REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION

I.U.POLITECNICO SANTIAGO MARIÑOESCUELA. ARQUITECTURA-41

CATEDRA. PROYECTO DE ESTRUCTURASSEDE-BARCELONA

SISTEMAS ESTRUCTURALES

ALUMNO PROFESORLECA, JUAN CARLOS HECTOR MARTINV-22.873.141

Un sistema estructural es el modelo físico que sirve de marco para los elementos estructurales, y que refleja un modo de trabajo. Un objeto puede tener, a su vez, una mezcla de sistemas estructurales.

SISTEMA ESTRUCTURAL

Un sistema estructural deriva su carácter único de cierto numero de consideraciones; consideradas por separados, son las siguientes:· Funciones estructurales especificas resistencia a la compresión, resistencia a la tensión; para cubrir claros horizontales, verticalmente; en voladizo u horizontal.· La forma geométrica u orientación· El o los materiales de los elementos· La forma y unión de los elementos· La forma de apoyo de la estructura· Las condiciones especificas de carga· Las consideraciones de usos impuestas· Las propiedades de los materiales, procesos de producción y la necesidad de funciones especiales como desarmar o mover

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALESESTRUCTURAS MACIZAS: Son aquellas en las que la resistencia y la estabilidad se logran mediante la masa, aun cuando la estructura no se completamente sólida.

ESTRUCTURAS RETICULARES: Consiste en una red de elementos ensamblados

ESTRUCTURAS SUPERFICIALES: Pueden tener alto rendimiento debido a su función doble como estructura y envolvente, pueden ser muy estables y fuertes.

TIPOS DE ESTRUCTURAS

MUROS ESTRUCTURALESCuando este sistema se utiliza tiene dos elementos distintivos en la estructura general del edificio:

Muros: Utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro. Generalmente son elementos a compresión. Pueden ser monolíticos o entramados ensamblados de muchas piezas.Aunque no se utilizan para transmisión de carga vertical se utilizan, a menudo, para dar estabilidad lateral.

Elementos para cubrir claros: Funcionan como pisos y techos. Dentro de estos se encuentran una gran variedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero.

SISTEMA DE POSTES Y VIGASEl uso de troncos y árboles en las culturas primitivas como elementos de construcción fue el origen de este sistema básico, la cual es técnica constructiva importantes del repertorio estructural.Los dos elementos básicos son:

Poste: es un elemento que trabaja a compresión lineal y esta sujeto a aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa.

Viga: básicamente es un elemento lineal sujeto a una carga transversal; debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexión y resistir deflexión excesiva.

La estructura de vigas y postes requiere el uso de un sistema estructural secundario de relleno par producir las superficies de los muros, pisos y techos.

Algunas variaciones de este sistema son:Extensión de los extremos de las vigasSujeción rígida de vigas y postesSujeción rígida con extensión de los extremos de las vigasEnsanchamiento de los extremos del posteViga continua

MARCOS RÍGIDOSCuando los elementos de un marco lineal están sujetos rígidamente, es decir, cuando las juntas son capaces de transferir flexión entre los miembros, es sistema asume un carácter particular. Si todas las juntas son rígidas, es imposible cargar algunos de los miembros transversalmente sin provocar la flexión de los demás.

SISTEMAS PARA CUBRIR CLAROS PLANOSConsiste en producir el sistema en dos sentidos del claro, en vez de uno solo. El máximo beneficio se deriva de una claro en dos direcciones si los claros son iguales. Otro factor importante para incrementar el rendimiento es mejorar la característica de la flexión de los elementos que cubren el claro.

SISTEMA DE ARMADURASUna estructura de elementos lineales conectados mediante juntas o nudos se puede estabilizar de manera independiente por medio de tirantes o paneles con relleno rígido. Para ser estables internamente o por si misma debe cumplir con las siguientes condiciones:

Uso de juntas rígidas

Estabilizar una estructura lineal: Por medio de arreglos de los miembros en patrones rectangulares coplanarias o tetraedros espaciales, a este se le llama celosía.Cuando le elemento estructural producido es una unidad para claro plano o voladizo en un plano, se llama armadura. Un elemento completo tiene otra clasificación: arco o torre de celosía.

SISTEMA DE ARCO, BÓVEDA Y CÚPULAEl concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros, mediante el uso de compresión interna solamente. El perfil del arco puede ser derivado geométricamente de las condiciones de carga y soporte. Para un arco de un solo claro que no esta fijo en la forma d resistencia a momento, con apoyos en el mismo nivel y con una carga uniformemente distribuida sobre todo el claro, la forma resultante es la de una curva de segundo grado o parábola. La forma básica es la curva convexa hacia abajo, si la carga es gravitacional.

ESTRUCTURAS A TENSIÓNLa estructura de suspensión a tensión fue utilizada ampliamente por algunas sociedades primitivas, mediante el uso de líneas cuerdas tejidas de fibras o bambú deshebrado. Desde el punto de vista estructural, el cable suspendido es el inverso del arco, tanto en forma como en fuerza interna. La parábola del arco a compresión se jala para producir el cable a tensión.

ESTRUCTURAS DE SUPERFICIESSon aquellas que consisten en superficies extensas, delgadas y que funcionan para resolver solo fuerzas internas dentro de ellas. El muro que resiste la compresión, que estabiliza el edificio al resistir el cortante dentro de un plano y al cubrir claros como una viga, actúa como una estructura de superficie. La bóveda y la cúpula son ejemplos de este tipo.Las estructuras de superficie más puras son las que están sometidos a tensión. Las superficies a compresión deben de ser más rígidas que las que soportan tensión, debido a la posibilidad de pandeo.

SISTEMAS ESPECIALES

ESTRUCTURAS INFLADAS: Se utiliza inyección o presión e aire como recurso estructural en una variedad de formas.

ESTRUCTURAS LAMINARES: es un sistema para moldear superficies de arco o bóveda, utilizando una red de nervaduras perpendiculares que aparecen como diagonales en planta.

CÚPULAS GEODÉSICAS: ideada para formar superficies hemisféricas, se basa en triangulación esférica.

ESTRUCTURAS DE MÁSTIL: existen estructuras similares a los árboles, que tienen piernas únicas para apoyo vertical y que soportan una serie de ramas. Requiere bases muy estables, bien anclados contra el efecto del volteo provocado por fuerzas horizontales.

CERCHAS METALICASLas cerchas o armaduras son uno de los elementos estructurales que forman parte del conjunto de las estructuras de forma activa.

Es por ello que para establecer los aspectos relacionados con las cerchas, a continuación se indica las propiedades de la cercha como elemento estructural sometido a tracción y compresión.

Además se muestra las propiedades que rige el diseño de la cercha, así como las unidades adicionales requeridas, asimismo se indica el procedimiento para estimar las dimensiones de las secciones transversales de los componentes de la cercha.

MALLA ESPACIALes 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 mallas espaciales son aquellas en las que todos sus elementos son prefabricados y no precisan para el montaje de medios de unión distintos de los puramente mecánicos1

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:

LOSA ACEROEs una lámina de alma de acero acanalada galvanizada con nervaduras transversales para usar como losa de entrepiso o techo. Esta fabricada con acero estructural galvanizado en ambas caras, bien galvanizado y prepintado en la parte expuesta o inferior de la losa.

Posee una alta resistencia estructural debido a su troquel trapezoidal y alto de 6.00 centímetros que le permite una alta capacidad para resistir cargas, pero sobre todo por su adecuada distribución de refuerzos para cubrir cargas.

Esta lámina sirve de formaleta al momento del armado y fundición del concreto, además es el refuerzo principal de acero durante la vida útil de la losa.

Con esta lámina es posible colocar apoyos con una mayor separación que las losas tradicionales manteniendo altas cargas de diseño. Posee un ancho total de 1.00 metros y un ancho útil de 0.95 centímetros; puede fabricarse a la medida por lo quereduce costos por concepto de traslapes, necesidad de pocos apoyos y rapidez de instalación.

Ventajas:El galvanizado de la lámina 183 gr/m2 (G-60), le garantiza una larga vida útil en cualquier condición ambiental.Elimina el uso de puntales, reduciendo costos de instalación.Logra placas más livianas (10 a 12 cm de altura), reduciendo peso en vigas y columnas.No es necesario colocar cabillas de refuerzo, ya que el diseño de la lámina y el concreto se integran en la placa, permitiendo al acero aportar sus cualidades estructurales.Se instala de forma rápida y limpia.

Desventajas:Cuando se combina con el vaciado de la losa de concreto, su peso x metro cuadrado es alto, pudiendo llegar hasta 300 kg /m2.Su acabado inferior no es acorde para viviendas. Requiere plafón.

Una membrana es un elemento estructural o de cerramiento, bidimensional, sin rigidez flexional que soporta tensiones y esfuerzos normales. Por ejemplo, la lona de un circo o la vela de un barco funcionan estructuralmente como membranas.

MEMBRANA ESTRUCTURAL

CONCRETO ARMADOLa técnica constructiva del concreto-armado consiste en la utilización de concreto con barras o mallas de acero, llamadas armaduras.

También es posible armarlo 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 concreto armado sutiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de concreto proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.

ESTRUCTURAS DE MADERALa utilización de la madera como sistema constructivo o como elemento estructural ha acompañado al hombre a lo largo de toda la historia. Al principio, junto a la piedra, era el principal elemento constructivo.

Posteriormente aparecieron nuevos materiales que relegaron su utilización. Actualmente la evolución de su tecnología permite obtener productos estructurales más fiables y económicos, y su mejor conocimiento, tanto desde el punto de vista estructural como ecológico y medioambiental, la permite competir con el resto de los materiales estructurales.

Si se comparan las propiedades de la madera como material estructural con las del acero o el hormigón, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

a) Elevada resistencia a la flexión, sobre todo en relación a su peso propio (la relación resistencia/peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la del hormigón).

b) Alta capacidad de resistencia a tracción y compresión en dirección paralela a la fibra.

c) Escasa resistencia a cortante. Esta limitación se presenta también en el hormigón pero no en el acero.

d) Escasa resistencia a compresión y a tracción en dirección perpendicular a la fibra. Sobre todo en tracción, lo que supone una característica muy particular frente a los otros materiales.

e) Bajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero. Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente.

f) Buen comportamiento en situación de incendio.