Taller de Obras Civiles 4

TALLER DE OBRAS CIVILES

4ª Clase

TNS CONSTRUCCIÓN: ITC – 3er Semestre

PROFESOR : Andrés Moreno A. – Arquitecto

FECHA : 30 de Noviembre 2015

Contenidos y Programación

• Estudios Geotécnicos

• Estudios Oceanográficos

• Estudios Sanitarios (y Ambientales)

• Levantamientos Aero-fotogramétricos

Obras Civiles: Estudios Preliminares

(Macro Escala Territorial)

II Desarrollo de las Obras Civiles

Obras Civiles:

Etapas de Desarrollo

• Pre-factibilidad (Anteproyecto)

• Factibilidad (Proyecto)

• Ingeniería Básica

• Ingeniería de Detalles

• Licitación

• Construcción

• Puesta en Operaciones de la Obra

Obras Civiles: Estudios Preliminares

(Escala Territorial: Localizada)

• Estudios Preliminares

• Etapas de su Gestión y Desarrollo (*)


Obras Civiles Viales:

Puentes, Túneles

Tipología de Obras Civiles

Clasificación de los Puentes:

Sistema Estructural: Según el

concepto eestructural predominante

en el sistema diseñado, los puentes

pueden ser:

• Isostáticos

• Hiperestáticos

Este tipo de clasificación implica, eso

sí, ciertas consideraciones:

Puente Isostático sería aquel cuyostableros son estáticamente

independientes uno de otro y, a su

vez, independientes, desde el punto

de vista de flexión, de los apoyos que

los sostienen.

Puente Hiperestático sería aquel cuyos

tableros son dependientes uno de

otro, pudiendo establecerse o no una

dependencia entre los tableros y sus

apoyos.

Puente Isostático

Puente Hiperestático



Puentes, Túneles


Clasificación de los Puentes:

Sistema Estructural: Según el

concepto eestructural predominante

en el sistema diseñado, los puentes

pueden ser:

• Isostáticos

• Hiperestáticos

NOTA: Esta clasificación nunca será

efectivamente cierto a menos que se

ponga excesivo empeño en ello.

Todos los elementos de un puente no

podrán ser isostáticos, ya que por

ejemplo un tablero apoyado de un

puente está formado por un conjunto

altamente hiperestático de losa de

calzada, vigas y diafragmas

transversales (separadores), cuyo

análisis estático es complicado de

realizar.

Puente Isostático

Puente Hiperestático


Sistemas Estructurales

Obras Civiles

Sistemas Estructurales:

ESTRUCTURA:

Es el conjunto de elementos resistentesrelacionados entre si de manera

sistemática. Esto quiere decir que estos

elementos están convenientemente

vinculados entre si, mediante nudos,

para reaccionar eficientemente bajo

los efectos de cargas externas.

Las estructuras reciben las fuerzas

externas para luego, a través de sus

componentes, transmitirlas a los nudos

haciéndolas descender hasta llegar a

los apoyos o cimientos (según

corresponda) de la estructura.

Su fin, entonces, es resistir y transmitir

las cargas propias (y también sus

sobrecargas), a los apoyos

manteniéndose indeformable.



FUERZAS EN LA ESTRUCTURA:

• Compresión: Esfuerzo al que estásometido un cuerpo por la

aplicación de dos fuerzas opuestas

iguales que tienden a encogerlo y,

por tanto, deformarlo en cuanto a

disminuir su longitud.

• Tracción: En el cálculo de estructuras

en Ingeniería se denomina tracción

a la aplicación de dos fuerzas que

actúan en sentido opuesto sobre un

cuerpo, y que tienden a estirarlo.

Lógicamente, se considera que las

tensiones que tiene cualquier

sección perpendicular a dichas

fuerzas son normales a esa sección, y

poseen sentidos opuestos a las

fuerzas que intentan alargar el

cuerpo.

Obras Civiles





Flexión: Tipo de deformación quepresenta un elemento estructural

alargado (horizontal), al recibir una

fuerza en una dirección

perpendicular a su eje longitudinal.

Se evidencia en vigas y losas puesto

que, deben soportar su propio peso y

las sobrecargas para las que están

diseñadas.

Generalmente, y dentro de su rango

de permisividad, corresponde a

deformaciones imperceptibles a

simple vista.

Obras Civiles





Pandeo: Es un fenómeno deinestabilidad elástica que puede

darse en elementos esbeltos

(verticales) sometidos a compresión:

Se manifiesta por la aparición de

desplazamientos importantes

transversales a la dirección principal

de compresión.

Se evidencia en pilares y

columnas traduciéndose en la

aparición de una flexión

adicional, de carácter transversal,

al aplicar fuerzas axiales de

importancia sobre estos elementos.

Obras Civiles




EQUILIBRIO EN LAS ESTRUCTURAS:

Un requisito básico que una estructuradebe cumplir es el de no moverse; a

ésta capacidad la llamamos

EQUILIBRIO. En rigor toda estructura

tiene cierto grado de movimiento,

pero comparado a las dimensiones

que éstas pueden adquirir, son casi

imperceptibles. A simple vista,

cualquier estructura siempre nos

parece inmóvil y sin deformación

alguna.

Dentro de este contexto se debe

aclarar que un cuerpo no se mueve

en una sola dirección por lo que, si se

aplican otras fuerzas de igual

magnitud pero en sentido contrario a

las primeras, se les anula.

Cuando esto sucede se dice que el

cuerpo esta en perfecto equilibrio.


Obras Civiles

Nueva Sede Real Madrid FC, Madrid, España.

Puente Peatonal Kurilpa, Brisbane, Australia.



ESTABILIDAD EN LAS ESTRUCTURAS:

Es un concepto vinculado al peligrode movimiento lo que es inaceptable

para la estructura en su totalidad.

Por ello, se debe tener presente que

una estructura siempre es inestable

desde el punto de vista rotatorio.

Este peligro surge especialmente si:

• No se le ha dado un diseño formal en

adecuado equilibrio a la estructura.

• No se han efectuado las debidas

consideraciones respecto del tipo de

cimientos y apoyos usados.

• No se ha efectuado un estudio de

suelos que permita determinar si éste

es homogéneo, y de resistencia

uniforme compatible con nuestra

estructura.

Obras Civiles


Simulaciones del diseño de un Edificio en un Túnel de Viento.

Un sismo o un viento huracanado que actúe sobre un edificio alto que no esté

debidamente cimentado en la tierra y que, además, no esté debidamente

equilibrado en su propio peso y forma puede producir el desplome íntegro de

esa estructura.



















estructura.

Obras Civiles


Edificio Alto Río, Concepción, Chile.

Un sismo o un viento huracanado que actúe sobre un edificio alto que no esté

debidamente cimentado en la tierra y que, además, no esté debidamente

equilibrado en su propio peso y forma puede producir el desplome íntegro de

esa estructura.



















estructura.

Obras Civiles


Un edificio construido sobre la ladera de una colina empinada puede mostrar

una tendencia a deslizarse hacia abajo por acción de su propio peso. Este es un

caso de inestabilidad relacionado directamente con el estudio de suelos y con

los cimientos del edificio.


INTERMEDIO 4ª Clase






• FORMAS DE TRIÁNGULO:

El triángulo es el único polígono que

no se deforma cuando actúa sobre él

una fuerza.

Al aplicar una fuerza de compresión

sobre uno cualquiera de los vértices

de un triángulo formado por tres vigas,

automáticamente las dos vigas que

parten de dicho vértice quedan

sometidas a dicha fuerza de

compresión, mientras que la tercera

quedará sometida a un esfuerzo de

tracción.

Las estructuras pueden tomar diversas

formas pero ninguna será rígida o

estable hasta que no se triangule.

Obras Civiles


Cualquier forma geométrica que

adopten los elementos de una

estructura no será rígida o estable

hasta que se le triangule.



• FORMAS DE ARCO:

La forma de arco surgió en laantigüedad como solución para salvar

luces mayores a las que se podía

obtener mediante vigas de piedra o

madera elaboradas en una pieza.

Los arcos, por su forma, trabajan a la

compresión aunque pueden aceptar

cierto grado de flexión y, por su forma

geométrica, tienen la capacidad de

distribuir a través de su curvatura las

cargas hacia las bases que lo

soportan.

Son estructuras muy estables si tienen

cuerpo y si sus apoyos son los

adecuados.


Obras Civiles

Puente carretero, Río Itajaí-Acu, Santa Catarina, Brasil.



• FORMAS DE ARCO:

La forma de arco surgió en laantigüedad como solución para salvar

luces mayores a las que se podía

obtener mediante vigas de piedra o

madera elaboradas en una pieza.

Los arcos, por su forma, trabajan a la

compresión aunque pueden aceptar

cierto grado de flexión y, por su forma

geométrica, tienen la capacidad de

distribuir a través de su curvatura las

cargas hacia las bases que lo

soportan.

Son estructuras muy estables si tienen

cuerpo y si sus apoyos son los

adecuados.


Obras Civiles

Arco Reticulado Tridimensional.



• FORMAS MACIZAS:

Son piezas monolíticas (yvolumétricas), por lo que la mayoría

de las veces requieren de apoyo

superficial íntegro para funcionar

estructuralmente.

Lo anterior puesto que, aunque son

muy resistente a la compresión, son

débiles a los esfuerzos de tracción y,

dado su peso y su volumen se vuelven

frágiles ante este tipo de esfuerzo.

Para funcionar correctamente deben

soportar las cargas en toda su masa y

volumen para luego, a través de toda

su integridad, trasladarlas a sus

apoyos o cimientos para descargarlas

finalmente al suelo.

Obras Civiles


Catedral de Brasilia, Brasil.



• FORMAS MACIZAS:

VIGAS:

Forma estructural horizontal que

funciona bajo esfuerzos de flexión en

el sentido transversal a su longitud.

Cuenta con equilibrio estable cuando

sus extremos se apoyan para hacerla

funcionar como tal siendo capaces

de resistirse a si mismas y a sobrepesos

que estén dentro de su grado de

tolerancia estructural.

Sus extremos deben estar

convenientemente unidos a sus

soportes par que adquieran equilibrio

y estabilidad.


Obras Civiles

Viga de Acero.

Viga Reticulada compuesta.

Viga de H. Armado.



• FORMAS MACIZAS:

MURO:

Elemento que cumple una función

estructural como soporte de cargas

verticales y de contención de

empujes.

Formalmente es un volumen

prismático con dos dimensiones

predominantes - largo y alto- sobre la

tercera - el espesor-.

Es importante explicar que el muro, a

su vez, puede ser concebido como

una sucesión de pilares.

Obras Civiles


Muros Modernos:

Tabiquería / Semi-estructurales.



• FORMAS MACIZAS:

MURO:

Elemento que cumple una función

estructural como soporte de cargas

verticales y de contención de

empujes.

Formalmente es un volumen

prismático con dos dimensiones

predominantes - largo y alto- sobre la

tercera - el espesor-.

Es importante explicar que el muro, a

su vez, puede ser concebido como

una sucesión de pilares.

Obras Civiles


Muros Estructurales en H. Armado.



• FORMAS MACIZAS:

PILARES / COLUMNAS:

Son elementos estructurales lineales y

verticales solicitados a compresión.

La longitud y la sección transversal

(lado mínimo en la sección

rectangular, diámetro en secciones

circulares), debieran estar en relación

tal que, por su magnitud, no supere los

valores máximos permitidos para los

materiales.

A dicha relación entre la altura y lado

mínimo se la denomina esbeltez.

Obras Civiles

Sistemas Estructurales Columnas:

Coríntica (griega), Egipcia y Romana.

Pilar Estructural compuesto.



• FORMAS MACIZAS:

PILARES / COLUMNAS:

Son elementos estructurales lineales y

verticales solicitados a compresión.

La longitud y la sección transversal

(lado mínimo en la sección

rectangular, diámetro en secciones

circulares), debieran estar en relación

tal que, por su magnitud, no supere los

valores máximos permitidos para los

materiales.

A dicha relación entre la altura y lado

mínimo se la denomina esbeltez.

Obras Civiles


Estructura compuesta:

Encuentro Pilar/Viga en Acero.

Pilar Estructural H. Armado.



• HIPOSTÁTICOS: No aceptables en

construcción puesto que no ofrecen

estabilidad. Más bien constituyen

mecanismos.

• ISOSTÁTICOS: Tienen los apoyos

mínimos para restringir los movimientos

de una estructura.

• HIPERESTÁTICOS: Tiene más apoyos delos estrictamente necesarios para

impedir los movimientos o

desplazamientos de la estructura de

referencia.


Obras Civiles



Puentes


Puente de Viga Isostático (en un tramo).



Puentes


Puente de Vigas Isostático (en varios tramos).



Puentes


Puente de Losa Maciza en Hormigón armado



Puentes


Puente Invertido con Armadura Metálica y Arriostramiento superior.



Puentes


Puente Invertido con Armadura Metálica tipo BAYLEY.


TAREA 3 (30% Nota Final)






A partir de lo visto se deberá escoger

una obra civil (de envergadura), en

cualquier materialidad y función, para

su estudio y análisis.

I Verificar su Tipología estructural.

• HIPOSTÁTICA: No aceptables en

construcción puesto que no ofrecen

estabilidad. Más bien constituyen

mecanismos.

• ISOSTÁTICA: Tienen los apoyos mínimos

para restringir los movimientos de una

estructura.

• HIPERESTÁTICA: Tiene más apoyos delos estrictamente necesarios para

impedir los movimientos o

desplazamientos de la estructura de

referencia.


TAREA 3:

Obras Civiles



A partir de lo visto se deberá escoger

una obra civil (de envergadura), en

cualquier materialidad y función, para

su estudio y análisis.

II Analizar sus Apoyos

III Analizar sus Nudos estructurales.

• Entender y luego explicar (con

palabras propias), cómo funciona la

estructura y sus partes conformantes.

• Investigar cómo se diseñan “apoyos” y

“nudos” de la estructura escogida.

• FECHA DE ENTREGA:

Lunes 14 de Diciembre de 2015.

• HORA DE ENTREGA:

09:00 AM (Antes de Prueba 20%)

• TRABAJO GRUPAL: Dos (2) Personas

(PPT e Informe impreso).


TAREA 3:

Obras Civiles




• Nudos Estructurales: Son las solucionesque se diseñan para producir los

encuentros entre las piezas que

conforman una estructura.

• Apoyos Estructurales: Corresponden a

los elementos de sustentación de toda

estructura. Pueden implementarse en

el sentido vertical o en horizontal pero

siempre cumplirán con la función de

otorgar estabilidad a la estructura

mediante un esfuerzo opuesto al

natural de ésta.

• Apoyos Fijos:

• Apoyos Móviles:

• Apoyos Empotrados:

• Apoyos Rotulados:

Obras Civiles


TAREA 3:

Obras Civiles


Nudo Estructural

Apoyo Estructural


FIN 4ª Clase




Taller de Obras Civiles 4

Documents

Transcript of Taller de Obras Civiles 4