Historia de la estructura

MAYO 2015

•Historia de las estructuras •Las relaciones de forma y función de las estructuras.

•Función de las estructuras.

•Utilitarismo y delimitación del espacio.

•Lenguaje usado en el diseño de las estructuras

Aprendamos algo de estructura...

EDITORES José García Rosbely Ochoa Dailym Medina

Conozcamos algo de estructuras y su historia…

Una estructura es 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. EJEMPLOS: puentes, torres, edificios, estadios, techos, barcos, aviones, maquinarias, presas y hasta el cuerpo humano.

ORIGEN Los grupos humanos paleolíticos eran nómadas, buena parte de los neolíticos también, o eran semi sedentarios. Debieron existir, además de los refugios en Cuevas, las cuales fueron una de las primeras estructuras. Además en Egipto se dio origen al templo , es un conjunto desmesurado, concebido como símbolo del poder. . La expansión del Imperio romano a lugares donde no se conocía la vida urbana obligó a la creación de ciudades de nueva planta, lo que potenció el desarrollo de una teoría y una práctica urbanísticas complejas AÑO 13000 a.C. los primeros pobladores ya construían sus tiendas con armazones (estructuras) de palos de madera sobre los que colocaban pieles de animales.

AÑO 2500 A.C: se inventa el cigoñal que es una especie de grúa para extraer agua a un recipiente altos materiales eran madera piedra y tela.

También es creado el telar que era utilizado para la construcción de tejidos y los materiales empleados eran dos troncos verticales y tres transversales.

AÑO 8OOO A.C: se hace la primera construcción de puentes con troncos y pilares de piedras planas y su objetivo era permitir el paso de personas sobre un rió de poca profundidad sin mojarse.

AÑO 1400 A.C: se utilizo la construcció n de acueductos para transvasar agua en lugares separados por valles o zonas bajas

Conozcamos algo de estructuras y su historia…

AÑO 4320 A. C: se hizo un gran avance muy grande ya que se creo el andamio para poder subió los materiales como las piedras y eran general mente construidos con madera.

AÑO 1132 D.C: se crearon los puentes con viviendas encima construido principal mente en piedra y uno de los que se conserva todavía se encuentra sobre el arno en Florencia. también hubo los barcos de madera los cuales eran satisfactorios así la embarcación era mas resistente a las olas

AÑO 1555 D. C: se emplearon las estructuras para iglesias y cátedras y son columnas y paredes que sujetan el peso del edificio no se utiliza casi la madera solo para los andamios los techos y los materiales empleados era piedra madera y un poco de acero SIGLO XVIII se invento el primer puente de acero, en Inglaterra entre los años 1775-1779 de 30 metros, y 387 toneladas de hierro fundido sobre un rió y a partir de este momento se empieza a remplazar la piedra y la madera.

AÑO 1884 D.C. la estatua de la libertad donación del gobierno a los EE UU que simboliza la libertad. tiene 45 metros de altura y una estructura de acero interna la cual posee ascensores para la subida y bajada de los visitantes y una escalera en forma de caracol y por su exterior va recubierta de una chapa de cobre.

IGLO XX se formaron las torres de energía para el consumo de energía de las ciudades y granizando la seguridad de personas y animales que pasan al lado de ellas. el material utilizado fue acero galvanizado y pintado que manejaban cables de 220000 voltios de tensión.

RASCACIELOS DE HORMIGÓN los rascacielos era edificios. En la que se incorporo el cemento como elemento principal y la aparición de la soldadura como elemento de unión de las piezas metálicas para las vigas y columnas de edificios para poder sostener los edificios.

Función de las

estructuras.

Las estructuras son elementos constructivos cuya misión fundamental es la de soportar un conjunto de cargas, que podemos clasificar como sigue: 1- Peso propio 2- Cargas de funcionalidad 3- Acciones exteriores varias

En el apartado 1 de peso propio incluiremos las cargas de la estructura que son especialmente significativas en las estructuras de hormigón armado y las cargas geológicas, que provienen del proceso de fraguado del hormigón.

En el apartado 2 incluiremos las cargas que actúan sobre la construcción de la que forma parte la estructura en cuestión, por ejemplo los objetos y personas que van a estar en la construcción.

En el apartado 3 nos referimos a la temperatura (dilatación-contracción), el viento, la nieve, sismos, etc. Vemos que las cargas que pueden actuar sobre una estructura son muy variadas y pueden darse una serie de combinaciones entre ellas, debiendo la estructura soportar la combinación más desfavorable.

Hemos utilizado anteriormente la palabra soportar, pero en teoría de estructuras, en el contexto que se ha utilizado en la frase, el sentido de tal palabra hace referencia a tres aspectos: 1- Estabilidad 2- Resistencia 3- Deformación limitada Vamos a comentar, de una forma muy general los aspectos anteriormente enunciados. Así: La estabilidad de una estructura es la que garantiza que dicha estructura, entendida en su conjunto como un sólido rígido, cumple las condiciones de la estática, al ser solicitada por las acciones exteriores que pueden actuar sobre ella. La resistencia es la que obliga a que no se superen las tensiones admisibles del material y a que no se produzca rotura en ninguna sección. La deformación limitada implica el que se mantenga acotada (dentro de unos límites) la deformación que van a producir las cargas al actuar sobre la estructura. Estos límites van marcados por la utilización de la estructura, razones constructivas y otras.

Relaciones de forma y función.

FORMAS GENERALES DE LAS ESTRUCTURAS •Hablamos de estructuras planas cuando todas las barras que la forman y las cargas que actúan sobre la misma se encuentran en un mismo plano.

•Hablamos de estructuras superficiales cuando la estructura presenta una forma marcadamente superficial y las cargas que actúan sobre dicha estructura no se encuentran contenidas en dicha superficie.

• Hablamos de estructuras espaciales cuando las barras que forman la estructura, así como las cargas que actúan sobre la misma, ocupan cualquier posición en el espacio.

Los elementos estructurales fundamentales son : Las vigas de directriz recta, que trabajan fundamentalmente a flexión Los pilares, que trabajan fundamentalmente a compresión.

Es importante no perder de vista la importancia que tienen otros dos elementos: La cimentación El terreno, ya que si fallan por algún motivo no se consigue el objetivo final de una estructura que es fundamentalmente: traspasar las cargas de la construcción, de la que forma parte, al terreno.

Una tipología de viga muy frecuente es : La viga continua.

Consta de unos apoyos intermedios.

Los espacios entre pilares los denominamos vanos, que pueden ser: Extremos Intermedios Central.

Los arcos: Los elementos estructurales que sirven para salvar los vanos frecuentemente son de eje recto, pero también pueden serlo de eje curvo.

Una tipología característica es el arco de tres articulaciones .Para las denominaciones de las estructuras utilizamos determinados aspectos significativos, como por ejemplo: La forma fundamental, por ejemplo: arco Los apoyos, por ejemplo: empotramiento, articulación fija,...

El tipo de nudos, por ejemplo: rígido, articulado

Relaciones de forma y función.

Existen una serie de tipologías estructurales muy comunes: Los pórticos, generalmente de nudos rígidos, característicos por ejemplo de las estructuras principales de las naves industriales.

Las cerchas, generalmente de nudos articulados, característicos por ejemplo de ciertas estructuras de cubierta, en construcción industrial fundamentalmente.

Los marcos, que se utilizan por ejemplo en entramados laterales En construcción arquitectónica son muy comunes los pórticos múltiples de varios vanos y alturas.

Otras veces las estructuras presentan formas superficiales o volumétricas.

Denominamos estructuras espaciales a aquellas en que las barras, .... y cargas que actúan presentan cualquier posición en el espacio Su cálculo implica la utilización de procedimientos específicos.

Estructura de puentes

Relaciones de forma y funci贸n.

Estructura de barras articuladas para cubiertas de grandes luces

Estructura de cubierta tipo shed

Estructura tipo marquesina

Estructura de porticadas

Utilitarismo y delimitación del espacio.

El espacio es el elemento primordial de la arquitectura permitiendo así la diferenciacion de las demás artes este esta delimitado por el volumen, sin embargo son independientes: a veces no coinciden en sensación y percepción.

A pesar de que el espacio se encuentra definido materialmente por el volumen no siempre coincide con la forma material que lo delimita pudiendo variar mediante •Niveles interiores( proporción ) •Color y texturas( dimensión visual) •Transparencias(s u dirección)

•A su ves esta delineado por la función de la estructura,, en cuanto a su uso , forma del espacio interno y externo es decir a su acción sobre el individuo este depende de si se requiere un espacio donde haya relación de individuos o no.

Como se observa el espacio es de suma importancia y utiidad en la arquitectura ya que de el depende todos los factores materiales, formales y compositivos que lo definen y le dan entidad .La arquitectura se puede definir como la delineación del espacio donde habitamos, pero esta delimitación se debe hacer siempre teniendo en cuenta las necesidades humanas y los cambios que se suceden a traves de los años.

Lenguaje

usado en el diseño de las estructuras.

La palabra básica en el lenguaje de las estructuras es CARGA La finalidad principal de una estructura es cerrar y delimitar un espacio, aunque también se construyen para unir dos puntos, como los puentes y para resistir fuerzas como las presas.

CARGAS PERMANENTES O CARGA MUERTA Es lo que consideramos el peso propio de las estructuras y el de todas aquellas cargas constantes que actúan sobre ella.

CARGAS Las dimensiones de los elementos de una Las cargas más importantes que actúan sobre estructura están definidos por las cargas que una estructura son las estáticas y están actúan sobre ellos, y una de estas es la carga definidas sobre todo de acuerdo a la finalidad de permanente, la cual a su vez depende de las la estructura y están especificadas en las dimensiones de los elementos. normas y reglamentaciones para reemplazarlas El diseño estructural es una conjetura inicial, la por cargas equivalentes, esta carga tendrá un cual proviene de la experiencia y a menudo es factor de seguridad para ser aplicada a la resultado de una intuición artística, el análisis estructura. de esta dependerá del ingeniero.

Finalidades diferentes requieren, estructuras En estructuras de gran tamaño la carga diferentes sometidas a diversas cargas y aplicada más importante es el peso propio y la deben resistirlas. que dicta a menudo las dimensiones de los Las cargas especificadas en las normas son elementos de la estructura. cargas convencionales que ayudan a simplificar Las dimensiones de los elementos de las los procedimientos en el proyecto, tomando las estructuras depende de la diferencia de pesode variaciones de las cargas de manera segura. los diversos materiales y la resistencia de Si algún tipo de carga no está especificado en estos. las normas es necesario hacer los cálculos en forma exacta por medios experimentales o matemáticos para no poner en peligro la seguridad de las estructura.

Lenguaje

usado en el diseño de las estructuras.

CARGA VIVA Son todas las cargas excepto el peso propio, esta incluye los pesos de los seres humanos, las máquinas, lluvia, hielo, presión de agua, empuje de tierra, etc.…..

Estas cargas son tan inciertas que las normas fijan valores promedios, pero cuidando de que no comprometan la seguridad de la estructura, como las cargas de nieve, viento, etc..Por medio de sistemas estructurales adecuados es posible resistir el peso propio, las cargas verticales debido a la atracción de la tierra y las cargas horizontales por el viento, requiriendo sistemas diferentes para ambos casos de cargas.

CARGAS DINAMICAS Las cargas que varían con rapidez o se aplican en forma brusca como las fuerzas de los sismos y que pueden ser muy peligrosas si no se toman en cuenta.

CARGAS TERMICAS Todas la estructuras están expuestas a cambios de temperatura y varían de forma y dimensiones durante el ciclo de temperaturas diurnas y nocturnas, como en los ciclos de invierno y verano.

Si no se permite que la estructura se dilate o contraiga sin problema se introducirán esfuerzos adicionales que perjudican la estructura.

CARGAS DE ASENTAMIENTO Los asentamientos irregulares de las fundaciones de un edificio puede ceder más de una parte específica que en otras, reduciendo el apoyo de las fundaciones en ciertas áreas, perjudicando fuertemente la estructura.

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