Sistemas estructurales

Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
I.U.P ¨Santiago Mariño¨
Extensión Barcelona
Escuela de Arquitectura
Profesor:
 Ing. Héctor Márquez
Catedra:
 Proyecto de Estructuras V
Bachiller:
 Vanessa López
CI: 20.154.222
Barcelona, 20 de junio de 2016

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Sistemas Estructurales
Es un ensamblaje de miembros o elementos independientes
para conformar un cuerpo único y cuyo objetivo es darle solución
(cargas y forma) a un problema civil determinado. La manera de
ensamblaje y el tipo de miembro ensamblado definen el comportamiento
final de la estructura y constituyen diferentes sistemas estructurales.
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,
los cuales determinan la funcionalidad, economía y estética de la
solución propuesta:
 Forma
 Materiales y dimensiones de elementos
 Cargas
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S Características de los Sistemas Estructurales
 Capacidad para resistir todas las cargas gravitacionales de manera eficiente.
 Condiciones de uso, función, forma y escala.
 Forma de unión de los elementos.
 Materiales de los elementos.
 Forma geométrica u orientación.

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Muros Portantes
Son aquellas 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.
Características
 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.
Ventajas
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 Es un sistema que es rápido de ejecutar y muy rígido.
 Ya que tiene muros permite un ahorro en costos en la construcción de las paredes de bloques y el friso de las mismas.
 Tiene un alto rendimiento por lo cual Es un sistema que bien configurado es poco propenso al colapso.
 Es una estructura mucho más liviana.
 Permite la construcción de edificios de más de 30 pisos de altura
Desventajas
 Esta expuesto a grandes esfuerzos sísmicos.
 Por poseer losas de delgado espesor, la longitud de los ramales de instalaciones de aguas servidas es limitada.
 Ya que los muros son continuos dificulta la distribución de los espacios internos.
 Como no se puede aumentar el espesor de la losa, se tiene que implementar el uso de losas post-tensadas, pero esta
técnica no es aplicada en Venezuela.
 Puede llegar a ser un sistema muy vulnerable si la configuración estructural.

Sistema Aporticado
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, pantallas u otros
métodos; y del material utilizado, generalmente hormigón o madera.
Características
Es el sistema de construcción más difundido en nuestro país y el más antiguo.
Basa su éxito en la solidez, la nobleza y la durabilidad. Un sistema aporticado es aquel
cuyos elementos estructurales principales consisten en vigas y columnas conectados a
través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales de
análisis
Ventajas
 Permite mas distribuciones en 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.
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Desventajas
 El sistema presenta una baja resistencia y 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 bajo los requerimientos normativos.
 No es recomendable en suelos blandos.
 El uso de este sistema estructural está limitado a estructuras bajas o medianas.

Sistemas Abovedados
Tiene su base en el arco o elemento sustentante de forma curva
destinado a salvar un espacio más o menos grande formado por piedras
talladas en forma de cuña.
Características
 El sistema abovedado se caracteriza por el uso de la bóveda, el arco y la
cúpula.
 Se basa en bóvedas, que centran las cargas en arcos reforzados por
pilastras o contrafuertes.
 Geométricamente, está generada por dos superficies semicilíndricas
ortogonales cuyas líneas de intersección o aristas, son arcos de elipse
que se cruzan en el vértice superior.
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S Ventaja
Sus 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.
Desventaja
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.

Sistemas Tensados
Las estructuras tensadas son aquellas constituidas
fundamentalmente por materiales que únicamente tienen rigidez a tracción y
que antes de recibir las cargas exteriores, para las que se proyectan,
desarrollan internamente un fuerte estado de esfuerzos debido a pretensados
iniciales.
Características
Son estructuras especialmente apropiadas para cubiertas de
grandes luces con materiales livianos donde el elemento estructural esencial
es el cable y el esfuerzo fundamental es el de tracción. relación peso/luz. Los
antecedentes de las estructuras de cables pueden encontrarse en las velas
de los barcos
Ventaja
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S  Se instalan rápidamente y se pueden adaptar a múltiples formas geométricas
 Son continuos y no presentan juntas de unión
 Son fáciles de limpiar y no absorben olores
 Dejan pasar la luz.
Desventaja
 Se deben replantear muy bien los huecos para luminarias o cualquier otro elemento, ya que requieren colocar un refuerzo
en la tela para poder abrir el hueco en la misma.
 Se trata de estructuras poco usuales, lo que hace que en el mercado no existan muchas empresas dedicadas a su
instalación.

Sistemas Hinchables
Funcionan bajo la presión de un gas comprimido entre membranas. El
gas hace que las membranas -telas, plásticos u o materiales sintéticos- se estiren
hasta que ya no den más de sí, y la propia presión que genere hace que la
estructura no se venga abajo. Los puestos de este tipo que se montan para las
competiciones deportivas y las atracciones infantiles en las que los niños se
divierten en saltar pueden servir de ejemplo.
Características
Son flexibles y resistentes a tracciones, se comporta como un solido homogéneo
y elástico. Pueden absorber, transmitir y trasladar fuerzas exteriores.
Ventajas
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 Se pueden crear estructuras donde los diferentes elementos utilizados se complementan, permitiendo obtener estructuras
mucho más ligeras que las obtenidas utilizando sólo elementos metálicos.
 Además permite explorar soluciones estéticas con una percepción de ligereza y trasparencia propios de los elementos
textiles que se utilizan para generar la membrana.
 La instalación y desinstalación es muy sencilla, mediante hinchado y deshinchado sin necesidad de realizar uniones
Desventajas
 El principal inconveniente que presentan es que debido a su geometría, al aplicarles una carga horizontal, la estructura se
vuelve inestable.

Sistema Dual o Mixto
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.
Ventajas
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S 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.
Desventajas
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.

Perfiles Metálicos
Estructurales
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 otros.
Tipos
Perfil HEB: Es un perfil muy usado en construcción, se
utiliza para columnas, pilotes, vigas, refuerzo y otros usos
de gran resistencia.
Perfil tipo U o Canal: se utiliza para vigas y columnas que
se unen y sueldan, en usos de rendimiento medio.
Perfil angular o ángulos: puede ser de lados iguales o
desiguales, se utiliza en dinteles, columnas, vigas de
rendimiento, estructuras secundarias.
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Tubo de Acero circular: se utiliza preferiblemente para columnas.
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.
Placas de acero estructural: Se trata de piezas planas de acero estructural, cortadas a medida, así como cualquier otra
aplicación donde el tamaño no es estándar y son medidas muy especificas. En general tienen entre 1/8 ” a 6″ de espesor
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.
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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:
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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

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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 ingeniería, ya que proporciona
una solución práctica y económica debido a la ligereza
del peso y gran resistencia.
Elementos de una cercha
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Cerchas Metálicas
 Los miembros de arriba cordón superior.
 Los miembros de abajo cordón inferior.
 Diagonales.
 Verticales montantes o pendolones dependiendo del tipo de fuerza.
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.

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Es 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.
Los elementos de la malla son prefabricados y
para el armado y montaje no requiere de medios de
unión distintos de los mecánicos. Las barras de las
mallas espaciales funcionan trabajando a tracción o a
compresión, pero no a flexión.
Las mallas están compuestas por:
Barras,
Nudos( elementos prefabricados que pueden ser de
diferentes formas)
Paneles.
Tipos de mallas
 Mallas Planas
 Mallas Abovedadas
 Mallas de cúpulas
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Mallas Especiales

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Es una lamina corrugada de acero
galvanizado estructural perfilada para que se
produzca un efectivo ajuste mecánico con el
concreto, la lamina posee unas muescas es decir
unos huecos especiales estas además sustituyen el
acero a la tracción de la placa.
Ventajas
El galvanizado de la lamina le garantiza una larga
vida útil en cualquier condición ambiental.
Hay un ahorro considerable ya que se elimina en
muchos de los proyectos el uso de puntales.
Se obtienen placas mas livianas, lo que aligera el
peso de la estructura, 8 a 10 cm de espesor.
Su instalación es rápida y limpia.
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Losa Acero
Aplicaciones
Sus aplicaciones más importantes se encuentran en la realización de entrepisos para edificaciones, ampliaciones y
mezaninas, puentes, estacionamientos, techos para viviendas unifamiliares. Actúa como un encofrado, así que
cumple un doble propósito. Se usa en viviendas, techos , puentes, estacionamientos, mezzaninas, oficinas,
comercios, etc.

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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.
Ventajas
Son de larga duración y fácil mantenimiento.
Permiten ahorro de energía en iluminación y
climatización.
Permiten ilimitadas posibilidades de diseño.
Se pueden instalar en todos los climas.
Producen ahorros en cimentación y estructura porque
son muy livianas.
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.
Membranas o Tenso
Estructuras
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.

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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.
Características
El Hormigón se encarga de soportar los esfuerzos a
compresión, mientras que el acero lo hace con la tracción.
Casi Uniformidad de Coeficientes de Dilatación Térmica: Esta
cualidad 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
Se desarrolla adherencia entre las varillas de acero y el concreto. Esto permite que ambos materiales se comporten
como uno sólo.
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
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
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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.
Pórticos
Un pórtico es un espacio arquitectónico conformado por una galería
de columnas adosada a un edificio.
Tipos de pórtico en la arquitectura clásica
Dístilo: se denomina al edificio que tiene dos columnas o pilastras en una o más
fachadas.
Tetrástilo:El edificio tetrástilo tiene cuatro columnas en su fachada principal
Hexástilo:Los edificios hexástilos tenían seis columnas en fachada y eran los
pórticos típicos del estilo dórico.
Octástilo: El octástilo tenía ocho columnas.
Decástilo: El decástilo tiene diez columnas, como el templo de Apolo
Didimeo en Mileto, y el pórtico del University College de Londres.
Dodecástilo: El dodecástilo tiene doce columnas.
Muros Portantes
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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.
Características
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. El costo de
la construcción en madera es mucho más bajo que con otros sistemas
constructivos, lo que la convierte en una excelente alternativa. Por otro lado,
también tiene varias contras; Es porosa, deformable por incidencia de la
humedad, puede ser atacada por insectos y moho, es combustible.
Madera como elemento estructural
Sistemas constructivos en madera
Tronco macizo: En el primer caso, se utilizan directamente los troncos enteros o cortados en forma de tablones.
Entramado ligero: es el sistema más habitual y práctico, ya que reduce notablemente el tiempo de construcción. Este
sistema soporta cualquier diseño y tamaño de construcción.
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 prefabricados, 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.

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