SISTEMAS ESTRUCTURALES

Definición – Características

Tipos

Perfiles Metálicos

Cerchas Metálicas

Mayas Espaciales

Losa acero

Membranas

Concreto Armado

Autor: Deily Rodríguez

C.I. 12.025.447

Cátedra: Proyecto de Estructura

Fecha: Junio 2014

El sistema estructural constituye el soporte básico, el armazón o esqueleto de la estructura total de una edificación y se encarga de transmitir las fuerzas actuantes a sus apoyos de tal manera que se garantice seguridad, funcionalidad y economía. Al combinar Forma, Materiales, Dimensión de los Elementos y Cargas, determina la funcionalidad, la economía y la estética de la propuesta. La elección de un sistema estructural adecuado tiene gran influencia en el comportamiento de la estructura ante la ocurrencia de un sismo. Las soluciones estructurales que se adopten en el proyecto están sujetas a las restricciones que existen con las interacciones de otros aspectos del proyecto, como el arquitectónico, instalaciones sanitarias, etc., también por limitaciones en costos, procesos constructivos o por tiempo de ejecución. Por otro lado, la adecuada selección del sistema estructural también depende de la altura del edificio, riesgo sísmico que exista en el área, capacidad portante del suelo, etc.

Sistemas Estructurales

Definición y Características

Tipos de Sistemas

Estructurales

Sistemas Aporticados: Conformado Por la unión de vigas y columnas, conectados a través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales de análisis (eje x y eje y).

Ventajas: Permite ejecutar todas las modificaciones que se quieran a la edificación , ya que los muros o paredes, al no soportar peso, tienen la posibilidad de moverse (Su Versatilidad es innovadora), funciona como aislante del ruido y calor.

Desventajas •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. •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.

Sistemas Estructurales a base de Muros:

Básicamente es un sistema estructural tipo cajón o tipo túnel a los arreglos entre placas verticales (muros) esta compuesto por elementos de área, en pocas palabras podemos decir que se desarrollara una resistencia a cortante utilizando armónicamente

los muros y las losas como elementos colectores y distribuidores. 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.

Tipos de Sistemas Estructurales

Ventajas: •Constructivamente es rápido de ejecutar. •Permite un ahorro en costos en la construcción de las paredes de bloques y el friso de las mismas. •Ofrece gran resistencia a los esfuerzos laterales. •Como es un sistema muy rígido, los elementos no estructurales no sufren daños considerables al momento de leves movimientos sísmicos. •Es 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: •Esta expuesto a grandes esfuerzos sísmicos, por su rigidez. •La longitud de los ramales de instalaciones de aguas servidas es limitada, debido a lo delgado de sus muros. • Existen 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. • 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.

Sistemas Combinados: 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.

Ventajas: 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.

Desventajas: 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.

Tipos de Sistemas Estructurales

Tipos de Sistemas Estructurales

Otros Sistemas:

Existen innumerables combinaciones de sistemas que se pueden realizar con elementos lineales, planos o curvos para emplear en zonas sísmicas. Buscando siempre obtener la mayor parte de la planta del edificio relativamente abierta, y con poca obstrucción de columnas y muros. La mayoría de estos sistemas se realizan con otros materiales que poseen mayor ductilidad y menor peso. Entre estos sistemas se pueden mencionar:

•Sistemas de Arcos: una estructura de compresión utilizado para cubrir grandes luces • Estructuras a Tracción: Se caracterizan por poder absorber esfuerzos de tracción, es decir, el esfuerzo al que está sometido un cuerpo por la acción de dos fuerzas opuestas. •Estructuras de superficies: Se utilizan para cubrir grandes superficies, son delgadas y generalmente resisten las cargas internas generadas por ellas mismas. Un ejemplo de estas serían las cúpulas y bóvedas.

Especie de conclusión

Perfiles Metálicos Estructurales y de Carpintería Metálica

Los perfiles metálicos son aquellos productos laminados, fabricados usualmente para su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Presentan diferentes características según su forma y dimensiones y se deben utilizar específicamente para una función concreta, ya sean vigas o pilares.

La carpintería metálica: Es un oficio en el que se utilizan metales para la fabricación de estructuras metálicas o artefactos para el cerramiento de viviendas u otros lugares como locales comerciales, tales como puertas, ventanas, muebles, accesorios, persianas, barandas, pasamanos, escaleras, entre otros. En los trabajos más habituales de carpintería metálica se utilizan el acero (aceros al carbono, aleados, de baja aleación ultra-resistentes, inoxidables, de herramientas), hierro, aluminio, cobre, latón, bronce, cristal, plástico. Los perfiles especiales en carpintería metálica son: Tubos, Ángulos o perfiles en L., Pletinas-perfiles en U., Perfiles en T., Perfiles en H. Cuadradillos.

Cerchas Metálicas y Mallas Espaciales

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. Es uno de los principales tipos de estructuras empleados en la ingeniería, ye que proporciona una solución practica y económica debido a la ligereza de peso y la gran resistencia, se pueden construir de madera y de acero. Se utilizan principalmente en construcciones con luces grandes, como techos de bodegas, almacenes, iglesias y en general edificaciones con grandes espacios en su interior.

La Malla espacial es una estructura elaborada a base de la unión de barras, en donde la distribución de esfuerzos se realiza en los tres ejes del espacio. También se le conoce como, estructuras tridimensionales, estructuras espaciales, estructuras articuladas o estructuras estéreas. Funcionan trabajando a tracción o a compresión, pero nunca a flexión. Este tipo de estructura es adecuada tanto para pequeñas marquesinas ornamentales por su valor estético como para instalaciones de grandes luces por su capacidad resistente.

Cercha Metálica

Mallas Espaciales

La Losa acero es aquella en que se utilizan chapas de acero o láminas de acero como encofrado colaborante o encofrado perdido, que sea capaz de soportar el hormigón vertido, la armadura metálica y las cargas de ejecución. Estas láminas de acero se combinan estructuralmente con el hormigón ya endurecido y actúa como armadura a tracción y se comporta como un elemento estructural mixto, se utiliza en entrepisos y techos.

Losa Acero

Ventajas Menor peso Diseño optimizado con ahorro de concreto debido a su

geometría. Facilidad de transporte Rapidez de montaje Seguridad y facilidad de instalación Facilita trabajos en pisos inferiores a los del vaciado del

hormigón Reducción de Plazos de construcción Funciona como una efectiva plataforma de trabajo

durante su instalación Reduce encofrados de losas

Maya de acero Concreto

Lamina de acero

Membranas

Son materiales impermeables, flexibles que protegen de la luz solar y temperaturas extremas. Ofrecen nuevas oportunidades en el mundo de la construcción y son cada ves mas populares. Por la libertad que ofrece se utiliza para cubrir luces grandes en espacios abiertos. Su flexibilidad, transparencia y la ligereza de los materiales es el atractivo que esta innovando actualmente siendo cada ves mas utilizado. Las membranas arquitectónicas tienen muchas cualidades técnicas y estéticas:

Permiten ilimitadas posibilidades de diseño. Se pueden instalar en todos los climas Producen ahorros en cimentación y estructura

porque son muy livianas. Son de larga duración y fácil mantenimiento. No se manchan fácilmente. La iluminación interna genera reflejos nocturnos

muy especiales. Evitan que pase el calor y mantienen ambientes

confortables en clima cálido. Permiten ahorros de energía en iluminación y

climatización.

Estadio Antonio Herrera Gutiérrez

Estadio Único Ciudad de La Plata

Concreto Armado y Muros Portantes

La combinación de Concreto reforzado con cabillas o mallas de acero (Armaduras), es lo que se conoce como Concreto Armado. También se puede armar con 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. Se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales.

Los Muros Portantes, son los que soportan una gran parte del peso de una edificación. Los muros portantes tienen que transmitir las cargas al terreno, estos a su vez deben de estar dotados de cimentación, para que el muro no se clave en el terreno. La cimentación donde se encuentran los muros de carga es conocida como zapata lineal o corrida. Los muros son superficies continuas, a los que hay que realizarles aberturas, ya sea para ventanas o puertas, con la finalidad de iluminar, comunicar espacios y ventilar. Es por esto necesario utilizar el dintel o el arco. Otro material que se une a la construcción es la madera, por permitir realizar huecos amplios.

La madera es un material natural, de poco peso y buena resistencia, pero de propiedades mecánicas muy variables. Aunque es combustible, sus propiedades mecánicas no se afectan con el fuego, como sí ocurre con los materiales metálicos como el acero y el aluminio. Es muy susceptible a los cambios de humedad y al ataque de insectos; sin embargo esta desventaja puede eliminarse con tratamientos químicos adecuados mediante el proceso de inmunización. Se puede utilizar en estructuras de gran complejidad tales como: cubiertas espaciales, puentes, teatros, auditorios, etc." Así como en estructuras habitacionales de solución sencilla. Uniones Eficientes: La madera se puede ensamblar y pegar con adhesivos apropiados, unir con clavos, tornillos, pernos y conectores especiales, utilizando herramientas sencillas y produciendo uniones limpias resistentes y durables.

La Madera como elemento estructural