INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCMICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN BARQUISIMETO

DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA

SISTEMAS ESTRUCTURALES

ALUMNO:

Kayglevis Sierra

C.I: 17.756.668

Proyecto de Estructura

Barquisimeto, JUNIO 2014

Sistemas estructurales: Son las estructuras compuestas de varios

miembros, que soportan las edificaciones y

tienen además la función de soportar las cargas

que actúan sobre ellas transmitiéndolas al

suelo.

Características de los sistemas estructurales:

Es lograr que se a lo suficientemente resistente para

soportar las cargas que le son transmitidas por los

elementos que soportan, como cubiertas, entrepisos, otros

muros superiores, etc. Para lograr la resistencia necesaria

se debe tener en cuenta, el espesor del muro, la calidad de

los materiales con que se construye, la altura y el tipo de

carga que soportará. Los muros de carga reciben y

transmiten las cargas de forma lineal.

De acuerdo al material con que son construidos, pueden ser

de hormigón armado, piedras naturales, ladrillos de barro y

bloques de mortero. Estos últimos son los más usados,

debido al alto costo de los de hormigón, y las piedras están

en desuso. Cuando los muros de carga se construyen de

ladrillos, tienen espesores del largo de un ladrillo (citarón),

o sea, unos 0,25 m, aunque para cargas ligeras se emplea la

forma de citara, teniendo entonces el ancho que es de 0,12

m.

Cuando es de bloques, el espesor será de 0,20 m que es el

ancho estándar de un bloque. Tanto en un caso como en el

otro, los elementos se unen entre sí con una mezcla

aglutinante de cemento, arena y recebo, o de cemento, cal y

arena, o de cemento y arena.

Atendiendo al material de construcción, pueden ser: Estructuras de acero Estructuras de hormigón armado Estructuras de madera

Estructuras de acero Son las que los elementos soportantes, tanto verticales (columnas), como horizontales (vigas), son de perfiles de acero laminado, como angulares, canales, vigas I, etc.

Estructura de acero. Son elementos prefabricados que se preparan en un taller y se llevan a la obra listas para ser colocadas. En comparación con otros sistemas estructurales, este es más económico debido al ahorro del tiempo de ejecución. La unión de los elementos entre sí, se hace remachada, soldada, o con pernos y/o pasadores.

Las estructuras de acero se fabrican con piezas de perfiles de acero ensambladas

Ventajas Las estructuras pueden hacerse de sección menor que con otros materiales, pues el material es homogéneo y muy resistente. Desventajas • Deben protegerse de la corrosión con pinturas especiales o recubrimiento de hormigón. • Son peligrosas en caso de incendio, pues tienden a deformarse por el calor.

Estructuras de hormigón armado Los miembros del hormigón armado están constituidos por hormigón y barras de acero (cabillas) que son el refuerzo. Su función principal es resistir esfuerzos de compresión, y la del refuerzo, soportar fuerzas de tracción, pero ambos materiales trabajan como una unidad

Ventajas • Su plasticidad, que permite su adaptación a infinidad de formas mediante el empleo para la fundición, de moldes y encofrados. • Resistencia al fuego (comienza a destruirse a partir de los 600° C. • Durabilidad: su calidad mejora con el tiempo. • Costo de mantenimiento mínimo. • Es un material bastante impermiable. Desventajas • Material muy pesado (2400 kg/m³) • Control de la calidad complejo. • Tiempo para obtener su resistencia útil (unos 28 días). • Técnica compleja (esmerada ejecución, encofrado, fundición, curado y desencofrado).

Estructura de madera En esta, los elementos estructurales se fabrican de madera. Requiere gran habilidad para lograr sus uniones, ensambles y conexiones, según el tipo de madera usado, así como una gran precisión para el montaje (ver imagen principal). El montaje de estas estructuras es bastante rápido, pues no se necesitan grandes equipos de izaje por lo liviano del conjunto. Se emplean en naves industriales y en otras construcciones que tengan un destino provisional.

Ventajas • Ligereza • Economía • Facilidad de elaboración Desventajas • Combustibilidad • Mantenimiento

Perfiles metálicos estructurales Son aquellos productos laminados, fabricados usualmente para su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Se distinguen en: • Perfil T: es un

prisma mecánico, frecuentemente fabricado en acero laminado cuya sección tiene forma de T. • Perfiles doble T: es un perfil laminado o armado cuya sección transversal está formada por dos alas y un alma de unión entre ellas.

• Perfiles no ramificados: o Perfil UPN: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de U. o Perfil L: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de ángulo recto, con las alas de igual o distinta longitud. o Perfil LD: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de ángulo recto, con alas de distinta longitud

Perfiles metálicos estructurales o Perfil IPN: es un tipo de producto laminado cuya sección tiene forma de doble T también llamado I y con el espesor denominado normal. o Perfil IPE: es un producto laminado cuya sección normalizada tiene forma de doble T también llamado I y con el espesor denominado Europeo. Las caras exteriores e interiores de las alas son paralelas entre sí y perpendiculares al alma, y así las alas tienen espesor constante (principal diferencia con respecto al perfil IPN). o Perfil HE: es un tipo de perfil laminado cuya sección transversal tiene forma de doble T, con alas más anchas que un perfil doble T de tipo IPN o IPE. Las caras exteriores e interiores de las alas son paralelas entre sí y perpendiculares al alma, por lo que las alas tienen espesor constante

Los Tubos de Carpintería Metálica (también conocidos como Tubo Pulido) 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.

ESTRUCTURAS COMPUESTAS POR ELEMENTOS TIPO CERCHA Este tipo de sistemas tienen la característica de ser muy livianos y con una gran capacidad de soportar cargas. Se utilizan principalmente en construcciones con luces grandes, como techos de bodegas, almacenes, iglesias y en general edificaciones con grandes espacios en su interior. Las cerchas también se usan en puentes, aunque para este tipo de estructuras los puentes atirantados, colgantes (cables), los puentes en vigas de alma llena (ya sea vigas armadas soldadas) y los puentes en concreto presforado se han desarrollado tanto que resultan ser sistemas mas atractivos para el diseñador. En las cerchas utilizadas para techos se busca

que su geometría conforme o supla la forma del techo. Por lo general el cordón superior conforma las pendientes del techo y el inferior es un tensor horizontal. En techos con luces grandes esto obligaría a tener una cercha muy alta en el centro, en ese caso se puede también hacer la cuerda inferior inclinada.

Mallas espaciales: 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 nudos. 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.

Las mallas espaciales están formadas por tres elementos distintos:1 • Barras: son los componentes lineales. • Nudos: elementos prefabricados que sirven de union de las barras. • Paneles: elementos de cerramiento

Existen distintas clasificaciones para las mallas espaciales: Existen tres sistemas claramente diferenciados resueltos con aproximación de malla espacial:

Por la disposición de sus elementos Por su curvatura

Ejemplos Bóvedas de cañón y sus derivadas Cúpulas esféricas Las estructuras metálicas plisadas Las cubiertas colgantes Las estructuras neumáticas

Ventajas Reparto de las cargas en todos sus elementos. Fácil instalación de servicios (eléctricos, aire acondicionado...) debido a la forma de estas estructuras. Gran robustez. Debido al elevado numero de elementos que constituyen las mallas espaciales, aunque uno (o varios) falle, no se produce el colapso total de la estructura. Empleo de componentes prefabricados. Estructuras ligeras. Reducción de gasto de material. Libertad en la localización de los apoyos, ya que pueden soportarse en cada uno de sus nudos. Geometría regular, lo que las dota de facilidad en la construcción. Facilidad de elevación.

Inconvenientes Coste elevado en comparación con otras estructuras. Dependiendo del sistema de montaje empleado, puede requerir mucho tiempo. Baja resistencia frente al fuego.

losa cero: Características: Losacero es una lámina corrugada de acero galvanizado estructural, perfilada para que se produzca un efectivo ajuste mecánico con el concreto, gracias a las muescas especiales que además sustituyen el acero a la tracción de la placa. Ventajas: • El galvanizado de la lámina le garantiza una larga vida útil en cualquier condición ambiental • En la mayoría de los proyectos se elimina el uso de puntales, reduciendo costos de instalación • Se obtienen placas más livianas ( 8 a 10 cm de espesor ) • Se instala de forma rápida y limpia. Usos: El losacero encuentra sus aplicaciones más importantes en la realización de entrepisos para edificaciones, ampliaciones y mezzaninas, puentes, estacionamientos, techos para viviendas unifamiliares.

Membranas: Elementos estructurales de superficie curva. En incisos anteriores se vio como puede aprovecharse la forma de un elemento lineal para transferir cargas transversales a los apoyos de la manera más eficiente. Este toma la forma de un cable para equilibrar las cargas exteriores mediante tensión axial o de un arco para hacerlo por medio de compresión. La membrana es un elemento superficial de espesor pequeño que colgándose de sus apoyos, toma la forma que le permite eliminar la flexión y transformar en tensión las cargas transversales aplicadas. La rigidez de una membrana se incrementa notablemente si se aplican tensiones en sus extremos para que quede reforzada antes de la carga. De esta manera la membrana sufre sólo pequeños cambios de forma al pasar de un estado de carga a otro.

Hormigón armado consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También se puede armar 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 hormigón armado se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.

Muros portantes: 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.

Ventajas: •Es un sistema que constructivamente es rápido de ejecutar •Por el tipo de encofrado, el sistema permite que se construyan varios edificios simultáneamente •Comparado a un sistema aporticado tradicional, el sistema Tipo Túnel puede costar entre un 25 a 30% menos. •Es un sistema que bien configurado es poco propenso al colapso. •Termina siendo una estructura mucho más liviana que el sistema aporticado.

Desventajas: •Por ser un sistema que posee gran rigidez, estará expuesto a grandes esfuerzos sísmicos. •Por poseer losas de delgado espesor, la longitud de los ramales de instalaciones de aguas servidas es limitada • su uso principal es de viviendas multifamiliares u hoteles. •Generalmente se requiere en la planta baja mayores espacios libres •Puede llegar a ser un sistema muy vulnerable

Los elementos estructurales en madera se remitirán a esa clasificación: a la compresión y a la flexión, en el primero de los casos tendremos las columnas en madera y las viguetas y vigas en madera. Columnas de madera Los elementos de madera sujetos a la compresión pueden ser de una sola pieza de madera maciza o terciada, o bien estar integradas por varios elementos ensamblados. El último tipo mencionado consta d dos o más elementos de madera resistentes a la compresión, cuyos ejes longitudinales son paralelos. Estos elementos están separados por medio de bloques en sus extremos y en sus puntos intermedios, y unidos a los bloques se paradores de los extremos por medio de conectores con resistencia adecuada al esfuerzo cortante. En consideración de la esbeltez que presente o requiera la columna, estas serán cortas, medianas y largas