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PROCEDIMIENTO
PARA DEFINIR LA
ESTRUCTURACION
DE EDIFICIOS
Arq. Pedro Urzúa Ramírez
UNAM
7º. Semestre
Ejemplo de una estructura no rígida a rígida.
Que sea
Rígida
•Es decir que no se deforme o se deforma dentro de unos límites.
Para conseguirlo se hace triangulando.
Que sea
Estable
•Es decir que no se vuelque (caerse). Se puede conseguir haciendo más
ancha la base, o colocando tirantes.
Debe ser
Resistente
•Es decir que cada elemento de la estructura sea capaz de soportar el
esfuerzo al que se va a ver sometido
Debe ser
lo más
ligera
posible
•Así ahorraremos en material y tendrá menos cargas fijas.
Esfuerzos
Es la fuerza interna que
sufre un cuerpo sometido
a una o varias fuerzas
externas.
Esfuerzo de tracción: un
elemento de una estructura
está sometido al esfuerzo de
tracción cuando sobre él
actúan fuerzas que tienden
a estirarlo. Ej: el cable de
una grúa sufre este esfuerzo.
Tipos de
Esfuerzos
TRACCIÓN
Esfuerzo de compresión: un elemento
de una estructura está sometido al
esfuerzo de compresión cuando
sobre él actúan fuerzas que tienden
a aplastarlo o contraerlo. Las fuerzas
actúan hacia el interior del objeto.
Ejemplo: las patas de una silla sufren
compresión.
FLEXIÓN
Esfuerzo de Flexión: un elemento
de una estructura está sometido
al esfuerzo de flexión cuando
sobre él actúan fuerzas que
tienden a doblarlo. Ejemplo: la
tabla de una mesa con muchos
libros sufre flexión.
TORSION
Esfuerzo de torsión: Un
elemento de una estructura
está sometido al esfuerzo de
torsión cuando sobre él actúan
fuerzas que tienden a
retorcerlo. Ejemplo una llave
girando en una cerradura sufre
torsión.
COMPRESION
Esfuerzo de Cortadura: un
elemento de una estructura está
sometido al esfuerzo de cortadura
cuando sobre él actúan fuerzas
que tienden a cortarlo o
desgarrarlo. Ejemplo: la zona de
un trampolín de piscina unida a la
torre
Tabla 2.1 Requisitos mínimos para la investigación del subsuelo
a) Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con excavaciones someras (NTCDC)
Son de esta categoría las edificaciones que cumplen con los siguientes tres requisitos:
Peso unitario medio de la estructura w ≤ 40 kPa (4 t/m²)
Perímetro de la construcción:
P ≤ 80 m en las zonas I y II; o
P ≤ 120 m en la zona III
Profundidad de desplante Df ≤ 2.5 m
ZONA I
1) Detección por procedimientos directos, eventualmente apoyados en métodos indirectos, de rellenos
sueltos, galerías de minas, grietas y otras irregularidades.
2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la
profundidad de desplante.
3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 80 kPa (8
t/m²), el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de
campo realizadas.
ZONA II
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos
sueltos y grietas.
2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la
profundidad de desplante.
3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 50 kPa (5
t/m²), bajo zapatas o de 20 kPa (2 t/m²), bajo losa general, el valor recomendado deberá justificarse a partir
de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas.
ZONA III
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos
sueltos y grietas.
2) Pozos a cielo abierto complementados con exploraciones más profundas, por ejemplo con posteadora,
para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante.
3) En caso de considerarse en el diseño de cimiento un incremento neto de presión mayor de 40 kPa (4
t/m²), bajo zapatas o de 15 kPa (1.5 t/m²) bajo losa general, el valor recomendado deberá justificarse a
partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas.
b) Construcciones pesadas, extensas o con excavaciones profundas
Son de esta categoría las edificaciones que tienen al menos una de las siguientes características:
Peso unitario medio de la estructura w > 40 kPa (4 t/m²)
Perímetro de la construcción:
P > 80 m en las Zonas I y II; o
P > 120 m en la Zona III
Profundidad de desplante Df > 2.5 m
ZONA I
1) Detección, por procedimientos directos, eventualmente apoyados en métodos indirectos, de rellenos
sueltos, galerías de minas, grietas y otras oquedades.
2) Sondeos o pozos profundos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los
materiales y definir la profundidad de desplante. La profundidad de la exploración con respecto al nivel
de desplante será al menos igual al ancho en planta del elemento de cimentación, pero deberá abarcar
todos los estratos sueltos o compresibles que puedan afectar el comportamiento de la cimentación del
edificio.
ZONA II
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos
sueltos y grietas.
2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas de los materiales del
subsuelo y definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. En por lo
menos uno de los sondeos, se obtendrá un perfil estratigráfico continuo con la clasificación de los
materiales encontrados y su contenido de agua. Además, se obtendrán muestras inalteradas de los
estratos que puedan afectar el comportamiento de la cimentación. Los sondeos deberán realizarse en
número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones
dentro del área estudiada.
3) En caso de cimentaciones profundas, investigación de la tendencia de los movimientos del subsuelo
debidos a consolidación regional y determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo,
incluyendo detección de mantos acuíferos colgados.
ZONA III
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del medio para detección de rellenos
sueltos y grietas.
2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas de los materiales y definir
la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. En por lo menos uno de los
sondeos se obtendrá un perfil estratigráfico continuo con la clasificación de los materiales encontrados y
su contenido de agua. Además, se obtendrán muestras inalteradas de los estratos que puedan afectar el
comportamiento de la cimentación. Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para verificar si
el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada.
3) En caso de cimentaciones profundas, investigación de la tendencia de los movimientos del subsuelo
debidos a consolidación regional y determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo,
incluyendo detección de mantos acuíferos colgados.
Art. 140. El proyecto de las edificaciones debe considerar una estructuración
eficiente para resistir las acciones que puedan afectar la estructura, con
especial atención a los efectos sísmicos.
El proyecto, de preferencia, considerará una estructuración regular que
cumpla con los requisitos que establecen las Normas.
Las edificaciones que no cumplan con los requisitos de regularidad se
diseñarán para condiciones sísmicas más severas, en la forma que se
especifique en las Normas.
Las condiciones de estructura eficiente aparecen mencionadas en las normas,
en las condiciones de regularidad.
1. Su planta sea sensiblemente simétrica con respecto a
dos ejes ortogonales por lo que toca a masas así como
muros y otros elementos resistentes.
2. La relación de su altura con la dimensión menor de la
base no pase de 2.5.
3. Relación de largo y ancho de la base no excede de
2.5.
4. En planta no tiene entrantes ni salientes cuya
dimensión en la planta, mediada paralelamente a la
dirección que se considere de la entrante o saliente.
5. En cada nivel tiene un sistema de techo o piso rígido
y resistente.
6. No tiene en su sistema de techos o pisos cuya dimensión
exceda de 20% de la dimensión en planta, medida
paralelamente a la dimensión que se considere de la
abertura y el área total de aberturas no excede en ningún
nivel de 20% del área en planta.
7. El peso de cada nivel utilizando la carga viva que debe
considerarse para diseño sísmico no será mayor que la
del piso inmediato inferior ni (excepción hecha del
último nivel de la construcción) menor que 70% de
dicho peso.
8. Ningún piso tendrá un área (delimitada por los paños
exteriores de sus elementos resistentces verticales)
mayor que la del piso inmediato inferior ni menor
de 70 % de éste. Sí exime de este último requisito al
último piso de la construcción.
9. Todas las columnas están restringidas en todos los
pisos de dos direcciones ortogonales.
A r t . 170. Para fines de este Título, el Distrito Federal se divide en tres zonas
con las siguientes características generales:
Zona I. Lomas, formadas por rocas o suelos generalmente firmes que fueron
depositados fuera del ambiente lacustre, pero en los que pueden existir,
superficialmente o intercalados, depósitos arenosos en estado suelto
o cohesivos relativamente blandos. En esta Zona, es frecuente la
presencia de oquedades en rocas y de cavernas y túneles excavados en
suelo para explotar minas de arena;
Zona II. Transición, en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 m
de profundidad, o menos, y que está constituida predominantemente
por estratos arenosos y limoarenosos intercalados con capas de arcilla
lacustre, el espesor de éstas es variable entre decenas de centímetros
y pocos metros, y
Zona III. Lacustre, integrada por potentes depósitos de arcilla altamente
compresible, separados por capas arenosas con contenido diverso de limo o
arcilla. Estas capas arenosas son de consistencia firme a muy dura y de
espesores variables de centímetros a vahos metros. Los depósitos lacustres
suelen estar cubiertos superficialmente por suelos aluviales y rellenos
artificiales; el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m.
Art. 139. Para los efectos de este Título las construcciones se clasifican en los
siguientes grupos:
I. Grupo A: Edificaciones cuya falla estructural podría constituir un peligro
significativo por contener sustancias tóxicas o explosivas, así como edificaciones
cuyo funcionamiento
es esencial a raíz de una emergencia urbana, como: hospitales, escuelas,
terminales de transporte, estaciones de bomberos, centrales eléctricas y de
telecomunicaciones, estadios, depósitos de sustancias flamables o tóxicas,
museos y edificios que alojen archivos y registros públicos de particular
importancia, y otras edificaciones a juicio de la Secretaría de Obras y Servicios.
II. Grupo B: Edificaciones comunes destinadas a viviendas, oficinas y locales
comerciales,
hoteles y construcciones comerciales e industríales no incluidas en el Grupo A, las
que se subdividen en:
o) Subgrupo B1: Edificaciones de más de 30 m de altura o con más de 6000 m2 de
área total construida, ubicadas en las zonas I y II a que se aluden en el artículo
170 de este Reglamento, y construcciones de más de 15 m de altura o más de
3000 m2 de área total construida, en zona II!; en ambos casos las áreas se
refieren a un solo cuerpo de edificio que cuente con medios propios de desalojo:
acceso y escaleras, incluyendo las áreas de anexos, como pueden ser los propios
cuerpos de escaleras. El área de un cuerpo que no cuente con medios propios de
desalojo se adicionará a la de aquel otro a través del cual se desaloje;
b) Edificios que tengan locales de reunión que puedan alojar más de 200
personas,
templos, salas de espectáculos, así como anuncios autosoportados, anuncios de
azotea y estaciones repetidoras de comunicación celular y/o inalámbrica, y
c) Subgrupo B2: Las demás de este grupo.
Estructuras de Acero
El acero empleado en la construcción está normalizado. Esta norma abarca todos los productos empleados en la
construcción de estructuras de acero a excepción de tubos y aceros para fines especiales como, por ejemplo,
de grano fino.
 Los aceros para la construcción que se encuentran en el mercado se clasifican en tres grupos. Se
diferencian por las propiedades mecánicas, sobre todo el límite de rotura, y por un menor margen de
tolerancia en los ensayos.
 Grupo 1: cumple los requisitos generales respecto a la soldadura.
 Grupo 2: para requisitos más elevados.
 Grupo 3: previsto para requisitos especiales.
 Los materiales empleados en la construcción de estructuras de acero suelen ser aceros de carbono sin
aleaciones.
 En una especie de proceso de clasificación se tienen en cuenta las influencias más importantes para elegir
el material, fundamentalmente en los elementos constructivos soldados y sometidos a tracciones. El riesgo de
rotura depende sobre todo de los siguientes factores: estado de tensiones (sobre todo si actúan fuerzas en
diferentes direcciones); importancia del elemento constructivo; temperatura (influencia del frío); grosor del
material; y conformación en frío.
 El riesgo de rotura aumenta cuando hay una gran concentración de tensiones, especialmente si actúan
fuerzas en diferentes direcciones, originadas no sólo por las sobrecargas de uso, sino también por las
soldaduras realizadas. La importancia del elemento constructivo se juzga en función de los daños que
ocasionaría su rotura. Los elementos constructivos de primer orden se cuestionan en el colapso de toda la
estructura. Para las mismas condiciones, el riesgo de rotura aumenta al disminuir la temperatura. Por esto,
para temperaturas bajas se han de exigir mayores requisitos a los productos de acero. El riesgo de rotura
aumenta, sobre todo, cuanto mayor es el espesor del material. De los niveles de clasificación y del espesor
del material se deduce de qué grupo ha de ser el acero a emplear.
VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS
DE ACERO
 Los edificios cuya estructura es un entramado de acero se construyen
con gran rapidez ya que, por ejemplo, mientras se fabrican en taller los
elementos de la estructura se pueden realizar los trabajos de
movimiento de tierras y cimentación. Tras ensamblar en obra los
elementos de acero se puede construir inmediatamente la cubierta, de
manera que los trabajos de acabados se pueden efectuar a cubierto.
 El montaje es independiente de las condiciones climáticas y por
consiguiente se pueden garantizar los plazos de ejecución y la entrega
final de las obras.
 Los entramados de acero se pueden reforzar a posteriori con gran
facilidad, tal como pueden exigir determinadas obras de reforma, por
ejemplo, reforzar los pilares para montar puentes-grúa o reforzar las
jácenas para suspender guías, instalaciones, etc.
VENTAJAS
 - Si se producen asentamientos
de la cimentación, los
entramados de acero permiten
elevar y alinear partes enteras
de un edificio (construcciones a
media ladera).
 - La gran resistencia de los
perfiles de acero permite que la
sección de pilares jácenas sea
mínima. Esto permite que la
altura entre plantas y la
superficie de fachada sea más
reducida (menor volumen
construido).
 - La menor sección de los
pilares y la ausencia de paredes
de carga reducen la superficie
ocupada por la estructura.
 - Las estructuras de acero son
especialmente rentables para
grandes claros.
VENTAJAS  Los entramados de acero
correctamente dimensionados
permiten realizar los trabajos de
acabados sin problemas.
 Los edificios de varias plantas
con estructura de acero son más
ligeros, lo que implica una
cimentación más económica.
 Una estructura de acero se puede
desmontar y volver a levantar en
otro sitio.
 Los edificios con estructura de
acero ofrecen una gran libertad
compositiva por la reducida
sección estructural de sus
elementos portantes.
¿DESVENTAJAS?
 Los inconvenientes de los
elementos de acero son el riesgo
de corrosión y la escasa
resistencia en caso de incendio.
Ambos se pueden superar
mediante un revestimiento
resistente al fuego o una
imprimación. Sin embargo, las
estructuras mixtas de acero y
concreto ofrecen una mayor
protección contra incendios. En las
naves industriales suele no ser
necesario colocar un revestimiento
resistente al fuego.
 Si no se exigen medidas
especiales de protección contra
incendios, se aplica simplemente
una imprimación anticorrosiva a la
estructura de acero, que necesita
un determinado mantenimiento en
función de las solicitaciones de
corrosión.
COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Y
DE TRABAJO DEL ACERO
 Propiedades mecánicas: Alta resistencia a la flexión y a la
compresión.
 Coeficientes y esfuerzo de trabajo
 Resistencia del acero: 2531 kg/cm2
 Factor de reducción (según reglamento): 0.9
 Módulo de elasticidad (constante): 2,000 000 Kg/cm2
 Acero comúnmente utilizado en nuestro país: DESIGNACIÓN
A.S.T.M. A-36 (NOM-B-254):
 Esfuerzo de fluencia mínimo: 2531 kg/cm2 >>> 36000
lbs/pulg2
 Esfuerzo mínimo especificado de ruptura: 4078 a 5625
kg/cm2 >>> 58000 a 80000 lbs/pulg2
TIPOS DE ESTRUCTURAS:
1. Libremente
apoyada
2. Semirígida
3. Rígida
CONEXIONES
Las conexiones sirven para enlazar los diferentes elementos de una estructura
y para transmitir los esfuerzos.
 Se distingue entre uniones fijas y desmontables. Las soldaduras y los
remaches son uniones fijas, mientras que los tornillos, bulones articulados,
chavetas y tensores se emplean para realizar uniones desmontables.
Mientras las primeras se efectúan fundamentalmente en taller, las segundas
sirven, sobre todo, para unir piezas en obra.
 Los sistemas de unión también se diferencian por la manera de transmitir
los esfuerzos y la distribución de tensiones. Los remaches y los pernos
originan una elevada concentración de tensiones en el vástago del elemento
de unión y en el perímetro del agujero de las piezas a unir. En las uniones
con tornillos de alta resistencia la distribución de tensiones es más uniforme.
 Una distribución más homogénea sólo se consigue en las soldaduras
lineales. El empleo de adhesivos par unir metales se reduce, hasta ahora, a
construcciones ligeras. Este sistema de unión ofrece una transmisión de
esfuerzos óptima al actuar en toda la superficie.
CONEXIONES
Soladuras
Remaches
Tornillos
Pasadores
CONEXIONES
 La singularidad del
nudo respecto de las
barras ha llevado a
desarrollar una serie de
patentes, mas o menos
sofisticadas; pero el
salto cualitativo lo ha
dado la unión
moldeada, que a
modo de nudo
abstracto, se integra
naturalmente en el
entramado.
CONEXIONES
SOLDADAS
 En la actualidad la soldadura es equivalente
al remachado si la unión sólo está sometida
a cargas estáticas y se emplea en la
construcción de estructuras de acero debido
al reducido consumo de material y mano de
obra. Además, las uniones soldadas ofrecen
una imagen más satisfactoria en aquellos
elementos que van a quedar vistos.
 La unión de elementos de material idéntico
o parecido se realiza mediante cordones de
soldadura. Para su ejecución se calientan
los elementos a unir hasta alcanzar la
temperatura de fusión y del alambre de
aportación se funde el material necesario
para rellenar el cordón.
 Según como se realice el calentamiento se
distingue entre: soldaduras oxiacetilénicas y
soldaduras por arco voltaico. En esta última,
la más utilizada, el alambre de aportación
hace de electrodo.
 En la soldadura oxiacetilénica el calor se
genera mediante una llama. En la
actualidad, este procedimiento
prácticamente sólo se utiliza en trabajos de
reparación.
 El método más fracuente es la soldadura
por arco valtaico. Por fusión del electrodo de
soldadura; el cordón de soldadura se ha de
proteger del oxígeno del aire.
TIPOS DE CORDONES DE
SOLDADURA
 La forma del cordón de soldadura y
su espesor depende de las
características de los elementos a
unir y de los esfuerzos a transmitir.
 Las solicitaciones sobre cordón de
soldadura pueden ser de tracción,
compresión y cortante. Se distingue
entre soldaduras a tope y
soldaduras en ángulo. Estas últimas
son las más fáciles de ejecutar y,
por ello, son las más frecuentes. Sin
embargo, con las soldaduras a tope
se consigue una resistencia mayor
que con las soldaduras en ángulo,
debido a una distribución de
tensiones más favorables.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS
SOLDADURAS
 Las soldaduras permiten un mayor grado de libertad en la construcción de estructuras
de acero.
 La sección de los elementos portantes no se debilita y puede aprovecharse al
máximo si las uniones se diseñan correctamente. La ejecución de muchas uniones
como, por ejemplo, en los extremos de los pórticos y en los restantes nudos de la
estructura, es más sencilla. Suele ser suficiente colocar chapas para rigidizar las
uniones.
 Los refuerzos (incluso a posteriori) de elementos aislados son fáciles de realizar.
Además, las secciones tubulares, especialmente adecuadas para los elementos
sometidos a compresiones, pueden unirse con facilidad.
 Gracias a estas simplificaciones constructivas se consiguen las siguientes ventajas:
menor número de elementos aislados, ahorro de material y reducción de peso.
 La manipulación y montaje de las estructuras de acero no producen ruidos
especialmente molestos y, por lo tanto, se pueden construir con independencia de los
edificios que existan en el entorno. Sin embargo, al realizar la soldadura aparecen con
facilidad deformaciones o tensiones adicionales que a menudo no se dominan. En las
estructuras existentes y sometidas a cargas, las soldaduras sólo se pueden realizar
previo apuntalamiento.
 Los trabajos de soldadura se deben realizar principalmente en taller. En caso de
elementos de cero demasiado grandes, las juntas entre las diferentes piezas se
pueden atornillar (uniones a realizar en obra).
CONEXIONES REMACHADAS
 Se habla de "remache resistente" cuando se han de
transmitir esfuerzos a través de la unión, y de
"remache de apuntalamiento" cuando sólo debe
mantener unidas las piezas entre sí. La ventaja de
las uniones remachadas consiste en que, respecto a
resistencia, elasticidad y dilatación, se comportan
casi igual que el material de los elementos unidos y
en que se puede comprobar se estado en cualquier
momento.
*CASI NO SE USAN EN LA ACTUALIDAD
CONEXIONES ATORNILLADAS
 Las uniones atornilladas se realizan
con tornillos y tuercas. Los tornillos
estás provistos de una cabeza en
un extremo del vástago en el que se
ha recortado o enrollado una rosca,
en el vástago se puede enroscar la
tuerca. Una sección por eje del
tornillo muestra que la rosca del
vástago y de la tuerca están
encajadas entre sí a modo de
engranaje, por lo que los tornillos, a
diferencia de los remaches, pueden
soportar tracciones, además de
esfuerzos de cizallamiento y
compresión superficial sobre el
vástago.
CONEXIONES ATORNILLADAS
 En la construcción de estructuras de acero se emplean uniones
atornilladas:
 1.- Cuando se han de absorber esfuerzos axiales de tracción, por
ejemplo, en tornillos de anclaje;
 2.- Cuando la longitud de apriete es demasiado grande para un
remache;
 3.- Cuando se exige una determinada movilidad de la unión, por
ejemplo, determinados enlaces de vigas;
 4.- En todas las uniones que se han de poder desmontar, sobre
todo en construcciones auxiliares, pabellones de exposiciones y
construcciones en las que se prevén modificaciones;
 5.- En los enlaces de materiales que no permiten realizar una unión
remachada, por ejemplo, en la unión de piezas de acero con
elementos de hierro de fundición;
 6.- En lugares difícilmente accesibles, donde no puede realizarse
una soldadura o una unión remachada.
 En general se prefieren las uniones atornilladas para unir
elementos constructivos en obra, ya que son más fáciles, rápidas y
baratas de ejecutar. Además, facilita el ajuste del entramado, ya que
las uniones atornilladas permiten una movilidad mayor que las
demás uniones.
UNIÓNES
PRINCIPALES
 Anclaje a cimentación.
 Unión de vigueta y
columna.
 Nodo de armadura.
 Empotre de vigueta en
muro de concreto o
mampostería.
UNIONES
 Conexión de
columna y vigueta de
acero, especificando
las separaciones de
los tornillos, las placas
y los perfiles.
UNIONES
 Unión con placas y remaches
UNIONES
 La unión del poste,
en este ejemplo es
similar a la solución
de algunos anclajes
de cimentación
ESTRUCTURAS DE CONCRETO
Las estructuras de concreto armado son aquellas que
se emplean en las modernas construcciones de
edificios, losas, complejos habitacionales y demás
edificaciones que requieren una construcción rápida y
económica con el fin de ahorrar costos tanto en
materiales como en mano de obra y tiempo de
terminación. Hay que considerar que por lo general la
construcción con este tipo de sistema no requiere
mucho acabado final ya que su empleo combinado
con cimbras de acero, proporciona un producto liso al
tacto (acabado aparente), necesitándose retoques
mínimos.
Como señalamos anteriormente el concreto
armado es la combinación del concreto y el
armado de acero para que juntos formen un
material combinado e indivisible. La colocación
de las varillas depende de la ubicación de la
zona de tracción, es decir del lugar donde las
vigas, columnas, voladizos o componentes se
flexionarán; asimismo en los cimientos tipo losa
corrida, las varillas de acero longitudinal y
transversal se ponen en la parte inferior de la losa
con el fin de resistir los esfuerzos de tracción y
evitar las rajaduras. |
El primer material y principal componente de las estructuras
de concreto armado; es una mezcla de cemento, arena,
grava y agua en medidas proporcionales y establecidas de
acuerdo al grado de resistencia que se persigue. La
propiedad más importante de esta mezcla es su resistencia
a la compresión (capacidad de un material para resistir
esfuerzos que tienden a deformarlo), a la flexión (capacidad
de un material para resistir esfuerzos que tienden a
deformarlo, doblándolo), con la característica adicional de
poseer poca tracción; asimismo combinado con refuerzos
de acero adquiere propiedades anti cortantes.
 Estas estructuras tienen características derivadas
de los procedimientos usados en su construcción
que las distinguen de las estructuras de otros
materiales.
 El Concreto se fabrica en estado plástico, lo que
obliga a utilizar moldes que lo sostengan mientras
adquiere resistencia suficiente para que la
estructura sea auto soportante.
Características del
Concreto:
 Moldeabilidad
 Facilidad para lograr continuidad en la estructura.
 Resiste muy bien los esfuerzos de compresión.
 Durabilidad
 Es durable a lo largo del tiempo y no requiere de
una gran inversión para su mantenimiento. Tiene
una vida útil extensa.
 Tiene gran resistencia a la compresión en
comparación con otros materiales.
 Es resistente al efecto del agua.
 En fuegos de intensidad media, el concreto
armado sufre daños superficiales si se provee un
adecuado recubrimiento al acero. Es más
resistente al fuego que la madera y el acero
estructural.
Ventajas del Concreto Armado
frente a otros materiales:
 Se le puede dar la forma que uno desee
haciendo uso del encofrado adecuado.
 Le confiere un carácter monolítico a sus
estructuras lo que les permite resistir más
eficientemente las cargas laterales de viento
o sismo.
 No requiere mano de obra muy calificada.
 Su gran rigidez y masa evitan problemas de
vibraciones en las estructuras erigidas con él.
 En la mayoría de lugares, es el material más
económico.
 Por su gran peso propio, la influencia de las
variaciones de cargas móviles es menor.
Desventajas del Concreto
Armado frente a otros
materiales:
 Tiene poca resistencia a la tracción,
aproximadamente la décima parte de su
resistencia a la compresión. Aunque el acero se
coloca de modo que absorba estos esfuerzos, la
formación de grietas es inevitable.
 Requiere de cimbra lo cual implica su habilitación,
vaciado, espera hasta que el concreto alcance la
resistencia requerida y descimbrado, con el
tiempo que estas operaciones implican. El costo
de la cimbra puede alcanzar entre un tercio y dos
tercios del costo total de la obra.
 Su relación resistencia a la compresión versus
peso está muy por debajo que la correspondiente
al acero, el cual es más eficiente cuando se trata
de cubrir grandes claros. El concreto requiere
mayores secciones y por ende el peso propio es
una carga muy importante en el diseño.
 Requiere de un permanente control de calidad,
pues ésta se ve afectada por las operaciones de
mezcla, colocación, curado, etc.
 Presenta deformaciones variables con el tiempo.
Bajo cargas sostenidas, las deflexiones en los
elementos se incrementan con el tiempo.
Estructuras de Madera
Además de los beneficios, de que las plantaciones y bosques traen
consigo durante el proceso de crecimiento de la madera, este material
presenta una serie de propiedades que la hacen muy adecuada para el
sector de la construcción.
Entre ellas cabe citar:
a) Requiere poco gasto energético para su fabricación, transporte y puesta
en obra.
b) Es ligera y con una buena relación resistencia/peso.
c) Su comportamiento ante el fuego es predecible.
d) Con el diseño y ejecución adecuados las soluciones constructivas con
madera son muy durables, incluso en ambientes con altas concentraciones
de productos ácidos y soluciones de sales de ácidos.
e) Es fácilmente manejable y mecanizable.
f) Permite realizar montajes de forma rápida, limpia y en ausencia de agua.
- Ventajas constructivas.
- Adaptabilidad. La madera se adapta a prácticamente cualquier
estilo, permitiendo y fomentando la originalidad de los diseños.
Este material permite salvar grandes luces, apertura de grandes
huecos, adaptación al entorno y una enorme variedad de
texturas, formas y colores. La posibilidad de elegir, como
acabado exterior, entre diversos tipos de tableros y maderas
tratadas multiplica las posibilidades.
- Tiempo de montaje. Por su ligereza y fácil ajuste en obra, las
estructuras de madera permiten aminorar los tiempos de
montaje con respecto a otros materiales. El empleo de
elementos estructurales normalizados y la prefabricación en
taller permiten disminuir drásticamente los tiempos de ejecución
de una obra. Además, el uso de sistemas constructivos con
madera propicia la construcción en seco, lo que reduce los
problemas asociados a la presencia de agua y en obra durante
la ejecución.
- Ventajas de confort
Las casas de madera proporcionan una agradable sensación de
confort a sus habitantes. Esto es debido a que:
a. La madera mantiene un equilibrio higroscópico con el medio,
tomando o cediendo humedad hasta alcanzar el equilibrio. Por
dicho motivo, la presencia de madera en una vivienda regulariza
la humedad del medio interior.
b. La madera es un material que presenta una buena absorción
de las ondas acústicas, lo que se traduce en una reducción de
la reverberación de las ondas sonoras y en una mejora del
confort acústico interno de los edificios.
c. La madera es un buen aislante térmico, lo que reduce el
consumo de energía en el uso de los edificios.
A-1
Construcción Remachada
Estructuración simple
(Finales del siglo XIX y principios del XX)
Acero básico ASTM A7
MARCO RIGIDO
A-2
Construcción Remachada
Estructuración simple o patas de gallo
(edificio típico de la década de los cuarenta)
Acero básico ASTM A7
MARCO RIGIDO
A- 3
Construcción Soldada
Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones
(edificio típico de mediados de la década de los cincuenta hasta fines de los sesenta)
Acero básico ASTM A36
MARCO RIGIDO
A- 4
Construcción Soldada
Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones
(edificio típico de principios de la década de los ochenta hasta principios de los noventa)
Acero básico ASTM A36
MARCO RIGIDO
A- 5
Construcción Soldada o Atornillada
Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones
(edificio típico de la época actual con o sin diagonales de contraventeo concéntricos)
Acero básico ASTM A36
MARCO RIGIDO
A- 6
Construcción Compuesta
Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones
(edificio típico de principios de la época reciente)
Acero básico ASTM A36 y acero de alta resistencia
MARCO MIXTO
A-7
Combinación de Sistemas Estructurales
MARCO MIXTO
A-8
Combinación de Sistemas Estructurales
MARCO
CONTRAVENTEADO
A- 9
Construcción Hacia el 2000
Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones, contraventeos excéntricos
Acero básico ASTM A36 y acero de alta resistencia
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CONTRAVENTEADO
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Construcción Después del 2000
Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones, con aisladores de base o
disipadores de energía y aceros de alta resistencia.
SELECCIÓN DEL MATERIAL DE ACUERDO CON LA ALTURA DE UNA
EDIFICACIÓN
BAJA MEDIA ALTA
Acero y mampostería Concreto reforzado Acero
Concreto reforzado Acero Concreto de alta
resistencia
Concreto presforzado Concreto prefabricado Estructura mixta de
acero y concreto
Concreto prefabricado Concreto presforzado Concreto postensado
Mampostería
NOTAS:
Altura baja: entre 1 y 5 niveles
Altura media: entre 5 y 20 niveles
Edificio alto: más de 20 niveles
PREFERENCIA DE
MATERIALES
Edificios estructuracion
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  • 1. PROCEDIMIENTO PARA DEFINIR LA ESTRUCTURACION DE EDIFICIOS Arq. Pedro Urzúa Ramírez UNAM 7º. Semestre
  • 2. Ejemplo de una estructura no rígida a rígida. Que sea Rígida •Es decir que no se deforme o se deforma dentro de unos límites. Para conseguirlo se hace triangulando. Que sea Estable •Es decir que no se vuelque (caerse). Se puede conseguir haciendo más ancha la base, o colocando tirantes. Debe ser Resistente •Es decir que cada elemento de la estructura sea capaz de soportar el esfuerzo al que se va a ver sometido Debe ser lo más ligera posible •Así ahorraremos en material y tendrá menos cargas fijas.
  • 3. Esfuerzos Es la fuerza interna que sufre un cuerpo sometido a una o varias fuerzas externas. Esfuerzo de tracción: un elemento de una estructura está sometido al esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Ej: el cable de una grúa sufre este esfuerzo. Tipos de Esfuerzos TRACCIÓN Esfuerzo de compresión: un elemento de una estructura está sometido al esfuerzo de compresión cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a aplastarlo o contraerlo. Las fuerzas actúan hacia el interior del objeto. Ejemplo: las patas de una silla sufren compresión. FLEXIÓN Esfuerzo de Flexión: un elemento de una estructura está sometido al esfuerzo de flexión cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a doblarlo. Ejemplo: la tabla de una mesa con muchos libros sufre flexión. TORSION Esfuerzo de torsión: Un elemento de una estructura está sometido al esfuerzo de torsión cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a retorcerlo. Ejemplo una llave girando en una cerradura sufre torsión. COMPRESION Esfuerzo de Cortadura: un elemento de una estructura está sometido al esfuerzo de cortadura cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a cortarlo o desgarrarlo. Ejemplo: la zona de un trampolín de piscina unida a la torre
  • 4.
  • 5.
  • 6. Tabla 2.1 Requisitos mínimos para la investigación del subsuelo a) Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con excavaciones someras (NTCDC) Son de esta categoría las edificaciones que cumplen con los siguientes tres requisitos: Peso unitario medio de la estructura w ≤ 40 kPa (4 t/m²) Perímetro de la construcción: P ≤ 80 m en las zonas I y II; o P ≤ 120 m en la zona III Profundidad de desplante Df ≤ 2.5 m ZONA I 1) Detección por procedimientos directos, eventualmente apoyados en métodos indirectos, de rellenos sueltos, galerías de minas, grietas y otras irregularidades. 2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. 3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 80 kPa (8 t/m²), el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. ZONA II 1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas. 2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. 3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de presión mayor de 50 kPa (5 t/m²), bajo zapatas o de 20 kPa (2 t/m²), bajo losa general, el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. ZONA III 1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas. 2) Pozos a cielo abierto complementados con exploraciones más profundas, por ejemplo con posteadora, para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. 3) En caso de considerarse en el diseño de cimiento un incremento neto de presión mayor de 40 kPa (4 t/m²), bajo zapatas o de 15 kPa (1.5 t/m²) bajo losa general, el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas.
  • 7. b) Construcciones pesadas, extensas o con excavaciones profundas Son de esta categoría las edificaciones que tienen al menos una de las siguientes características: Peso unitario medio de la estructura w > 40 kPa (4 t/m²) Perímetro de la construcción: P > 80 m en las Zonas I y II; o P > 120 m en la Zona III Profundidad de desplante Df > 2.5 m ZONA I 1) Detección, por procedimientos directos, eventualmente apoyados en métodos indirectos, de rellenos sueltos, galerías de minas, grietas y otras oquedades. 2) Sondeos o pozos profundos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. La profundidad de la exploración con respecto al nivel de desplante será al menos igual al ancho en planta del elemento de cimentación, pero deberá abarcar todos los estratos sueltos o compresibles que puedan afectar el comportamiento de la cimentación del edificio.
  • 8. ZONA II 1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio para detección de rellenos sueltos y grietas. 2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas de los materiales del subsuelo y definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. En por lo menos uno de los sondeos, se obtendrá un perfil estratigráfico continuo con la clasificación de los materiales encontrados y su contenido de agua. Además, se obtendrán muestras inalteradas de los estratos que puedan afectar el comportamiento de la cimentación. Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada. 3) En caso de cimentaciones profundas, investigación de la tendencia de los movimientos del subsuelo debidos a consolidación regional y determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo, incluyendo detección de mantos acuíferos colgados. ZONA III 1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del medio para detección de rellenos sueltos y grietas. 2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas de los materiales y definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o pruebas de campo. En por lo menos uno de los sondeos se obtendrá un perfil estratigráfico continuo con la clasificación de los materiales encontrados y su contenido de agua. Además, se obtendrán muestras inalteradas de los estratos que puedan afectar el comportamiento de la cimentación. Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada. 3) En caso de cimentaciones profundas, investigación de la tendencia de los movimientos del subsuelo debidos a consolidación regional y determinación de las condiciones de presión del agua en el subsuelo, incluyendo detección de mantos acuíferos colgados.
  • 9.
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  • 13. Art. 140. El proyecto de las edificaciones debe considerar una estructuración eficiente para resistir las acciones que puedan afectar la estructura, con especial atención a los efectos sísmicos. El proyecto, de preferencia, considerará una estructuración regular que cumpla con los requisitos que establecen las Normas. Las edificaciones que no cumplan con los requisitos de regularidad se diseñarán para condiciones sísmicas más severas, en la forma que se especifique en las Normas. Las condiciones de estructura eficiente aparecen mencionadas en las normas, en las condiciones de regularidad.
  • 14. 1. Su planta sea sensiblemente simétrica con respecto a dos ejes ortogonales por lo que toca a masas así como muros y otros elementos resistentes. 2. La relación de su altura con la dimensión menor de la base no pase de 2.5.
  • 15. 3. Relación de largo y ancho de la base no excede de 2.5. 4. En planta no tiene entrantes ni salientes cuya dimensión en la planta, mediada paralelamente a la dirección que se considere de la entrante o saliente.
  • 16. 5. En cada nivel tiene un sistema de techo o piso rígido y resistente. 6. No tiene en su sistema de techos o pisos cuya dimensión exceda de 20% de la dimensión en planta, medida paralelamente a la dimensión que se considere de la abertura y el área total de aberturas no excede en ningún nivel de 20% del área en planta.
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  • 18. 7. El peso de cada nivel utilizando la carga viva que debe considerarse para diseño sísmico no será mayor que la del piso inmediato inferior ni (excepción hecha del último nivel de la construcción) menor que 70% de dicho peso. 8. Ningún piso tendrá un área (delimitada por los paños exteriores de sus elementos resistentces verticales) mayor que la del piso inmediato inferior ni menor de 70 % de éste. Sí exime de este último requisito al último piso de la construcción. 9. Todas las columnas están restringidas en todos los pisos de dos direcciones ortogonales.
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  • 25. A r t . 170. Para fines de este Título, el Distrito Federal se divide en tres zonas con las siguientes características generales: Zona I. Lomas, formadas por rocas o suelos generalmente firmes que fueron depositados fuera del ambiente lacustre, pero en los que pueden existir, superficialmente o intercalados, depósitos arenosos en estado suelto o cohesivos relativamente blandos. En esta Zona, es frecuente la presencia de oquedades en rocas y de cavernas y túneles excavados en suelo para explotar minas de arena; Zona II. Transición, en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 m de profundidad, o menos, y que está constituida predominantemente por estratos arenosos y limoarenosos intercalados con capas de arcilla lacustre, el espesor de éstas es variable entre decenas de centímetros y pocos metros, y Zona III. Lacustre, integrada por potentes depósitos de arcilla altamente compresible, separados por capas arenosas con contenido diverso de limo o arcilla. Estas capas arenosas son de consistencia firme a muy dura y de espesores variables de centímetros a vahos metros. Los depósitos lacustres suelen estar cubiertos superficialmente por suelos aluviales y rellenos artificiales; el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m.
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  • 32. Art. 139. Para los efectos de este Título las construcciones se clasifican en los siguientes grupos: I. Grupo A: Edificaciones cuya falla estructural podría constituir un peligro significativo por contener sustancias tóxicas o explosivas, así como edificaciones cuyo funcionamiento es esencial a raíz de una emergencia urbana, como: hospitales, escuelas, terminales de transporte, estaciones de bomberos, centrales eléctricas y de telecomunicaciones, estadios, depósitos de sustancias flamables o tóxicas, museos y edificios que alojen archivos y registros públicos de particular importancia, y otras edificaciones a juicio de la Secretaría de Obras y Servicios. II. Grupo B: Edificaciones comunes destinadas a viviendas, oficinas y locales comerciales, hoteles y construcciones comerciales e industríales no incluidas en el Grupo A, las que se subdividen en: o) Subgrupo B1: Edificaciones de más de 30 m de altura o con más de 6000 m2 de área total construida, ubicadas en las zonas I y II a que se aluden en el artículo 170 de este Reglamento, y construcciones de más de 15 m de altura o más de 3000 m2 de área total construida, en zona II!; en ambos casos las áreas se refieren a un solo cuerpo de edificio que cuente con medios propios de desalojo: acceso y escaleras, incluyendo las áreas de anexos, como pueden ser los propios cuerpos de escaleras. El área de un cuerpo que no cuente con medios propios de desalojo se adicionará a la de aquel otro a través del cual se desaloje; b) Edificios que tengan locales de reunión que puedan alojar más de 200 personas, templos, salas de espectáculos, así como anuncios autosoportados, anuncios de azotea y estaciones repetidoras de comunicación celular y/o inalámbrica, y c) Subgrupo B2: Las demás de este grupo.
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  • 35. Estructuras de Acero El acero empleado en la construcción está normalizado. Esta norma abarca todos los productos empleados en la construcción de estructuras de acero a excepción de tubos y aceros para fines especiales como, por ejemplo, de grano fino.  Los aceros para la construcción que se encuentran en el mercado se clasifican en tres grupos. Se diferencian por las propiedades mecánicas, sobre todo el límite de rotura, y por un menor margen de tolerancia en los ensayos.  Grupo 1: cumple los requisitos generales respecto a la soldadura.  Grupo 2: para requisitos más elevados.  Grupo 3: previsto para requisitos especiales.  Los materiales empleados en la construcción de estructuras de acero suelen ser aceros de carbono sin aleaciones.  En una especie de proceso de clasificación se tienen en cuenta las influencias más importantes para elegir el material, fundamentalmente en los elementos constructivos soldados y sometidos a tracciones. El riesgo de rotura depende sobre todo de los siguientes factores: estado de tensiones (sobre todo si actúan fuerzas en diferentes direcciones); importancia del elemento constructivo; temperatura (influencia del frío); grosor del material; y conformación en frío.  El riesgo de rotura aumenta cuando hay una gran concentración de tensiones, especialmente si actúan fuerzas en diferentes direcciones, originadas no sólo por las sobrecargas de uso, sino también por las soldaduras realizadas. La importancia del elemento constructivo se juzga en función de los daños que ocasionaría su rotura. Los elementos constructivos de primer orden se cuestionan en el colapso de toda la estructura. Para las mismas condiciones, el riesgo de rotura aumenta al disminuir la temperatura. Por esto, para temperaturas bajas se han de exigir mayores requisitos a los productos de acero. El riesgo de rotura aumenta, sobre todo, cuanto mayor es el espesor del material. De los niveles de clasificación y del espesor del material se deduce de qué grupo ha de ser el acero a emplear.
  • 36. VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO  Los edificios cuya estructura es un entramado de acero se construyen con gran rapidez ya que, por ejemplo, mientras se fabrican en taller los elementos de la estructura se pueden realizar los trabajos de movimiento de tierras y cimentación. Tras ensamblar en obra los elementos de acero se puede construir inmediatamente la cubierta, de manera que los trabajos de acabados se pueden efectuar a cubierto.  El montaje es independiente de las condiciones climáticas y por consiguiente se pueden garantizar los plazos de ejecución y la entrega final de las obras.  Los entramados de acero se pueden reforzar a posteriori con gran facilidad, tal como pueden exigir determinadas obras de reforma, por ejemplo, reforzar los pilares para montar puentes-grúa o reforzar las jácenas para suspender guías, instalaciones, etc.
  • 37. VENTAJAS  - Si se producen asentamientos de la cimentación, los entramados de acero permiten elevar y alinear partes enteras de un edificio (construcciones a media ladera).  - La gran resistencia de los perfiles de acero permite que la sección de pilares jácenas sea mínima. Esto permite que la altura entre plantas y la superficie de fachada sea más reducida (menor volumen construido).  - La menor sección de los pilares y la ausencia de paredes de carga reducen la superficie ocupada por la estructura.  - Las estructuras de acero son especialmente rentables para grandes claros.
  • 38. VENTAJAS  Los entramados de acero correctamente dimensionados permiten realizar los trabajos de acabados sin problemas.  Los edificios de varias plantas con estructura de acero son más ligeros, lo que implica una cimentación más económica.  Una estructura de acero se puede desmontar y volver a levantar en otro sitio.  Los edificios con estructura de acero ofrecen una gran libertad compositiva por la reducida sección estructural de sus elementos portantes.
  • 39. ¿DESVENTAJAS?  Los inconvenientes de los elementos de acero son el riesgo de corrosión y la escasa resistencia en caso de incendio. Ambos se pueden superar mediante un revestimiento resistente al fuego o una imprimación. Sin embargo, las estructuras mixtas de acero y concreto ofrecen una mayor protección contra incendios. En las naves industriales suele no ser necesario colocar un revestimiento resistente al fuego.  Si no se exigen medidas especiales de protección contra incendios, se aplica simplemente una imprimación anticorrosiva a la estructura de acero, que necesita un determinado mantenimiento en función de las solicitaciones de corrosión.
  • 40. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Y DE TRABAJO DEL ACERO  Propiedades mecánicas: Alta resistencia a la flexión y a la compresión.  Coeficientes y esfuerzo de trabajo  Resistencia del acero: 2531 kg/cm2  Factor de reducción (según reglamento): 0.9  Módulo de elasticidad (constante): 2,000 000 Kg/cm2  Acero comúnmente utilizado en nuestro país: DESIGNACIÓN A.S.T.M. A-36 (NOM-B-254):  Esfuerzo de fluencia mínimo: 2531 kg/cm2 >>> 36000 lbs/pulg2  Esfuerzo mínimo especificado de ruptura: 4078 a 5625 kg/cm2 >>> 58000 a 80000 lbs/pulg2
  • 41. TIPOS DE ESTRUCTURAS: 1. Libremente apoyada 2. Semirígida 3. Rígida
  • 42. CONEXIONES Las conexiones sirven para enlazar los diferentes elementos de una estructura y para transmitir los esfuerzos.  Se distingue entre uniones fijas y desmontables. Las soldaduras y los remaches son uniones fijas, mientras que los tornillos, bulones articulados, chavetas y tensores se emplean para realizar uniones desmontables. Mientras las primeras se efectúan fundamentalmente en taller, las segundas sirven, sobre todo, para unir piezas en obra.  Los sistemas de unión también se diferencian por la manera de transmitir los esfuerzos y la distribución de tensiones. Los remaches y los pernos originan una elevada concentración de tensiones en el vástago del elemento de unión y en el perímetro del agujero de las piezas a unir. En las uniones con tornillos de alta resistencia la distribución de tensiones es más uniforme.  Una distribución más homogénea sólo se consigue en las soldaduras lineales. El empleo de adhesivos par unir metales se reduce, hasta ahora, a construcciones ligeras. Este sistema de unión ofrece una transmisión de esfuerzos óptima al actuar en toda la superficie.
  • 44. CONEXIONES  La singularidad del nudo respecto de las barras ha llevado a desarrollar una serie de patentes, mas o menos sofisticadas; pero el salto cualitativo lo ha dado la unión moldeada, que a modo de nudo abstracto, se integra naturalmente en el entramado.
  • 45. CONEXIONES SOLDADAS  En la actualidad la soldadura es equivalente al remachado si la unión sólo está sometida a cargas estáticas y se emplea en la construcción de estructuras de acero debido al reducido consumo de material y mano de obra. Además, las uniones soldadas ofrecen una imagen más satisfactoria en aquellos elementos que van a quedar vistos.  La unión de elementos de material idéntico o parecido se realiza mediante cordones de soldadura. Para su ejecución se calientan los elementos a unir hasta alcanzar la temperatura de fusión y del alambre de aportación se funde el material necesario para rellenar el cordón.  Según como se realice el calentamiento se distingue entre: soldaduras oxiacetilénicas y soldaduras por arco voltaico. En esta última, la más utilizada, el alambre de aportación hace de electrodo.  En la soldadura oxiacetilénica el calor se genera mediante una llama. En la actualidad, este procedimiento prácticamente sólo se utiliza en trabajos de reparación.  El método más fracuente es la soldadura por arco valtaico. Por fusión del electrodo de soldadura; el cordón de soldadura se ha de proteger del oxígeno del aire.
  • 46. TIPOS DE CORDONES DE SOLDADURA  La forma del cordón de soldadura y su espesor depende de las características de los elementos a unir y de los esfuerzos a transmitir.  Las solicitaciones sobre cordón de soldadura pueden ser de tracción, compresión y cortante. Se distingue entre soldaduras a tope y soldaduras en ángulo. Estas últimas son las más fáciles de ejecutar y, por ello, son las más frecuentes. Sin embargo, con las soldaduras a tope se consigue una resistencia mayor que con las soldaduras en ángulo, debido a una distribución de tensiones más favorables.
  • 47. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS SOLDADURAS  Las soldaduras permiten un mayor grado de libertad en la construcción de estructuras de acero.  La sección de los elementos portantes no se debilita y puede aprovecharse al máximo si las uniones se diseñan correctamente. La ejecución de muchas uniones como, por ejemplo, en los extremos de los pórticos y en los restantes nudos de la estructura, es más sencilla. Suele ser suficiente colocar chapas para rigidizar las uniones.  Los refuerzos (incluso a posteriori) de elementos aislados son fáciles de realizar. Además, las secciones tubulares, especialmente adecuadas para los elementos sometidos a compresiones, pueden unirse con facilidad.  Gracias a estas simplificaciones constructivas se consiguen las siguientes ventajas: menor número de elementos aislados, ahorro de material y reducción de peso.  La manipulación y montaje de las estructuras de acero no producen ruidos especialmente molestos y, por lo tanto, se pueden construir con independencia de los edificios que existan en el entorno. Sin embargo, al realizar la soldadura aparecen con facilidad deformaciones o tensiones adicionales que a menudo no se dominan. En las estructuras existentes y sometidas a cargas, las soldaduras sólo se pueden realizar previo apuntalamiento.  Los trabajos de soldadura se deben realizar principalmente en taller. En caso de elementos de cero demasiado grandes, las juntas entre las diferentes piezas se pueden atornillar (uniones a realizar en obra).
  • 48. CONEXIONES REMACHADAS  Se habla de "remache resistente" cuando se han de transmitir esfuerzos a través de la unión, y de "remache de apuntalamiento" cuando sólo debe mantener unidas las piezas entre sí. La ventaja de las uniones remachadas consiste en que, respecto a resistencia, elasticidad y dilatación, se comportan casi igual que el material de los elementos unidos y en que se puede comprobar se estado en cualquier momento. *CASI NO SE USAN EN LA ACTUALIDAD
  • 49. CONEXIONES ATORNILLADAS  Las uniones atornilladas se realizan con tornillos y tuercas. Los tornillos estás provistos de una cabeza en un extremo del vástago en el que se ha recortado o enrollado una rosca, en el vástago se puede enroscar la tuerca. Una sección por eje del tornillo muestra que la rosca del vástago y de la tuerca están encajadas entre sí a modo de engranaje, por lo que los tornillos, a diferencia de los remaches, pueden soportar tracciones, además de esfuerzos de cizallamiento y compresión superficial sobre el vástago.
  • 50. CONEXIONES ATORNILLADAS  En la construcción de estructuras de acero se emplean uniones atornilladas:  1.- Cuando se han de absorber esfuerzos axiales de tracción, por ejemplo, en tornillos de anclaje;  2.- Cuando la longitud de apriete es demasiado grande para un remache;  3.- Cuando se exige una determinada movilidad de la unión, por ejemplo, determinados enlaces de vigas;  4.- En todas las uniones que se han de poder desmontar, sobre todo en construcciones auxiliares, pabellones de exposiciones y construcciones en las que se prevén modificaciones;  5.- En los enlaces de materiales que no permiten realizar una unión remachada, por ejemplo, en la unión de piezas de acero con elementos de hierro de fundición;  6.- En lugares difícilmente accesibles, donde no puede realizarse una soldadura o una unión remachada.  En general se prefieren las uniones atornilladas para unir elementos constructivos en obra, ya que son más fáciles, rápidas y baratas de ejecutar. Además, facilita el ajuste del entramado, ya que las uniones atornilladas permiten una movilidad mayor que las demás uniones.
  • 51. UNIÓNES PRINCIPALES  Anclaje a cimentación.  Unión de vigueta y columna.  Nodo de armadura.  Empotre de vigueta en muro de concreto o mampostería.
  • 52. UNIONES  Conexión de columna y vigueta de acero, especificando las separaciones de los tornillos, las placas y los perfiles.
  • 53. UNIONES  Unión con placas y remaches
  • 54. UNIONES  La unión del poste, en este ejemplo es similar a la solución de algunos anclajes de cimentación
  • 55. ESTRUCTURAS DE CONCRETO Las estructuras de concreto armado son aquellas que se emplean en las modernas construcciones de edificios, losas, complejos habitacionales y demás edificaciones que requieren una construcción rápida y económica con el fin de ahorrar costos tanto en materiales como en mano de obra y tiempo de terminación. Hay que considerar que por lo general la construcción con este tipo de sistema no requiere mucho acabado final ya que su empleo combinado con cimbras de acero, proporciona un producto liso al tacto (acabado aparente), necesitándose retoques mínimos.
  • 56. Como señalamos anteriormente el concreto armado es la combinación del concreto y el armado de acero para que juntos formen un material combinado e indivisible. La colocación de las varillas depende de la ubicación de la zona de tracción, es decir del lugar donde las vigas, columnas, voladizos o componentes se flexionarán; asimismo en los cimientos tipo losa corrida, las varillas de acero longitudinal y transversal se ponen en la parte inferior de la losa con el fin de resistir los esfuerzos de tracción y evitar las rajaduras. |
  • 57. El primer material y principal componente de las estructuras de concreto armado; es una mezcla de cemento, arena, grava y agua en medidas proporcionales y establecidas de acuerdo al grado de resistencia que se persigue. La propiedad más importante de esta mezcla es su resistencia a la compresión (capacidad de un material para resistir esfuerzos que tienden a deformarlo), a la flexión (capacidad de un material para resistir esfuerzos que tienden a deformarlo, doblándolo), con la característica adicional de poseer poca tracción; asimismo combinado con refuerzos de acero adquiere propiedades anti cortantes.
  • 58.  Estas estructuras tienen características derivadas de los procedimientos usados en su construcción que las distinguen de las estructuras de otros materiales.  El Concreto se fabrica en estado plástico, lo que obliga a utilizar moldes que lo sostengan mientras adquiere resistencia suficiente para que la estructura sea auto soportante.
  • 59. Características del Concreto:  Moldeabilidad  Facilidad para lograr continuidad en la estructura.  Resiste muy bien los esfuerzos de compresión.  Durabilidad
  • 60.  Es durable a lo largo del tiempo y no requiere de una gran inversión para su mantenimiento. Tiene una vida útil extensa.  Tiene gran resistencia a la compresión en comparación con otros materiales.  Es resistente al efecto del agua.  En fuegos de intensidad media, el concreto armado sufre daños superficiales si se provee un adecuado recubrimiento al acero. Es más resistente al fuego que la madera y el acero estructural. Ventajas del Concreto Armado frente a otros materiales:
  • 61.  Se le puede dar la forma que uno desee haciendo uso del encofrado adecuado.  Le confiere un carácter monolítico a sus estructuras lo que les permite resistir más eficientemente las cargas laterales de viento o sismo.  No requiere mano de obra muy calificada.  Su gran rigidez y masa evitan problemas de vibraciones en las estructuras erigidas con él.  En la mayoría de lugares, es el material más económico.  Por su gran peso propio, la influencia de las variaciones de cargas móviles es menor.
  • 62. Desventajas del Concreto Armado frente a otros materiales:  Tiene poca resistencia a la tracción, aproximadamente la décima parte de su resistencia a la compresión. Aunque el acero se coloca de modo que absorba estos esfuerzos, la formación de grietas es inevitable.  Requiere de cimbra lo cual implica su habilitación, vaciado, espera hasta que el concreto alcance la resistencia requerida y descimbrado, con el tiempo que estas operaciones implican. El costo de la cimbra puede alcanzar entre un tercio y dos tercios del costo total de la obra.
  • 63.  Su relación resistencia a la compresión versus peso está muy por debajo que la correspondiente al acero, el cual es más eficiente cuando se trata de cubrir grandes claros. El concreto requiere mayores secciones y por ende el peso propio es una carga muy importante en el diseño.  Requiere de un permanente control de calidad, pues ésta se ve afectada por las operaciones de mezcla, colocación, curado, etc.  Presenta deformaciones variables con el tiempo. Bajo cargas sostenidas, las deflexiones en los elementos se incrementan con el tiempo.
  • 64. Estructuras de Madera Además de los beneficios, de que las plantaciones y bosques traen consigo durante el proceso de crecimiento de la madera, este material presenta una serie de propiedades que la hacen muy adecuada para el sector de la construcción. Entre ellas cabe citar: a) Requiere poco gasto energético para su fabricación, transporte y puesta en obra. b) Es ligera y con una buena relación resistencia/peso. c) Su comportamiento ante el fuego es predecible. d) Con el diseño y ejecución adecuados las soluciones constructivas con madera son muy durables, incluso en ambientes con altas concentraciones de productos ácidos y soluciones de sales de ácidos. e) Es fácilmente manejable y mecanizable. f) Permite realizar montajes de forma rápida, limpia y en ausencia de agua.
  • 65. - Ventajas constructivas. - Adaptabilidad. La madera se adapta a prácticamente cualquier estilo, permitiendo y fomentando la originalidad de los diseños. Este material permite salvar grandes luces, apertura de grandes huecos, adaptación al entorno y una enorme variedad de texturas, formas y colores. La posibilidad de elegir, como acabado exterior, entre diversos tipos de tableros y maderas tratadas multiplica las posibilidades. - Tiempo de montaje. Por su ligereza y fácil ajuste en obra, las estructuras de madera permiten aminorar los tiempos de montaje con respecto a otros materiales. El empleo de elementos estructurales normalizados y la prefabricación en taller permiten disminuir drásticamente los tiempos de ejecución de una obra. Además, el uso de sistemas constructivos con madera propicia la construcción en seco, lo que reduce los problemas asociados a la presencia de agua y en obra durante la ejecución.
  • 66. - Ventajas de confort Las casas de madera proporcionan una agradable sensación de confort a sus habitantes. Esto es debido a que: a. La madera mantiene un equilibrio higroscópico con el medio, tomando o cediendo humedad hasta alcanzar el equilibrio. Por dicho motivo, la presencia de madera en una vivienda regulariza la humedad del medio interior. b. La madera es un material que presenta una buena absorción de las ondas acústicas, lo que se traduce en una reducción de la reverberación de las ondas sonoras y en una mejora del confort acústico interno de los edificios. c. La madera es un buen aislante térmico, lo que reduce el consumo de energía en el uso de los edificios.
  • 67.
  • 68. A-1 Construcción Remachada Estructuración simple (Finales del siglo XIX y principios del XX) Acero básico ASTM A7 MARCO RIGIDO A-2 Construcción Remachada Estructuración simple o patas de gallo (edificio típico de la década de los cuarenta) Acero básico ASTM A7
  • 69. MARCO RIGIDO A- 3 Construcción Soldada Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones (edificio típico de mediados de la década de los cincuenta hasta fines de los sesenta) Acero básico ASTM A36
  • 70. MARCO RIGIDO A- 4 Construcción Soldada Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones (edificio típico de principios de la década de los ochenta hasta principios de los noventa) Acero básico ASTM A36
  • 71. MARCO RIGIDO A- 5 Construcción Soldada o Atornillada Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones (edificio típico de la época actual con o sin diagonales de contraventeo concéntricos) Acero básico ASTM A36
  • 72. MARCO RIGIDO A- 6 Construcción Compuesta Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones (edificio típico de principios de la época reciente) Acero básico ASTM A36 y acero de alta resistencia
  • 73. MARCO MIXTO A-7 Combinación de Sistemas Estructurales
  • 74. MARCO MIXTO A-8 Combinación de Sistemas Estructurales
  • 75. MARCO CONTRAVENTEADO A- 9 Construcción Hacia el 2000 Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones, contraventeos excéntricos Acero básico ASTM A36 y acero de alta resistencia
  • 76. MARCO CONTRAVENTEADO A- 10 Construcción Después del 2000 Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones, con aisladores de base o disipadores de energía y aceros de alta resistencia.
  • 77. SELECCIÓN DEL MATERIAL DE ACUERDO CON LA ALTURA DE UNA EDIFICACIÓN BAJA MEDIA ALTA Acero y mampostería Concreto reforzado Acero Concreto reforzado Acero Concreto de alta resistencia Concreto presforzado Concreto prefabricado Estructura mixta de acero y concreto Concreto prefabricado Concreto presforzado Concreto postensado Mampostería NOTAS: Altura baja: entre 1 y 5 niveles Altura media: entre 5 y 20 niveles Edificio alto: más de 20 niveles PREFERENCIA DE MATERIALES