capítulo 02 : sistemas estructurales

Capítulo 02: Sistemas estructurales

2.a.Elementos estructurales

•Descripción de los elementos•Descripción de las secciones•Aspectos generales

2.b.Elementos estructurales lineales

•Definición•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión•Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión•Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión•Estructuras mixtas•Marcos


2.d.Estructuras espaciales

•Definición•Estructuras espaciales solicitadas a tracción•Estructuras espaciales solicitadas a compresión•Estructuras espaciales solicitadas a tracción y compresión•Estructuras espaciales solicitadas a flexión

2.c.Elementos estructurales planares

•Definición•Elemento planar sometido a una solicitación de tracción•Elemento planar sometido a una solicitación de compresión•Elemento planar sometido a una solicitación de flexión•Estructuras espaciales solicitadas a flexión



•Descripción de los elementos




Pilar / Viga : Variedades y posibilidades de vinculación



•Descripción de los elementos.•Descripción de las secciones




Diferencias en masa / Capacidad de resistir cargas / Deformaciones



•Descripción de los elementos.•Descripción de las secciones.•Aspectos generales




Definición / Variedad / Respuesta a solicitaciones / Posibilidades y limitantes

Variables de catalogación• direcciones predominante del elemento• solicitación a las que es sometido


2.a.Elementos estructurales.


•Definición


2.c.Elementos estructurales planaresa flexión

El elemento estructural lineal es el elemento más simple de una estructura Tracción / Compresión / Flexión / Torsión




•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción



Eje rectilíneo + Sección transversal constanteSolicitación transversal constanteComponente de balanceo

a b c d







Barra redonda / Perfiles sección plana / Doble T / Cables / perfil angular /perfil tubular

a b c d e f g







Barras v/s CablesBarras Cables Economía Resistencia Conexiones soldadas Flexibilidad

Conexiones especiales




•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión


2.c.Elementos estructurales planaresdas a flexión

Eje rectilíneo + Sección transversal continua o variableProblema de estabilidad

Pandeo / Esbeltez






2.c.Elementos estructurales planaresada a flexión


Soluciones






2.c.Elementos estructurales planaresadas a flexión


Soluciones







Estabilidad y apoyos

Edificio industrial (1992) Nicholas Grimshaw







Formas de la sección: Secciones doble T

a b c d e





2.d.Estructuras espaciales.


Formas de la sección: Perfiles de cajón

a b c







Formas de la sección: Pilares cruciformes (especiales)

a b c







Formas de la sección: Perfiles tubulares







Formas de la sección: Pilares compuestos

a b c d e



•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión




Fuerzas verticales y esfuerzo de flexión

SolicitacionesPeso propio + Sobrecargas + Cargas dinámicas

Desarrollo heterogéneo de tensiones: Zonas comprimidas + zonas traccionadas







LiviandadCargas externas: Dirección / Medida / Posición

Restaurante, Xochimilco (1958) Felix Candela

Schlumberger Cambridge Research Centre (1992) Hopkins







Inestabilidad: Torsión de la sección transversal

Se manifiesta por una:Reducción alturas / Aumento tensiones / Carga excéntrica







Tensiones máximas en fibras externas de su sección transversalFactor fundamental para el diseño de la sección transversal: Desplazamiento de las tensiones

Viga maciza150 x 300 mm.

Viga doble T150 x 300 mm.

Peso 836 % 100 %Capacidad de carga 404 % 100 %

Deformación 207 % 100 %







Optimización de la sección

Viga de alma llena / viga alma hueca / viga celosía

a

b

d c




Perfiles U




Doble T

I Ala recta

Tipos de viga: Vigas de alma llena

I Ala inclinada

e f g

a b c d





Tipos de viga: Vigas alveoladas









Tipos de viga: Vigas de entramado o celosía







Tipos de viga: Vigas de entramado o celosíaReglas generales de diseño

condiciones del uso / posibilidades de montaje y producción / intenciones arquitectónicas / flujo de las fuerzas

Reglas de diseño particularesBarras a compresión, mayor sección / barras largas a tracción / nudos articulados / cargas sobre los nudos

Cargas sobre los nudos

Cargas sobre el cordón superior








Vigas con el cordón superior o inferior angulado o curvado








Cerchas tipo para cubiertas a dos aguas






2.c.Elementos estructurales planaresxión


Vigas reticuladas con cordones paralelos






2.c.Elementos estructurales planaresxión


Vigas atirantadas






Tipos de viga: Vigas Vierendeel

Viga sin diagonales / nudos rígidos


Reestructuración de la Scala de Milán (2004) Mario Botta

Viga celosía con diagonales

Viga Vierendeel






Tipos de viga: Vigas Vierendeel

Viga sin diagonales / nudos rígidos


Reestructuración de la Scala de Milán (2004) Mario Botta




•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión



Fuerza fuera del eje estructural: Giro






•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión

Stadelhofen square, Zurich (1990) Santiago Calatrava

Secciones cilíndricas las más eficientes para absorber torsión


DefiniciónCombinación de materiales de distintas propiedades parauna actuación en conjunto (acero + hormigón)


•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión.•Estructuras mixtas









Viga mixtaUnión solidaria entre acero y hormigón







Viga mixta







Viga mixtaConveniencia del trabajo solidario entre acero y hormigón







Viga mixtaComparación entre vigas sometidas a flexión


a b

c d






Pilar mixtoElemento estructural de acero y hormigón







Losa mixtaInterconexión entre chapa de acero y hormigón







Losa mixtaTipos de interconexión



Conexión rígida entre viga y columnaNudo y absorción de momentosArriostramientos diagonales



•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión.•Estructuras mixtas.•Marco.




Nudo y estructura dúctilArriostramientos diagonales



•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión.•Estructuras mixtas.•Marco








•DefiniciónDimensiones mayores en dos direcciones Dirección de espesor es más pequeña






•Definición.•Elemento planar sometido a una solicitación de tracción•a flexión






•Definición.•Elemento planarsometido a una solicitación de tracción.•Elemento planar sometido a una solicitación de compresión

a

b

c






•Definición.•Elemento plana sometido a una solicitación de tracción.•Elemento plana sometido a una solicitación de compresión.•Elemento planar sometido a una solicitación de flexión

2.c.Elementos estructurales planaresa


•Definición




Elementos estructurales trabajando como sistemaTracción / Compresión / Tracción + Compresión






•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracciónLiviandad / Eficiencia / Grandes luces






•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracción

Tipos: Sistemas de red de cablesElementos sometidos sólo a tracción







a b c d

Tipos: Sistemas de red de cablesElementos sometidos sólo a tracción





•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracciónTipos: Tensoestructuras






•Definición.•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción. •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión. •Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión.•Estructuras mixtas.•Marcos.



Mallas regulares / irregularesTipos: Tensoestructuras

Cubierta recepción Rhön Clinic, Bad Neustadt (1997) Lamm, Weber, Donath & Partner






•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracción.•Estructuras espaciales solicitadas a compresiónTipos: Sistemas ramificados






•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracción.•Estructuras espaciales solicitadas a compresiónTipos: Sistemas ramificados

Aeropuerto de Stuttgart (1990) Von Gerkan, Marg and Partner






•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracción.•Estructuras espaciales solicitadas a compresiónTipos: Cascaras y cúpulas reticuladas






•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracción.•Estructuras espaciales solicitadas a compresión. •Estructuras espaciales solicitadas a tracción y compresiónTipos: Estructuras espaciales

reticulares

Sistema Mero





Tipos: Grilla de vigas


•Definición.•Estructuras espaciales solicitadas a tracción.•Estructuras espaciales solicitadas a compresión. •Estructuras espaciales solicitadas a tracción y compresión

New National Gallery, Berlin (1968) Mies van der Rohe


•Descripción de los elementos•Descripción de las secciones•Aspectos generales


•Definición•Elemento lineal sometido a una solicitación de tracción •Elemento lineal sometido a una solicitación de compresión•Elemento lineal sometido a una solicitación de flexión•Elemento lineal sometido a una solicitación de torsión•Estructuras mixtas•Marcos



•Definición•Estructuras espaciales solicitadas a tracción•Estructuras espaciales solicitadas a compresión•Estructuras espaciales solicitadas a tracción y compresión


•Definición•Elemento planar sometido a una solicitación de tracción•Elemento planar sometido a una solicitación de compresión•Elemento planar sometido a una solicitación de flexión•Estructuras espaciales solicitadas a flexión


Bibliografía

•Luis Andrade de Mattos Dias (2006) Estructuras de acero. Conceptos, técnicas y lenguaje, Zigurate Editora.•Yopanan C. P. Rebello (2000) A concepção estructural e a arquitectura, Zigurate Editora.•Hart, Henn y Sontag (1976) El Atlas de la construcción metálica. Casas de pisos, Editorial Gustavo Gili•Alan Blanc, Michael McEvoy y Roger Plank (1992) Architecture and Construction in Steel, E & FN Spon.•Schulitz, Sobek, Habermann (1999) Atlante del´’Acciaio, UTET•Reichel, Ackermann, Hentschel, Hochberg (2007) Building with steel. Details. Priciples. Examples, Edition Detail.•Trebilcock, Lawson (2004) Architectural Design in Steel, Spoon Press.

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