Sistemas Estructurales Mas Usados en RD

Universidad Central Del Este

Diseño Estructural

Sistemas Estructurales Mas Usados En

Republica Dominicana

Sustentantes Jose Miguel Pichardo Santana 83667

Yaritza Elizabeth Diaz Gonzales 88081

Yamiset Nolasco Garcia 88664

Profesor Arq. CARLOS LOPEZ QUINTANILLA

Indice

Introduccion 2

¿que es un sistema estructural? 3

¿como elegir el sistema estructural? 4

Sistemas arquitectónicos

por tipo y modo de trabajo 6

o Sistemas porticados 6

o Sistemas abovedados 6

o Sistemas tensados 7

o Sistemas hinchables 7

o Sistemas mixtos 8

Sistemas estructurales empleados en RD 9

o Cables 9

o Arcos 12

o Cerchas 15

o Pórticos 18

o Parrillas, entramados o retículas de vigas 20

o Placas 24

o Membranas 27

o Cúpulas 29

Introducción

El presente trabajo aborda las ideas de como

deben ser los sistemas estructurales en la

republica dominicana, así mismo, encontramos la

expresión de la idea de un modelo estructural,

abarcando incluso el alcance de la teoría de las

estructuras, la aplicación de sus formas y su

lenguaje espacial en los proyectos arquitectónicos,

observando los mecanismos que redirigen las

fuerzas en otras direcciones y el conocimiento de

las geometrías estructurales para generar formas

y espacios.

El conocimiento de las leyes que rigen la

transmisión de cargas en las estructuras de forma

activa es un requisito previo para proyectar

cualquier tipo de estructura y, por ello, constituye

la primera base científica de cualquier ingeniero o

arquitecto

¿Que es un Sistema

Estructural?

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. La

estructura es y ha sido siempre un

componente esencial de la arquitectura, y es

precisamente el arquitecto quien, durante el

proceso de diseño, crea o idea la estructura

y sus proporciones correctas, siguiendo el

camino intuitivo y el científico, tratando de

lograr una combinación armónica entra la

intuición personal y la ciencia estructural.

¿Como elegir el Sistema Estructural?

Capacidad para resistir todas las cargas gravitacionales de manera

eficiente.

Resistencia ante las solicitaciones sísmicas en cualquier dirección, para

así prevenir el colapso.

Ductilidad, ya que no basta con que se alcance que se alcance el

estado límite de resistencia en una sección, lo que podría originar un

colapso, sino que también se requiere que posea capacidad de

deformarse sosteniendo su carga máxima, e inclusive, que posea una

resistencia de capacidad antes del colapso.

Permitir un flujo continuo de las fuerzas sísmicas hasta la fundación.

Redundancia, para que los elementos tengan capacidad de

deformaciones inelásticas y permitan la disipación de energía sin riesgo

a colapso de la edificación.

La elección de un sistema estructural adecuado tiene

gran influencia en el comportamiento de la

estructura ante la ocurrencia de un sismo. El sistema

debe poseer:

¿Como elegir el Sistema Estructural?

Exigencias básicas de una estructura

Las exigencias que debe cumplir toda la estructura son las siguientes:

1. Equilibrio: Exigencia fundamental que implica que todas las partes de

una edificación no presenten movimientos o que la resultante de las

fuerzas aplicadas sea igual a cero.

2. Estabilidad: Condición relacionada con los movimientos que puede

presentar un edificio en su totalidad debido a la aplicación de las

fuerzas, ya que, si una fuerza genera ciertos desplazamientos en el

edificio, este se vuelve inestable, siendo una condición no deseada en la

edificación.

3. Resistencia: Término referido a la capacidad de soportar las cargas

que se aplican en la estructura sin fallar.

4. Funcionalidad: Toda estructura debe cumplir a cabalidad con la

función asignada, por ello se debe evitar deformaciones grandes en la

estructura de tal magnitud que los usuarios no sientan cómodo el uso

del edificio.

5. Economía: Este es un aspecto fundamental, en toda estructura que

cumpla un fin utilitario, por lo general todo proyecto debe atenerse a

un presupuesto disponible para la construcción.

6. Estética: Esta influencia impone a la estructura elementos para la

escogencia del sistema estructural adecuado, pero se debe tener en

cuenta que en proyectos de gran tamaño el sistema estructural es

expresión de la arquitectura, por lo que un error de enfoque

estructural puede afectar la belleza del edificio.

Sistemas abovedados

Sistemas arquitectónicos por tipo y modo de trabajo

Sistemas porticados

Un sistema porticado es el que utiliza como estructura una serie

de pórticos dispuestos en un mismo sentido, sobre los cuales se

dispone un forjado. Es independiente de su arrostramiento, que

podrá hacerse con pórticos transversales, cruces de San

Andrés, pantallas u otros métodos; y del material utilizado,

generalmente hormigón o madera.

Con un origen hipotético en los primeros hornos de fundición, fue

un sistema muy utilizado en Mesopotamia y la Edad Mediaeuropea.

Se basa en bóvedas, que centran las cargas en arcos

reforzados por pilastras o contrafuertes.

Sistemas hinchables


Sistemas tensados

Se dice de todos los sistemas que trabajan a tracción, como los de

cables. Pueden ejemplificarse en las carpas de los circos. También

pueden ser sistemas de barras rígidas.

Funcionan bajo la presión de un gas comprimido entre membranas. El gas

hace que las membranas -telas, plásticos u o materiales sintéticos- se

estiren hasta que ya no den más de sí, y la propia presión que genere

hace que la estructura no se venga abajo.


Sistemas mixtos

Hay sistemas que utilizan propiedades de los anteriormente citados.

Por ejemplo, sistemas en voladizo que utilizan un gran apoyo que

funciona a compresión, con un cable a modo de segundo apoyo, que a

su vez lleva las cargas al primero. Fundamentalmente, el primer

apoyo estará trabajando a compresión compuesta, el voladizo

realmente será una viga que funcione a flexión, y el cable trabajará

a tracción.

Sistemas estructurales empleados en RD

Cables

Definición

Los cables son elementos flexibles debido a sus dimensiones

transversales pequeñas en relación con la longitud, por los cual su

resistencia es solo a tracción dirigida a lo largo del cable. La carga

de tracción se divide por igual entre los hilos del cable, permitiendo

que cada hilo quede sometido a la misma tensión admisible.

Ventajas

A pesar de la eficiencia y economía de los cables de acero no son

estos tan populares en estructuras pequeñas, debido a su flexibilidad,

ya que el cable es inestable y este es uno de los requisitos básicos

para las estructuras. (Salvadori y Heller, 1963).


Cables

Comportamiento

Los cables cambian su forma de acuerdo a las cargas a las que está

sometida y pueden dividirse en dos categorías de acuerdo con la carga:

1. Cables que soportan cargas concentradas. Cuando el cable

está sometido a este tipo de carga adquiere la forma de polígono

funicular, esta es la forma natural requerida para que las cargas

sean de tensión.

2. Cables que sostienen cargas distribuidas. Cuando el cable

sostiene una carga distribuida horizontal adquiere la forma de una

parábola y la configuración que adquiere sosteniendo su propio peso se

denomina catenaria, la cual es una curva diferente de la parábola.

Materiales

Debido a que los cables solo sostienen fuerzas de tracción, se hacen

de acero.

Cables


Arcos

Definición

generalmente resulta que una cubierta de elementos con simples o

doble curvaturas tales como los arcos o las cáscaras delgadas

resultan más económicas en consumo de materiales, debido a la

capacidad de absorber las cargas con intervención mínima de flexión y

corte. Este sistema es el método estructural más antiguo utilizado

para puentes cuando las luces son demasiado grandes para poder

utilizar vigas rectas.

Comportamiento

Si se invierte la forma parabólica que toma un cable sobre el cual

actúan cargas uniformemente distribuidas según una horizontal, se

obtiene la forma ideal de un arco que sometido a ese tipo de carga

desarrolla sólo compresión, los momentos flectores y las fuerzas

cortantes se reducen al mínimo e incluso, en algunas estructuras, se

eliminan completamente.

La forma ideal de un arco capaz de resistir cargas determinadas por

un estado de compresión simple puede hallarse siempre con la forma

del polígono funicular correspondiente, invertido. La forma de un arco

debe ser funicular para las cargas más pesadas a fin de minimizar el

momento. Los arcos funiculares ocupan un extremo de la escala de

tensiones, con ausencia de flexión; las vigas ocupan el extremo

opuesto, trabajando sólo a la flexión.


Arcos

Ventajas

El arco es en esencia una estructura de compresión utilizado para

cubrir grandes luces. En gran diversidad de formas, el arco se utiliza

también para cubrir luces pequeñas, y puede considerarse como uno de

los elementos estructurales básicos en todo tipo de arquitectura. Un

arco lleva una combinación de compresión y flexión debido a no puede

cambiar su forma para los tipos de carga, por lo que el material a

usar debe soportar algo de flexión además de la compresión que se

genera por la forma curva. La forma de un arco es la funicular de la

carga muerta (no produce momento), por lo cual se introduce un

momento debido a la carga viva.

Materiales

Pueden ser de concreto armado, acero, mampostería (piedra o ladrillos).


Cherchas

Definición

La cercha es uno de los principales tipos de estructuras empleadas

en ingeniería. Una cercha, puede definirse como una estructura

compuesta de un número de elementos o barras unidos en sus extremos

por medio de pasadores sin fricción para formar una armazón rígida. Las

fuerzas externas y reacciones se supone que están en el mismo plano

de la estructura y actúan solamente sobre los nodos, en

consecuencia pueden considerarse como una estructura bidimensional.

Todas las cargas deben aplicarse en las uniones y no en los

elementos, las fuerzas que actúan en cada extremo de una barra se

reducen a una fuerza axial (tracción o compresión).

Ventajas

Proporciona una solución práctica y económica a muchas situaciones de

ingeniería, especialmente en el diseño de puentes y edificios.


Cherchas

Comportamiento

Considérese ahora la estructura obtenida por un cable que sostiene

un peso P, volcando hacia arriba el cable y reforzando sus tramos

rectos con el fin de conferirles resistencia a la compresión. La

"flecha negativa" o elevación modifica la dirección de todas las

tensiones y el cable invertido se convierte entonces en una

estructura de compresión pura: es el ejemplo más simple de armadura.

Las barras comprimidas transmiten a los soportes la carga aplicada en

la parte superior de la armadura, sobre los apoyos actúan, por

consiguiente fuerzas verticales iguales a la mitad de la carga y los

empujes dirigidos hacia afuera. El empuje puede absorberse por medio

de contrafuertes de material resistente a la compresión, por ejemplo

mampostería, o un elemento de tracción tal como un tensor de acero.

Tales armaduras elementales, de madera con tensores de hierro, se

construyeron en la Edad Media para sostener los techos de pequeñas

casas e iglesias.

cherchas


porticos

Definición

La acción del sistema de pilar y dintel se modifica en grado sustancial

si se desarrolla una unión rígida entre éste y los pilares resistentes

a la flexión. Esta nueva estructura, el pórtico rígido simple o de una

nave, se comporta de manera monolítica y es más resistente tanto a las cargas verticales como a las horizontales.

Comportamiento

Bajo la acción de cargas verticales, los tres elementos de un pórtico

simple (losa, viga y columna) se hallan sometidos a esfuerzos de

compresión y flexión. Con las proporciones usuales de vigas y

columnas, la compresión predomina en las últimas y la flexión en la

primera. Las columnas son relativamente esbeltas y la viga relativamente alta.

Materiales

El rascacielos es una de las grandes conquistas del moderno diseño

estructural, posibilitado por el pórtico de plantas múltiples y por

la elevada resistencia del acero y el hormigón. En pórtico pequeños

también se pueden hacer de madera.

porticos


Parrillas, entramados o retículas de vigas

Definición

Los elementos estructurales considerados hasta ahora tienen en

común la propiedad de transferir cargas en una sola dirección, desde

el punto de vista estructural sería más eficiente tener una

"transferencia bidireccional de carga". Esta dispersión se obtiene

mediante entramados (parrillas o retículas de vigas) y placas, que

actúan en un plano.

Una retícula de vigas es un sistema de vigas que se extiende en dos

direcciones con las vigas en cada dirección unidas unas con otras. Las

retículas están normalmente apoyadas en los cuatro lados de un

bastidor aproximadamente cuadrado y el peralte total de las vigas

puede ser menor que la de un sistema de vigas en una dirección.



Comportamiento

En la retícula, las vigas individuales son parcialmente soportadas por

vigas perpendiculares que se intersectan, las cuales están a su vez

parcialmente soportadas en otras vigas que también se intersectan.

Cuando un punto de carga se aplica en la intersección de dos vigas en

una retícula, ambas vigas se flexionan junto con las otras vigas

cercanas. Además de la flexión, esta interacción produce la torsión de

vigas adyacentes como resultado de las conexiones fijas en las

intersecciones de las vigas. Estas dos vigas perpendiculares entre sí

deben sufrir en su intersección igual deformación aunque tengan

distintas longitudes o distintas secciones.

Las cargas tienden a moverse hacia el soporte a lo largo de los

senderos de acción más cortos, determinando la relación de los lados

del rectángulo, llamada relación de aspecto, que debe ser menor de 1,5

para mantener la acción bidimensional.



Materiales

Las vigas en las retículas necesariamente se intersectan y su

continuidad una tras otra es esencial a su característico

comportamiento de flexión bidimensional. Esta continuidad es más fácil

de lograr en algunos materiales que en otros. En concreto es fácil

formar retículas proporcionándole el refuerzo de acero extendido de

forma continua a través de las intersecciones. La sección cuadrada de

vigas de acero se puede soldar en la intersección para proporcionar

la continuidad necesaria. Por otra parte, las vigas de madera serían

necesariamente discontinuas (al menos en una dirección) en las

intersecciones y, por consiguiente, inherentemente inadecuadas para el

uso en una retícula de vigas.

Parrillas, entramados o

retículas de vigas


placas

Definición

Una placa o losa es un elemento estructural monolítico de espesor

relativamente pequeño, usado para cubrir un área, que distribuye la

carga horizontalmente en una o más direcciones dentro de un solo

plano mediante flexión. Mientras que la resistencia a la flexión de una

losa es parecida a la de una viga, difiere de la de una serie comparable de vigas independientes en su continuidad en ambas direcciones.

Ventajas

Las placas presentan la ventaja constructiva de tener superficies

inferiores lisas, lo que permite el tendido sin impedimentos de cañerías,

conductos y otros elementos de los diversos sistemas mecánicos

requeridos en un edificio moderno. La eficiencia estructural de las

placas se ve disminuida debido a la distribución lineal de tensiones en

su espesor, esta ineficiencia se remedia disponiendo parte del material

lejos del plano medio o neutro de la placa y usarse para crear

nervaduras en una, dos e incluso tres direcciones. La placa nervada

presenta las ventajas de la continuidad debido a la losa y las ventajas del espesor debido a sus nervaduras.


placas

Comportamiento

El trabajo de una placa es similar a una parrilla con vigas soldadas

formado por un número infinito de vigas infinitamente pequeñas. Si esa

serie de vigas independientes y paralelas está sujeta a una sola concentración de carga, sólo la viga bajo la carga se deflectará.

Pero como las vigas que forman una losa están unidas y actúan

integralmente cuando se aplica una carga en un punto, las partes

adyacentes de la losa se activan para contribuir a su resistencia a la

flexión. La carga es distribuida lateralmente dentro de la losa como

resultado de la resistencia de cortante entre la parte cargada y las

áreas adyacentes. En consecuencia, las cargas concentradas dan como

resultado una flexión perpendicular localizada en la primera dirección de extensión causando torsión en la losa.

Materiales

Las losas son más comúnmente asociadas con la construcción de

concreto reforzado. Sin embargo, se puede lograr el comportamiento

de la losa con una variedad de otros materiales, en especial la madera.

placas


MEMBRANAS

Descripción

Una membrana es una hoja de material tan delgada que, para todo fin

práctico, puede desarrollar solamente tracción. Buenos ejemplos de

membrana constituyen un trozo de tela o de caucho. En general, las

membranas deben estabilizarse, principalmente porque su forma

funicular para cargas horizontales difiere de las de las cargas

verticales. La estabilización se obtiene por medio de un esqueleto

interno o por pre-tensión producido por las fuerzas externas o por presión interna.

Comportamiento

Las membranas son estructuras que resisten en dos dimensiones, la

cual no desarrolla apreciable esfuerzos de placa como flexión y

corte, porque su altura es muy pequeña en comparación con su luz.

Dado que la altura que tiene este tipo de elementos se produce en la

membrana una doble curvatura, la cual se puede considerar a la

membrana como la intersección entre dos cables, en la cual la carga

que lleva la membrana es la suma de los dos cables. Las membranas

solo transmiten tensión y actúan esencialmente como una red de cables.

MEMBRANAS


cupulas

Definición

La cúpula o domo es una superficie que se obtiene por la rotación de

una curva plana alrededor de un eje vertical (superficie de

revolución) y resiste sólo fuerzas de compresión, para ello se evita la

tendencia al aumento del diámetro en la base mediante un elemento más rígido a todo lo largo del soporte.

Comportamiento

La mayoría de las cúpulas son circulares, aunque hay algunos

ejemplos elípticos. Todas se deben diseñar para resistir los empujes

laterales; de otro modo se expandirían y esto produciría tensión

perimetral. Las cúpulas elípticas se definen por la rotación de media

elipse alrededor de su eje vertical; su comportamiento no es tan

eficiente como el de una cúpula esférica, pues la parte superior de la

cáscara es más plana y la disminución de curvatura introduce mayores

tensiones. En cambio, la cúpula parabólica puede tener mayor

curvatura en la parte superior y presenta ventajas estructurales, aun comparada con la esfera.

cúpulas

conclusion

Al concluir este tema se puede apreciar la

variedad de sistemas estructurales que existen en

republica dominicana, los cuales no abarcan el

completo marco de los sistemas estructurales

existentes.

Los sistemas estructurales son el requisito

necesario para desarrollar a fondo el urbanismo de

la ciudad en su tercera dimensión. Solo a través de

estructuras espaciales, se pueden resolver

técnicamente las problemáticas constructivas de

hoy en día a escala urbana.

Por lo tanto, conocer los sistemas estructurales

usados en Republica Dominicana no solo es

imprescindible para los proyectistas de edificios de

gran altura, sino también para los futuros

proyectistas de estructuras urbanas

tridimensionales.

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