composiscion estructural guion tecnico

7/30/2019 Composiscion Estructural Guion Tecnico

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COMPOSICIN

ESTRUCTURALGuin tcnico

Prof. Pedro Jess Villanueva Ramrez enero 2012


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Dentro de la secuencia lgica a seguir en un proyecto arquitectnico, las etapas de programaarquitectnico, diagramacin y de diseo juegan un papel importante ya que es en esta

etapa cuando se debe relacionar las variables propias del programa arquitectnico con lasvariables funcionales y de factibilidad de otras disciplinas. Pero, sobre todo, es en la etapa dediseo cuando se da una relacionar de todas estas variables con los aspectos espacial yformal, respectivamente. Es en esta etapa cuando se inicia a dar cuerpo y forma al proyecto.

Dentro de estas otras variables, la estructura (espacio edificado) tiene tres funciones

principales a cumplir:

Funcin arquitectnica. Define la forma general de los espacios interiores (habitables) y suinterrelacin con el exterior. Tambin define la modulacin idnea y forma de los espaciosverticales y horizontales formando el arreglo de los diferentes pisos y crujas de unaconstruccin.

Para que esta funcin se cumpla de una manera adecuada, la estructura debe garantizar elaislamiento del ruido, del calor, entre otros, obteniendo un estado de confort adecuado.

Funcin estructural. Una estructura debe de cumplir tres propiedades principales: serresistente, rgida y estable. Resistente para que soporte sin romperse el efecto de las

fuerzas a las que se encuentra sometida, rgida para que lo haga sin deformarse y establepara que se mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.

PROYECTO ARQUITECTNICO


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PROYECTO ARQUITECTNICO. ESTAPAS

1.Definicin dealcances

2.Programaarquitectnico

3.Diagrama-cin 4. Diseo

5. Anteproyectoarquitectnico

6.Proyectoarquitectnico

7.Proyectoejecutivo

Planteamiento delproblema

Interpretacin delproblema

Investigacin

Necesidades deespacio

Componentes delproyecto

Requerimientosparticulares

Representacingrfica de todos ycada uno de los

elementos

Relaciones (conlneas y flechas)

entre los espaciosdefinidos en el

programa

Hiptesis deDiseo

(acercamientoconceptual del

objeto a disear)

Zonificacin(relaciones lgicas

y funcionalesentre

componentes)

Esquema2D o 3D de

dichasrelaciones

Partido(Materializacindando

forma a losespacios

diseadospara quecumplan

con su funcin)


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Despus de definir el programa arquitectnico y sus relaciones lgicas y funcionales entre suscomponentes, se deber determinar la forma, funcin, modelacin, anlisis (determinacin delas acciones de diseo y obtencin de sus elementos mecnicos), dimensiones y modulacin(mediante esquemas de globo 2D/3D, lineales y/o superficiales) de los elementos delimitantesdel espacio habitable, esto es, disear el espacio edificado (estructura).

Diseo y Composicin Estructural

Ejemplo deesquema de globo2D

Para ello se deber primeramente, considerar, evolutiva y cclicamente, los aspectos de lacomposicin arquitectnica: los parmetros medio-ambientales, la circulacin, horizontal yvertical de los espacios, la organizacin espacial, la mtrica, entre otros, as como loscomponentes estructurales mismos que debern basarse en tipologas y modulacionesestructurales que mejor se adecuen a los diversos criterios de diseo arquitectnico, a supropio comportamiento estructural, dimensiones preliminares, forma y restricciones queimpone el entorno fsico y del propio proyecto. A esto se le conoce como ComposicinEstructural (Estructuracin) .


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Esta etapa comprende los siguientes aspectos:

En una primera aproximacin, se selecciona la tipologa (sistema) estructural que cumpla mejor con

criterios de diseo arquitectnico, normatividad y modulacin de los elementos horizontales yverfticales, de acuerdo a los claros a librar y forma de los espacios interiores.

Se Definen los soportes (uniones entre elementos y apoyos a la cimentacin) que se vinculen mejor conel sistema estructural y diseo arquitectnico, buscando con esto una estabilidad en los componentesindividuales, as como tambin en latotalidad del edificio.

Se seleccionan los materiales que se adecuen mejor a la propuesta estructural y al contexto urbano yclimtico, para conocer el peso de la misma y sus resistencias. Los ms comunes en Mxico son:Mamapostera, Acero, Concreto armado, Madera, Aluminio, entre otros.

Se analiza la geometra (propiedades geomtricas) de los elementos estructurales, para obtener unaeficiencia morfolgica estructural coherente.

Se obtienen los predimensionamientos de los elementos que compondrn la estructura de acuerdo alsistema o sistemas elegidos.

Se analiza el flujo de cargas gravitacional ya que esto permitir definir mejor la configuracin de loselementos estructurales, sobre todo los soportantes, de cada uno de los niveles hasta la cimentacin, yde la cimentacin misma.

Composicin Estructural


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Composicin EstructuralCriterios de diseo para la seleccin de sistemas estructurales 2

2. Fuller Moore. Comprensin de las estructuras en arquitectura. Ed. Mc Graw Hill Pp. 20,21


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1. Edward Allen, Joseph Iano. El anteproyecto arquitectnico, guia para su ejecucin. Ed. Limusa Wiley. Pp. 20,21


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Antes de iniciar con la composicin de los elementos estructurales es recomendableconocer de manera genrica como estn constituidos los sistemas estructurales, as como los posibles claros que pueden librar. Para ello se dar la clasificacin de acuerdo asu comportamiento estructural enunciada por Heino Engel 3 (diapositivas, de la 10 a la 14) .

La decisin de la tipologa estructural esta vinculada tambin con los claros que estossistemas, pero sobre todo, subsistemas, pueden librar (en su longitud ms larga). Es porello que tambin es necesario, al momento de la eleccin de los tipos estructurales,tomar en cuenta este parmetro ya que ayudar a simplificar la eleccin, guindonos alas ms adecuadas (diapositivas, de la 15 a la 20).

Pasos a seguir en una Composicin Estructural

3. Heino Engel. Sistema de estructuras. Ed. Gustavo Gili.


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Sistemas estructurales de acuerdo a su funcin estructural

Fuente: Heino Engel. Sistema de estructuras. Ed. Gustavo Gili. Pp. 46-55

Sistema de formaactiva

ESTRUCTURAS DE CABLES1.1.1 Cables paralelos

1.1.2 Cables radiales1.1.3 Cables biaxiales1.1.4 Celosas de cables

ESTRUCTURAS DE TIENDA(VELARIAS O MEMBRANAS)1.2.1 Tiendas apuntadas1.2.2 Tiendas onduladas

1.2.3 Apuntadas indirectas

NEUMTICAS1.3.1 De naves neumticas1.3.2 De colchones de aire1.3.3 De tubos de aire

ESTRUCTURAS DE ARCOS1.4.1 Arcos lineales1.4.2 Bvedas1.4.3 Retculas abovedadas


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Sistemas estructurales de acuerdo a su funcin estructural Sistema de vector activoCERCHAS (ARMADURAS) PLANAS2.1.1 De cordn superior

2.1.2 De cordn inferior 2.1.3 De dos cordones2.1.4 Sobre-elevadas

CERCHAS (ARMADURAS) PLANAS COMBINADAS2.2.1 Cerchas lineales2.2.2 Cerchas plegadas

2.2.3 Cerchas cruzadas

CERCHAS (ARMADURAS) CURVAS2.3.1 De curvatura simple2.3.2 En forma de silla de montar 2.3.3 En forma de cpula2.3.4 En forma esfrica

MALLAS ESPACIALES2.3.1 Espaciales planas2.3.2 Espaciales plegadas2.3.3 Espaciales curvadas2.3.4 Espaciales lineales


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Sistemas estructurales de acuerdo a su funcin estructural Sistema de seccin(masa) activaVIGAS (TRABES)3.1.1 Vigas de un vano

3.1.2 Vigas continuas3.1.3 Vigas articuladas2.1.4 Vigas en voladizo

PRTICOS (MARCOS)3.2.1 De un vano3.2.2 De varios vanos

3.2.3 De una planta

RETCULA DE VIGAS3.3.1 Homogneas3.3.2 escalonadas3.3.3 Concntricas

LOSAS3.1.1 Losas uniformes3.1.2 Losas nervadas3.1.3 Prtico (marco) de losas2.4.4 Losas en voladizo


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Sistemas estructurales de acuerdo a su funcin estructural Sistema desuperficie activa

LMINAS (PLACAS)4.1.1 de un vano4.1.2 continuas4.1.3 En voladizo4.1.4 Cruzadas

LMINAS (PLACAS) PLEGADAS

4.2.1 Prismticas4.2.2 Polidricas4.2.3 Interseccionadas4.2.4 Lineales

MEMBRANAS (CASCARONES)4.3.1 De curvatura simple4.3.2 En forma de cpula4.3.3 En forma de silla de montar 4.3.4 Lineales


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Sistemas estructurales de acuerdo a su funcin estructural Sistema de alturaactivaRASCACIELOS RETCULRES5.1.1 Retculas porticadas

5.1.2 Retculas en celosa5.1.3 Retculas de columnas rigidizadas5.1.4 Retculas laminares

RASCACIELOS PERIMETRLES5.2.1 De prticos (marcos)5.2.2 De celosas5.2.3 de columnas rigidizadas5.2.4 Laminares

RASCACIELOS CON NCLEO5.3.1 Ncleo en voladizo5.3.2 Ncleo portante indirecto5.3.3 Combinaciones de ncleos

RASCACIELOS TIPO PUENTE5.4.1 Puentes de jcenas5.4.2 Puentes de una planta5.4.3 Puentes de varias plantas


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralUtilizacin del sistema estructural de acuerdo al material aemplear y claro a librar


Fuente: Heino Engel. Sistema de estructuras. Ed. Gustavo Gili. Pp. 62


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Sistema de vector activo



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Sistema de vector activo


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Sistema de seccin(masa) activa



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Sistema de seccin(masa) activa


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Sistema desuperficie activa



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Sistema desuperficie activa


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Fuente: Sal Daz Godnez. Manual de diseo y clculo de estructuras. Documento en PDF. Pp. 12


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Fuente: Sal Daz Godnez. Manual de diseo y clculo de estructuras. Documento en PDF. Pp. 12

Comparativo de resistencia de algunos materiales


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralTipos de soporte (apoyos) ms empleados en arquitectura

Rodillo

Balancn

Conexin tipocople

Perno o bisagraantifriccin

Soporte tipoperno o bisagra

Soporte fijo(Empotramiento)


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralTipos de soporte (conexin entre elementos) ms empleados en arquitectura

Conexin tipo gancho paraviguetas

Conexin tipo anclaje

Conexin tipo gancho paravigas

Conexin tipo post caps


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralDiversas conexiones entre elementos de madera y acero


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralDiversas conexiones entre elementos de concreto y acero


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralTipos de soporte (conexin entre elementos y apoyo a la cimentacin) ms empleados en

arquitectura

Conexin atornillada fija Indicacin de como atornillar la conexin

traccin directa

Indicacin de comodesatornillar la conexin

traccin inversa

Conexiones soldadas tpicas


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralPredimensionamiento de algunos elementos estructurales


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Pasos a seguir en una Composicin EstructuralPredimensionamiento de algunos elementos estructurales

ALGNAS FRMULAS MATEMTICASColumnas de concreto armado

Rectangulares

Circulares

Perfil IPR

Columnas de acero

Fuente: Fuller Moore. Comprensin de las estructuras en arquitectura. Ed. Mc Graw Hill Pp. 261-267

Fuente: Mauricio Tapia. Anteproyecto estructural. Ed. IPN Pp. 29-32


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Una vez que se haya comprendido la manera de trabajar de los diversos sistemasestructurales y haber definido el paso de esquematizacin (2D o 3D) de las relaciones

lgicas y funcionales entre los componentes arquitectnicos, el siguiente paso aseguir es:

a. Iniciar con los elementos que permiten la habitabilidad (piso y entrepisos)definiendo su estructuracin, esto es: Proceso que determina la morfologaestructural (sistema estructural y geometra de sus secciones), materiales a emplear,

dimensiones aproximadas (predimensionamiento) apoyos (soportes), la manera detrasmitir las cargas (verticales y horizontales) y comportamiento estructural. Todoesto, basndose, para ello en las dimensiones espaciales (claros) propuestos en elanteproyecto arquitectnico y considerando los puntos sobre regularidad que marcael artculo 6 de las normas complementaras de sismo del reglamento deconstrucciones del DDF.

b.Continuar con la estructuracin de los elementos verticales soportantes de losentrepisos, tomando en cuenta las mismas consideraciones antes expuestas, pero demanera acumulativa, esto es, considerando los elementos soportados horizontales.

c.Continuar con la definicin de la cubierta, como elemento horizontal soportado y

de sus elementos verticales soportantes.


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d. Realizar las modificaciones pertinentes, de acuerdo a la composicinarquitectnica, el proceso constructivo, las instalaciones, En este punto,tambin ser necesario probar con otros sistemas estructurales.

d. Analizar la propuesta estructural mediante simulacin infogrfica.

e. S esta es correcta, se pasar a la etapa final que consiste en eldimensionamiento (definicin, a detalle, del comportamiento estructural,

revisin final del cumplimientos e las normas y requisitos de seguridadinvolucrados y elaboracin de los planos estructurales y especificaciones ycriterios de construccin de la estructura.

En caso contrario se regresar a la propuesta inicial de composiscinestructural y/o arquitectnica.


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Elementos que permiten la habitabilidad (piso y entrepisos) Tipos de sistema estructural de superficie:

Los elementos de entrepiso cumplen las siguientes funciones:-Funcin arquitectnica: Separa unos espacios verticales formando los diferentespisos de una construccin; para que esta funcin se cumpla de una maneraadecuada, la losa debe garantizar el aislamiento del ruido, del calor y de visindirecta, es decir, que no deje ver las cosas de un lado a otro, pero sobre todo, lahabitabilidad que se da con la horizontalidad.

-Funcin estructural: Los elementos de entrepiso deben ser capaces de sostenerlas cargas de servicio como el mobiliario y las personas, lo mismo que su propiopeso y el de los acabados como pisos y revoques. Adems forman un diafragmargido intermedio, para atender la funcin ssmica del conjunto.

-(http://www.arquba.com/monografias-de-arquitectura/losas-de-entrepiso/)


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Tipos de Losa Macizas Planas

Flat-plate Flat-slab

Nervadas Reticulares Prefabricadas

Doble T Viga T

Vigueta y bovedilla Spancrete Siporex


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Losa Maciza

Losa unidireccional:

Son aquellas en que la cargase transmite en una direccinhacia los muros portantes;

son generalmente losasrectangulares en las que unlado mide por lo menos 1.5veces ms que el otro.


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Losa Maciza Losa bidireccional:

Es aquella que dispone de muros portantes en los cuatrocostados de la placa y la relacin entre la dimensin mayor yla menor del lado de la placa es de 1.5 o menos, se utilizanplacas reforzadas en dos direcciones.


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Losa Plana A diferencia de la losa maciza, la losa plana o placa trabaja

conjuntamente con las columnas de tal manera que, enconjunto, funcionan como marcos. Se tienen en una direccin


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Losa Plana O En dos direcciones


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Losa Nervada La losa nervada y reticular permite ahorrar material. En losas de

concreto armado la losa plana de concreto se coloca en la partesuperior, apoyado por vigas, tanto secundarias como principales.En la losa nervada se apoyan sobre trabes portantes Las vigassecundarias trabajan en conjunto dirigiendo sus cargas hacia lastrabes principales


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Losa Reticular A diferencia de la losa nervada, la losa reticular esta formadapor nervaduras (vigas secundarias) en las dos direcciones yesta soportada directamente por las columnas, trabajando enconjunto como un marco rgido.


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Losas Prefabricadas

Vigueta y bovedilla

Spancrete


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EJERCICIO PRCTICO

Estructuracin de una

casa habitacin de unnivel que se desplantasobre un terrenorectangular de 112 m 2 (7x 16 m) y que consta dedos recamaras, bao,

sala, cocina y comedor.Tiene jardn al fondo,lugar para un auto, patiode tendido y cuarto delavado oculto, los tresespacios al frente. Elbao se ilumina y seventila por un domo.Techo de dos aguas concada al frente y al fondo.

Esquema 2D en planta de los elementos arq. 1ra. Propuestade diseo


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EJERCICIO PRCTICO

1. Proponer el sistema estructural general, de acuerdo a:- Criterios de diseo como variables climticos.- Dimensiones de los claros a salvar.- Alturas y modulacin- Forma propuesta.- Materiales a emplear - Normatividad vigente.- Factibilidad econmica.- Estudio de anlogos.- Entre otros.


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EJERCICIO PRCTICO

b. Se buscara un sistema que cubra dicho claro de manera adecuada (6 m como mximo).

De las diapositivas de esta presentacin, observamos que solo 2 sistemas estructuralescumplen con esta condicin:

-De forma activa, subsistema de Bveda de mampostera (diapositiva 16)-De seccin activa, subsistema de losa de concreto armado (diapositiva 20).-Hay otra posibilidad, el sistema de superficie activa en su subsistema de placa plana verticalde concreto armado, sin embargo este sistema no es muy comn utilizarlo en casashabitacin, por lo que se substituir por el sistema de muros de carga de mampostera (nomanejado por el autor Heino Engel).

a. En cuanto a los criterios de diseo, en las diapositivas 6, 7 y 8, encontramos dospropuestas (de diferentes autores) que pueden servir como gua inicial , sin embargo lasprimeras etapas del proyecto (la definicin de alcances, el programa arquitectnico, ladiagramacin y el diseo), si son realizadas adecuadamente, son las que marcarn loscriterios a seguir en una composicin estructural.

En este primer ejercicio, de acuerdo a la funcin (vivienda), podemos observar en dichasdiapositivas que los sistemas estructurales que convendra usar seran: El sistema basado

en losas, soportado por muros de carga y/o columnas. El material podra ser: Madera,concreto armado o acero.


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EJERCICIO PRCTICO

c,. Con respecto a la altura a considerar, si se toma el indicado por el RC del DDF, se tendruna altura mnima de 2.5 m. Como la cubierta es a dos aguas, se tomar una pendiente del10%, mayor al 5% (para que se pueda considerar como inclinada, dato importante para lacarga viva).

Por cada metro se tiene una altura de 10 cm (10%), por tanto en 4 metros se tendr unaaltura de losa de 40 cm. La Altura mxima en la cumbrera ser de 2.9 m.

La forma de los espacios habitables son rectangulares, coincidiendo con la forma del terrenopor lo que la modulacin se basa en dicha geometra, teniendo, en esta propuesta de diseo,una modulacin homognea en direccin vertical y variando mnimamente (en cocina-comedor) en la direccin horizontal.


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EJERCICIO PRCTICOd. Con respecto a la forma, tambin ser necesario revisar la normatividad con respecto a suregularidad, artculo 6 de las NTC por sismo, y en el caso del sistema de muros de carga demampostera, el artculo 5 de las NTC de estructuras de mampostera, referente a los murosconfinados, en especifico lo relacionado a las dimensiones de los vanos y separacin, tantode castillos como de dalas de cerramiento.

Este ejercicio en particular cumple con los puntos 1 al 3 del artculo 6 (ver la presentacin dePower Point ESTRUCTURAS REGULARES SEGUN EL REGLAMENTO DEL DDF ).

Referente al punto 4 (entrantes y salientes), la propuesta de diseo tiene esta particularidaden el closet de la recamara principal. Tomando la longitud vertical (0.6 m), esta es menor al20% de los 8 m (1.6 m). En direccin horizontal, la longitud total es de 7m, por lo que el 20%de 7m = 1.4m., menor a la longitud del closet propuesta que es de 1.5 m; por tanto lalongitud del closet se deber reducir a 1.4 m.

El punto 6 hace referencia a los vanos en losas de entrepiso y techo. En nuestro ejercicio setienen propuestos 2 vanos, uno para el bao y otro para el rea del comedor, por lo que larevisin de este punto se har hasta que se defina el o los sistemas estructurales a emplear.


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EJERCICIO PRCTICOe. La factibilidad econmica es uno de los parmetros importantes a considerar y que estantimamente ligado a la eleccin del sistema estructural ya que una buena eleccin delsistema estructural y subsistemas (incluyendo sus materiales), no solo repercutir en unareduccin del costo de la obra, sino que habr un aumento en la eficiencia estructural de lamisma.

El ejercicio propuesto de una casa habitacin es una buena referencia de lo que se comentoen renglones anteriores. Pensemos que nos decidimos por el subsistema de losa maciza

(independientemente s sta estar soportada por muros de carga, por columnas o porambos), de acuerdo a tablas, nomogramas y frmulas, el claro largo mximo recomendable acubrir por este tipo de losa es de 6m. En nuestra propuesta de diseo tenemos tableros condimensiones (en su claro largo) variables, todas ellas menores a los 6 m. Si se tomar ladecisin de configurar los tableros de acuerdo a este diseo, obtendremos una estructurademasiada densa, sobrereforzada estructuralmente y, por ende, de un costo elevado. S por

el contrario, s se configuran los tableros de la losa maciza en magnitudes que sobrepasen lalongitud mxima recomendada, se obtendr una estructura muy poco densa, subreforzada(con peligro de perdida de estabilidad), muy pesada (ya que el peralte de los tablerosaumentaran) e igualmente poco econmica. En cambio si se opta por configurar los tablerosconforme al manejo de su longitud mxima, se podr obtener una estructura con unadensidad equilibrada, menos cargada y ms econmica, esto es, ms eficiente.


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EJERCICIO PRCTICOLo anteriormente expuesto no significa que no se puedan cubrir claros de mayoresdimensiones; claro que es posible, pero solo cambiando de sistema o subsistema estructuraly/o material. En nuestro ejercicio, s quisiramos que nuestro espacio interior (7 x 8m) estelibre de elementos interiores estructurales verticales (de soporte), se deber optar por unsubsistema, quizs de losa nervada o reticular, prefabricada (siporex o spancrete) o losaacero o una retcula de bvedas o placas planas o cascarones, ya sea de simple o doblecurvatura, entre otros, lo que nos lleva a modificar los elementos soportantes perimetrales,de acuerdo al comportamiento estructural elegido.

El estudio de los anlogos tambin ayuda a decidir la tipologa estructural general y de lascomponentes estructurales, sin embargo los anlogos son una simple gua, por lo que lacreatividad del diseador es el que decide el diseo final. los que se arriesgan son los quelogran romper la monotona y abrir nuevos paradigmas.


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BIBLIOGRAFA

Fuller Moore.COMPRENSIN DE LAS ESTRUCTURAS EN LA ARQUITECTURA, McGrawHill Interamericana, 2000. Mxico.

Mauricio Tapia Vargas. ANTEPROYECTO ESTRUCTURAL.IPN. 2003. Mxico.

Edward Allen y Joseph Iano. El anteproyecto Arquitectnico . Ed. Limusa/Wiley.

Shahin Vassigh, Associate Professor. Interactive Structures . Department of Architecture,University at Buffalo. The State University of New York. Libro digital.

Heino Engel. SISTEMAS DE ESTRUCTURAS. Primera Edicin tercera tirada. 2003. Edit.Gustavo Hill.

Departamento del Distrito Federal.NORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS DEELEMENTOS SOBRE SISMO.

Departamento del Distrito Federal.REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES DELDEPARTAMENTO DEL DISTRITO FEDERAL

composiscion estructural guion tecnico

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