Unidad Tematica III

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Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos.
UAM - AZC
Autor: Ernesto Mariano Garreta García
Colaborador: Edgar Vera García

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Unidad Tematica III

  1. 1. Universidad Autónoma Metropolitana Sistemas Constructivos y Estructurales I Autor: Ernesto Mariano Garreta García Colaborador: Edgar Vera García Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos.
  2. 2. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Índice General Objetivo General Objetivo Particular Introducción Marcos Rígidos Marcos Rígidos Cerchas Vigas Vierendel Pre-dimensionamient o Viguetas y Bovedillas Masa Activa Vector Activo Esfuerzos Internos Sección Activa & Altura Activa Superficie Activa
  3. 3. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Objetivo General <ul><ul><ul><li>Al termino del curso el alumno deberá (será capáz de): </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Analizar la edificación como sistema desde una visión general que determina el hacer del arquitecto distinguiendo los distintos métodos procedimientos, procesos como sistemas fundamentales de construcción comprendiendo las estructuras naturales como antecedente de las tipologías estructurales arquitectónicas su comportamiento mecánico constructivo de los elementos o partes estructurales incluyendo las materias primas constituyentes distinguiendo las cualidades y propiedades básicas significativas estudiando los esfuerzos simples de compresión y/o tracción o de flexión, introduciendose a la compresión de los procedimientos artesanales y/o industriales de manufactura y/o fabricación de explotación comercialización, aprovechamiento de materiales derivados de la naturaleza así como los transformados por el hombre considerados como sintéticos contemporáneos desde la posición de la tecnología avanzada y prospectiva para ser aplicadas en la constructibilidad de la arquitectura. </li></ul></ul></ul>Regresar a Índice General
  4. 4. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Objetivo Particular <ul><li>Al termino de la Unidad temática l el Alumno: </li></ul><ul><ul><ul><li>Sintetizará mediante video filmaciones, dibujos, maquetas e imágenes virtuales explicativas las estructuras cuyo trabajo mecánico constructivo está sujeto a esfuerzos combinados de tracción y compresión ( a flexión, masa activa en acero o mixta ) que trabajan por la continuidad de la materia para resolver grandes claros mediante el uso de estructuras ligeras con un gran momento flexionánte resuelto con un gran peralte o momento resistente que trabaja en oposición a dicho momentos flexionánte. Aplicando el uso de las vigas “Vierendel”, el uso de las estructuras plegadas industrializadas en acero fabricadas con lámina de la marca “Romsa” o similar o mixtas de concreto comprendiendo el uso de la vigueta y bovedilla sobre estructuras de acero los marcos rígidos de acero los procedimientos constructivos y los tipos de conectores industrializados o para proponerse en forma creativa. concretando rectas de pre dimensionamientos en vigas columnas, largueros, conectores, tipos de secciones prefabricadas en acero y/o en concreto y/o en plástico y /o mixtas. </li></ul></ul></ul>Regresar a Índice General
  5. 5. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Masa Activa Regresar a Índice General Están conformadas por elementos longitudinales de sección transversal limitada, que resisten las cargas por la acción de flexión. Las trabes, los pórticos y losas son los mejores ejemplos. La acción de las cargas es transversal a la longitud del elemento; se presentan en la sección transversal, simultáneamente, esfuerzos de tensión y compresión; la transmisión de fuerzas a flexión es mucho menos eficiente que la transmisión axial. Las trabes se pueden unir rígidamente con elementos verticales; con la mejora en la capacidad de carga, la disminución de las deflexiones y un aumento en la capacidad de resistir fuerzas horizontales.
  6. 6. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Masa Activa Regresar a Índice General Imagen:: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Imagenes/vigas.JPG Imagen:: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Imagenes/vigas.JPG
  7. 7. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Vector Activo Regresar a Índice General Están compuestos, fundamentalmente, por elementos lineales de poca longitud, sólidos que permiten que la transmisión de los esfuerzos se efectúe por descomposición vectorial, es decir, a través de una subdivisión en fuerzas unidireccionales (compresiones o tracciones). Texto: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf Imagen: http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/rfiucv/v21n3/art06fig1.gif
  8. 8. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Superficie Activa Regresar a Índice General Son sistemas de superficies flexibles, pero resistentes a tracciones, compresiones y esfuerzos cortantes, en los que la transmisión de fuerzas se realiza a través de la resistencia de las superficies y una determinada forma de las mismas. Estas estructuras no solo hacen labores estructurales, sino que dividen el espacio interior y exterior de la edificación. En las estructuras de superficie activa debe existir una forma determinada que permita distribuir las cargas actuantes repartiéndolas por toda la superficie mediante esfuerzos de pequeña magnitud. El uso de curvaturas permiten conciliar la lucha entre una eficacia horizontal para cubrir los espacios y una eficacia vertical para la resistencia frente a fuerzas gravitacionales.  Imagen y Texto: http://f1.grp.yahoofs.com/v1/4EiaS3t6g49bBarmzETpalOC0DOFiB6bzOeX8FhyekhQZHMGbFG4r4nMWHBSZgD1slkIiN8gvG5pSB42uIqbVx46sutVodBs5aBJmHvh/CESAR%20SANCHEZ/expociciones/equipo%203.ppt
  9. 9. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Sección Activa & Altura Activa Regresar a Índice General Son sistemas de elementos lineales rígidos y macizos incluida su compactación, como la losa, en los que la transmisión de cargas se efectúa a través de la movilización de fuerzas seccionales. Altura activa Son sistemas estructurales sometidos a grandes alturas, por ende los esfuerzos se hacen acumulativos, debiendo responder eficientemente a la manera no sólo de transmitir las cargas al suelo sino además a fuerzas de viento. Debido a su altura y las acciones horizontales de viento y sismo, su estabilidad lateral es un componente principal de la edificación. Para el soporte de las cargas y su estabilidad se requiere una masa considerable en la sección de los apoyos o columnas, que reduce la disponibilidad arquitectónica de la planta del edificio. Imagen y Texto: http://f1.grp.yahoofs.com/v1/4EiaS3t6g49bBarmzETpalOC0DOFiB6bzOeX8FhyekhQZHMGbFG4r4nMWHBSZgD1slkIiN8gvG5pSB42uIqbVx46sutVodBs5aBJmHvh/CESAR%20SANCHEZ/expociciones/equipo%203.ppt
  10. 10. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Altura Activa Regresar a Índice General Imagen:: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Imagenes/vigas.JPG Imagen:: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6b/Torre_Latinoamericana_1.jpg/450px-Torre_Latinoamericana_1.jpg
  11. 11. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Esfuerzos Internos Regresar a Índice General Texto: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf Tracción: sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos. Compresión: Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para  resistir esfuerzos de compresión. Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo.
  12. 12. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Esfuerzos Internos Regresar a Índice General Texto: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf Flexión: Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo. Ha este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura. Torsión: Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro de la cerradura. Cortadura: Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla.
  13. 13. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Introducción Regresar a Índice General En la mayoría de construcciones las cargas descansas sobre un armazón o estructura llamada comúnmente MARCO. Un marco de una estructura compuesta generalmente de vigas , columnas , conexiones , y en ocasiones por elementos de contraventeo , conjuntada y dimensionada para resistir ciertas solicitaciones. Las vigas : Son elementos horizontales o con pequeñas inclinaciones que se utilizan para soportar directamente las cargas muertas y vivas que obran sobre la estructura y con frecuencia, como parte de un sistemas para resistir fuerzas horizontales. Se diseñan generalmente para resistir flexión, pero algunas veces el esfuerzo cortante y la fuerza axial suelen ser significativos, por lo que se recomienda revisarlos. Imagen: Texto: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf http://www.astema.es/images/LAMINADO/viga%20lam%203.jpg
  14. 14. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Introducción Regresar a Índice General Las columnas: son elementos verticales capaces de resistir las cargas y momentos transmitidos por las vigas y tramos de columnas que a ella concurren. Trabajan Fundamentalmente por flexo compresión. (1.1) Las conexiones: son elementos de unión entre vigas, columnas, zapatas y contravientos. Estas deben de ser capaces de transmitir los elementos mecánicos para lo que fueron diseñadas tales como momentos, fuerza cortante y fuerza normal. Los Contravientos: Son elementos situados en el mismo plano del marco pero sin formar parte del marco es si. se usas para soportar fuerzas laterales, contrarrestar los momentos secuendarios creados por los desplazamientos laterales. (1.2) Texto: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf 1.1 http://www.evisos.com.ar/images/advertisements/2009/06/24/estructura-de-hierro-encadenados-columnas-armadas-cimientos_fa4036b0e9_2.jpg http://www.ullfoll.com/pixel/images/columnas.jpg 1.2 http://ftp.eia.edu.co/Sitios%20Web/estructuras/estructurasII/trabajos/articulo%20efecto%20p-delta/imagenes/m-carg5.jpg
  15. 15. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Marcos Rígidos Regresar a Índice General Los marcos rígidos se usan a menudo en edificios y se componen de vigas y columnas que están articuladas o bien son rígidas en sus cimentaciones, al igual que las armaduras, los marcos pueden ser bidimensionales o tridimensionales. La carga de un marco ocasiona flexión es sus miembros debido a las conexiones entre barras rígidas. Texto: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/114/11411206.pdf La resistencia de un marco se deriva de las interacciones del momento entre las vigas y las columnas, en los nudos rígidos y, en consecuencia los beneficios económicos de usar un marco dependen de la eficiencia que se obtiene al usar tamaños menores de vigas respecto a tamaños mayores en las columnas debido a la acción &quot;viga-columna&quot; causada por la flexión de los nudos. Imagen: http://www.paginasprodigy.com/cecsamty3/ph_img/MARC%20RIG%20NO%20TE.jpg Imagen:: http://www.innovacero.com.mx/img/g_es_02.gif
  16. 16. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Marcos Rígidos Regresar a Índice General Texto: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/114/11411206.pdf En construcciones muy altas es frecuente el utilizar marcos rígidos para soportar las cargas verticales por si solos y ayudarles a soportar las cargas horizontales con elementos de contraventeo. Imagen: http://www.comepi.com.mx/images/G_Telmex_3.jpg Imagen: http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/docs/5520/Capitulo1.pdf
  17. 17. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Marcos Rígidos Regresar a Índice General Texto: http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/114/11411206.pdf Cuando de requiere que la luz (claro) de una estructura sea grande y su altura no es un criterio importante de diseño, puede seleccionarse una armadura. Las armaduras consisten en barras en tension y elementos esbeltos tipo columna usualmente dispuestos en forma triangular. Las armaduras planas se componen de miembros situados en el mismo plano y se usan a menudo para puentes y techos, mientras que las armaduras espaciales tienen miembros en tres dimensiones y son apropiadas para gruas y torres. Debido al arreglo geometrico de sus miembros, las cargas que causas flexion en las armaduras, se convierten en fuerzas de tension o compresion en los miembros y por esto, una de las ventajas principales de una armadura, respecto a una viga, es que usa menos material para soportar una carga dada, pudiendose adaptar de varias maneras para soportar una carga impuesta. En las armaduras de techo la carga se transmite a travez de los nudos por medio de una serie de largueros. La armadura de techo junto son sus columnas de soporte se llama marco. Ordinariamente, las armaduras de techo estan soportdas por columnas de madera, acero, concreto reforzado o muros de mamposteria. Cerchas
  18. 18. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Marcos Rígidos Regresar a Índice General http://www.durofelguera.com/catalogo_tedesa/obras/Fotos%20Cuadros%20y%20Cerchas/Tuneles%20de%20cantalobos%20y%20el%20Gato%20HERRADURA%20UTE%20(OSSA-AZVI)/Cerchas%20Falso%20Tunel%20-%20HERRADURA%20UTE.JPG Cerchas http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/114/11411206.pdf http://www.tallerestejedor.com/CM%20cerchas2.jpg
  19. 19. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Marcos Rígidos Regresar a Índice General Texto: Estabilidad de las construcciones . Arq Jose Creixel, Reverte Ediciones 1992 Vigas Vierendel Son armaduras en las que se han suprimido los elementos inclinados y en las que los esfuerzos cortantes se toman mediante los empotramiento de los elementos verticales, con las cuerdas superior e inferior. Es lógico que resulten proporcionalmente pesadas, pero en cambio permiten a través de sus claros el paso de personas y de partes para grandes instalaciones: ademas, usadas en fachadas, permiten la buena colocación de ventanas. Se han construido de concreto armado y de acero, en este caso con laminas de palastro ahuacadas que forman el alma y ángulos u otros perfiles resistentes que se usan para formar las cuerdas superior e inferior y como atiezadores verticales. http://www.fsestructuras.com/CMS_archivos/CMS_CE/imgs/1_4.jpg
  20. 20. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Marcos Rígidos Regresar a Índice General Vigas Vierendel Estabilidad de las construcciones . Arq Jose Creixel, Reverte Ediciones 1992
  21. 21. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Pre-dimensionamiento Estructural Regresar a Índice General Pre dimensionar la estructura es darle medidas preliminares a elementos que la componen, es decir, los que serán utilizados para soportar cargas aplicadas. Para esto, se puede recurrir a la experiencia en obras similares y/o utilizar métodos analíticos cortos. En este caso, se aplican los métodos siguientes: Columnas: se calcula la sección y se basa en la carga aplicada a ésta. En este caso, se desea guardar simetría en las dimensiones de las columnas, por esa razón se toma la columna crítica. Vigas: para pre dimensionar las vigas, el método utilizado calcula el peralte o altura de la viga, la cual depende de la luz que cubre la viga; la base de la viga queda a criterio del diseñador, aquí se usa el ancho de las columnas. En este caso, sólo se calcula la viga crítica, esto es la de mayor longitud, y las otras quedan con igual sección. Losas: aquí se pre dimensiona el peralte o grosor de la losa. El método usa como variables las dimensiones de la superficie de la losa y el tipo de apoyos que tiene. En este caso, todas las losas están apoyadas en cuatro lados; se tienen dos medidas de losas, por tanto, se toma la crítica y el peralte resultante las cuales se usa en ambas. Cimientos: para la cimentación, se usan zapatas aisladas. El método de predimensionamiento se incluye en el diseño de las zapatas. Texto: http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_5747.pdf
  22. 22. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General El sistema de vigueta y bovedilla esta constituido por los elementos portantes que son las viguetas de concreto resforzado y las bovedillas como elementos aligerantes. Las viguetas se producen en diferentes tamaños (sección geométrica) y diferentes armados, así mismo las bovedillas tienen diferentes secciones tanto en longitud, ancho y peralte, de tal forma que se tiene una gran variedad de combinaciones que pueden satisfacer cualquier necesidad. Aunque inicialmente se concibió este sistema para su aplicación en las viviendas, en la realidad se ha aplicado en casi todo tipo de losas y entrepisos, debido a su bajo peso, estos elementos permiten que se efectúe su montaje manualmente, eliminando el costo de equipos pesados. Existen tipos de viguetas con conectores para anclar la malla a este sistema lo que permite tener la capacidad necesaria para tomar los esfuerzos razantes por viento o sismo, Así mismo actualmente se fabrican viguetas sísmicas, que tienen un relieve en la parte superior de setas formando una llave mecánica que permite un mejor trabajo junto con la losa (capa) de compresión. Texto: http://www.anippac.org.mx/2005/seccion04.html
  23. 23. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Texto: http://www.blockprocon.com.mx/images/products/prodVigueta.jpg http://www.anippac.org.mx/2005/vigueta.gif Viguetas Bovedilla
  24. 24. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Texto: Viguetas Bovedillas
  25. 25. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Imágenes: http://www.rocacerodepuebla.com/ Viguetas (Marca Rocacero de Puebla)
  26. 26. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Imágenes: http://www.rocacerodepuebla.com/ Viguetas (Marca Napresa)
  27. 27. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Texto: Bovedillas (Marca Rocacero de Puebla)
  28. 28. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Texto: Bovedillas (Marca Napresa)
  29. 29. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Sección Compuesta Regresar a Índice General Texto:
  30. 30. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Descripción y Características Geométricas http://www.youtube.com/watch?v=oi0foY9Qm6U ¿Que son y como se usan?
  31. 31. Unidad Temática III Marcos Rígidos, Pre-Dimensionamiento y Conexiones entre ellos. Viguetas y Bovedillas Regresar a Índice General Proveedores

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