- se obtienen gran
cantidad de configuraciones geométricas, a
las cuales se agregan características físicas
poco comunes para lograr estructuras
únicas
Las membranas arquitectónicas tienen
muchas cualidades técnicas y estéticas:
• Permiten ilimitadas posibilidades de
diseño.
• Se pueden instalar en todos los climas.
• Producen ahorros en cimentación y
estructura porque son muy livianas.
• Son de larga duración y fácil
mantenimiento.
• No se manchan fácilmente.
• La iluminación interna genera reflejos
nocturnos muy especiales.
• Son translúcidas.
• Evitan que pase el calor y mantienen
ambientes confortables en clima cálido.
• Permiten ahorros de energía en
iluminación y climatización.
Características

La técnica constructiva del concreto
armado consiste en la utilización de
concreto con barras o mallas de acero 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 se utiliza en
edificios de todo tipo, caminos, puentes,
presas, túneles y obras industriales.
Definición
CONCRETO ARMADO

Características
1.- Complementariedad mecánica de
ambos materiales: Ambos materiales
tienen una relación de complementariedad
mecánica. Por el principio de Navier-
Bernoulli podemos decir que las
deformaciones del acero son similares a las
del Hormigón que lo circunda, ya que para
fines prácticos, las secciones de la
deformada siguen considerándose planas.
Sin ambargo, el Hormigón se encarga de
soportar los esfuerzos a compresión,
mientras que el acero lo hace con la
tracción. Esta "simbiosis" de los
materiales, es la idea fundamental en que se
basa la filosofía del hormigón armado
2.- Casi Uniformidad de Coeficientes
de Dilatación Térmica: Esta cualidad (
con un valor de alrededor de 11.0 x 10 -
6 C -1 para el acero y de 10.8 x 10 -6 C -
1 para el concreto) es la que posibilita la
construcción de grandes volúmenes de
concreto sin que se produzcan
agrietamientos , ya que como se sabe el
hormigón o concreto, es muy mal material
en lo que respecta a las fuerzas de tensión
inducidas por la dilatación térmica.
CONCRETO ARMADO
(CARACTERÍSTICAS)

3.- La adherencia que se desarrolla
entre las varillas de acero y el
concreto: Si no existiera la adherencia, las
varillas saldrían disparadas con una
aceleración proporcional a las fuerzas de
tensión inducido por las diferentes
solicitaciones al material. Este fenómeno se
produce gracias a la fricción entre las
corrugaciones de las varillas de acero y los
áridos que componen el concreto. Esto
permite que ambos materiales se
comporten como uno sólo
4.- El confinamiento del concreto por el
refuerzo transversal: El concreto queda
confinado cuando a esfuerzos que se
aproximan a la resistencia uniaxial, las
deformaciones transversales se hacen muy
elevadas debido al agrietamiento interno
progresivo y el concreto se apoya sobre el
refuerzo transversal, el cual proporciona un
apoyo pasivo que confina al concreto en el
núcleo. Muchos investigadores (Richart,
Iyengar, Bertero, Felippa y otros) han
demostrado bajo distintos modelos que
este confinamiento mejora considerablente
las características de esfuerzo deformación
del concreto para grandes deformaciones
del concreto.
CONCRETO ARMADO
(CARACTERÍSTICAS)

5.-El Recubrimiento: El recubrimiento de
las varillas de acero tiene como finalidad
fundamental proteger a las varillas de acero
de la humedad y del ataque químico de otras
sustancias corrosivas que se hallen presentes
en el ambiente. No colabora directamente al
confinamiento del núcleo, ya que el
desconchamiento se produce generalmente
cuando el concreto alcanza la resistencia de
confinación , pero si ayuda en el desarrollo de
la adherencia.
CONCRETO ARMADO
(CARACTERÍSTICAS)

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, pero si la disposición de los muros se hace en una sola
dirección o se utiliza una configuración asimétrica inadecuados que propician la posibilidad de
colapso.
En los sistemas tipo 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.
Definición
MUROS PORTANTES

MADERA COMO
SISTEMA
ESTRUCTURAL

MADERA COMO SISTEMA ESTRUCTURAL
La madera es uno de los materiales más
versátiles que encontramos dentro del mundo
de la construcción. Puede ser usada tanto
como sistema estructural, como para
revestimientos de pisos y paredes (en interior
y exterior), o estructuras internas como
escaleras, entramado de techos, y pisos
suspendidos.
La madera es un excelente material para la
construcción gracias a ciertas características particulares: es aislante
térmico, acústico y mala conductora de la electricidad, siempre que
haya sido secada correctamente. Otras de las ventajas son su poco
peso, su maleabilidad y su resistencia a los movimientos sísmicos.

Por otro lado, también tiene varias
contras: es porosa, deformable por
incidencia de la humedad, puede ser
atacada por insectos y moho, y es
combustible. Pero todas estas
desventajas son subsanadas por
tratamientos específicos que se le
aplican en forma industrial, según el
uso que se le vaya a dar.
El costo de la construcción en
madera es mucho más bajo que con otros
sistemas constructivos, lo que la convierte
en una excelente alternativa

Los sistemas constructivos en madera son,
básicamente, de dos tipos: de “tronco macizo” o de
“entramado ligero”. En el primer caso, se utilizan
directamente los troncos enteros o cortados en forma
de tablones. El “entramado ligero” es el sistema más
habitual y práctico, ya que reduce notablemente el
tiempo de construcción.

El sistema de entramado soporta cualquier
diseño y tamaño de construcción lo que, unido
a las ventajas propias de la madera, lo
convierte en una excelente alternativa frente
a los sistemas constructivos más
tradicionales.
La estructura básica de la construcción está formada por módulos de madera formados por
elementos lineales (tirantes) unidos por sistemas de escuadras. Estos módulos vienen pre-
fabricados, en distintos tamaños, y permiten “armar” la casa como si fuera un rompecabezas,
ubicando los paneles sobre una base de cemento, según el diseño. Estos paneles se revestirán
luego, en el interior y exterior, de distintos materiales: piedra, madera, cerámica, etc. Soportan
cualquier tipo de revestimiento. Entre ambas caras se colocan material aislante térmico e
ignífugo, y todo el sistema de cables eléctricos y cañerías, antes de revestir.

CONCLUSIÓN
Los sistemas estructurales son de gran importancia debido a que son
aquellas estructuras compuestas de varios miembros, que permiten
soportar las edificaciones y tienen además la función de soportar las
cargas que actúan sobre ellas transmitiéndolas al suelo. Sin ellas no
existiría estabilidad ni equilibrio en las construcciones, por lo tanto no se
podría habita ni disfrutar de ellas.

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