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I U P S M
TUTOR:
ING. HECTOR
MARQUEZ
BACHILLER:
LUIS AGUILAR
25301207
PROYECTO DE ESTRUCTURAS
ESCUELA DE ARQUITECTURA
SISTEMAS
ESTRUCTURALES
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO
SEDE BARCELONA
ESTADO ANZOÁTEGUI
PRIMERA PARTE
CONSIDERACIONES PARA SU
IMPLEMENTACION
‘’De las condiciones necesarias
para la existencia de las formas
materiales,[…] la estructura es la
más importante. Sin estructura
portante, las formas materiales no
se pueden garantizar y si no se
garantiza la forma no se puede
realizar ninguna’’. (Engel, 2001).
La estructura no solo resiste y
distribuye cargas, en la
arquitectura moderna la estructura
tienen un efecto en la apariencia
del edificio, por ello, las decisiones
estructurales básicas son también
decisiones estéticas.
3
El arreglo de las columnas o las
paredes de carga tiene un efecto
decisivo en el diseño de los cuartos
y las decisiones estructurales son
también decisiones de diseño.
CONSIDERACIONES PARA SU
IMPLEMENTACION
Una estructura no puede diseñarse
sin saber conocer los requisitos de
apoyos del edificio y sin una
apreciación de las limitaciones
mecánicas de la estructura.
Semejantemente los arquitectos
que abandonaron las tendencias
clásicas, frecuentemente imponen
una disciplina estructural en sus
estéticas.
Los estilos ha dominado el diseño
arquitectónico durante gran parte
de la historia. No es siempre
apreciado por los arquitectos que
la regla proporcional directa de los
estilos no aplica a las estructuras
diseñadas.
Las reglas proporcionales de
estructuras no existen y dependen
de su uso. (Gero y Cowan, 1976)
4
CONSIDERACIONES PARA SU
IMPLEMENTACION
Un sistema estructural deriva su
carácter de ciertas consideraciones:
-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 específicas 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.
Existen características para calificar
los sistemas disponibles que
satisfagan una función específica.
Los siguientes puntos son algunas
de estas características:
-Economía
-Necesidades estructurales
especiales
-Problemas de diseño
-Problemas de construcción
material y limitación de escala
5
CONSIDERACIONES PARA SU
IMPLEMENTACION
Los elementos estructurales son
diseñados, es decir, calculados o
dimensionados para cumplir una
serie de requisitos:
Criterio de resistencia.
consistente en comprobar que las
tensiones máximas no superen
ciertas tensiones admisibles para el
material del que está hecho el
elemento.
CRITERIO DE RIGIDEZ.
consistente en que bajo la acción de
las fuerzas aplicadas las
deformaciones o desplazamientos
máximo obtenidos no superan
ciertos límites admisibles.
CRITERIOS DE ESTABILIDAD.
Consistente en comprobar que
desviaciones de las fuerzas reales
sobre las cargas previstas no
ocasionan efectos autoamplificados
que puedan producir pérdida de
equilibrio mecánico o inestabilidad
elástica.
CRITERIOS DE FUNCIONALIDAD.
Que consiste en un conjunto de
condiciones auxiliares relacionadas
con los requisitos y solicitaciones
que pueden aparecer durante la
vida útil o uso del elemento
estructural.
6
CARACTERISTICAS
Existen características para
calificar los sistemas disponibles
que satisfagan una función
especifica:
-Economía
-Necesidades estructurales
especiales
-Problemas de diseño
-Problemas de construcción
-Material y limitación de escala
-Resistencia a la compresión,
resistencia a la tensión; para
cubrir claros horizontales,
verticalmente; en voladizo u
horizontal.
7
CARACTERISTICAS
-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.
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.
8
CLASIFICACION
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.
9
CLASIFICACION
Atendiendo a la estructura
pueden ser:
Aquellas en que las cargas del
edificio son sostenidas por muros
soportantes, llamados, muros de
carga.
Las que conforman una armazón
o esqueleto que sostiene el resto
de la edificación, llamadas
asimismo armazón, donde los
muros solo tendrán función de
cierre o divisoria, pero no
soportantes. Generalmente las
componen losas, vigas y
columnas.
10
También pueden a atender a:
Sistemas cuyos elementos principales
trabajan a tracción o compresión
simples.
Sistemas cuyos elementos trabajan a
flexión, corte y compresión,
Sistemas cuyos elementos se
encuentran en estado de tensión
superficial. (Engel, 2001).
TIPOS
SISTEMA DE POSTES Y VIGAS
Los dos elementos básicos son:
POSTE.
Elemento que trabaja a
compresión lineal y esta sujeto a
aplastamiento o pandeo,
dependiendo de su esbeltez
relativa.
VIGA.
Elemento lineal sujeto a una carga
transversal; debe generar
resistencia interna a los esfuerzos
cortantes y de flexión y resistir
deflexión excesiva. Esta estructura
requiere el uso de un sistema
estructural
11
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 poste
-Sujeción rígida con extensión de
los extremos de las vigas
-Ensanchamiento de los extremos
del poste
- Viga continua
TIPOS
12
SISTEMA DE POSTES Y VIGAS
TIPOS
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.
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.
13
TIPOS
- Uso de juntas rígidas.
- Estabilizar una estructura lineal:
Por medio de arreglos de los
miembros en patrones
rectangulares cooplanares 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 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:
14
TIPOS
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.
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,
15
TIPOS
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.
El acero es el principal material
para este sistema y el cable es la
forma lógica.
16
TIPOS
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.
17
TIPOS
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.
18
CONFIGURACION
ESTRUCTURAL
y otros componentes resistentes a las
fuerzas laterales y que carece de
discontinuidades en cuanto a rigidez o
resistencia.
.
Se trata de la distribución de los
elementos verticales de soporte
en una estructura, que permite
elegir un sistema apropiado para
el envigado, asimismo la
distribución interna de espacios y
funciones. También llamada
modelo estructural.
La configuración estructural debe
responder a las características regular,
es decir a un sistema estructural que
se destaque por la configuración
geométrica y simétrica de sus
elementos estructurales
19
CONFIGURACION
ESTRUCTURAL
Para una correcta y adecuada
CONFIGURACION ESTRUCTURAL
debe considerarse los siguientes
aspectos:
1.Relacion ancho-alto: relación en
la dimensión larga y la corta.
2.Elemento estructural: cada una
de las piezas que forman parte de
una estructura posee un carácter
unitario.
3.Riostra: refuerzo del marco
estructural horizontal.
20
DESARROLLO ESTRUCTURAL
3) disposición geométrica definitiva de
columnas, vigas, y losas, etc.
Dependiendo del elemento a diseñar.
4) calculo sísmico acorde a las normas
.
Dentro del desarrollo estructural
una vez realizada la
configuración de los que se desea
proyectar, su geometría,
materiales, en fin todos los
aspectos dirigidos a su
funcionabilidad se proceden a
ejecutar el siguiente
procedimiento:
1) análisis de cargas
2) selección del sistema estructural
definitivo (hacemos un
predimensionado)
21
DESARROLLO ESTRUCTURAL
22
1. Criterios → Definición de los criterios estructurales
específicos del proyecto.
2. Modelos → Desarrollo de los modelos
correspondientes a las posibles soluciones
de sistemas estructurales
3. Sistema Estructural → Diseño de la geometría básica del sistema
estructural
4. Estructura → Cálculo de la estructura y sus elementos
5. Construcción → Organización de la construcción y su
ejecución (Engel, 2001)
ARMONIA ESTRUCTURAL
1) el estudio descriptivo:
observaciones basadas en la práctica.
2) el estudio prescriptivo: no es más
que transformar estas prácticas en
normas de aplicación. En otras
palabras en el caso de proyectos
estructurales se reduce a lo descrito
en las normas ya que resumen todas
esas experiencias.
Proyectos estructurales escogencia de
proyectos para la puesta en práctica
de los conocimientos que se disponen
y los que desarrollaremos.
Es el equilibrio de las
proporciones entre las distintas
partes de un todo, en nuestro
caso una edificación. Este
equilibrio está enmarcado en la
relación entre la arquitectura y la
ingeniería civil.
La armonía estructural que debe
reinar entre la arquitectura y la
ingeniería civil presenta dos
vertientes muy relacionadas a los
pasos para el desarrollo
estructural:
23
ARMONIA ESTRUCTURAL
Proyectos estructurales armonía
estructural la armonía estructural que
debe reinar entre la arquitectura y la
ingeniería civil presenta dos
vertientes muy relacionadas a los
pasos para el desarrollo estructural: 1)
el estudio descriptivo: observaciones
basadas en la práctica. 2) el estudio
prescriptivo: no es más que
transformar estas prácticas en normas
de aplicación. En otras palabras en el
caso de proyectos estructurales se
reduce a lo descrito en las normas ya
que resumen todas esas experiencias.
durante el curso de proyectos
estructurales, se hace necesaria
que se escoja alguno de estos
sistemas para luego realizar las
comparaciones con el análisis
estático computarizado, entre los
cuales están:
• 1. Muro estructural
• 2. Estructura aporticada (en
concreto armado)
• 3. Estructura aporticada (en
acero estructural)
• 4. Armadura para techo (en
acero estructural)
24
SEGUNDA PARTE
ESTRUCTURA DE ACERO
Son las que los elementos
soportantes, tanto verticales
(columnas), como horizontales
(vigas), son de perfiles de acero
laminado, como angulares,
canales, vigas I, etc.
Son elementos prefabricados que
se preparan en un taller y se
llevan a la obra listas para ser
colocadas. En comparación con
otros sistemas estructurales, este
es más económico debido al
ahorro del tiempo de ejecución. La
unión de los elementos entre sí, se
hace remachada, soldada, o con
pernos y/o pasadores.
26
ESTRUCTURA DE ACERO
VENTAJAS
Las estructuras pueden hacerse de
sección menor que con otros
materiales, pues el material es
homogéneo y muy resistente.
DESVENTAJAS
Deben protegerse de la corrosión con
pinturas especiales o recubrimiento
de hormigón.
Son peligrosas en caso de incendio,
pues tienden a deformarse por el
calor.
27
ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
ARMADO
Los miembros del hormigón
armado están constituidos por
hormigón y barras de acero
(cabillas) que son el refuerzo. Su
función principal es resistir
esfuerzos de compresión, y la del
refuerzo, soportar fuerzas de
tracción, pero ambos materiales
trabajan como una unidad.
VENTAJAS
-Su plasticidad, que permite su
adaptación a infinidad de formas
mediante el empleo para la
fundición, de moldes y encofrados.
-Resistencia al fuego (comienza a
destruirse a partir de los 600° C.
28
ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
ARMADO
-Costo de mantenimiento mínimo.
-Es un material bastante
impermeable.
-Durabilidad: su calidad mejora con
el tiempo.
DESVENTAJAS
-Material muy pesado (2400 kg/m³)
-Control de la calidad complejo.
-Tiempo para obtener su resistencia
útil (unos 28 días).
-Técnica compleja (esmerada
ejecución, encofrado, fundición,
curado y desencofrado).
29
MURO ESTRUCTURAL
Lo principal en este elemento, es
lograr que se a lo suficientemente
resistente para soportar las cargas
que le son transmitidas por los
elementos que soportan, como
cubiertas, entrepisos, otros muros
superiores, etc. Para lograr la
resistencia necesaria se debe tener
en cuenta, el espesor del muro, la
calidad de los materiales con que
se construye, la altura y el tipo de
carga que soportará. Los muros de
carga reciben y transmiten las
cargas de forma lineal.
De acuerdo al material con que son
construidos, pueden ser de
hormigón armado, piedras
naturales, ladrillos de barro y
bloques de mortero. Estos últimos
son los más usados, debido al alto
costo de los de hormigón, y las
piedras están en desuso.
Cuando los muros de carga se
construyen de ladrillos, tienen
espesores del largo de un ladrillo
(citarón), o sea, unos 0,25 m, aunque
para cargas ligeras se emplea la
forma de citara, teniendo entonces
el ancho que es de 0,12 m..
30
MURO ESTRUCTURAL
MUROS ESTRUCTURALES
Cuando este sistema se utiliza
tiene dos elementos en la
estructura del edificio:
Muros.
Para dar estabilidad lateral, y
apoyo a los elementos que cubren
el claro. Son elementos a
compresión. Monolíticos o
31
entramados ensamblados de
muchas piezas.
Elementos para cubrir claros.
Funcionan como pisos y techos.
Posee una gran variedad de
ensambles, desde simples tableros
de madera y viguetas hasta
unidades de concreto precolado o
armaduras de acero.
2 EDIFICIOS ALTOS EN
VENEZUELA
PARQUE CENTRAL (CARACAS)
Es un desarrollo habitacional,
comercial, cultural, recreacional y
financiero, ejecutado por el Centro
Simón Bolívar y ubicado en la
Urbanización El Conde de Caracas,
Municipio Libertador del Distrito
Capital.
En 1969 el ingeniero Enrique
Delfino presentó el proyecto del
Parque Central al presidente del
Centro Simón Bolívar durante el
período del entonces presidente
de la República Rafael Caldera
para la construcción de un
desarrollo urbanístico entre las
avenidas Lecuna y Bolívar de la
urbanización El Conde de Caracas.
33
PARQUE CENTRAL (CARACAS)
Durante los últimos seis años
aproximadamente, el complejo ha
sufrido un gran deterioro social en
su infraestructura. Filtraciones,
cámaras de seguridad inservibles y
escasa limpieza son sólo algunos de
los problemas que afectan a
Parque Central, esto sin contar la
casi nula cantidad de extintores
contra incendios y la gran situación
de inseguridad que azota sobre
todo en los rincones más solitarios y
oscuros del complejo urbanístico,
por ejemplo los estacionamientos y
algunos pasillos con poca luz de la
parte comercial.
34
HOTEL ALBA (CARACAS)
Es un hotel 5 estrellas
propiedad de la cadena de
hoteles venezolana VENETUR.
Se encuentra ubicado en pleno
Centro cultural y financiero de
Caracas, entre la Av. México
con Av. Sur 25, posee una
excelente vista del Parque
nacional El Ávila y del Parque
Los Caobos, tiene acceso
directo al Metro de Caracas en
su estación Bellas Artes. Es el
hotel más grande de
Venezuela, con una altura de
120 metros..
35
HOTEL ALBA (CARACAS)
El Aeropuerto Internacional de
Maiquetía Simón Bolívar se
encuentra a 30 km de la
propiedad. Posee dos piscinas
descubiertas y centro de
negocios. Las habitaciones son
equipadas con TV, escritorio y
baño privado con ducha y
amenidades. El establecimiento
dispone de tres restaurantes
con servicio a la habitación, dos
bares, dos piscinas y distintas
salas de eventos.
36
5 EDIFICIOS ALTOS A NIVEL
MUNDIAL
BURJ KHALIFA
Es un rascacielos ubicado en Dubái
(Emiratos Árabes Unidos). Con
828 metros de altura, es la
estructura más alta de la que se
tiene registro en la historia.
La estructura del edificio está
compuesta por hormigón armado
hasta la planta 156 (586 m de
altura). Desde el piso 156, las
plantas están hechas de acero, lo
que las hace más ligeras.
La estructura del edificio está
compuesta por hormigón armado
hasta la planta 156 (586 m de
altura). Desde el piso 156, las
plantas están hechas de acero, lo
que las hace más ligeras.
38
BURJ KHALIFA
La cimentación de este edificio es la
más grande jamás construida. Se
compone por un innovador
concepto basado en estudios
geotécnicos y sísmicos: el edificio es
soportado en por una placa
inmensa de hormigón armado de
casi 4 m de grosor, sumando 12 500
m³. Esta placa a su vez es soportada
por un sistema compuesto por 192
pilotes de 1,5 m de diámetro en su
base por 43 m de profundidad.
El podio permite el anclaje del
edificio en la cimentación y tiene un
pabellón de cristal a cada lado, lo
que da entrada a las suites
corporativas, al hotel Armani o a
las residencias.
39
TORRE DE SHANGHÁI
Es un rascacielos ubicado en el
distrito de Pudong en Shanghái. El
edificio se eleva 632 metros, con 128
pisos y una superficie de 420 000 m².1
Es actualmente el edificio más alto de
China y el 2.o rascacielos más alto del
mundo, siendo solamente superado
por el Burj Khalifa de Dubái.
La torre está organizada en forma
de nueve edificios cilíndricos
apilados unos sobre otros, cubiertos
por una fachada de vidrio. Entre eso
y la capa exterior, que gira a
medida que sube, nueve jardines
interiores en los diferentes niveles
son el espacio público para los
residentes de Shanghái. También
tiene espacios para celebrar eventos
en la base de la torre.
40
TORRE DE SHANGHÁI
41
Cuenta con la plataforma de
observación no cerrada más alta del
mundo.
El director de diseño de Gensler,
Marshall Strabala, dijo en E-
Architect.co.uk (un sitio web de
noticias de arquitectura), que la
Torre de Shanghái representaría "El
futuro dinámico de China. Sería un
impresionante edificio en el que
tanto esta animada y cambiante
metrópolis, como en el resto del país,
miran hacia el futuro. No habría otra
torre tan única y bien concebida en
el mundo".
ONE WORLD TRADE CENTER
Es el edificio principal del complejo
reconstruido World Trade Center
ubicado en el Lower Manhattan,
Nueva York (Estados Unidos). Es el
rascacielos más alto del hemisferio
occidental y el sexto rascacielos más
alto del mundo. La estructura tiene el
mismo nombre que la Torre Norte
del World Trade Center original,
destruida por completo en los
atentados terroristas del 11 de
septiembre de 2001. El nuevo
rascacielos se alza en la esquina
noroeste del sitio del World Trade
Center, de 6,5 ha, ocupando el lugar
del World Trade Center original
42
ONE WORLD TRADE CENTER
El diseño del One World Trade Center
incluye 242 000 m² de espacio para
oficinas, así como una cubierta de
observación y una antena. La torre
tiene como base un cuadrado cuyos
bordes van girando al aumentar la
altura, dando como resultado ocho
triángulos isósceles, y el cuadrado
final de la torre rota 45° con respecto
al cuadrado de la base. El edificio
culmina con un parapeto de cristal
ubicado a 415 m y 417 m. Un mástil le
da soporte a la antena de televisión,
la cual está asegurada por un sistema
de cables y se eleva desde un anillo
circular de soporte, alcanzando los 541
m finales de la torre.
43
ABRAJ AL BAIT
Es un conjunto de edificios ubicado
en el centro de la Meca, en Arabia
Saudita. Es el edificio más grande
que se haya construido en el mundo
(en tamaño por masa), el edificio
más alto en Arabia Saudita y el
tercer edificio más alto del mundo.
La torre más alta del proyecto se
alza como el edificio más alto de
Arabia Saudita y el hotel más alto y
grande del mundo, con una altura de
601 metros. Cuando fue concluido, se
coronó como el segundo edificio más
alto del mundo después del Burj
Khalifa de Dubái. La estructura tiene
un área de construcción más grande
que cualquier otra en el mundo con
1 500 000 m²,
44
ABRAJ AL BAIT
la misma que la de la terminal 3 del
aeropuerto internacional de Dubái,
en los Emiratos Árabes Unidos.
También supera al JW Marriott
Marquis Dubai como el hotel más alto
del mundo.
Además, el Abraj Al-Bait tiene un
centro comercial de cuatro plantas y
un aparcamiento capaz de albergar
más de mil vehículos. Las torres
residenciales albergan
permanentemente a los residentes,
mientras dos helipuertos y un centro
de convenciones sirven para
acomodar a los viajeros de negocios.
45
TAIPEI 101
Es un edificio que cuenta con 106
plantas (5 pisos subterráneos y 101
por encima del nivel del suelo),
ubicado en Taipéi (Taiwán). La
aguja que corona sus 508 metros
de altura, lo convierte en el
octavo rascacielos más alto del
mundo, después del Chow Tai
Fook Centre, el One World Trade
Center, el Goldin Finance 117, el
Ping An Finance Center, las Torres
Abraj Al Bait, la Torre de
Shanghái y el Burj Khalifa.
También es el rascacielos
ecológico más alto del mundo.
46
TAIPEI 101
Según sus técnicos puede
soportar terremotos de hasta 7
grados en la escala de Richter y
vientos de más de 450 km/h. La
importante capacidad de
absorción de movimiento de
masas en esta estructura, reside
en un amortiguador de masa
formado por una gigante bola
dorada de acero de 680
toneladas de peso compuesta
de planchas metálicas en el piso
92 que se suspende sobre
tensores desde su parte alta y
en su base sujeta con bombas
hidráulicas, siendo el más
grande y pesado a nivel
mundial.
47

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Sistemas estructurales

  • 1. I U P S M TUTOR: ING. HECTOR MARQUEZ BACHILLER: LUIS AGUILAR 25301207 PROYECTO DE ESTRUCTURAS ESCUELA DE ARQUITECTURA SISTEMAS ESTRUCTURALES REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO SEDE BARCELONA ESTADO ANZOÁTEGUI
  • 3. CONSIDERACIONES PARA SU IMPLEMENTACION ‘’De las condiciones necesarias para la existencia de las formas materiales,[…] la estructura es la más importante. Sin estructura portante, las formas materiales no se pueden garantizar y si no se garantiza la forma no se puede realizar ninguna’’. (Engel, 2001). La estructura no solo resiste y distribuye cargas, en la arquitectura moderna la estructura tienen un efecto en la apariencia del edificio, por ello, las decisiones estructurales básicas son también decisiones estéticas. 3 El arreglo de las columnas o las paredes de carga tiene un efecto decisivo en el diseño de los cuartos y las decisiones estructurales son también decisiones de diseño.
  • 4. CONSIDERACIONES PARA SU IMPLEMENTACION Una estructura no puede diseñarse sin saber conocer los requisitos de apoyos del edificio y sin una apreciación de las limitaciones mecánicas de la estructura. Semejantemente los arquitectos que abandonaron las tendencias clásicas, frecuentemente imponen una disciplina estructural en sus estéticas. Los estilos ha dominado el diseño arquitectónico durante gran parte de la historia. No es siempre apreciado por los arquitectos que la regla proporcional directa de los estilos no aplica a las estructuras diseñadas. Las reglas proporcionales de estructuras no existen y dependen de su uso. (Gero y Cowan, 1976) 4
  • 5. CONSIDERACIONES PARA SU IMPLEMENTACION Un sistema estructural deriva su carácter de ciertas consideraciones: -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 específicas 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. Existen características para calificar los sistemas disponibles que satisfagan una función específica. Los siguientes puntos son algunas de estas características: -Economía -Necesidades estructurales especiales -Problemas de diseño -Problemas de construcción material y limitación de escala 5
  • 6. CONSIDERACIONES PARA SU IMPLEMENTACION Los elementos estructurales son diseñados, es decir, calculados o dimensionados para cumplir una serie de requisitos: Criterio de resistencia. consistente en comprobar que las tensiones máximas no superen ciertas tensiones admisibles para el material del que está hecho el elemento. CRITERIO DE RIGIDEZ. consistente en que bajo la acción de las fuerzas aplicadas las deformaciones o desplazamientos máximo obtenidos no superan ciertos límites admisibles. CRITERIOS DE ESTABILIDAD. Consistente en comprobar que desviaciones de las fuerzas reales sobre las cargas previstas no ocasionan efectos autoamplificados que puedan producir pérdida de equilibrio mecánico o inestabilidad elástica. CRITERIOS DE FUNCIONALIDAD. Que consiste en un conjunto de condiciones auxiliares relacionadas con los requisitos y solicitaciones que pueden aparecer durante la vida útil o uso del elemento estructural. 6
  • 7. CARACTERISTICAS Existen características para calificar los sistemas disponibles que satisfagan una función especifica: -Economía -Necesidades estructurales especiales -Problemas de diseño -Problemas de construcción -Material y limitación de escala -Resistencia a la compresión, resistencia a la tensión; para cubrir claros horizontales, verticalmente; en voladizo u horizontal. 7
  • 8. CARACTERISTICAS -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. 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. 8
  • 9. CLASIFICACION 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. 9
  • 10. CLASIFICACION Atendiendo a la estructura pueden ser: Aquellas en que las cargas del edificio son sostenidas por muros soportantes, llamados, muros de carga. Las que conforman una armazón o esqueleto que sostiene el resto de la edificación, llamadas asimismo armazón, donde los muros solo tendrán función de cierre o divisoria, pero no soportantes. Generalmente las componen losas, vigas y columnas. 10 También pueden a atender a: Sistemas cuyos elementos principales trabajan a tracción o compresión simples. Sistemas cuyos elementos trabajan a flexión, corte y compresión, Sistemas cuyos elementos se encuentran en estado de tensión superficial. (Engel, 2001).
  • 11. TIPOS SISTEMA DE POSTES Y VIGAS Los dos elementos básicos son: POSTE. Elemento que trabaja a compresión lineal y esta sujeto a aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa. VIGA. Elemento lineal sujeto a una carga transversal; debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexión y resistir deflexión excesiva. Esta estructura requiere el uso de un sistema estructural 11 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 poste -Sujeción rígida con extensión de los extremos de las vigas -Ensanchamiento de los extremos del poste - Viga continua
  • 13. TIPOS 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. 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. 13
  • 14. TIPOS - Uso de juntas rígidas. - Estabilizar una estructura lineal: Por medio de arreglos de los miembros en patrones rectangulares cooplanares 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 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: 14
  • 15. TIPOS 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. 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, 15
  • 16. TIPOS 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. El acero es el principal material para este sistema y el cable es la forma lógica. 16
  • 17. TIPOS 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. 17
  • 18. TIPOS 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. 18
  • 19. CONFIGURACION ESTRUCTURAL y otros componentes resistentes a las fuerzas laterales y que carece de discontinuidades en cuanto a rigidez o resistencia. . Se trata de la distribución de los elementos verticales de soporte en una estructura, que permite elegir un sistema apropiado para el envigado, asimismo la distribución interna de espacios y funciones. También llamada modelo estructural. La configuración estructural debe responder a las características regular, es decir a un sistema estructural que se destaque por la configuración geométrica y simétrica de sus elementos estructurales 19
  • 20. CONFIGURACION ESTRUCTURAL Para una correcta y adecuada CONFIGURACION ESTRUCTURAL debe considerarse los siguientes aspectos: 1.Relacion ancho-alto: relación en la dimensión larga y la corta. 2.Elemento estructural: cada una de las piezas que forman parte de una estructura posee un carácter unitario. 3.Riostra: refuerzo del marco estructural horizontal. 20
  • 21. DESARROLLO ESTRUCTURAL 3) disposición geométrica definitiva de columnas, vigas, y losas, etc. Dependiendo del elemento a diseñar. 4) calculo sísmico acorde a las normas . Dentro del desarrollo estructural una vez realizada la configuración de los que se desea proyectar, su geometría, materiales, en fin todos los aspectos dirigidos a su funcionabilidad se proceden a ejecutar el siguiente procedimiento: 1) análisis de cargas 2) selección del sistema estructural definitivo (hacemos un predimensionado) 21
  • 22. DESARROLLO ESTRUCTURAL 22 1. Criterios → Definición de los criterios estructurales específicos del proyecto. 2. Modelos → Desarrollo de los modelos correspondientes a las posibles soluciones de sistemas estructurales 3. Sistema Estructural → Diseño de la geometría básica del sistema estructural 4. Estructura → Cálculo de la estructura y sus elementos 5. Construcción → Organización de la construcción y su ejecución (Engel, 2001)
  • 23. ARMONIA ESTRUCTURAL 1) el estudio descriptivo: observaciones basadas en la práctica. 2) el estudio prescriptivo: no es más que transformar estas prácticas en normas de aplicación. En otras palabras en el caso de proyectos estructurales se reduce a lo descrito en las normas ya que resumen todas esas experiencias. Proyectos estructurales escogencia de proyectos para la puesta en práctica de los conocimientos que se disponen y los que desarrollaremos. Es el equilibrio de las proporciones entre las distintas partes de un todo, en nuestro caso una edificación. Este equilibrio está enmarcado en la relación entre la arquitectura y la ingeniería civil. La armonía estructural que debe reinar entre la arquitectura y la ingeniería civil presenta dos vertientes muy relacionadas a los pasos para el desarrollo estructural: 23
  • 24. ARMONIA ESTRUCTURAL Proyectos estructurales armonía estructural la armonía estructural que debe reinar entre la arquitectura y la ingeniería civil presenta dos vertientes muy relacionadas a los pasos para el desarrollo estructural: 1) el estudio descriptivo: observaciones basadas en la práctica. 2) el estudio prescriptivo: no es más que transformar estas prácticas en normas de aplicación. En otras palabras en el caso de proyectos estructurales se reduce a lo descrito en las normas ya que resumen todas esas experiencias. durante el curso de proyectos estructurales, se hace necesaria que se escoja alguno de estos sistemas para luego realizar las comparaciones con el análisis estático computarizado, entre los cuales están: • 1. Muro estructural • 2. Estructura aporticada (en concreto armado) • 3. Estructura aporticada (en acero estructural) • 4. Armadura para techo (en acero estructural) 24
  • 26. ESTRUCTURA DE ACERO Son las que los elementos soportantes, tanto verticales (columnas), como horizontales (vigas), son de perfiles de acero laminado, como angulares, canales, vigas I, etc. Son elementos prefabricados que se preparan en un taller y se llevan a la obra listas para ser colocadas. En comparación con otros sistemas estructurales, este es más económico debido al ahorro del tiempo de ejecución. La unión de los elementos entre sí, se hace remachada, soldada, o con pernos y/o pasadores. 26
  • 27. ESTRUCTURA DE ACERO VENTAJAS Las estructuras pueden hacerse de sección menor que con otros materiales, pues el material es homogéneo y muy resistente. DESVENTAJAS Deben protegerse de la corrosión con pinturas especiales o recubrimiento de hormigón. Son peligrosas en caso de incendio, pues tienden a deformarse por el calor. 27
  • 28. ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO Los miembros del hormigón armado están constituidos por hormigón y barras de acero (cabillas) que son el refuerzo. Su función principal es resistir esfuerzos de compresión, y la del refuerzo, soportar fuerzas de tracción, pero ambos materiales trabajan como una unidad. VENTAJAS -Su plasticidad, que permite su adaptación a infinidad de formas mediante el empleo para la fundición, de moldes y encofrados. -Resistencia al fuego (comienza a destruirse a partir de los 600° C. 28
  • 29. ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO -Costo de mantenimiento mínimo. -Es un material bastante impermeable. -Durabilidad: su calidad mejora con el tiempo. DESVENTAJAS -Material muy pesado (2400 kg/m³) -Control de la calidad complejo. -Tiempo para obtener su resistencia útil (unos 28 días). -Técnica compleja (esmerada ejecución, encofrado, fundición, curado y desencofrado). 29
  • 30. MURO ESTRUCTURAL Lo principal en este elemento, es lograr que se a lo suficientemente resistente para soportar las cargas que le son transmitidas por los elementos que soportan, como cubiertas, entrepisos, otros muros superiores, etc. Para lograr la resistencia necesaria se debe tener en cuenta, el espesor del muro, la calidad de los materiales con que se construye, la altura y el tipo de carga que soportará. Los muros de carga reciben y transmiten las cargas de forma lineal. De acuerdo al material con que son construidos, pueden ser de hormigón armado, piedras naturales, ladrillos de barro y bloques de mortero. Estos últimos son los más usados, debido al alto costo de los de hormigón, y las piedras están en desuso. Cuando los muros de carga se construyen de ladrillos, tienen espesores del largo de un ladrillo (citarón), o sea, unos 0,25 m, aunque para cargas ligeras se emplea la forma de citara, teniendo entonces el ancho que es de 0,12 m.. 30
  • 31. MURO ESTRUCTURAL MUROS ESTRUCTURALES Cuando este sistema se utiliza tiene dos elementos en la estructura del edificio: Muros. Para dar estabilidad lateral, y apoyo a los elementos que cubren el claro. Son elementos a compresión. Monolíticos o 31 entramados ensamblados de muchas piezas. Elementos para cubrir claros. Funcionan como pisos y techos. Posee una gran variedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero.
  • 32. 2 EDIFICIOS ALTOS EN VENEZUELA
  • 33. PARQUE CENTRAL (CARACAS) Es un desarrollo habitacional, comercial, cultural, recreacional y financiero, ejecutado por el Centro Simón Bolívar y ubicado en la Urbanización El Conde de Caracas, Municipio Libertador del Distrito Capital. En 1969 el ingeniero Enrique Delfino presentó el proyecto del Parque Central al presidente del Centro Simón Bolívar durante el período del entonces presidente de la República Rafael Caldera para la construcción de un desarrollo urbanístico entre las avenidas Lecuna y Bolívar de la urbanización El Conde de Caracas. 33
  • 34. PARQUE CENTRAL (CARACAS) Durante los últimos seis años aproximadamente, el complejo ha sufrido un gran deterioro social en su infraestructura. Filtraciones, cámaras de seguridad inservibles y escasa limpieza son sólo algunos de los problemas que afectan a Parque Central, esto sin contar la casi nula cantidad de extintores contra incendios y la gran situación de inseguridad que azota sobre todo en los rincones más solitarios y oscuros del complejo urbanístico, por ejemplo los estacionamientos y algunos pasillos con poca luz de la parte comercial. 34
  • 35. HOTEL ALBA (CARACAS) Es un hotel 5 estrellas propiedad de la cadena de hoteles venezolana VENETUR. Se encuentra ubicado en pleno Centro cultural y financiero de Caracas, entre la Av. México con Av. Sur 25, posee una excelente vista del Parque nacional El Ávila y del Parque Los Caobos, tiene acceso directo al Metro de Caracas en su estación Bellas Artes. Es el hotel más grande de Venezuela, con una altura de 120 metros.. 35
  • 36. HOTEL ALBA (CARACAS) El Aeropuerto Internacional de Maiquetía Simón Bolívar se encuentra a 30 km de la propiedad. Posee dos piscinas descubiertas y centro de negocios. Las habitaciones son equipadas con TV, escritorio y baño privado con ducha y amenidades. El establecimiento dispone de tres restaurantes con servicio a la habitación, dos bares, dos piscinas y distintas salas de eventos. 36
  • 37. 5 EDIFICIOS ALTOS A NIVEL MUNDIAL
  • 38. BURJ KHALIFA Es un rascacielos ubicado en Dubái (Emiratos Árabes Unidos). Con 828 metros de altura, es la estructura más alta de la que se tiene registro en la historia. La estructura del edificio está compuesta por hormigón armado hasta la planta 156 (586 m de altura). Desde el piso 156, las plantas están hechas de acero, lo que las hace más ligeras. La estructura del edificio está compuesta por hormigón armado hasta la planta 156 (586 m de altura). Desde el piso 156, las plantas están hechas de acero, lo que las hace más ligeras. 38
  • 39. BURJ KHALIFA La cimentación de este edificio es la más grande jamás construida. Se compone por un innovador concepto basado en estudios geotécnicos y sísmicos: el edificio es soportado en por una placa inmensa de hormigón armado de casi 4 m de grosor, sumando 12 500 m³. Esta placa a su vez es soportada por un sistema compuesto por 192 pilotes de 1,5 m de diámetro en su base por 43 m de profundidad. El podio permite el anclaje del edificio en la cimentación y tiene un pabellón de cristal a cada lado, lo que da entrada a las suites corporativas, al hotel Armani o a las residencias. 39
  • 40. TORRE DE SHANGHÁI Es un rascacielos ubicado en el distrito de Pudong en Shanghái. El edificio se eleva 632 metros, con 128 pisos y una superficie de 420 000 m².1 Es actualmente el edificio más alto de China y el 2.o rascacielos más alto del mundo, siendo solamente superado por el Burj Khalifa de Dubái. La torre está organizada en forma de nueve edificios cilíndricos apilados unos sobre otros, cubiertos por una fachada de vidrio. Entre eso y la capa exterior, que gira a medida que sube, nueve jardines interiores en los diferentes niveles son el espacio público para los residentes de Shanghái. También tiene espacios para celebrar eventos en la base de la torre. 40
  • 41. TORRE DE SHANGHÁI 41 Cuenta con la plataforma de observación no cerrada más alta del mundo. El director de diseño de Gensler, Marshall Strabala, dijo en E- Architect.co.uk (un sitio web de noticias de arquitectura), que la Torre de Shanghái representaría "El futuro dinámico de China. Sería un impresionante edificio en el que tanto esta animada y cambiante metrópolis, como en el resto del país, miran hacia el futuro. No habría otra torre tan única y bien concebida en el mundo".
  • 42. ONE WORLD TRADE CENTER Es el edificio principal del complejo reconstruido World Trade Center ubicado en el Lower Manhattan, Nueva York (Estados Unidos). Es el rascacielos más alto del hemisferio occidental y el sexto rascacielos más alto del mundo. La estructura tiene el mismo nombre que la Torre Norte del World Trade Center original, destruida por completo en los atentados terroristas del 11 de septiembre de 2001. El nuevo rascacielos se alza en la esquina noroeste del sitio del World Trade Center, de 6,5 ha, ocupando el lugar del World Trade Center original 42
  • 43. ONE WORLD TRADE CENTER El diseño del One World Trade Center incluye 242 000 m² de espacio para oficinas, así como una cubierta de observación y una antena. La torre tiene como base un cuadrado cuyos bordes van girando al aumentar la altura, dando como resultado ocho triángulos isósceles, y el cuadrado final de la torre rota 45° con respecto al cuadrado de la base. El edificio culmina con un parapeto de cristal ubicado a 415 m y 417 m. Un mástil le da soporte a la antena de televisión, la cual está asegurada por un sistema de cables y se eleva desde un anillo circular de soporte, alcanzando los 541 m finales de la torre. 43
  • 44. ABRAJ AL BAIT Es un conjunto de edificios ubicado en el centro de la Meca, en Arabia Saudita. Es el edificio más grande que se haya construido en el mundo (en tamaño por masa), el edificio más alto en Arabia Saudita y el tercer edificio más alto del mundo. La torre más alta del proyecto se alza como el edificio más alto de Arabia Saudita y el hotel más alto y grande del mundo, con una altura de 601 metros. Cuando fue concluido, se coronó como el segundo edificio más alto del mundo después del Burj Khalifa de Dubái. La estructura tiene un área de construcción más grande que cualquier otra en el mundo con 1 500 000 m², 44
  • 45. ABRAJ AL BAIT la misma que la de la terminal 3 del aeropuerto internacional de Dubái, en los Emiratos Árabes Unidos. También supera al JW Marriott Marquis Dubai como el hotel más alto del mundo. Además, el Abraj Al-Bait tiene un centro comercial de cuatro plantas y un aparcamiento capaz de albergar más de mil vehículos. Las torres residenciales albergan permanentemente a los residentes, mientras dos helipuertos y un centro de convenciones sirven para acomodar a los viajeros de negocios. 45
  • 46. TAIPEI 101 Es un edificio que cuenta con 106 plantas (5 pisos subterráneos y 101 por encima del nivel del suelo), ubicado en Taipéi (Taiwán). La aguja que corona sus 508 metros de altura, lo convierte en el octavo rascacielos más alto del mundo, después del Chow Tai Fook Centre, el One World Trade Center, el Goldin Finance 117, el Ping An Finance Center, las Torres Abraj Al Bait, la Torre de Shanghái y el Burj Khalifa. También es el rascacielos ecológico más alto del mundo. 46
  • 47. TAIPEI 101 Según sus técnicos puede soportar terremotos de hasta 7 grados en la escala de Richter y vientos de más de 450 km/h. La importante capacidad de absorción de movimiento de masas en esta estructura, reside en un amortiguador de masa formado por una gigante bola dorada de acero de 680 toneladas de peso compuesta de planchas metálicas en el piso 92 que se suspende sobre tensores desde su parte alta y en su base sujeta con bombas hidráulicas, siendo el más grande y pesado a nivel mundial. 47