sistemas estructurales
TRANSCRIPT
PROYECTO DE ESTRUCTURA
SISTEMAS ESTRUCTURALES
Alumno: T.S.U Karla Betancourt
C.I. 17.194.202
ESCUELA DE ARQUITECTURA
Tutor: Arq. Zhedily Guedez
Sistemas Estructurales
Es 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.
En algunos casos 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.
El sistema estructural constituye el soporte básico, el armazón o esqueleto de la
estructura total y él transmite las fuerzas actuantes a sus apoyos de tal manera que se
garantice seguridad, funcionalidad y economía.
En una estructura se combinan y se juega con tres aspectos:
• FORMA
• MATERIALES Y DIMENSIONES DE ELEMENTOS
• CARGAS
los cuales determinan la funcionalidad, economía y estética de la solución propuesta.
Sistema de Pórtico
Está formado por vigas y columnas, conectados entre sí por medio de
nodos rígidos, lo cual permite la transferencia de los momentos flectores y
las cargas axiales hacia las columnas. La resistencia a las cargas laterales de
los pórticos se logra principalmente por la acción de flexión de sus
elementos.
El comportamiento y eficiencia de un pórtico rígido depende, por ser una
estructura hiperestática, de la rigidez relativa de vigas y columnas. Para que
el sistema funcione efectivamente como pórtico rígido es fundamental el
diseño y detallado de las conexiones para proporcionarle rigidez y
capacidad de transmitir momentos
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.
• Su gran flexibilidad permite grandes desplazamientos lo cual produce daños en los
elementos no estructurales.
• Es difícil mantener las derivas bajo los requerimientos normativos.
• Por su alta flexibilidad, el sistema da lugar a períodos fundamentales largos, lo cual no es
recomendable en suelos blandos.
• El uso de este sistema estructural está limitado a estructuras bajas o medianas. Ya que a
medida que el edificio tenga más pisos, mayores tendrían que ser las dimensiones de las
columnas, lo cual puede hacer el proyecto inviable económica y arquitectónicamente.
Sistema de Muros Portantes (Estructura Tipo Túnel)Se conoce como sistema tipo cajón o tipo túnel a los arreglos entre placas verticales
(muros), las cuales funcionan como paredes de carga, y las placas horizontales
(losas). Este sistema genera gran resistencia y rigidez lateral, pero si la disposición de
los muros se hace en una sola dirección o se utiliza una configuración asimétrica en la
distribución de los muros, se generan comportamientos inadecuados que propician la
posibilidad del colapso.
En los sistemas tipo cajón, las cargas gravitacionales se transmiten a la fundación
mediante fuerzas axiales en los muros, los momentos flexionantes son generalmente
muy pequeños comparados a los esfuerzos cortantes, por lo cual no se puede esperar
un comportamiento dúctil, al no producirse disipación de energía.
Cuando se diseñen estos sistemas, es recomendable aprovechar la gran capacidad
de carga y la gran resistencia y rigidez lateral, pero recordar que al estar sometidos a
considerables esfuerzos cortantes, se debe diseñar el sistema a grandes cargas
laterales en el rango elástico, para no considerar reducciones importantes por
comportamiento inelástico
Ventajas:
• Es un sistema que constructivamente es rápido de ejecutar, ya que se utilizan encofrados
de acero con forma de “U Invertida” que dispuestos en el sitio permiten vaciar los muros y
las losas de manera simultánea. Se puede llegar a construir un nivel de 1200 m2 cada 3
días.
• Por el tipo de encofrado, el sistema permite que se construyan varios edificios
simultáneamente, ya que mientras un edificio se va desencofrando, se puede ir
encofrando el otro y así cumplir con los tiempos de fraguado del concreto.
• Comparado a un sistema aporticado tradicional, el sistema Tipo Túnel puede costar entre
un 25 a 30% menos. Además de su rápida ejecución, el hecho de ya tener muros permite
un ahorro en costos en la construcción de las paredes de bloques y el friso de las mismas.
• Es un sistema que bien configurado es poco propenso al colapso, ya que ofrece gran
resistencia a los esfuerzos laterales.
• Como es un sistema muy rígido, donde casi no se producen desplazamientos laterales, los
elementos no estructurales no sufren daños considerables.
• Termina siendo una estructura mucho más liviana que el sistema aporticado, y gracias a
su rigidez lateral se pueden llegar a construir edificios de más de 30 pisos de altura.
Desventajas:
• Por ser un sistema que posee gran rigidez, estará expuesto a grandes esfuerzos sísmicos,
los cuales tienen que ser disipados por las fundaciones, esto significa que debe estar
sustentado por un suelo con gran capacidad portante.
• Por poseer losas de delgado espesor, la longitud de los ramales de instalaciones de
aguas servidas es limitada. En algunos casos se tiene que llegar a aumentar el espesor de la
losa donde van ubicados los baños para poder cumplir con las pendientes.
• Por la continuidad de los muros en toda su longitud, existirán grandes limitaciones en
cuanto a la distribución de los espacios internos de cada planta, por lo que su uso principal
es de viviendas multifamiliares u hoteles.
• Generalmente se requiere en la planta baja mayores espacios libres, ya sea para
estacionamientos o en el caso de un hotel para el lobby. Como no se puede aumentar el
espesor de la losa, debido al encofrado, se tiene que implementar el uso de losas post-
tensadas, pero esta técnica no es aplicada en Venezuela.
• Puede llegar a ser un sistema muy vulnerable si la configuración estructural no posee
líneas de resistencias en las dos direcciones ortogonales. Por lo cual es muy importante que
exista una interacción entre Arquitecto-Ingeniero al momento de realizar el proyecto.
Sistema Dual (Pórticos rigidizados)
Es un sistema mixto de pórticos reforzados por muros de carga o diagonales de
arriostramiento. En este sistema los muros tienden a tomar una mayor proporción de
los esfuerzos en los niveles inferiores, mientras que los pórticos pueden disipar energía
en los niveles superiores.
Se genera una estructura con una resistencia y rigidez lateral sustancialmente mayor
al sistema de pórticos, lo cual lo hace muy eficiente para resistir fuerzas sísmicas. Y
siempre y cuando haya una buena distribución de los elementos rígidos, también se
puede obtener las ventajas del sistema aporticado, en cuando a su ductilidad y
distribución de espacios internos.
Se debe ser muy cuidadoso al momento de diseñar el sistema, ya que la interacción
entre el sistema aporticado y el de muros es compleja. El comportamiento de un
muro esbelto es como el de una viga de gran altura en voladizo, y el problema de
interacción se origina porque el comportamiento que tendría un sistema aporticado
sería muy distinto al de un muro de concreto.
En los pisos inferiores la rigidez del muro es muy alta, por lo que se restringe
prácticamente el desplazamiento, mientras que en los pisos superiores el muro en vez
colaborar a resistir lar cargas laterales, termina incrementando las fuerzas que los
pórticos deben resistir. Es por esto que se deben tener consideraciones muy puntuales
con el diseño del muro, intentando propinarle un gran momento de inercia para no
producir grandes desplazamientos
Perfiles Metálicos EstructuralesLos perfiles metálicos son aquellos productos laminados, fabricados usualmente para
su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Se distinguen:
Perfil T: Un perfil T es un prisma mecánico, frecuentemente fabricado en acero laminado
cuya sección tiene forma de T.
El extremo del alma es redondeado, así como las uniones de la misma con las caras
interiores de las alas y las aristas interiores de éstas.
Principalmente son utilizados en correas en entrepisos y techos: Como soporte de paneles
utilizados de encofrado perdido en losas de concreto armado para mezaninas industriales
y comerciales, viviendas, oficinas, estaciones de servicio y de transporte masivo, entre
otras.
Perfil doble T: Un perfil doble T (o perfil I o H) es un perfil laminado o armado cuyasección transversal está formada por dos alas y un alma de unión entre ellas.
Generalmente se usan como vigas de flexión, cuando los esfuerzos de torsión son
pequeños
Todos los perfiles doble T presentan un buen comportamiento para la flexión provocada
por un momento flector cuya dirección vectorial sea perpendicular al alma central. De
hecho, en esa situación los perfiles doble T constituyen una solución muy económica. Por
esa razón los perfiles doble T se usan para vigas en flexión recta.
Sin embargo, los perfiles doble T no tienen tan buen comportamiento para un momento
flector perpendicular a las alas o en casos de flexión esviada. Sin embargo, el principal
problema resistente que presentan es su escasa resistencia frente a torsión. En casos de
torsión grande es recomendable usar perfiles macizos o perfiles cerrados huecos. Otro
hecho que debe tenerse en cuenta es que cuando un perfil doble T se somete a torsión
sufre alabeo seccional, por lo que a la hora de calcular las tensiones es importante tener
en cuenta el módulo de alabeo y el bimomento que sufre el perfil.
Perfil UPN: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de U.
Se usan como soportes y pilares, soldando dos perfiles por el extremo de las alas,
formando un especie de tubo de sección casi cuadrada, con momento de inercia
muy semejante en sus dos ejes principales. Adicionalmente, en algunos casos permite
el uso del espacio interior para realizar conducciones
Perfil L: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de ángulo recto,con las alas de igual o distinta longitud. Las caras de éstas son paralelas entre sí, y la
unión de las caras interiores está redondeada. Las alas tienen el borde exterior con
aristas vivas, y el interior redondeado.
También existen perfiles L soldados. Se sueldan dos placas rectangulares para formar
una L. También existen perfiles L plegados.
Perfil LD: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de ángulo recto,con alas de distinta longitud. Las caras de éstas son paralelas, y la unión de las caras
interiores es redondeada. Las alas tienen el borde exterior con aristas vivas, y el interior
redondeado.
Perfiles de Carpintería Metálica
Los perfiles de Carpintería Metálica, son de uso general en la Fabricación de Muebles,
tales como escritorios, sillas, mesas, bancos, estanterías, etc., Trabajos de Herrería
como marcos de puertas y ventanas, rejas y barandas, cerramiento de balcones,
contenedores, cajas de volteo, refuerzos y como Correas, en aquellos casos en los
cuales las exigencias de carga no son muy elevadas.
Cerchas Metálicas
Se conoce bajo este nombre, a la viga armada o triangulada, destinada a soportar
las cargas de las correas de una cubierta, transmitiendo a su vez éstas, las cargas que
reciben a los apoyos. Estos elementos metálicos pueden realizarse por medio de
uniones roblonadas o soldadas.
Mallas Especiales
Es una tipología de estructura espacial, un sistema estructural compuesto por
elementos lineales unidos de tal modo que las fuerzas son transferidas de forma
tridimensional. Macroscópicamente, una estructura espacial puede tomar forma
plana o de superficie curva.
Las barras de las mallas espaciales funcionan trabajando a tracción o a compresión,
pero no a flexión. De esta manera las mallas espaciales cumplen lo siguiente:
• Las fuerzas exteriores sólo se aplican en los nodos.
• Los elementos se configuran en el espacio de tal modo que la rigidez de cada
unión se puede considerar despreciable, es decir, cada unión se considera una
articulación a efectos de cálculo.
Losacero
Losacero es un sistema de entrepiso metálico que le asegura máxima solidez a tus
proyectos. Además de brindarte una excelente resistencia estructural. Además
Losacero le ofrece mayor seguridad contra efectos sísmicos, ya que en función del
diseño, la losa actúa en conjunto con la estructura. Reduce los tiempos de
construcción, ya que pueden hacerse colados simultáneos de entrepisos y azoteas.
Membranas
Son estructuras elaboradas con postes, cables y textiles tensionados que permiten
diseños de gran variedad y belleza y pueden utilizarse como cubiertas y cerramientos
en estadios, coliseos, parques, centros comerciales, aeropuertos, plazoletas de
comidas, terminales de transporte, instalaciones deportivas y centros recreativos
Concreto Armado
Se le da este nombre al concreto simple más acero de refuerzo; básicamente
cuando tenemos un elemento estructural que trabajara a compresión y a atracción
(tensión). Ningún esfuerzo de tensión será soportado por el concreto, es por ello que
se debe incluir un área de acero que nos asuma esta solicitación, dicho valor se
traducirá en el numero de varillas y su diámetro, así como su disposición.
Muros Portantes
Las Estructuras con Muros Portantes incluyen un tipo de estructuras donde los
elementos verticales resistentes son los muros, y no los pilares como en el caso de las
Estructuras de Hormigón Armado; es decir que el elemento que recibe las cargas
posee una de sus dimensiones de un grosor muy inferior a la longitud y la altura.
La Madera como Elemento Estructural
La madera es uno de los elementos constructivos más antiguos que el hombre ha
utilizado para la construcción de sus viviendas y otras edificaciones. Pero para lograr
un resultado excelente en su trabajabilidad hay que tener presente ciertos aspectos
relacionados con la forma de corte, curado y secado. En este aspecto radica la
importancia de que exista información adecuada y estructurada a los actuales
requerimientos, ya que permite a los profesionales que intervienen en el diseño,
cálculo y ejecución de construcciones en madera, realizar una acertada gestión y
correcta utilización del material, con el objeto de cumplir altos estándares de calidad
y bienestar, a precios convenientes en el mercado.
Las propiedades principales de la madera son resistencia, dureza, rigidez y densidad.
Ésta última suele indicar propiedades mecánicas puesto que cuanto más densa es la
madera, más fuerte y dura es. La resistencia engloba varias propiedades diferentes;
una madera muy resistente en un aspecto no tiene por qué serlo en otros.
Cuando hablamos de las propiedades mecánicas de la madera, tenemos que hacer
hincapié en su constitución anatómica. La madera es un material anisótropo formado
por tubos huecos con una estructura ideal para resistir tensiones paralelas a la fibra.
La madera tiene una muy elevada resistencia a la flexión. La relación resistencia/peso
propio es 1.3 veces superior al acero y 10veces superior al hormigón. La resistencia a
la tracción y compresión paralelas a la fibra es buena en la madera. Las resistencias y
módulos de elasticidad en la dirección paralela a la fibra son mucho más elevados
que en la dirección perpendicular.