Este documento describe diferentes tipos de sistemas estructurales, incluyendo estructuras de acero, hormigón armado, madera, perfiles metálicos y cerchas. Explica las características, comportamientos, usos y ventajas de cada sistema. También proporciona ejemplos de su aplicación en la construcción.

1. SISTEMAS ESTRUCTURALES
UNIVERSIDAD POLITECNICA
SANTIAGO MARIÑO
FACULTAD DE ARQUITECTURA
EXTENSIÓN BARINAS
PROYECTO DE ESTRUCTURA
T.SU Cesar Medina C.I.15.917.055

2. DEFINICIÓN
Son las estructuras compuestas de varios miembros,
que soportan las edificaciones y tienen además la
función de soportar las cargas que actúan sobre
ellas transmitiéndolas al suelo.

3. CARACTERISTICAS
• Funciones estructurales específicas como:
resistencia a la compresión o tensión, para
cubrir claros horizontales o verticales, etc.
• Forma geométrica u orientación.
• Materiales de los elementos.
• Forma de unión de los elementos.
• Forma de apoyo de la estructura.
• Cargas o fuerzas que soporte la estructura.
• Condiciones de uso, función, forma y escala.
• Limitaciones de forma y escala.

4. TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES
• Estructuras de Acero
• Estructuras de Hormigón armado
• Estructuras de Madera

5. ESTRUCTURA DE ACERO
Son elementos prefabricados 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.

7. 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.

8. 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.

10. 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.
• Durabilidad: su calidad mejora con el tiempo.
• Costo de mantenimiento mínimo.
• Es un material bastante impermeable.
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).

11. ESTRUCTURA DE MADERA
En esta, los elementos estructurales se fabrican
de madera. Requiere gran habilidad para lograr
sus uniones, ensambles y conexiones, según el
tipo de madera usado, así como una gran
precisión para el montaje (ver imagen principal).
El montaje de estas estructuras es bastante
rápido, pues no se necesitan grandes equipos de
izaje por lo liviano del conjunto. Se emplean en
naves industriales y en otras construcciones que
tengan un destino provisional.

13. Ventajas
• Ligereza
• Economía
• Facilidad de elaboración e instalación
Desventajas
• Combustibilidad
• Mantenimiento
• Vulnerabilidad a elementos naturales

14. PERFILES METÁLICOS ESTRUCTURALES
Los perfiles metálicos son aquellos productos
laminados, fabricados usualmente para su
empleo en estructuras de edificación, o de
obra civil.

15. Tipos más comunes
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
El perfil tipo U o canal como su nombre lo
indica es en forma de canal o C, 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.

16. Tipos más comunes
4. Tubo de Acero circular
La tubería hueca circular de acero se utiliza
preferiblemente para columnas.
5. Tubo de acero cuadrado sección hueca
Estas secciones cuadradas o rectangulares se
utilizan con mayor frecuencia como columnas,
pero también puede ser utilizado como vigas,
abrazaderas y en otros usos.
6. 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

17. Comportamiento
Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes
que las estructuras de hormigón, es decir, que deben
estar diseñadas para resistir acciones verticales y
horizontales.
En el caso de estructuras de nudos rígidos, situación no
muy frecuente, las soluciones generales a fin de resistir las
cargas horizontales, serán las mismas que para Estructuras
de Hormigón Armado. Pero si se trata de estructuras
articuladas, tal el caso normal en estructuras metálicas, se
hace necesario rigidizar la estructura a través de
triangulaciones (llamadas cruces de San Andrés), o
empleando pantallas adicionales de hormigón armado.

18. Uso y ventajas
• Construcciones a realizar en tiempos reducidos de
ejecución.
• Construcciones en zonas muy congestionadas
como centros urbanos o industriales en los que se
prevean accesos y acopios dificultosos.
• Edificios con probabilidad de crecimiento y
cambios de función o de cargas.
• Edificios en terrenos deficientes donde son
previsibles asientos diferenciales apreciables; en
estos casos se prefiere los entramados con nudos
articulados.
• Construcciones donde existen grandes espacios
libres, por ejemplo: locales públicos, salones.

19. Ejemplos en Construcción

20. CERCHAS
Es uno de los principales tipos de estructuras empleadas en ingeniería.
Una cercha, puede definirse como una estructura compuesta de un
número de elementos o barras unidos en sus extremos por medio de
pasadores sin fricción para formar una armazón rígida. Las fuerzas
externas y reacciones se supone que están en el mismo plano de la
estructura y actúan solamente sobre los nodos, en consecuencia pueden
considerarse como una estructura bidimensional. Todas las cargas deben
aplicarse en las uniones y no en los elementos, las fuerzas que actúan en
cada extremo de una barra se reducen a una fuerza axial (tracción o
compresión).

21. Tipos de cerchas
• Howe: Compuesta por montantes verticales.
Las diagonales se unen en sus extremos
donde coincide un montante con el cordón
superior o inferior. con la disposición Howe
se minimizaba su longitud. Puede cubrir
luces de hasta 27 ó 30 m.
• Warren: Si se utiliza en gran escala, ofrece la
ventaja de que proporciona un máximo de
espacio abierto libre para la inclusión de los
elementos de servicio. Se caracteriza porque
forma una serie de triángulos isósceles, de
manera que todas las diagonales tienen la
misma longitud. Puede cubrir luces de hasta
90 m y más.
• Pratt: Las barras están inclinadas en sentido
contrario, de manera que las diagonales
están sometidas a tensión, mientras que las
barras verticales están comprimidas.

22. Comportamiento
Esquema de comportamiento
Considérese ahora la estructura obtenida por un
cable que sostiene un peso P, volcando hacia
arriba el cable y reforzando sus tramos rectos
con el fin de conferirles resistencia a la
compresión. La "flecha negativa" o elevación
modifica la dirección de todas las tensiones y el
cable invertido se convierte entonces en una
estructura de compresión pura: es el ejemplo
más simple de armadura. Las barras
comprimidas transmiten a los soportes la carga
aplicada en la parte superior de la armadura,
sobre los apoyos actúan, por consiguiente
fuerzas verticales iguales a la mitad de la carga y
los empujes dirigidos hacia afuera. El empuje
puede absorberse por medio de contrafuertes
de material resistente a la compresión, por
ejemplo mampostería, o un elemento de
tracción tal como un tensor de acero. Tales
armaduras elementales, de madera con tensores
de hierro, se construyeron en la Edad Media
para sostener los techos de pequeñas casas e
iglesias

23. Usos y Ventajas
Se usan en techos, puentes y gimnasios con
un rango de luces óptimo de 15 a 80 mts.

24. Ejemplos en Construcción

25. LOSACERO
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 pre pintado en la parte expuesta o
inferior de la losa.

26. Comportamiento
Actúa como Acero de Refuerzo y cimbra, opera
en forma similar a una viga trabajando como
sección compuesta. El sistema consiste de la viga
de Acero, Pernos de Cortantes y la Losa
(Concreto + Perfil Acanalado). Se cuenta con un
eficiente patrón de embozado longitudinal
localizado en las paredes de cada canal del
perfil y actúan como conectores mecánicos que
ayudan a incrementar la adherencia entre el
Perfil y el concreto evitando además el
deslizamiento entre ellos, y logrando su
desempeño como una sola unidad.

27. Usos y ventajas
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.

28. MEMBRANA
Una membrana es una hoja de material tan delgada que, para todo
fin práctico, puede desarrollar solamente tracción. Buenos ejemplos
de membrana constituyen un trozo de tela o de caucho. En general,
las membranas deben estabilizarse, principalmente porque su forma
funicular para cargas horizontales difiere de las de las cargas
verticales. La estabilización se obtiene por medio de un esqueleto
interno o por pre-tensión producido por las fuerzas externas o por
presión interna.

29. Clasificación según Uso y Función
• Construcciones textiles: Formadas
exclusivamente por las telas y los
elementos soporte de éstas.
• Piel exterior: la estructura se utiliza para
proteger un edificio o espacio cerrado,
que se albergaría en su interior.
• Piel interior: la estructura se encuentra
situada dentro de un espacio cerrado,
siendo su uso en la mayoría de las
ocasiones totalmente ornamental o
como regulador de luz.
• Cubiertas: este tipo de soluciones se
puede utilizar para cerrar patios, zonas
interiores de edificio o estadios.
Fachada: en estas estructuras, la tela
es una extensión del edificio que se
puede utilizar para proteger éste de la
lluvia o el sol.

30. Comportamiento
Dado que la altura que tiene este tipo de elementos se produce en la membrana
una doble curvatura, la cual se puede considerar a la membrana como la
intersección entre dos cables, en la cual la carga que lleva la membrana es la
suma de los dos cables. Las membranas solo transmiten tensión y actúan
esencialmente como una red de cables. Cuando la carga cambia la forma de la
membrana también cambia y se adapta la curvatura a los valores necesarios para
llevar la nueva carga. Las membranas como los cables son inestables, por lo cual
se deben estabilizar por la acción de un cuerpo interno, por la tensión producto de
fuerzas internas o externas. Dado que los esfuerzos que se producen son de tensión
la utilización de las membranas es óptima.
Formas de estabilizar las membranas

31. Uso y Ventajas
Dada la naturaleza de llevar cargas por
acción de membrana es liviana,
económica, no ha sido usado ampliamente
por su movilidad.

32. Ejemplos en Construcción

33. CONCRETO ARMADO / MUROS
PORTANTES
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 en la distribución de los muros, se generan
comportamientos inadecuados que propician la posibilidad del
colapso.

34. Comportamiento
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.
Cuando se diseñen estos sistemas, es recomendable
aprovechar la gran capacidad de carga y la gran
resistencia y rigidez lateral, pero recordar que al estar
sometidos a considerables esfuerzos cortantes, se debe
diseñar el sistema a grandes cargas laterales en el rango
elástico, para no considerar reducciones importantes por
comportamiento inelástico.

35. Uso y Ventajas
• Es un sistema que constructivamente es rápido de ejecutar, ya que se utilizan encofrados de
acero con forma de “U Invertida” que dispuestos en el sitio permiten vaciar los muros y las losas de
manera simultánea. Se puede llegar a construir un nivel de 1200 m2 cada 3 días.
• Por el tipo de encofrado, el sistema permite que se construyan varios edificios simultáneamente,
ya que mientras un edificio se va desencofrando, se puede ir encofrando el otro y así cumplir con
los tiempos de fraguado del concreto.
• Comparado a un sistema aporticado tradicional, el sistema Tipo Túnel puede costar entre un 25 a
30% menos. Además de su rápida ejecución, el hecho de ya tener muros permite un ahorro en
costos en la construcción de las paredes de bloques y el friso de las mismas.
• Es un sistema que bien configurado es poco propenso al colapso, ya que ofrece gran resistencia a
los esfuerzos laterales.
• Como es un sistema muy rígido, donde casi no se producen desplazamientos laterales, los
elementos no estructurales no sufren daños considerables.
• Termina siendo una estructura mucho más liviana que el sistema aporticado, y gracias a su rigidez
lateral se pueden llegar a construir edificios de más de 30 pisos de altura.

36. Ejemplos en Construcción

37. La Madera
La madera es un material de estructura
compleja y de carácter anisótropo, que
forma parte del tejido leñoso de los árboles.

38. Clasificación de las maderas por
su durabilidad natural
Se considera solamente el duramen, expuesto al
ataque de hongos xilófagos frente al mayor riesgo de
uso, entendiendo por tal el empleo de la madera sin
preservación en contacto con el suelo o agua dulce.
Cada exposición ofrece un riesgo diferente y este
condiciona la vida útil de la madera. Los rangos de
durabilidad corresponden a datos aproximados,
algunos de los ensayos experimentales, otros de la
observación de comportamientos. Deben, por lo
tanto, aceptarse como estimativos.

40. Propiedades de la madera
Densidad
La densidad real de las Maderas es sensiblemente igual para todas las especies: 1,56. La
densidad aparente varía de una especie a otra, y aun en la misma, según el grado de
humedad y zona del árbol. Las Maderas se clasifican según su densidad aparente, en
pesadas, ligeras y muy ligeras.

41. Es la resistencia opuesta por la madera a la penetración o rayado.
Interesa por lo que se refiere a la facilidad de trabajo con las
distintas herramientas y en el empleo de la madera en
pavimentos. Es mayor la dureza del duramen que la de la albura y
la de la madera vieja que la de la joven.
Tipo de Resistencias:
- Compresión
- Flexión
- Tracción
Resistencias a esfuerzos

42. Compresión
En la cual influyen varios factores y el mas importante en la
humedad; En general por debajo del punto de saturación de
las fibras (30%), la resistencia a compresión aumenta al disminuir
el grado de humedad, no obstante, a partir de ese % la
resistencia es prácticamente constante.
También la dirección del esfuerzo tiene una gran repercusión en
la resistencia a compresión de la madera, la máxima
corresponde al esfuerzo ejercido en la dirección de las fibras y
va disminuyendo a medida que se aleja de esa dirección. La
rotura en compresión se verifica por separación de columnillas
de madera y pandeo individual de éstas.
Cuanto mayor es el peso específico, mayor es su resistencia

43. Flexión
Puede decirse que la madera no resiste nada al esfuerzo
de flexión en dirección radial o tangencial. No ocurre lo
mismo si está aplicado en la dirección perpendicular a las
fibras.
Un elemento sometido a flexión se deforma,
produciéndose un acortamiento de las fibras superiores y
un alargamiento de las inferiores. Al proyectar un
elemento de madera sometido a flexión no sólo ha de
tenerse en cuenta que resista las cargas que sobre él
actúan, es necesario evitar una deformación excesiva,
que provoque un agrietamiento en el material de
revestimiento o alguna incomodidad de cualquier otro
tipo, bastaría con aumentar el canto de la pieza
aumentando la rigidez.

44. Durabilidad
Es la resistencia de la madera a la acción del tiempo. Es una propiedad
que depende de muchos factores diferentes. Para hacer un poco más
manejable aunque impreciso este complejo tema, la durabilidad se
establece en términos generales de acuerdo a ciertas condiciones
generales de uso, las más notables son:
En términos generales, las maderas expuestas a fuertes alternativas de
humedad y sequedad durarán menos tiempo que si alguna de estas
condiciones es estable; si se empotran las maderas en el suelo, duran más
si éste es arcilloso y menos si es calizo.
Es común pero no generalizado que las maderas blandas duren menos
que las duras.
No es apropiado establecer la durabilidad de la madera en años debido
a los múltiples factores involucrados en ello..

45. Uso y Ventajas
En la construcción es aquella que se utiliza en la
producción intensiva de elementos estructurales
como vigas, correas, cabriadas, etc. o para la
realización de estructuras portantes de un edificio,
como por ejemplo techos, paredes, escaleras, entre
otros.

46. Ejemplos en Construcción