ARQUITECTURA
JESUS A. RODRIGUEZ
Hillary López
Luis Naar
ñ
Vanessa Ferrero
CESAR FERRERO
POR JESUS A. RODRIGUEZ
Al hablar de Sistemas estructurales nos referimos a un ensamblaje de miembros o elementos independientes para conformar un cuerpo único y cuyo objetivo es darle solución (cargas y forma) a un problema civil determinado. La manera de ensamblaje y el tipo de miembro ensamblado definen el comportamiento final de la estructura y constituyen diferentes sistemas estructurales. Los elementos no se distinguen como individuales sino que la estructura constituye en si un sistema continuo como es el caso de domos, losas continuas o macizas y muros, y se analizan siguiendo los conceptos y principios básicos de la mecánica.
Son sistemas compuestos de uno o varios elementos
dispuestos de tal forma que la estructura total y cada uno de sus elementos sean capaces de mantenerse sin cambios apreciables en su geometría durante la carga y descarga. Algunas características para calificar los sistemas disponibles que satisfagan una función especifica: Economía Necesidades estructurales especiales Problemas de diseño Problemas de construcción Material y limitación de escala
SISTEMAS ESTRUCTURALES DE VENEZUELA
Hillary López
En Venezuela podemos destacar 5 sistemas estructurales como los mas empleados. Sistemas Porticados Cerchas
Concreto armado
Arcos Tridilosa.
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.
Sus elementos estructurales principales consisten en zapatas, vigas y columnas conectados a través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales (X , Y).
VENTAJAS • Gran libertad en la distribución de los espacios internos del edificio. • Son estructuras muy flexibles que atraen pequeñas solicitaciones sísmicas. • Disipan grandes cantidades de energía gracias a la ductilidad que poseen los elementos y la gran hiperestaticidad del sistema.
DESVENTAJAS • El sistema en general presenta una baja resistencia y rigidez a las cargas laterales. • Es difícil mantener las derivas bajo los requerimientos normativos. • Su gran flexibilidad permite grandes desplazamientos lo cual produce daños en los elementos no estructurales.
SISTEMAS ESTRUCTURALES DE VENEZUELA
Hillary López
Cerchas En las cerchas es muy importante el medio de unión, que es mediante: Remaches, Tornillos o Soldaduras, ubicados en una cartela colocada en la intercepción o nodo.
Estribos
La cercha es una composición de 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 denominada nodos, en consecuencia, todos los elementos se encuentran trabajando a tracción o compresión sin la presencia de flexión y corte.
VENTAJAS • La cercha es uno de los principales tipo de estructura empleados en ingeniería, ya que proporciona una solución practica y económica debido a la ligereza del peso y su gran resistencia. • Versatilidad en el uso de materiales para su construcción como lo son: (Madera y Acero)
DESVENTAJAS • Son estructuras susceptibles a la vibración, lo cual trae como consecuencia una instalación ruidosa. • 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.
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Hillary López
Concreto armado Combinación de : • Agua • Cemento Portland • Agregados (Arena, Grava, Piedra triturada) • Aceros de refuerzo
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.
VENTAJAS • Es una material con aceptación universal, por la disponibilidad de los materiales que lo componen. • Tiene una adaptabilidad de conseguir diversas formas arquitectónicas. • Tiene la característica de conseguir ductilidad. • Posee alto grado de durabilidad. • Posee alta resistencia al fuego. • Tiene la factibilidad de lograr diafragmas de rigidez horizontal. Capacidad resistente a los esfuerzos de compresión, flexión, corte y tracción. • La ventaja que tiene el concreto es que requiere de muy poco mantenimiento
DESVENTAJAS • Las desventajas están asociadas al peso de los elementos que se requieren en las edificaciones por su gran altura, como ejemplo tenesmo si las edificaciones tienen luces grandes o volados grandes las vigas y losas tendrían dimensiones grandes esto llevaría a generar mayor costo en la construcción de la edificación. • Por otro lado los elementos arquitectónicos que no tiene estructura ya sean tabiques o muebles pueden ser cargar gravitatorias ya que aumentarían la fuerza sísmica por su gran masa. • La adaptabilidad al logro de formas diversas ha traído como consecuencia configuraciones arquitectónicas muy modernas e impactantes pero con deficiente comportamiento sísmico. • Excesivo peso y volumen.
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Luis Naar
Arcos Los arcos son usados en una variedad de combinaciones para techos curvos, uno de las más simples es la de los techos con arcos paralelos con elementos transversales y placas como techo. Pueden ser colocados de forma diagonal y radial. En estos tipos de techos los elementos de conexión de los arcos trasmiten la carga del techo a los arcos por acciones de flexión o de arcos y los arcos llevan la carga al suelo. Los rangos de luces para el uso de arcos son de 25 a 70 m
Tipos de arco
De Medio Punto
Ojival
De Dos Centros
COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL
Rampado
Herradura
Es el elemento constructivo de directriz en forma curvada opoligonal, que salva el espacio abierto entre dos pilares o muros transmitiendo toda la carga que soporta a los apoyos, mediante una fuerza oblicua que se denomina empuje.
VENTAJAS El arco es en esencia una estructura de compresión utilizado para cubrir grandes luces. Un arco lleva una combinación de compresión y flexión debido a no puede cambiar su forma para los tipos de carga, por lo que el material a usar debe soportar algo de flexión además de la compresión que se genera por la forma curva.
Si se invierte la forma parabólica que toma un cable sobre el cual actúan cargas uniformemente distribuidas según una horizontal, se obtiene la forma ideal de un arco que sometido a ese tipo de carga desarrolla sólo compresión, los momentos flectores y las fuerzas cortantes se reducen al mínimo e incluso, en algunas estructuras, se eliminan completamente. La forma de un arco debe ser funicular para las cargas más pesadas a fin de minimizar el momento. Los arcos funiculares ocupan un extremo de la escala de tensiones, con ausencia de flexión; las vigas ocupan el extremo opuesto, trabajando sólo a la flexión.
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Luis Naar
Tridilosa Una de las cualidades más destacadas de su estructura es que puede ahorrar un 66% de hormigón y hasta un 40% de acero, debido al hecho de que no necesita ser rellenado de hormigón en la zona de tracción, solamente en la zona superior de compresión. La tridilosa es ideal para salvar claros muy grandes.
Estructura mixta de concreto y acero que se compone de elementos tubulares soldados u atornillados a placas de conexión, tanto en el lecho superior como en el inferior que generalmente son capas de concreto.
VENTAJAS • Cubre grandes luces con techos: horizontales, a dosaguas, de forma poligonalo, de arco desegmentos. • Menor cantidad de concreto y por consiguiente menor peso propio por m2. de área techada. • La Tridilosa es un buen aislante térmico. • La Tridilosa es aislante acústico • Rapidez de construcción. • Se puede construir varios pisos aprovechando mejor el terreno que por lo general es caro y escaso • Rapidez, limpieza y menor tiempo en la ejecución de la obra en comparación con los sistemas convencionales.
DESVENTAJAS • Su uso no es muy extendido aun, y se requiere de especialistas técnicos calificados. • No es muy utilizado en proyectos de baja escala. • Con el tiempo, presenta leves deflexiones que generan empozamientos del agua de las lluvias. • El contacto de elementos oxidantes como el agua y el aire harán que las estructuras de fierro tengan un tratamiento el cual consistirá en esmaltes alquílicos priorizando las zonas de uniones.
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Luis Naar
Perfiles Metálicos Los perfiles estructurales son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de cuadrado, rectangular, perfil T, canal o ángulo, costanera y en doble T.
Madera como Elemento Estructural CARACTERISTICAS
La madera tiene características muy convenientes para su uso como elemento estructural y como tal se ha empleado desde los inicios de la civilización.
• Tiene resistencia a tensión superior a la de compresión • Tiene buena resistencia, ligereza y carácter natural. • Su comportamiento es relativamente frágil en tensión y aceptablemente dúctil en compresión. • El material es fuertemente anisotrópico, ya que su resistencia en notablemente mayor en la dirección de las fibras que en las ortogonales de ésta.
Detalles Estructuras Es el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio arquitectónico, sin sufrir deformaciones incompatibles.
Exigencias básicas de las Estructuras:
- Resistencia - Resistencia a la deformación - Dureza- Resistencia a la fatiga - Uniformidad de estructura física
Vanessa Ferrero
Principios del Diseño estructural • Seguridad: Se determina controlando las deformaciones excesivas que obligan a que salga de servicio o el rompimiento o separación de alguna de sus partes o de todo el conjunto. • Funcionalidad: La estructura debe mantenerse en funcionamiento durante su vida útil para las cargas de solicitación. • Economía: El aprovechamiento de los recursos determina un reto para el diseño estructural. En la economía se conjuga la creatividad del ingeniero con su conocimiento.
Diseño Estructural El diseño estructural debe siempre de obtener un rendimiento balanceado entre la parte rígida y plástica de los elementos, ya que en muchas ocasiones, un exceso en alguno de éstos dos aspectos pueden conducir al fallo de la estructura.
Vanessa Ferrero
Materiales
Usualmente los materiales utilizados en la parte estructural deben cumplir otro tipo de funciones, tales como aislante térmico, acústico, intemperie, impermeabilidad, división de aposentos y otros propios dentro de una estructura
MADERA
ALUMINIO
ACERO
CONCRETO
MAMPOSTERIA FIBRA DE VIDRIO
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ESTRUCTURACION
ANALISIS DIBUJO
ELEMENTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL
DISEÑO
MEMORIA DE CALCULO
CESAR FERRERO
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