SISTEMAS ESTRUCTURALES

Autor:
Yoel Hernandez CI: 14285575
Profesor:
Ing. Civil Héctor Márquez
Asignatura:
Proyecto de Estructuras V
Mayo 2015
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Sede Barcelona
Escuela de Arquitectura
Electiva VII: Conceptualización del Paisajismo

“Entidad física de carácter unitario, concebida como una organización de
cuerpos dispuestos en el espacio de modo que el concepto del todo domina la
relación entre las partes”.
Según esta definición vemos que una estructura en un ensamblaje de
elementos que mantiene su forma y su unidad.
Sus objetivos son: resistir cargas resultantes de su uso y de su peso propio y darle
forma a un cuerpo, obra civil o maquina.
Sistemas Estructurales

Un sistema estructural es el modelo físico que sirve de marco para los elementos estructurales,
y que refleja un modo de trabajo. Un objeto puede tener, a su vez, una mezcla de sistemas
estructurales.
Pueden clasificarse por su campo de actuación (informática, molecular...), sistema de
trabajo (de vector activo, de compresión, de tracción...) y material (fibra natural, piedra
natural, cerámica).
Características
ESTRUCTURAS MACIZAS: Son aquellas en las que la resistencia y la
estabilidad se logran mediante la masa, aun cuando la estructura no
se completamente sólida.
ESTRUCTURAS RETICULARES: Consiste
en una red de elementos
ensamblados.
ESTRUCTURAS SUPERFICIALES: Pueden tener alto rendimiento debido
a su función doble como estructura y envolvente, pueden ser muy
estables y fuertes.

Sistemas porticados
Un sistema porticado es el que utiliza como estructura una serie de pórticos dispuestos en un mismo
sentido, sobre los cuales se dispone un forjado. Es independiente de su arriostramiento, que podrá
hacerse con pórticos transversales, cruces de San Andrés, pantallas u otros métodos; y del material
utilizado, generalmente hormigón o madera. Este sistema es el más utilizado hoy en día en las zonas
desarrolladas, especialmente en hormigón desde la patente Domino de Le Corbusier. Los forjados
transmiten las cargas a los pilares o muros, y éstos a la cimentación.
Tipos de Sistemas Estructurales.
Características
Es el sistema de construcción más difundido en nuestro
país y el más antiguo. Basa su éxito en la solidez, la
nobleza y la durabilidad. Un sistema aporticado es
aquel cuyos elementos estructurales principales
consisten en vigas y columnas conectados a través de
nudos formando pórticos resistentes en las dos
direcciones principales de análisis (x e y).
Ventajas
- El sistema porticado tiene la ventaja al permitir
ejecutar todas las modificaciones que se quieran al
interior de la vivienda, ya que en éllos muros, al no
soportar peso, tienen la posibilidad de moverse.-
Sistema porticado posee la versatilidad que se logra en
los espacios y que implica el uso del ladrillo. "La gente
sigue queriendo el ladrillo", se comenta, y se añade
que este material aísla más el ruido de un espacio a
otro.- El sistema porticado por la utilización muros de
ladrillo y éstos ser huecos y tener una especie de
cámara de aire, el calor que trasmiten al interior de la
vivienda es mucho poco.
Desventajas
Este tipo de construcción húmeda es
lenta, pesada y por consiguiente más
cara. Obliga a realizar marcha y
contramarcha en los trabajos. Ejemplo. Se
construye la pared y luego se pica parte
del muro para hacer las regatas de las
tuberías).

Sistemas abovedados
Con un origen hipotético en los primeros hornos de fundición, fue un sistema muy utilizado en
Mesopotamia y la Edad Media europea. Se basa en bóvedas, que centran las cargas en arcos
reforzados por pilastras o contrafuertes. Para utilizarlo se precisan materiales que aguanten bien los
esfuerzos de compresión, por lo que tradicionalmente se han construido en ladrillo cerámico o
piedra.
Características
1. El sistema abovedado se caracteriza por el uso de la
bóveda, el arco y la cúpula.
2. Se basa en bóvedas, que centran las cargas en
arcos reforzados por pilastras o contrafuertes.
3. Geométricamente, está generada por dos
superficies semicilíndricas ortogonales cuyas líneas de
intersección o aristas, son arcos de elipse que se cruzan
en el vértice superior.
Ventajas
Tiene la ventaja sobre el adintelado de que los
empujes de la cubierta no son totalmente verticales,
sino que se desvían lateralmente con lo que se pueden
conseguir espacios diáfanos más amplios, además de
poder prescindir, si es necesario, de la piedra y por
supuesto de las grandes vigas de madera, y utilizar
materiales como el ladrillo.
Las bóvedas generan cargas verticales y empujes
horizontales sobre sus apoyos , logrando que su peso
propio centre sobre la base para mantener el
equilibrio.
Desventajas
Este tipo de construcción húmeda es
lenta, pesada y por consiguiente más
cara. Obliga a realizar marcha y
contramarcha en los trabajos. Ejemplo. Se
construye la pared y luego se pica parte
del muro para hacer las regatas de las
tuberías).

Sistemas tensados
Se dice de todos los sistemas que trabajan a tracción, como los de cables. Pueden ejemplificarse en
las carpas de los circos. También pueden ser sistemas de barras rígidas. Los materiales que se utilizan
son los que tienen una elevada resistencia a tracción, como el acero.
Características
Son estructuras especialmente apropiadas para
cubiertas de grandes luces con materiales livianos
donde el elemento estructural esencial es el cable y el
esfuerzo fundamental es el de tracción. relación
peso/luz. Los antecedentes de las estructuras de cables
pueden encontrarse en las velas de los barcos
Ventajas
Son muy flexibles y cambian de forma bajo la acción
de cargas concentradas • No poseen rigidez a la
flexión, ni resisten fuerzas de compresión. •Bajo la
acción de fuerzas concentradas grandes, se deforma,
pierde su perfil original y alcanza el denominado
polígono funicular.
Desventajas
Resisten únicamente esfuerzos de tracción pura
• La forma responde a las cargas • Cualquier
cambio en las condiciones de carga afecta a
la forma • Carecen de rigidez transversal • Las
cargas pueden ser muy grandes en relación al
peso propio • No constituye una estructura auto
portante: el diseño exigirá estructuras auxiliares
que sostengan los cables a alturas importantes.
Esto conlleva a una combinación de sistemas
estructurales diferentes.

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

Sistemas mixtos
Hay sistemas que utilizan propiedades de los anteriormente citados. Por ejemplo, sistemas en
voladizo que utilizan un gran apoyo que funciona a compresión, con un cable a modo de segundo
apoyo, que a su vez lleva las cargas al primero. Fundamentalmente, el primer apoyo estará
trabajando a compresión compuesta, el voladizo realmente será una viga que funcione a flexión, y
el cable trabajará a tracción.
Características
Las principales características estructurales de las
construcciones mixtas son:
Reducción del Canto en los Dinteles:
A medida que las luces de las piezas aumentan, es apreciable
y más acusado el canto. Ésto se debe al gran incremento de
inercia y resistencia que la sección parcial del hormigón
determina en relación a una solución metálica, y a la mayor
rigidez de las zonas sometidas a tracción de la sección en
relación a las soluciones de hormigón armado o pretensado.
Aumento de la Rigidez:
Un factor importante cuando se presentan cargas dinámicas o
con impacto : El hormigón varía entre dos y cuatro veces la
que logra con los mismos cantos la construcción metálica
simple, lo que determina que las limitaciones por flecha o
vibración no sean determinantes en casi todos los casos.
Soportes más Esbeltos:
En gran medida vinculado con las piezas de hormigón, pero es
apreciable en relación a los soportes metálicos, si se tiene en
cuenta la protección antifuego.
Economía en el Uso del Acero:
En comparación con una construcción metálica tradicional,
puede lograrse un ahorro que oscila entre el 10% y el 50%,
incluídos los conectadores necesarios.

Ventajas de las Estructuras Mixtas
En las construcciones con grandes luces y cargas importantes:
El empleo de estas estructuras mixtas para forjados, dinteles y soportes, ha ido ganado posiciones por sus
ventajas tales como: apropiada rigidez, monolitismo y arriostramientos sin fragilidad, economía de bajos
costes. Además ofrece grandes posibilidades para el uso de los materiales prefabricados por la facilidad de
las uniones, permitiendo la fácil y rápida ejecución.
Para el refuerzo de antiguas estructuras metálicas o de hormigón:
Es una de las formas más adecuadas para incrementar la capacidad portante del edificio. Al transformar la
estructura a mixta, logra soportar el aumento de las sobrecargas si es el caso en que se cambia la función del
edificio por nuevas necesidades, y con este recurso consigue sobrepasar y reforzar en forma óptima los
dimensionamientos a que fueron calculadas inicialmente.
Donde más se aprovecha la estructura mixta:
Es en los casos de barras a flexión ya que se produce una doble solicitación de compresión y tracción,
favorable a las propiedades de los materiales básicos, y en apropiado paralelismo con las condiciones de uso
de las construcciones. Es importante también el empleo en estos casos del hormigón en zonas de trabajo a
tracción de las piezas mixtas, ya que puede ser apto tanto como soporte físico de armaduras embebidas en
el mismo como para su mejora en las condiciones de estabilidad, inercia o funcionales de las secciones de
acero estructural con costos razonables.
El empleo del hormigón como elemento protector del acero estructural:
Es una manera de protección contra la corrosión y el fuego. Puede utilizarse al hormigón como parte
resistente colaborando con el acero, por ejemplo en los casos de elementos comprimidos o en soportes; o
como elemento de arriostramiento frente a situaciones de inestabilidad tales como piezas embebidas,
soportes, hormigón conectado con delgadas chapas metálicas en las almas o fondos de grandes vigas.

Perfiles Metálicos Estructurales y de carpintería metálica.
PERFILES METÁLICOS ESTRUCTURALES
Los perfiles metálicos estructurales son piezas fabricadas en acero laminado, son de sección
cerrada, conformadas en frio y soldadas eléctricamente por alta frecuencia, estableciendo
elementos tubulares de sección cuadrada, circular, rectangular, en forma de T, en doble TT, I, H,
canal o ángulo, entre otros. También, se venden en longitudes de 12 metros. La eficiencia de los
tubos estructurales se debe a la forma de su sección transversal permitiéndoles manejar solicitudes
de flexo-compresión y alta compresión axial.

A. Es un material económico con eficientes relaciones peso-resistencia para diversos tipos de carga
(elementos livianos), lo cual genera flexibilidad y versatilidad en los diseños.
B. Su fabricación es masiva y en serie.
C. Da un excelente acabado para estructuras a la vista.
D. Es de instalación fácil y rápida.
E. Funciona como complemento para cualquier sistema estructural debido a su compatibilidad con
cualquier material o sistema constructivo.
F. Es fácil de transportar con gran manejabilidad en la obra.

PERFILES DE CARPINTERÍA METÁLICA
Son piezas fabricadas por empresas de carpintería metálicas, donde implementan diferentes
modelos de metales que pueden ser, aluminio, hierro, cobre, latón, acero en la mayoría de sus tipos,
bronce, cristal o plástico; para desarrollar gran variedad de diseños en productos de uso,
generalmente decorativos o de seguridad como son los cerramientos, para integrarlos en viviendas
o cualquier edificación. Como ejemplo tenemos: muebles, ventanas, puertas, escaleras,
pasamanos, barandas, persianas laminadas, mosquiteros, candados, rejas de hierro y forjado
artístico, entre otros.

PERFILES METÁLICOS
CONTRUCCIÓN:
Especial para el refuerzo del concreto en obras: en el amarre del concreto de obras civiles e
infraestructura, como refuerzo en losas, entrepisos, pavimentos y muros de viviendas.
INDUSTRIA:
Como materia prima en: torres de comunicación, de transmisión de energía eléctrica, puentes
vehiculares y peatonales, cubiertas, soportes guiados, señalización, muebles, ventanas, estanterías y
carrocería, entre otros.

CERCHAS METÁLICAS Y MALLAS ESPACIALES
CERCHAS METÁLICAS
Las cerchas son la composición de barras rectas unidas entre sí, a través de sus extremos para
constituir un armazón rígido de forma triangular, capaz de soportar cargas en su plano,
particularmente aplicadas sobre las uniones denominadas “nodos”. En consecuencia, todos los
elementos se encuentran trabajando a tracción o compresión sin la presencia de flexión y corte.
Pueden ser de metal o madera.
Son estructuras reticuladas, usadas en cubiertas que soportan grandes cargas o que cubren vanos
extensos (más de 5 metros). Es uno de los principales tipos de estructuras empleadas en obras civiles.
Proporcionan una
solución práctica y económica a muchas situaciones en trabajos de construcción, especialmente
en el diseño de puentes y edificios.
De acuerdo con la forma de crear la
configuración de una cercha, se clasifican en:
1. Cercha simple: Una cercha rígida plana
puede formarse simple partiendo de tres
barras unidas por nodos en sus extremos
formando un triángulo y luego extendiendo
dos nuevas barras por cada nuevo nodo o
unión.
2. Cercha compuesta: Si dos o más cerchas
simples se unen para formar un cuerpo rígido,
la cercha así formada se denomina cercha
compuesta. Una cercha simple pude unirse
rígidamente a otra en ciertos nodos por medio
de tres vínculos no paralelos ni concurrentes o
por medio de un tipo equivalente de unión.

CERCHAS METÁLICAS
Ventajas
1. Las cargas que soportan pueden ser altas.
2. Son amplios en su interior y esto los hace que se adapten perfectamente a procesos industriales
pesados.
3. Son de montaje fácil y rápido ya que sus elementos estructurales principales son prefabricados.
4. Los costos de demolición son bajos permitiendo que los cambios en la instalación resulten
económicos.
5. Por ser del tipo prefabricado sus elementos principales (vigas, techo y tabiques) pueden ser
vendidos en un momento determinado.
Desventajas
1. Aunque el acero es un material incombustible cuando se le somete al fuego directo y continuo,
disminuye su resistencia y se deforman los elementos con probables defectos destructivos. Este riesgo
es posible disminuirlo mediante la instalación de rociadores suspendidos, los cuales se accionan a
una temperatura predeterminada.
2. Son estructuras susceptibles a la vibración, lo cual trae como consecuencia una instalación
ruidosa.
3. Su costo de mantenimiento es alto.

MALLAS ESPACIALES
Es un sistema estructural compuesto por elementos lineales unidos de tal modo que las fuerzas son
transferidas de forma tridimensional. Macroscópicamente, una estructura espacial puede tomar
forma plana o de superficie curva. Los elementos de la malla son prefabricados y para el armado y
montaje no requiere de medios de unión distintos de los mecánicos. Las barras de las mallas
espaciales funcionan trabajando a tracción o a compresión, pero no a flexión. Las mallas están
compuestas por barras, nudos (elementos prefabricados que pueden ser de diferentes formas) y
paneles. Existen 3 tipos de mallas: Mallas Planas, Mallas Abovedadas y Mallas de cúpulas.

LOSA ACERO
La losa acero es aquella que utiliza chapas de acero o láminas de acero como encofrado
colaborante o encofrado perdido, que sea capaz de soportar el concreto vertido, la armadura
metálica y las cargas de ejecución. Estas láminas de acero se combinan estructuralmente con el
concreto una vez endurecido y actúa como armadura a tracción y se comporta como un elemento
estructural mixto, se utiliza en entrepisos y techos.
Es una estructura liviana de menor peso. Su diseño es optimizado, se ahorra concreto debido a su
geometría. Es fácil de transportar. Es rápido su montaje. Es seguro y de fácil instalación. Facilita
trabajos en pisos inferiores a los del vaciado en concreto.

MEMBRANAS
Es un elemento estructural que se elabora con textiles, postes y cables tensionados. Son utilizadas
para cubiertas y cerramientos en estadios, centros comerciales, aeropuertos, parques, plazoletas de
comida, entre otros.
Se da el uso de cables de acero. Un cable suspendido es inverso a un arco.
Los cables se pueden disponer en redes como sistemas colgantes o para crear superficies de
membrana con otros materiales.
Los sistemas a tensión se usan para cubrir grandes claros, para crear voladizos o cubrir claros
apoyándose en columnas o muros.
1. Permiten ilimitadas posibilidades de diseño.
2. Se pueden instalar en todos los climas.
3. Producen ahorros en cimentación y estructura porque son muy livianas.

CONCRETO ARMADO . MUROS PORTANTES
La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigón reforzado con
barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También se puede armar con fibras, tales como
fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras
dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado se utiliza en
edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es
muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y
obras civiles en general.

CONCRETO ARMADO . MUROS PORTANTES
Es concreto reforzado que contiene en su interior una armadura metálica para mejorar su resistencia
a los esfuerzos de tracción. Trabaja también con esfuerzos a flexión. Las barras de acero se
introducen en las piezas de concreto, en el borde que resiste las tracciones, y debido a la
adherencia entre ambos materiales, las primeras resisten las tracciones y el segundo las
compresiones. Esta adherencia puede ser mejoradacolocando barras corrugadas (con resaltos
transversales).
Ventajas
1. Puede usarse para diseñar diversos tipos de formas y de estructuras.
2. Tiene una resistencia considerable a la compresión.
3. Tiene una larga vida de servicio. Esto puede explicarse por el hecho de que la resistencia del
concreto no disminuye con el tiempo, sino que en realidad aumenta con los años debido al largo
proceso de solidificación de la pasta de cemento.
4. El concreto reforzado tiene gran resistencia al fuego y al agua, y de hecho es el mejor material
estructural que existe para los casos en que el agua este presente.
5. Se requiere mano de obra de baja calificación para su montaje, en comparación con otros
materiales, como el acero estructural.
Desventajas
1. El concreto tiene una resistencia muy baja a la tensión, por lo que requiere la ayuda del acero de
refuerzo.
2. Se requiere cimbras para mantener el concreto en posición hasta que endurece suficientemente.
3. Su ejecución puede resultar lenta en comparación con el acero, que se arma con gran rapidez
en terreno, debido a los tiempos de fraguado.
4. Materiales no recuperables durante un desmontaje y/o demolición.
5. Las propiedades del concreto varían ampliamente debido a las variaciones en su dosificación y
mezclado.

MUROS PORTANTES
Son las paredes estructurales que soportan otros elementos estructurales de una edificación.
Incluyen un tipo de estructura donde los elementos verticales resistentes son los muros y no los pilares
como es el caso de las estructuras en concreto armado, es decir, que el elemento que recibe las
cargas posee una de sus dimensiones de un grosor muy inferior a la longitud y a la altura.
Cuando los muros soportan cargas horizontales, como las presiones del terreno contiguo, se
denominan muros de contención.

MADERA COMO SISTEMA ESTRUCTURAL
La madera es un material que se obtiene de la naturaleza, específicamente proveniente de los
troncos de los arboles. Este tipo de material es muy versátil y puede ser utilizada de diversas formas a
la hora de construir. Puede ser usada como sistema estructural, como para revestimientos de pisos y
paredes, tanto en interiores como en exteriores o estructuras internas como escaleras, entramados
de techos y pisos suspendidos.
Tipos
1. Estructuras macizas: cuyo elemento central es el bloque macizo, que se caracteriza por tener en
sus tres dimensiones del mismo orden.
2. Estructuras de entramados: cuyo elemento central en la barra, viga, pilar, poste, pie derecho,
solera, entre otros.
3. Estructuras Laminares: Cuyo elemento central en la lamina.

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