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TEORIA DE ESTRUCTURAS II
1   MARCOS RIGIDOS
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION
 SISTEMAS ESTRUCTURALES
 En la elección del sistema estructural son importantes
el tipo y magnitud del esfuerzo a que estará sometida la
estructura, las características de las solicitaciones y la
geometría de la estructura considerada como un
conjunto.
 Las Estructuras se pueden construir de:
- Madera
- Mampostería
- Concreto
- Acero
                                                          2
- Combinaciones de estos materiales
                 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
 MARCOS RIGIDOS
  Muros de Carga

La primera forma estructural empleada consistía en un sistema de
pisos ( losa y trabe) apoyados sobre muros que transmitían la carga
a la cimentación y el suelo. Originalmente los elementos
horizontales de carga fueron de madera, hasta principios del siglo
pasado en que empezaron a utilizarse las vigas de acero para
posteriormente utilizar el concreto reforzado. Este sistema es aún
utilizado en edificios de habitación de poca altura en los que los
muros son utilizados como muros de carga y además dividen el
interior del edificio. su espesor puede alcanzar valores prácticos
                                                                  3
máximos de 28 cm.
                    ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION
   Marcos Rígidos
El empleo de este sistema se debió al desarrollo de
nuevos materiales y sistemas de construcción
(concreto armado, acero soldado) y a nuevos
métodos de análisis y dimensionamiento. El sistema
convencional Losa Trabe - Columna (Marco Rígido)
ha sufrido variaciones, ejemplo: el desarrollo de la
losa plana que al no contener vigas o trabes
redunda en una mayor economía en cimbra,
acabados, peralte, alturas de entrepisos lográndose
de esta manera adicionar un entrepiso por cada 10
construidos.                                        4


               ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION




   Figura Nº 1: Losa Trabe – Columna (Marco Rígido)
                                                      5


              ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION




       Figura Nº 2: Sistemas aporticados
                                           6


          ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION
   Marcos Rígidos
Los marcos forman parte de la estructura, ya
sea la que esta compuesta por columnas y trabes
o la que esta compuesta por muros y losas. Es
por eso que los marcos nos ayudan a entender el
funcionamiento lógico de las cargas y como estas
actúan de acuerdo factores externos como son
vientos, sismos, nieve, etc.


                                               7


              ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION
  ¿Qué son los Marcos Rígidos?
Un tipo de estructura son los marcos rígidos que
actualmente han ido tomando fuerza debido a
que facilitan la estructuración de los edificios y
más con el uso del acero posibilita cubrir
grandes luces.




                                                 8


               ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
   Marcos Rígidos
El tipo de estructuración más común hoy en día
para edificios tanto de concreto como de acero es
el que utiliza marcos rígidos. Los marcos
formados por columnas y trabes están unidos
formando uniones rígidas capaces de transmitir
los elementos mecánicos en la viga sin que haya
desplazamientos lineales ó angulares entre sus
extremos y las columnas en que se apoya.

                                                9


              ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
   Marcos Rígidos
Sobre las vigas principales, que además de
resistir las cargas verticales ayudan a resistir
las cargas laterales, se apoyan en algunos casos
las vigas secundarias encargadas de soportar el
sistema de piso.
El empleo de este sistema se debió al desarrollo
de nuevos materiales y sistemas de construcción
(concreto armado, acero soldado) y a nuevos
métodos de análisis y dimensionamiento.
                                               10


              ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
  Tipos de Marcos Ortogonales
DE SOPORTE LATERAL:

      Muros y Tirantes cruzados
DE   SOPORTE VERTICAL
      Columnas y muros
DE   ESPACIAMIENTO HORIZONTAL
      Pisos, Losas, Armaduras, vigas.



                                            11


                 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
 MARCOS RIGIDOS
  Funcionamiento de los Marcos Rígidos

Los marcos formados por columnas y trabes están unidos, formando
uniones rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la
viga sin que haya desplazamientos lineales ó angulares entre sus
extremos y las columnas en que se apoya. Sobre las vigas
principales, que además de resistir las cargas verticales ayudan a
resistir las cargas laterales, se apoyan en algunos casos las vigas
secundarias encargadas de soportar el sistema de piso.



                                                                  12


                    ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
  Funcionamiento de los Marcos Rígidos

Entre-Ejes

Es la división interna de un marco estructural

repetitivo definido por los claros de las columnas.

Columnas centrales Mayor carga

Columnas Laterales Media carga

Columnas esquinadas Un cuarto de carga                13


                ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
  Funcionamiento de los Marcos Rígidos

Un marco rígido transfiere el momento de una viga
a las columnas de apoyo que dan como resultado
que las columnas comportan la resistencia a la
flexión con la viga. Esta interacción entre los entre-
ejes significa que la resistencia a la flexión
resultante de una F, se comparte entre diversos
entre-ejes.                                          14


                ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
 MARCOS RIGIDOS
  Uso de los Marcos Rígidos

Son ideales para:

Gimnasios


Supermercados


Hangares,


Bodegas   o cualquier aplicación, donde el espacio
interior libre es necesario.
                                                      15


                    ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
 MARCOS RIGIDOS
  Beneficios o Ventajas de usar los Marcos Rígidos
Interior   libre o espacio universal
Flexibilidad   en el aprovechamiento del espacio interior.
Rápida   construcción.
Diseño   flexible incomparable
Menor    Costo
Variedad    de columnas
Mínima     pendiente de la cubierta
                                                              16


                     ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
   Análisis Estructural
El análisis estructural implica un conocimiento
de las solicitaciones que obran sobre la
estructura y de las dimensiones de sus
elementos. Estos datos son imprecisos cuando se
inicia el diseño, ya que solo se conocen en forma
aproximada las dimensiones que tendrán los
elementos. Mediante un proceso cíclico el
proyectista va ajustando los datos iniciales
(dimensiones de los elementos) a medida que va
precisando el análisis.                         17


              ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
   Análisis Estructural
Solamente en la fase final de este proceso se
hace un cálculo numérico relativamente
refinado. Resumiendo lo anterior, tenemos que
la finalidad del análisis estructural es conocer
los elementos mecánicos a que estarán sujetos
los elementos de la estructura y el
comportamiento que este presentará debido a
las solicitaciones.

                                               18


              ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
  Métodos de Análisis Estructural
Método de las Fuerzas------------ Método de las
              Fuerzas
                                      flexibilidades
Método de las
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        Horizontales)
                         ---------- Método del Cantilever
                         ----------Método de Bowman
                         ----------Método del Factor
                                                             19


                  ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
  Métodos de Diseño
1. Método de los esfuerzos de trabajo o esfuerzos
Permisibles (Método Elástico) Consiste en el proceso
siguiente: Las acciones internas (carga axial, momentos,
fuerzas cortantes y torsiones) inducidas en los distintos
elementos de las estructuras por las solicitaciones de
servicio o de trabajo que actúan sobre estas, se calculan
por medio de un análisis elástico. Se determinan
después los esfuerzos producidos en las distintas
secciones por las acciones internas, por métodos también
basados en hipótesis elásticas. Los esfuerzos de trabajo
así calculados deben mantenerse por debajo de ciertos
valores de esfuerzos permisibles que se consideran
aceptables.                                             20


                 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
MARCOS RIGIDOS
  Métodos de Diseño
2. Método de Resistencia Ultima (Método Plástico)
Las acciones internas que las solicitaciones externas
producen sobre las estructuras, se determinan por medio
de un análisis elástico, como en el caso anterior. Los
elementos de la estructura se dimensionan de tal
manera que su resistencia a las diversas acciones de
trabajo a las que puedan estar sujetas sea igual a dichas
acciones multiplicadas por un factor de carga de acuerdo
con el grado de seguridad deseado

                                                        21


                 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
BIBLIOGRAFIA
   Arthur H., Nilson – Winter George (1994) DISEÑO DE
    ESTRUCTURAS DE CONCRETO Mc Graw Hill

   Normas Venezolanas COVENIN – MINDUR – FUNVISIS.

   Arnal, Eduardo (1984). TEORIA DE ESTRUCTURAS I. Tercera
    Edición. Editorial Arte. Caracas. Venezuela.

   Hsieh, Yuan-Yu (1973) Teoría Elemental De Estructuras.
    Editorial Prentice Hall Internacional. Madrid, España.

   Luchsinger, Cecilio (1979) Estructuras Tomo I. Folletos De
    Estructuras Nº 4.Universidad Central De Venezuela.       22


                      ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
TEORIA DE ESTRUCTURAS II
    BIBLIOGRAFIA
   Dr. Julio César Rolón Aguilar Sistemas Estructurales vía Web

   http://

    www.iiarquitectos.com/2010/01/marcos-rigidos-de-acero_04.html

   http://www.vpchile.cl/descarga/marco_rigido.pdf

   fians.uat.edu.m x/catedraticos/jrolon/destructural/CAPITULO%20II.pdf
   http://ocwus.us.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/calculo-de-estructu




                                                                                     23


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TEORIA DE ESTRUCTURAS II - MARCOS RIGIDOS

  • 1. TEORIA DE ESTRUCTURAS II 1 MARCOS RIGIDOS
  • 2. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION SISTEMAS ESTRUCTURALES En la elección del sistema estructural son importantes el tipo y magnitud del esfuerzo a que estará sometida la estructura, las características de las solicitaciones y la geometría de la estructura considerada como un conjunto. Las Estructuras se pueden construir de: - Madera - Mampostería - Concreto - Acero 2 - Combinaciones de estos materiales ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 3. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Muros de Carga La primera forma estructural empleada consistía en un sistema de pisos ( losa y trabe) apoyados sobre muros que transmitían la carga a la cimentación y el suelo. Originalmente los elementos horizontales de carga fueron de madera, hasta principios del siglo pasado en que empezaron a utilizarse las vigas de acero para posteriormente utilizar el concreto reforzado. Este sistema es aún utilizado en edificios de habitación de poca altura en los que los muros son utilizados como muros de carga y además dividen el interior del edificio. su espesor puede alcanzar valores prácticos 3 máximos de 28 cm. ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 4. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION Marcos Rígidos El empleo de este sistema se debió al desarrollo de nuevos materiales y sistemas de construcción (concreto armado, acero soldado) y a nuevos métodos de análisis y dimensionamiento. El sistema convencional Losa Trabe - Columna (Marco Rígido) ha sufrido variaciones, ejemplo: el desarrollo de la losa plana que al no contener vigas o trabes redunda en una mayor economía en cimbra, acabados, peralte, alturas de entrepisos lográndose de esta manera adicionar un entrepiso por cada 10 construidos. 4 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 5. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION Figura Nº 1: Losa Trabe – Columna (Marco Rígido) 5 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 6. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION Figura Nº 2: Sistemas aporticados 6 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 7. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION Marcos Rígidos Los marcos forman parte de la estructura, ya sea la que esta compuesta por columnas y trabes o la que esta compuesta por muros y losas. Es por eso que los marcos nos ayudan a entender el funcionamiento lógico de las cargas y como estas actúan de acuerdo factores externos como son vientos, sismos, nieve, etc. 7 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 8. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS-INTRODUCCION ¿Qué son los Marcos Rígidos? Un tipo de estructura son los marcos rígidos que actualmente han ido tomando fuerza debido a que facilitan la estructuración de los edificios y más con el uso del acero posibilita cubrir grandes luces. 8 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 9. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Marcos Rígidos El tipo de estructuración más común hoy en día para edificios tanto de concreto como de acero es el que utiliza marcos rígidos. Los marcos formados por columnas y trabes están unidos formando uniones rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales ó angulares entre sus extremos y las columnas en que se apoya. 9 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 10. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Marcos Rígidos Sobre las vigas principales, que además de resistir las cargas verticales ayudan a resistir las cargas laterales, se apoyan en algunos casos las vigas secundarias encargadas de soportar el sistema de piso. El empleo de este sistema se debió al desarrollo de nuevos materiales y sistemas de construcción (concreto armado, acero soldado) y a nuevos métodos de análisis y dimensionamiento. 10 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 11. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Tipos de Marcos Ortogonales DE SOPORTE LATERAL: Muros y Tirantes cruzados DE SOPORTE VERTICAL Columnas y muros DE ESPACIAMIENTO HORIZONTAL Pisos, Losas, Armaduras, vigas. 11 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 12. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Funcionamiento de los Marcos Rígidos Los marcos formados por columnas y trabes están unidos, formando uniones rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales ó angulares entre sus extremos y las columnas en que se apoya. Sobre las vigas principales, que además de resistir las cargas verticales ayudan a resistir las cargas laterales, se apoyan en algunos casos las vigas secundarias encargadas de soportar el sistema de piso. 12 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 13. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Funcionamiento de los Marcos Rígidos Entre-Ejes Es la división interna de un marco estructural repetitivo definido por los claros de las columnas. Columnas centrales Mayor carga Columnas Laterales Media carga Columnas esquinadas Un cuarto de carga 13 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 14. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Funcionamiento de los Marcos Rígidos Un marco rígido transfiere el momento de una viga a las columnas de apoyo que dan como resultado que las columnas comportan la resistencia a la flexión con la viga. Esta interacción entre los entre- ejes significa que la resistencia a la flexión resultante de una F, se comparte entre diversos entre-ejes. 14 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 15. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Uso de los Marcos Rígidos Son ideales para: Gimnasios Supermercados Hangares, Bodegas o cualquier aplicación, donde el espacio interior libre es necesario. 15 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 16. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Beneficios o Ventajas de usar los Marcos Rígidos Interior libre o espacio universal Flexibilidad en el aprovechamiento del espacio interior. Rápida construcción. Diseño flexible incomparable Menor Costo Variedad de columnas Mínima pendiente de la cubierta 16 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 17. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Análisis Estructural El análisis estructural implica un conocimiento de las solicitaciones que obran sobre la estructura y de las dimensiones de sus elementos. Estos datos son imprecisos cuando se inicia el diseño, ya que solo se conocen en forma aproximada las dimensiones que tendrán los elementos. Mediante un proceso cíclico el proyectista va ajustando los datos iniciales (dimensiones de los elementos) a medida que va precisando el análisis. 17 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 18. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Análisis Estructural Solamente en la fase final de este proceso se hace un cálculo numérico relativamente refinado. Resumiendo lo anterior, tenemos que la finalidad del análisis estructural es conocer los elementos mecánicos a que estarán sujetos los elementos de la estructura y el comportamiento que este presentará debido a las solicitaciones. 18 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 19. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Métodos de Análisis Estructural Método de las Fuerzas------------ Método de las Fuerzas flexibilidades Método de las Deformaciones ----------Método de Cross ----------- Método de las Rigideces ---------Método de Kani Métodos Aproximados (Cargas Horizontales)----------Método del Portal Horizontales) ---------- Método del Cantilever ----------Método de Bowman ----------Método del Factor   19 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 20. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Métodos de Diseño 1. Método de los esfuerzos de trabajo o esfuerzos Permisibles (Método Elástico) Consiste en el proceso siguiente: Las acciones internas (carga axial, momentos, fuerzas cortantes y torsiones) inducidas en los distintos elementos de las estructuras por las solicitaciones de servicio o de trabajo que actúan sobre estas, se calculan por medio de un análisis elástico. Se determinan después los esfuerzos producidos en las distintas secciones por las acciones internas, por métodos también basados en hipótesis elásticas. Los esfuerzos de trabajo así calculados deben mantenerse por debajo de ciertos valores de esfuerzos permisibles que se consideran aceptables. 20 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 21. TEORIA DE ESTRUCTURAS II MARCOS RIGIDOS Métodos de Diseño 2. Método de Resistencia Ultima (Método Plástico) Las acciones internas que las solicitaciones externas producen sobre las estructuras, se determinan por medio de un análisis elástico, como en el caso anterior. Los elementos de la estructura se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de trabajo a las que puedan estar sujetas sea igual a dichas acciones multiplicadas por un factor de carga de acuerdo con el grado de seguridad deseado 21 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 22. TEORIA DE ESTRUCTURAS II BIBLIOGRAFIA  Arthur H., Nilson – Winter George (1994) DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO Mc Graw Hill  Normas Venezolanas COVENIN – MINDUR – FUNVISIS.  Arnal, Eduardo (1984). TEORIA DE ESTRUCTURAS I. Tercera Edición. Editorial Arte. Caracas. Venezuela.  Hsieh, Yuan-Yu (1973) Teoría Elemental De Estructuras. Editorial Prentice Hall Internacional. Madrid, España.  Luchsinger, Cecilio (1979) Estructuras Tomo I. Folletos De Estructuras Nº 4.Universidad Central De Venezuela. 22 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
  • 23. TEORIA DE ESTRUCTURAS II BIBLIOGRAFIA  Dr. Julio César Rolón Aguilar Sistemas Estructurales vía Web  http:// www.iiarquitectos.com/2010/01/marcos-rigidos-de-acero_04.html  http://www.vpchile.cl/descarga/marco_rigido.pdf  fians.uat.edu.m x/catedraticos/jrolon/destructural/CAPITULO%20II.pdf  http://ocwus.us.es/mecanica-de-medios-continuos-y-teoria-de-estructuras/calculo-de-estructu 23 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.