Sistemas Estructurales

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Presentación de Sistemas Estructurales para la asignatura de Proyecto de Estructura

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  • 1. DEFINICION Son las estructuras compuestas de varios miembros, que soportan las edificaciones y tienen además la función de soportar las cargas que actúan sobre ellas transmitiéndolas al suelo. Este modelo físico sirve de marco para los elementos estructurales, y refleja un modo de trabajo. Un objeto puede tener, a su vez, una mezcla de sistemas estructurales. CARACTERÍSTICAS • Funciones estructurales específicas como: resistencia a la compresión o tensión, para cubrir claros horizontales o verticales, etc. • Forma geométrica u orientación. • Materiales de los elementos. • Forma de unión de los elementos. • Forma de apoyo de la estructura. • Cargas o fuerzas que soporta la estructura. • Condiciones de uso, función, forma y escala. • Limitaciones de forma y escala.
  • 2. Muchos y variados sistemas estructurales se utilizan en la arquitectura y depende de las necesidades del edificio. La altura del edificio, su capacidad de carga, las especificaciones del suelo y los materiales de construcción dictan el sistema estructural necesario para un edificio. En particular, estos sistemas han evolucionado para centrarse en la construcción a medida que el suelo no urbanizado se ha vuelto escaso. Algunos de los sistemas estructurales que se utilizan en la construcción son los siguientes: Estructuras de acero Estructura de Madera El Hormigón Armado
  • 3. Son estructuras en las cuales los elementos soportantes, tanto verticales (columnas), como horizontales (vigas), son de perfiles de acero laminado, como angulares, canales, vigas I, etc. Son elementos prefabricados que se preparan en un taller y se llevan a la obra listas para ser colocadas. En comparación con otros sistemas estructurales, este es más económico debido al ahorro del tiempo de ejecución. La unión de los elementos entre sí, se hace remachada, soldada, o con pernos y/o pasadores. VENTAJAS • Las estructuras pueden hacerse de sección menor que con otros materiales, pues el material es homogéneo y muy resistente. DESVENTAJAS • Deben protegerse de la corrosión con pinturas especiales o recubrimiento de hormigón. • Son peligrosas en caso de incendio, pues tienden a deformarse por el calor.
  • 4. CARACTERISTICAS • Son estructuras con alta resistencia y durabilidad. • El Proceso de construcción es más eficiente, una mayor rapidez de construcción y una minimización de los riesgos y deterioros de la obra y de las instalaciones de faena. • Las fundaciones son más reducidas, lo que permite preservar el suelo y efectuar menos movimientos de tierra. • Permiten la construcción de superficies con grandes vanos libres, pilares más esbeltos y fachadas más livianas. • Permiten más libertad a la imaginación en la concepción de la obra. • Permiten la existencia de espacios amplios, libres de obstáculos interiores y facilita la modificación o ampliación de la estructura a fin de adaptarla a nuevos requisitos funcionales o estilos de vida.
  • 5. Es un tipo de sistema estructural ligero. Este tipo de construcciones se utilizan con frecuencia para edificios de oficinas, escuelas, edificios gubernamentales, edificios comerciales, apartamentos y viviendas. Estas edificaciones son fuertes y ligeros, lo que los hace muy estables en zonas de terremotos. Qué tan fuerte es la madera depende de la condición de la estructura de madera, de los nudos o grietas en la misma, de su contenido de humedad y de la dirección de la veta. El montaje de estas estructuras es bastante rápido, pues no se necesitan grandes equipos de grúas por lo liviano del conjunto. Se emplean en naves industriales y en otras construcciones que tengan un destino provisional. VENTAJAS • Ligereza • Economía • Facilidad de elaboración DESVENTAJAS • Combustibilidad • Mantenimiento
  • 6. CARACTERISTICAS • Es el único material natural y renovable. • Las construcciones en madera ya por sí solas actúan como aislamiento. • Las propiedades acústicas de la casa de madera son las optimas. La madera absorbe las ondas que recibe. • La madera tiene una relación resistencia-peso más favorable que el acero y que el hormigón. • Debido a la ligereza de la madera, se ahorran energéticos en los procesos de elaboración y transporte de los elementos, respecto a los costos correspondientes de otros materiales. • Las estructuras de madera tienen una excelente rigidez y resistencia. • Las estructuras de madera son resistentes a muchos productos químicos que son altamente corrosivos a otros materiales. • Los elementos de madera poseen una gran capacidad para absorber energía y para resistir cargas de impacto, lo que hace un buen material de construcción en zonas sísmicas.
  • 7. Armado es un sistema estructural del tipo compuesto. Este tipo de sistema puede combinar las estructuras de acero estructural con tubos de hormigón o de hormigón muros de corte con un marco de acero. Este sistema se utiliza con frecuencia para la construcción de edificios altos, como rascacielos. El acero y el hormigón puede resistir el estrés del viento y la gravedad. VENTAJAS • Su plasticidad, que permite su adaptación a infinidad de formas mediante el empleo para la fundición, de moldes y encofrados. • Resistencia al fuego (comienza a destruirse a partir de los 600° C. • Durabilidad: su calidad mejora con el tiempo. • Costo de mantenimiento mínimo. • Es un material bastante impermeable. DESVENTAJAS • Material muy pesado (2400 kg/m³) • Control de la calidad complejo. • Tiempo para obtener su resistencia útil (unos 28 días). • Técnica compleja (esmerada ejecución, encofrado, fundición, curado y desencofrado).
  • 8. CARACTERISTICAS • El acero y hormigón tienen una relación de complementariedad mecánica. El Hormigón se encarga de soportar los esfuerzos a compresión, mientras que el acero lo hace con la tracción, es la idea fundamental en que se basa la filosofía del hormigón armado. • Casi Uniformidad de Coeficientes de Dilatación Térmica: Esto posibilita la construcción de grandes volúmenes de concreto sin que se produzcan agrietamientos. • La adherencia que se desarrolla entre las varillas de acero y el concreto se produce gracias a la fricción entre las corrugaciones de las varillas y los áridos que componen el concreto, lo que permite que se comporten como uno. • El confinamiento del concreto por el refuerzo transversal, mejora considerablemente las características de esfuerzo deformación del concreto para grandes deformaciones. • El recubrimiento de las varillas de acero tiene como finalidad protegerlas de la humedad y del ataque químico de otras sustancias corrosivas y ayuda en el desarrollo de la adherencia
  • 9. Son aquellos productos laminados de origen metálico y que son fabricados usualmente para su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Los mas usados son: • Perfil T. Es un prisma mecánico, frecuentemente fabricado en acero laminado cuya sección tiene forma de T. • Perfil IPN. Es un producto laminado cuya sección tiene forma de doble T. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma, y las interiores presentan una inclinación del 14% respecto a las exteriores, por lo que las alas tienen un espesor decreciente hacia los bordes. • Perfil IPE. Es un producto laminado cuya sección normalizada tiene forma de doble T. Las caras exteriores e interiores de las alas son paralelas entre sí y perpendiculares al alma, y así las alas tienen espesor constante (principal diferencia con respecto al perfil IPN). • Perfil HE. Es un tipo de perfil laminado cuya sección transversal tiene forma de doble T. Las caras exteriores e interiores de las alas son paralelas entre sí y perpendiculares al alma, y así las alas tienen espesor constante. • Otros Perfiles menos usados pero importantes en el sector construcción son los: o Perfil UPN o Perfil L o Perfil LD
  • 10. Tubos Estructurales Son productos de acero obtenidos a partir de flejes, cortados de bobinas o laminados en caliente, cuyo ancho corresponde al diámetro del tubo a fabricarse. Dichos flejes son doblados dándole la forma tabular deseada (redonda, cuadrada o rectangular) se sueldan longitudinalmente por el proceso de soldadura por resistencia eléctrica a través de todo el espesor de la lamina. Uso o aplicación: Son utilizados fundamentalmente en la industria de la construcción, para la fabricación de estructuras metálicas como puentes, edificios, torres de transmisión, etc. Tipos de Tubos Estructurales: • Sección Circular • Sección Rectangular • Sección Cuadrada
  • 11. Se denomina al taller, al oficio y al producto elaborado del carpintero que emplea metales para la fabricación de muebles, puertas, ventanas, accesorios, etc. Se conoce como empresas de carpintería metálica a las que utilizan profesionales que se dedican a la fabricación y comercialización de productos metálicos, como acero y aluminio, para los mercados de la construcción, Industria y decoración, así como la gama de productos orientada al cerramiento integral de la vivienda: puertas, ventanas, persianas laminadas, extrusionadas, de seguridad, cajones de registro laminados, extrusionados, y de rotura de puente térmico, contraventanas de lamas orientables, mosquiteras, accesorios de accionamiento, rejas de hierro y forjado artístico, etc.
  • 12. En los trabajos más habituales de carpintería metálica se utilizan el acero (aceros al carbono, aleados, de baja aleación ultra-resistentes, inoxidables, de herramientas), hierro, aluminio, cobre, latón, bronce, cristal, plástico. Perfiles especiales en carpintería metálica: Tubos, Ángulos o perfiles en L., Pletinas, Barras etc. Por lo general los espesores de estos perfiles son de menor calibre ya que las cargas y solicitaciones a las que se verán sometidas estos elementos de carpintería metálica son muchos más bajos que los que debe soportar la estructura metálica
  • 13. Las cerchas o armaduras son uno de los elementos estructurales que forman parte del conjunto de las estructuras de forma activa. Por lo general están compuestas por barras rectas unidas entre sí en sus extremos para constituir una armazón rígida 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. Las cerchas se emplean cuando se tiene luces libres grandes como puentes, sitios públicos y estadios. Las cerchas paralelas se usan en recintos amplios, de cordones superiores curvos se comportan similar a una estructura colgante o un arco y se emplean en algunos puentes, en techos y entrepiso se emplean cerchas livianas, El rango de luces de la cercha es de 15 a 50 m para cerchas de acero.
  • 14. Es una malla metálica generalmente protegida contra la corrosión. Esta protección se hace normalmente mediante una capa de zinc o de un recubrimiento plastificante, o de acero inoxidable para usos concretos. Una de las mallas de mas común uso en la actualidad son las llamadas mallas electrosoldadas que vienen a ser un producto formado por dos sistemas de elementos (barras o alambres), uno longitudinal y otro transversal, que se cruzan entre sí perpendicularmente y cuyos puntos de contacto están unidos, mediante soldaduras eléctricas, por un proceso de producción en serie, en instalación fija. En el sector de la construcción se emplean en cimentaciones, pavimentos, soleras, muros, forjados, cubiertas, terrazas, canales, entre otros.
  • 15. Es una lámina corrugada de acero galvanizado estructural, perfilado para que se produzca un efectivo ajuste mecánico con el concreto, gracias a las muescas especiales que además sustituyen el acero a la tracción de la placa. Losacero proporciona una plataforma segura de trabajo, sustituyendo así la cimbra tradicional de madera evitando los tiempos de cimbrado y de descimbrado. Ventajas: • El galvanizado de la lámina le garantiza una larga vida útil en cualquier condición ambiental • En la mayoría de las obras se elimina el uso de puntales, reduciendo costos de instalación • Se obtienen placas más livianas ( 8 a 10 cm de espesor ) • Se instala de forma rápida y limpia. La Losacero actúa como Acero de Refuerzo y cimbra, opera en forma similar a una viga trabajando como sección compuesta. Encuentra sus aplicaciones más importantes en la realización de entrepisos para edificaciones, ampliaciones y mezzaninas, puentes, estacionamientos, techos para viviendas unifamiliares.
  • 16. Las membranas arquitectónicas e ingenieriles se representan básicamente por superficies de tejido estáticas conseguidas por la tensión de las mismas mediante la combinación de estructuras de acero (mástiles) y tirantes de cables. Es un tipo de solución de protección solar muy singular, con la posibilidad de diseñar infinitas formas tridimensionales (laxas, aéreas, triangulares, paraboloides hiperbólicos, conoides de revolución, etc). Los diferentes tejidos como la fibra de poliéster con recubrimiento de PVC ya sea fabricado en masa como micro perforado son los tejidos ideales que aportan a las tenso estructuras formas imaginativas de gran belleza plástica y total efectividad. Las estructuras de las superficies tenso estáticas compuestas de mástiles y cables trenzados de alta resistencia, diseñados y calculados por ingenieros y arquitectos textiles representan el esqueleto de tensión de las membranas textiles.
  • 17. CONCRETO ARMADO El concreto en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Para resistir los esfuerzos de torsión es necesario combinarlo con un esqueleto de acero, el cual tiene la misión resistir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura, mientras que el concreto resistirá la compresión. Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayor ductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla. En los elementos lineales alargados, como vigas y pilares las barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torsor condicionan las características de la armadura transversal o secundaria. En resumen el concreto armado se trata de que todos los esfuerzos de tracción sean absorbidos por la armadura metálica y los de compresión por el hormigón. El hierro queda sólidamente unido al hormigón, formando así una pieza solidaria, sin que se produzca resbalamiento de un material sobre el otro.
  • 18. MURO DE CARGA O MURO PORTANTE: Se denomina así a las paredes de una edificación que poseen función estructural; es decir, aquellas que soportan otros elementos estructurales del edificio, como arcos, bóvedas, vigas o viguetas de forjados o de la cubierta. Cuando los muros soportan cargas horizontales, como las presiones del terreno contiguo, se denominan muros de contención. Las Estructuras con Muros Portantes incluyen un tipo de estructuras donde los elementos verticales resistentes son los muros, y no los pilares como en el caso de las Estructuras de Hormigón Armado; es decir que el elemento que recibe las cargas posee una de sus dimensiones de un grosor muy inferior a la longitud y la altura. Dentro de este tipo de estructura, podemos diferenciar a aquellas que no poseen armaduras, y por lo tanto tienen baja resistencia a la flexión y las que disponen de armadura, que las asemeja a las estructuras de hormigón armado.
  • 19. CLASIFICACION La clasificación de los muros se hace de acuerdo con su función: Muros de carga: Es en el cual las paredes de una edificación poseen función estructural; es decir, aquellas que soportan otros elementos estructurales del edificio, como arcos, bóvedas, vigas o viguetas de forjados o de la cubierta. Muro de contención: Cuando los muros soportan cargas horizontales, como las presiones del terreno contiguo, se denominan muros de contención. El análisis de una estructura de contención consiste en el análisis del equilibrio del conjunto formado por el macizo de suelo y la propia estructura. Muro divisorio: Son aquellos que al separar los espacios no soportan las cargas estructurales y son generalmente ligeros. Encerramiento: En construcción, se denomina cerramiento a los planos de limitantes del espacio. Los cerramientos son los elementos constructivos que cumplen una función esencial, la de preservar los espacios. Son las superficies envolventes que delimitan y acondicionan los espacios.
  • 20. Para trabajar con estructuras de madera se debe considerar sus fundaciones, los elementos estructurales horizontales (envigados), verticales (tabiques) y de techumbre. Luego de esto podemos pasar a desarrollar las instalaciones, las terminaciones y las obras complementarias. En todas estas etapas podemos utilizar la madera estructural, pero de distinta manera. Las construcciones de madera adoptan, por lo regular, dos formas: la construcción con marcos ligeros y la construcción con madera pesada. • La construcción con marcos ligeros de madera utiliza miembros delgados muy cercanos entre sí para formar muros, pisos y techos en un sistema llamado construcción con estructura de plataforma. • La construcción con madera pesada utiliza miembros más grandes dispuestos con un sistema de postes y vigas. La construcción con marcos ligeros de madera o la construcción con madera pesada se pueden combinar con estructuras de mampostería para obtener un incremento en la resistencia al fuego y la capacidad de carga.
  • 21. DIVISIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES Los sistemas estructurales desarrollados para construcciones en madera, se dividen en dos grandes grupos, según el largo de los elementos estructurales y las distancias o luces entre los apoyos: Estructura de luces Menores. Por lo general se trabaja con madera aserrada. A su vez estas se subdivide en: Estructuras Macizas Estructura de Placas Estructura de Entramados Estructura de luces Mayores. Para estas estructuras se trabaja con madera laminada.
  • 22. RESISTENCIA Y ADAPTABILIDAD DE LA MADERA La madera se puede adaptar en cualquier sitio, sin importar el clima y las condiciones ambientales. Se puede utilizar en estructuras de gran complejidad tales como: cubiertas espaciales, puentes, teatros, auditorios, etc." Así como en estructuras habitacionales de solución sencilla. Uniones Eficientes: La madera se puede ensamblar y pegar con adhesivos apropiados, unir con clavos, tornillos, pernos y conectores especiales, utilizando herramientas sencillas y produciendo uniones limpias resistentes y durables. Durabilidad: La madera no es un material eterno, al igual que otros materiales, sin embargo, si se toman las medidas de protección adecuadas contra la humedad, intemperismo y el ataque de los organismos destructores, la vida de una estructura de madera pueden ser superiores a un siglo, como lo atestiguan muchas aún existentes. La madera es, por naturaleza, una sustancia muy duradera. Si no la atacan organismos vivos puede conservarse cientos e incluso miles de años.