Elementos estructurales y construccion. Se conoce como elemento estructural a lasdiferentes partes en que se puede dividir una estructura atendiendo a su diseo. El trazo de estos elementos se lleva a cabo siguiendo los principios de la resistencia de materiales y de la ingeniera estructural. Cada uno de los elementos estructrales poseen nombres propios que los identifican, estos habitualmente cambian segn el pas. Ahora bien, estos elementos se pueden clasificar siguiendo los tres criterios principales, que son:

Forma geomtrica y/o posicin. Dimensionalidad del elemento. Estado tensional y/o solicitaciones predominantes. Un tipo de elemento son los lineales, los cuales tambin son llamados prismas mecnicos o unidimensionales. Estos son alargados y son sometidos a un estado de tensin plana. Son muchos los elementos lineales que existen, pero los ms comunes atendiendo a su forma y a su posicin son: Horizontales, flexionados y rectos: en donde se pueden apreciar zapata corrida, viga, correa de sustentacin o arquitrabe. Verticales, comprimidos y rectos: como son los pilares, la columna, y el pilote. Flexionados y curvos: donde entran los arcos continuos y las vigas balcn. Diagonales y rectos: que corresponden a las barras diagonales de una celosa, a las barras de arrostramiento de cruces, etc. Por otra parte estn los elementos bidimensionales que poseen una dimensin o espesor menor que las dems. Estos se dividen segn su forma en: Horizontales, flexionados y planos: que corresponden a las plateas, a las losas de cimentacin y a los forjados. Flexionados y curvos. Verticales, flexionados y planos: que involucra a los muros de contencin. Traccionados y curvos. Por ultimo estn los elementos tridimensionales los cuales poseen estado de tensin biaxial o triaxial. En estos se pueden distinguir las zapatas y las mensuras de sustentacin. Todos estos elementos estructurales son diseados atendiendo una serie de criterios como son; los de resistencia, los de estabilidad, los de funcionalidad, y los de rigidez. [ Equipo arquitectura y construccin de ARQHYS.com ].Elementos estructurales bsicos. Elementos lineales Los elementos ms sencillos que pueden identificarse en una estructura son aquellos que se moldean como lneas, o sea que tienen una de sus dimensiones mucho mayor que las otras dos. Estos elementos se tratarn aqu en funcin del tipo de solicitacin que en ellos predomina.

Entre los ejemplos ms sencillos pueden distinguirse dos casos: el tirante como elemento de eje recto sujeto a una carga actuante en direccin de su eje, y el cable colgante que sirve para resistir cargas transversales y que toma la configuracin adecuada a cada sistema de carga que est sujeto. Un aspecto especialmente importante en el diseo de un elemento en tensin es la necesidad de un anclaje. Este elemento transmite la fuerza en l aplicada a un punto de apoyo que puede ser otra parte de la estructura o el terreno. Cuando la reaccin se transmite a la estructura, puede introducir en ella solicitaciones importantes, cuando se transmite al terreno debe ser contrarrestada ya sea por gravedad, mediante un elemento de anclaje cuyo peso equilibre la reaccin, ya sea por friccin entre un elemento de anclaje y el terreno. El dispositivo de anclaje puede resultar complejo y costoso, ya que suelen introducirse en l concentraciones de esfuerzos muy elevadas. Otra caracterstica de los elementos de tensin es su escasa o nula rigidez para fuerzas que actan fuera de su eje. Con frecuencia los tirantes se disean con cierta rigidez transversal para que absorban flexiones accidentales, como diagonales de armaduras, por ejemplo. El poste es el elemento barra sujeto a compresin axial. Su denominacin ms comn de columna es ms apropiada cuando est sujeto a condiciones de carga ms complejas que incluyen flexin. Cuando el poste es inclinado adquiere el nombre de puntal. El estado de compresin perfectamente axial es meramente ideal en las estructuras ya que, por las condiciones de continuidad o imperfeccin de la construccin, siempre se presentan excentricidades accidentales de la carga aplicada, las cuales dan lugar a que sta se encuentre acompaada de cierta flexin. Una barra sujeta a cargas normales a su eje es una viga, aunque este nombre se le asigna comnmente slo cuando la barra es horizontal. Una viga resiste y transmite a sus apoyos la carga por medio de flexin y cortante. La variacin de esfuerzos normales a lo largo de la seccin define una resultante de compresin y una de tensin que deben ser iguales, ya que la carga axial externa es nula. La magnitud del momento mximo que puede resistir la seccin est definida por a magnitud de las resultantes de los esfuerzos internos de tensin y compresin que pueden desarrollarse y del brazo de palanca de dichas fuerzas. En una seccin rectangular cuando se alcanza el esfuerzo mximo en la fibra extrema, ms de la mitad de la seccin esta sujeta a menos de la mitad de dicho esfuerzo mximo, por lo tanto la seccin es poco eficiente, al contrario de lo que ocurre para la carga axial de tensin o de compresin en que toda la seccin est sujeta a un esfuerzo mximo constante. Para aumentar la eficiencia de una seccin conviene concentrar ms rea cerca de los extremos. En acero las secciones I son ideales para esta funcin; en el concreto reforzado la seccin T proporciona una mayor rea de concreto en la parte superior para equilibrar en compresin la fuerza de tensin que puede desarrollar el acero en la parte inferior de la seccin. (Autor: Kelly Vitiello, Amelia Quezada y Jose Omar Marinez. UNIBE)

Elementos estructurales planos. Elementos estructurales de superficie curva.

Elementos estructurales planos. Un grupo importante de elementos estructurales bsicos se caracteriza por tener una dimensin muy pequea con respecto a las otras dos y una superficie media plana. Estos elementos se identifican con el nombre genrico de placas, aunque adquieren nombres ms especficos segn la funcin estructural principal que desempean.

Las placas sujetas a cargas normales a su plano y apoyadas en sus bordes o en algunos puntos son tpicas de los sistemas de piso y techo, aunque cumplen un gran nmero de otras funciones en diferentes estructuras. Cuando son de concreto, o de piedra o de construccin compuesta con estos materiales, se denominan losas. Una placa apoyada solamente en dos de sus bordes en una misma direccin, funciona esencialmente como una viga ancha, ya que transmite la carga a los apoyos por medio de flexin es una direccin. Cuando la carga es uniforme es valido considerar una franja de losa de ancho unitario y disearla como viga. En realidad el comportamiento es ligeramente distinto debido a las restricciones que existen a las deformaciones que se originan en direccin transversal por efecto de Poisson. La placa sobre apoyos regidos en todo su permetro se flexiona con doble curvatura y su comportamiento puede visualmente considerando que una fraccin de la carga se transmite por flexin en una direccin y el resto por flexin en la otra. De esta forma la eficiencia es muy superior a la de la placa que trabaja en una sola direccin. La porcin de la carga que transmite en cada direccin depende de la relacin de claros. En las placas muy alargadas domina la flexin en la corta direccin, as que estas se analizan como apoyadas en una sola direccin. La placa sobre apoyos flexibles se flexiona tambin en dos direcciones, pero la parte de la carga que es transmitida por flexin de la losa en direccin X debe ser transmitida por flexin en la direccin y por las vigas de apoyo. De la misma forma, la fraccin de la carga que es resistida por la losa por flexin en direccin Y es recibida por las vigas de apoyo y debe ser por estas transmitida a las columnas por flexin en direccin X. Por consiguiente el total de la carga debe ser resistido por flexin tanto en direccin X como en Y, sea por la losa misma o por los elementos de apoyo, por lo cual conviene considerar la losa y sus elementos de apoyo como un solo sistema que debe ser capaz de resistir la flexin generada en ambas direcciones por la totalidad de la carga. En la placa apoyada sobre columnas, el total de la carga produce flexin en direccin X Y en direccin Y. En este caso las franjas de la losa que se encuentran sobre columnas pueden visualmente como vigas que toman la mayor parte de la flexin. De lo que se aprecia que el funcionamiento es similar al del caso anterior. La flexin es la fuerza interna dominante en las placas con cargas normales a su plano. La fuerza cortante a veces llega a regir el diseo. Para la distribucin de los momentos flexionantes y de las reacciones en los apoyos existen soluciones analticas cerradas para un gran nmero de condiciones de carga y de apoyo, as como de formas de la losa bajo la hiptesis de comportamiento elsticolineal. Para condiciones irregulares de forma, de carga o de apoyo, no es posible resolver la ecuacin diferencial de la placa y es necesario recurrir a mtodos numricos, de elementos finitos por ejemplo, o procedimientos aproximados. Una placa es un elemento altamente hiperesttico. Para los materiales usuales que forman estos elementos ?acero o concreto reforzado con bajas cuantas de refuerzo?, se tiene un comportamiento muy dctil que permite grandes redistribuciones de

momentos. La distribucin de momentos obtenida de la teora elstica se altera sustancialmente en cuanto se produce agrietamiento en el concreto y ms an cuando se alcanza el momento de fluencia en las secciones crticas. (Autor: Kelly Vitiello, Amelia Quezada y Jose Omar Marinez. UNIBE)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 ms eficiente. Este toma la forma de un cable para equilibrar las cargas exteriores mediante tensin axial o de un arco para hacerlo por medio de compresin.

De manera semejante un elemento placa puede tomar la curvatura ms adecuada para transmitir cargas por medio de esfuerzos axiales. La membrana es un elemento superficial de espesor pequeo que colgndose de sus apoyos, toma la forma que le permite eliminar la flexin y transformar en tensin las cargas transversales aplicadas. Es el equivalente en el espacio del cable colgante que adquiere bajo una condicin de carga dada se denomina, en forma semejante a lo que se haca para el cable, superficie funicular. Sus caractersticas de funcionamiento estructural son tambin similares a las del cable; gran eficiencia estructural con mnimo peso propio de la estructura; rigidez transversal despreciable que lleva a la necesidad de cambiar de forma para soportar cada estado de fuerzas diferente; transmisin de elevadas fuerzas de anclaje concentradas en algunos puntos y con direccin inclinada que exigen una estructura de soporte que puede resultar particularmente costosa. La rigidez de una membrana se incrementa notablemente si se aplican tensiones en sus extremos para que quede reesforzada antes de la carga. De esta manera la membrana sufre slo pequeos cambios de forma al pasar de un estado de carga a otro. Una forma muy conveniente de lograr buena rigidez es una membrana es asociando una doble curvatura con preesfuerzo. El material ideal para membrana es el acero, por su alta resistencia en tensin; este se utiliza ya sea en superficies continuas, como en el caso de paredes de recipientes a tensin, o en redes de cables, como en las cubiertas colgantes. Las lonas de fibras naturales o artificiales han sido tambin empleadas en cubiertas colgantes y resultan muy eficientes. La accin de membrana se desarrolla tambin como un mecanismo secundario para resistir fuerzas en elementos planos de espesor no despreciable que transmiten las cargas por flexin. Si estos llegan a tener flechas muy elevadas en relacin a su espesor, comienzan a resistir las cargas por efecto de membrana al colgarse de sus apoyos. El cascarn es un elemento de superficie curva que resiste cargas esencialmente por esfuerzos de compresin. El cascarn es la membrana como el arco es el cobre: para que est sujeto a compresin pura su forma debe ser el inverso del funicular de cargas. Esto es que deben considerarse en el diseo. Por lo cual, la transmisin de cargas implica casi siempre la aparicin de tensiones, de cortantes y ocasionalmente de flexiones cuya magnitud debe tratarse de mantener mnima por medio de la adopcin de la forma ms eficiente y, especialmente, con el aprovechamiento de la doble curvatura. Por otra parte, debido a los pequeos espesores que se logran en los cascarones por la gran eficiencia estructural de su forma, la resistencia puede estar regida por pandeo local de la superficie. Tambin, por la misma razn, la resistencia del cascarn ante flexiones es reducida, por lo que

su capacidad para soportar cargas concentradas es pequea, excepto en zonas donde las curvaturas sean muy grandes. Otro aspecto que debe tomarse en cuenta son las concentraciones de esfuerzos que suelen presentarse en los apoyos y en los bordes, las que requieren frecuentemente de engrosamientos locales o de elementos de rigidizacin. (Autor: Kelly Vitiello, Amelia Quezada y Jose Omar Marinez. UNIBE)

1. MODULO 3 PLANOS ESTRUCTURALES TEMA 1 FUNDAMENTOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES 1. INTRODUCCIN Podemos definir estructura; como la parte de la edificacin que recibe, soporta y transmite las cargas o pesos a travs de sus elementos hasta el terreno. En la construccin la estructura tiene un mejor comportamiento cuando ms directa y lgica haga la transmisin de esfuerzos desde los elementos que la componen hasta el terreno. La forma y conservacin de los espacios arquitectnicos depende directamente de la estructura que la sustenta, esto convierte a la estructura en un elemento espacial compuesto esencialmente de materia y forma. Para comprender el papel desempeado por la estructura en una edificacin, hay que entender el proceso de construccin como un sistema integrado por elementos heterogneos formados por materiales de construccin, transformados mediante una determinada tecnologa y realizados por personas, que hacen posible el acto de construirlos en todas sus fases. De esta forma podemos definir al sistema constructivo, como el conjunto de subsistemas dotados de atributos propios que se relacionan entre s, dando lugar a la creacin de un edificio. En el sistema constructivo hay dos aspectos importantes a considerar: - La descomposicin del cuerpo o volumen construido en subsistemas, a los que corresponda una clasificacin organizada segn las funciones desarrolladas por sus respectivos elementos. - La definicin y clasificacin de los requisitos que deben satisfacer los distintos subsistemas que componen la edificacin, dando a cada subsistema la autonoma necesaria para que con sus caractersticas cumpla con una funcin determinada y especfica. 2. 2. CLASIFICACION DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO Subsistema estructural: Compuesto por todos los elementos, de los cuales nos ocuparemos en este mdulo. Subsistema cerramientos: Hacen parte de l todos los elementos que forman las fachadas y cubiertas; y adems todos los que dividen interiormente el volumen en espacios arquitectnicos; y que llamados muros. Subsistema instalaciones: Formado por todas las redes e instalaciones especiales (elctricas, acueducto, ascensores etc), que hacen posibles la realizacin de las actividades para las cuales fue diseado. Subsistema acabados: Se refiere a los materiales y sistemas constructivos, empleados para dar el aspecto o presentacin final a los diferentes elementos arquitectnicos y estructurales, que conforman el edificio. Figura 01: Cuadro, Subsistema estructural.

3. 2.1. SUBSISTEMA ESTRUCTURAL Podemos entender el subsistema estructural como el paquete de elementos que soportan adems del peso propio de sus materiales, los elementos arquitectnicos, personas y muebles que realizarn en l las labores para las cuales fue diseado el edificio. Los sistemas mas utilizados en Colombia para la construccin de edificios son: el sistema esqueletal [vigas y columnas] y el sistema de mampostera estructural [cimientos, muros, y cubierta como unidad estructural]. La estructura la podemos dividir en: Subestructura y Superestructura. Figura 02: Sistema de mampostera estructural. Figura 03: Subsistema estructural. 2.3. SUB-ESTRUCTURA En un edificio, est constituida por un conjunto de elementos (zapatas, pedestales, vigas de amarre etc.), relacionados entre s y de acuerdo con su capacidad de trabajo, forma y resistencia. Su presencia es indispensable en todo edificio que tenga que responder a cargas y al desgaste; es por esto, que solo podr ser sustituida por otro sub- sistema que cumpla el mismo papel con similar o mejor eficiencia. 2.3.1. PILAS En esencia, se trata de un poso seco que se excava hasta encontrar la resistencia optima del terreno, segn la profundidad determinada por el estudio de suelos y los clculos estructurales; para posteriormente ser vaciado en concreto reforzado con estribos que se 4. colocan en forma de anillos amarrados a los hierros terminales en gancho. Generalmente se entierran a gran profundidad (5m30m). 2.3.2. PILOTES Son elementos verticales parecidos a las pilas, pero de menor tamao y enterrados a poca profundidad (3m4m), pueden ser en concreto simple, ciclpeo, reforzado, vaciados o hincados (prefabricado); pueden trabajar por punta o friccin.. Ambos elementos (pilas y pilotes) soportan las zapatas y los pedestales. 2.3.3. ZAPATAS Elementos estructurales cuyo largo y ancho son grandes con respecto a su grueso o altura; su funcin es distribuir las cargas verticales que reciben de las columnas y pedestales al terreno,. normalmente estn a poca profundidad (3-4 metros). 2.3.4. PEDESTALES Elementos estructurales de mayor dimetro o seccin que la columnas y menor que las zapatas, su funcin estructural es distribuir las cargas verticales a la zapata en forma de triangulo, su seccin varia de acuerdo con las cargas de la edificacin. Figura 04: detalle de zapata. 2.3.5. VIGA DE FUNDACIN O AMARRE Elemento horizontal cuya seccin es pequea con respecto a su longitud, su trabajo es amarrar los elementos verticales columnas y tambin repartir cargas al terreno; estructuralmente estn sometidos a esfuerzos de traccin arriba, y compresin abajo. Generalmente los materiales utilizados son concreto (mezcla en proporciones adecuadas de cemento, arena, triturado y agua segn dosificaciones), y acero que es el material de refuerzo. 5. 2.3.6. MUROS DE CONTENCIN Elementos verticales; vaciados en concreto o conformados por otros materiales, su funcin es soportar cargas o fuerzas horizontales producidas por el terreno, funcionan por gravedad, en voladizo o confinados, estos muros adquieren una forma geomtrica de T o L. En los muros de contencin, mientras ms monoltica sea su construccin mayor ser su resistencia a los esfuerzos. La unin en muros de contencin se realiza mediante el sistema machihembrado, tratando que el encajamiento producido por este tipo de unin contrarreste a los esfuerzos a los que se someta. 2.4. SUPER-ESTRUCTURA Cuando en el sistema constructivo Figura 05: despiece de superestructura hablamos de sper-estructura, nos referimos a todos los elementos necesarios para sostener, (el peso propio del edificio, los muebles y personas que realizarn alguna funcin en

l); y transportar las cargas a los elementos de la sub- estructura. Los edificios estn conformados por planos horizontales, verticales, e inclinados; de esta forma las cargas, se transportarn al terreno segn el plano donde se encuentren. Los elementos que estn por debajo del nivel del terreno, los denominamos como subestructura y los que estn por encima de este nivel son los que denominados como sper- estructura. La super-estructura se compone de elementos como Columnas, muros portantes, prticos, vigas, losas, cubiertas, escalas o gradas. 6. 2.4.1. COLUMNAS Elementos verticales aislados, cuya seccin en pequea con respecto a su longitud; transportan las cargas de las losas al pedestal. Las columnas se encuentran sometidas principalmente a esfuerzos de compresin. En sus dimensiones se deben tener en cuenta factores como la relacin entre su reas y su longitud, para evitar problemas de pandeo; as como su momento de inercia. 2.4.2. MAMPOSTERIA Las estructuras que basan su sostenimiento en muros, se comportan como un conjunto integrado por los muros y cubierta [techos / losas] que buscan como unidad llevar los esfuerzos verticales y horizontales al terreno. Los muros estructurales son planos verticales que absorben las cargas, siendo su trabajo principal el de compresin; los muros pueden sufrir ante cargas horizontales esfuerzos de flexin, vuelco o pandeo como si fuese una losa puesta a trabajar de forma vertical y no horizontal como es acostumbrado. Es por esto que en la construccin de estos muros se debe considerar el material, la longitud y la existencia de elementos que ayuden a su soporte. Figura 06: Mampostera estructural 2.4.3. PORTICOS Elemento conformado por la conjugacin de columnas y vigas. El sistema estructural de prticos permite una gran libertad en los espacios, ya que las columnas estn aisladas en sentido longitudinal. Los prticos funcionan como estructuras planas ya que las acciones, reacciones luces y deformaciones se dan en un mismo plano. Figura 07: Tipos de prticos 7. 2.4.4. VIGAS Elementos similares a las vigas de fundacin, pero que hacen parte de las losas, son elementos que tienen como funcin, unificar esfuerzos mediante elementos lineales. Estos elementos lineales horizontales ayudan a la transmisin de cargas monolticamente unidas a la columnas, de esta forma funcionan como un prtico y actan generalmente bajo cargas verticales a flexin. Figura 08: Empate de columna con viga. 2.4.5. LOSAS Elementos estructurales horizontales que constituyen los pisos de los edificios, generalmente planos, con largo y ancho de mayor tamao que el espesor; las losas estn compuestas por otros elementos ms pequeos (vigas, viguetas, aligerantes, recubrimiento, etc.). Bajo cargas verticales actan a flexin, cizalladura, torsin y fisuras axiales. Figura 09: Detalle losa. 2.4.6. CUBIERTAS Parte de las funciones que desempea una cubierta son las de proteccin al medio ambiente, evacuar el agua lluvia y servir de aislamiento trmico. Los elementos de cubierta o techos, forman parte de la estructura y deben integrase a ella, ya que estructuralmente su finalidad y funcin es la de conformar y unidad. Figura 10: Detalle de cubierta. 8. 2.4.7. ESCALAS Son elementos estructurales de enlace que sirven para establecer comunicacin o acceso entre distintos niveles o plantas de una edificacin. Aunque los tramos de escalas se generan a partir de un plano (superficie) inclinado, estn compuestos por otros elementos ms pequeos llamados peldaos, los cuales se componen de un plano horizontal llamado huella, y un plano vertical llamado contra- huella. Figura 11. Con las mismas caractersticas que las escalas, las

RAMPAS son elementos estructurales inclinados, cuyo funcionamiento y forma son similares, auque tambin pueden funcionar en cubiertas. 2.4.8. GRADERAS Estructuras sobre soportes inclinados distantes unos de otros. Las gradas trabajan a flexin, soportando cargas dinmicas, son fabricadas tradicionalmente en hormign prefabricado, madera y metal, en procesos constructivos en el sitio de la obra o mediante el montaje de elementos prefabricados. 2.5. CLCULO ESTRUCTURAL En Colombia, en el diseo ssmico de edificaciones deben acatarse todas las disposiciones aplicables establecidas de las Normas de Diseo y Construccin Sismo-resistente NSR-98, Ley 400 de 1997 y Decreto 33 de 1998, o los decretos que lo reemplacen o complementen. Sobre una estructura actan cargas y fuerzas externas, la reaccin de la estructura a estas fuerzas, son esfuerzos generados sobre los puntos de apoyo que equilibrar las cargas. La estructura determina el comportamiento de cada elemento que la compone, respecto a las cargas que genera el edificio, al igual que a los materiales para su construccin los cuales deben ser lo suficientemente fuertes para que sean capaces de resistir. 9. Una carga es una fuerza o accin y un esfuerzo es una reaccin a esa carga, por lo tanto en una estructura podemos encontrar fuerzas y esfuerzos horizontales, verticales e inclinados, de acuerdo al plano o punto de la estructura donde se presenten. La fsica elemental nos dice: que para el equilibrio en una estructura, a cada accin se opone una reaccin igual y contraria; de esta forma es que los elementos estructurales estn sometidos a fuerzas y esfuerzos; el anlisis y estudio de estos factores produce los CLCULO ESTRUCTURAL, el cual se representa grficamente en los planos de plantas, cortes, detalles, cuadros, etc. Los planos de clculos estructurales cuentan con elementos de representacin diferentes a los utilizados en planos arquitectnicos constructivos y de instalaciones, es por esto que las estructuras se representan con elementos grficos tales como: Plantas de fundaciones Detalle de fundaciones y columnas Planta de losa primer piso Planta de losa tipo Detalle de losas vigas y nervios Detalles de escalas Cuadro de estribos Especificaciones Todos los esquemas presentes en un plano estructural nos ayudan a la localizacin de elementos y de materiales empleados para su elaboracin, es el grado de complejidad de la obra quien determina la utilizacin o no de cada uno de estos esquemas grficos o la conveniencia de detalles ms especficos de cada edificacin. 3. GLOSARIO FUERZA: Accin de un cuerpo sobre otro que tiende a cambiarlo de direccin o imprimirle un movimiento. En una estructura actan 2 tipos de fuerzas, una interna y otras externas. CARGA: Son las fuerzas externas que actan sobre una estructura, stas son catalogadas como cargas muertas, vivas, dinmicas y estticas. 10. ESFUERZO: Fuerza interna ocasionada por la cohesin de partculas que conforman un cuerpo y que se oponen a la deformacin que ocasionen las fuerzas externas. Los esfuerzos se clasifican en Simples: compuestos por la compresin, traccin y cizalladura. Compuestos: son la flexin y la torsin. COMPRECIN: Es la accin de dos fuerzas sobre una misma lnea con sentidos opuestos y que tienden a acortar el elemento. TRACCIN: Resistencia de un elemento a dejarse alargar o estirar, la traccin es producida por dos fuerzas opuestas sobre la misma lnea de accin. CIZALLADURA: Resistencia que opone un cuerpo a dejarse cortar, producida por dos fuerzas iguales en dos lneas de accin adyacentes. FLEXIN: Resistencia de un cuerpo a dejarse doblar en la direccin que acta la fuerza. Si la

fuerza deja de actuar sobre el elemento, ste regresa a su forma original. TORCIN: Resistencia de un elemento a ser girado o rotado, este tipo de esfuerzo se presenta al aplicar una carga al elemento que lo hace girar deslizando las secciones transversales una sobre otra. SECCIN: Lado o superficie de un plano, tambin de esta forma puede denominarse cada una de las partes en la que se divide un todo. PANDEO: Deformacin permanente producidos en elementos estructurales por una fuerza que excede el esfuerzo mximo que pueden resistir.

Elemento estructural es cada una de las partes diferenciadas aunque vinculadas en que puede ser dividida una estructura a efectos de su diseo. El diseo y comprobacin de estos elementos se hace de acuerdo con los principios de la ingeniera estructural y la resistencia de materiales.

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1 Clasificacin de los elementos o 1.1 Elementos lineales o 1.2 Elementos bidimensionales o 1.3 Elementos tridimensionales 2 Diseo de elementos estructurales o 2.1 Resistencia o 2.2 Rigidez o 2.3 Inestabilidad elstica o 2.4 Estados lmite 3 Referencia o 3.1 Bibliografa

[editar] Clasificacin de los elementosEn el caso de construcciones estos tienen nombres que los identifican claramente aunque en el mundo hispano parlante, estos nombres cambian de pas a pas. Bsicamente los elementos estructurales pueden tener estados de tensin uniaxiales, biaxiales o triaxiales segn su dimensionalidad y segn cada una de las direcciones consideradas pueden existir tanto tracciones como compresiones y finalmente dicho estado puede ser uniforme sobre ciertas secciones transversales o variar de punto a punto de la seccin. Los elementos estructurales suelen clasificarse en virtud de tres criterios principales:

Dimensionalidad del elemento, segn puedan ser modelizados como elementos unidimensionales (vigas, arcos, pilares, ...), bidimensionales (placas, lminas, membranas) o tridimensionales. Forma geomtrica y/o posicin, la forma geomtrica concreta afecta a los detalles del modelo estructural usado, as si la pieza es recta como una viga o curva como un arco, el modelo debe incorporar estas diferencias, tambin la posicin u orientacin afecta al tipo de estado tensional que tenga el elemento. Estado tensional y/o solicitaciones predominantes, los tipos de esfuerzos predominantes pueden ser traccin (membranas y cables), compresin (pilares), flexin (vigas, arcos, placas, lminas) o torsin (ejes de transmisin, etc.). Unidimensionales rectos curvos viga recta, dintel, arquitrabe cable estirado pilar Bidimensionales rectos curvos lmina, cpula Tridimensionales ___

Flexin dominante Traccin dominante Compresin dominante

viga balcn, placa, losa, arco forjado Catenaria

membrana elstica muro de carga, muro de contencin cua

[editar] Elementos linealesLos elementos lineales o unidimensionales o prismas mecnicos, estn generalmente sometidos a un estado de tensin plana con esfuerzos tensiones grandes en la direccin de lnea baricntrica (que puede ser recto o curvo). Geomtricamente son alargados siendo la dimensin segn dicha lnea (altura, luz, o longitud de arco), mucho mayor que las dimensiones segn la seccin transversal, perpendicular en cada punto a la lnea baricntrica. Los elementos lineales ms comunes son segn su posicin y forma:

Verticales, comprimidos y rectos: Columna (seccin circular) o pilares (seccin poligonal), pilote (cimentacin). Horizontales, flexionados y rectos: viga o arquitrabe, dintel, zapata corrida para cimentacin, correa de sustentacin de cubierta.

Diagonales y rectos: Barras de arriostramiento de cruces de San Andrs, barras diagonales de una celosa o entramado triangulado, en este caso los esfuerzos pueden ser de flexin traccin dominante o compresin dominante. Flexionados y curvos, que corresponden a arcos continuos cuando los esfuerzos se dan segn el plano de curvatura o a vigas balcn cuando los esfuerzos son perpendiculares al plano de curvatura.

[editar] Elementos bidimensionalesLos elementos planos pueden aproximarse por una superficie y tienen un espesor pequeo en relacin a las dimensiones generales del elemento. Es decir, en estos elementos una dimensin, llamada espesor, es mucho menor que las otras dos. Pueden dividirse segn la forma que tengan en elementos:

Horizontales, flexionados y planos, como los forjados, las losas de cimentacin, y las plateas o marquesinas. Verticales, flexionados y planos, como los muros de contencin. Verticales, comprimidos y planos, como los muros de carga, paredes o tabiques. Flexionados y curvos, como lo son las lminas de revolucin, como los depsitos cilndricos para lquidos. Traccionados y curvos son las membranas elsticas como las paredes de depsitos con fluidos a presin.

[editar] Elementos tridimensionalesLos elementos tridimensionales o volumtricos son elementos que en general presentan estados de tensin biaxial o triaxial, en los que no predomina una direccin dimensin sobre las otras. Adems estos elementos suelen presentar tracciones y compresiones simultneamente segn diferentes direcciones, por lo que su estado tensional es complicado. Entre este tipo de elementos estn:

Las mensulas de sustentacin Las zapatas que presentan compresiones segn direcciones cerca de la vertical al pilar que sustentan y tracciones en direcciones cerca de la horizontal.

VigaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Flexin terica de una viga apoyada-articulada sometida a una carga puntual centrada F.

En ingeniera y arquitectura se denomina viga a un elemento constructivo lineal que trabaja principalmente a flexin. En las vigas la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal. El esfuerzo de flexin provoca tensiones de traccin y compresin, producindose las mximas en el cordn inferior y en el cordn superior respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento flector y el segundo momento de inercia. En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes o punzonamiento. Tambin pueden producirse tensiones por torsin, sobre todo en las vigas que forman el permetro exterior de un forjado. Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia mediante un modelo de prisma mecnico.

DintelDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Dinteles de piedra en Stonehenge.

Esquema de estructura adintelada.

Un dintel es un elemento estructural horizontal que salva un espacio libre entre dos apoyos. Es el elemento superior que permite abrir huecos en los muros para conformar puertas, ventanas o prticos. Por extensin, el tipo de arquitectura, o construccin, que utiliza el uso de dinteles para cubrir los espacios en los edificios se llama arquitectura adintelada, o construccin adintelada. La que utiliza arcos o bvedas se denomina arquitectura abovedada. Los mejores exponentes de arquitectura adintelada en piedra son los edificios monumentales del Antiguo Egipto y la Grecia clsica.

ArquitrabeDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Arquitrabe en el templo romano de Marte, del Foro de Augusto, en Roma.

El arquitrabe, en arquitectura clsica, es la parte inferior del entablamento que apoya directamente sobre las columnas.[1] Su funcin estructural es servir de dintel, para transmitir el peso de la cubierta a las columnas. Es un elemento fundamental en la arquitectura de cubierta plana, llamada arquitrabada. La arquitectura griega clsica y su precedente, la arquitectura egea, es un ejemplo tpico de estructuras arquitrabadas. Anteriormente, los edificios monumentales egipcios tambin se construyeron con cubiertas ptreas planas o adinteladas.

[editar] Vase tambin

Entablamento Dintel

Viga balcnDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Una viga balcn es un elemento estructural cuyo eje baricntrico es una curva plana y que soporta cargas perpendiculares a su plano de curvatura. Se diferencia del arco continuo en que en este ltimo las cargas principales son paralelas, no perpendiculares, al plano osculador. Debido a la geometra de las vigas balcn estas tienen siempre flexin como una viga ordinaria, pero combinada necesariamente con torsin ya que debido a la forma curvada el momento flector de una seccin reaparece en secciones cercanas como momento torsor.

Arco continuoDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Arco del Jefferson National Expansion Memorial.

Un arco continuo es un prisma mecnico cuyo eje baricntrico es una curva plana y est sometido a cargas contenidas en el plano de curvatura o plano osculador del arco. Un arco continuo es por tanto un elemento estructural curvo sometido predominante a esfuerzos axiles de compresin y flexin. Los arcos continuos estructuralmente diferentes de los tradicionales arcos de mapostera o fbrica que son elementos que trabajan a compresin sin flexin.

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En ingeniera estructural, las placas y las lminas son elementos estructurales que geomtriamente se pueden aproximar por una superficie bidimensional y que trabajan predominantemente a flexin. Estructuralmente la diferencia entre placas y lminas est en la curvatura. Las placas son elementos cuya superficie media es plana, mientras que las lminas son superficies curvadas en el espacio tridimensional (como ls cpulas, las conchas o las paredes de depsitos). Constructivamente son slidos deformables en los que existe una superficie media (que es la que se considera aproxima a la placa o lmina), a la que se aade un cierto espesor constante por encima y por debajo del plano medio. El hecho de que este espesor es pequeo comparado con las dimensiones de la lmina y a su vez pequea comparada con

los radios de curvatura de la superficie, es lo que permite reducir el clculo de placas y lminas reales a elementos idealizados bidimensionales.

Losa de cimentacinDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Ejemplo de losa de cimentacin para vivienda.

Una losa de cimentacin es una placa de hormign apoyada sobre el terreno que sirve de cimentacin que reparte el peso y las cargas del edificio sobre toda la superfice de apoyo. Las losas son un tipo de cimentacin superficial que tiene muy buen comportamiento en terrenos poco homogneos que con otro tipo de cimentacin podran sufrir asentamientos diferenciales. Tambin en terrenos con muy poca capacidad portante. Las losas ms sencillas son las losas de espesor constante, aunque tambin existen la losas nervadas que son ms gruesas segn la direccin de muros o filas de pilares. Su clculo es similar al de una losa plana de azotea invirtiendo las direcciones de los esfuerzos y aplicando las cargas tanto axiales como uniformes provenientes de todo el edificio. Las trabes de estas losas se invierten para quedar enterradas en el terreno y evitar obstculos al aprovechamiento de la superficie que queda lista para ocuparse como un firme aunque su superficie aun es rugosa.

ForjadoDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Se denomina forjado a un elemento estructural externo, generalmente horizontal, capaz de transmitir las cargas que soporta as como su peso propio a los dems elementos de la estructura (vigas, pilares, muros). Forma parte de la estructura horizontal de las diferentes plantas de un edificio, siendo capaz de solidarizar horizontalmente los diversos elementos estructurales, permitiendo, por tanto, no solo transmitir cargas verticales si no tambin horizontales, lo que reducira la traslacionalidad del edificio.

CpulaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda Para otros usos de este trmino, vase Cpula (desambiguacin).

Cpula central de la Baslica de San Pedro, en el Vaticano, diseada por Miguel ngel, tiene 42,5 m de dimetro y 132 de altura.

La cpula es un elemento arquitectnico que se utiliza para cubrir un espacio de planta circular, cuadrada, poligonal o elptica, mediante arcos de perfil semicircular, parablico u ovoidal, rotados respecto de un punto central de simetra

En ingeniera y arquitectura un pilar es un elemento vertical (o ligeramente inclinado) sustentante exento de una estructura, destinado a recibir cargas verticales para transmitirlas a la cimentacin y que, a diferencia de la columna, tiene seccin poligonal. Lo ms frecuente es que sea cuadrado o rectangular, pero puede ser tambin octogonal, aunque por priorizar su capacidad portante, se proyecta con libertad de formas. En la arquitectura del Antiguo Egipto se habla de pilares hathricos, por esculpirse en ellos la diosa Hathor o de pilares osiracos por tener representado al dios Osiris. En la arquitectura medieval, eran comunes soportes circulares masivos, llamados pilares de tambor, pilares cruciformes o pilares compuestos. En la arquitectura gtica se utilizaba el pilar fasciculado que estaba formado por un haz de baquetones, generalmente adosados a un ncleo central. En la Baslica de San Pedro en Roma, Bramante utiliz pilares ricamente articulados, como se puede ver en la planta de la figura. A veces, y a imitacin de la columna, puede presentar tambin tres partes: basa, fuste y capitel. Si en lugar de exento va adosado al muro se denomina pilastra.Se denomina muro de contencin a un tipo estructura de contencin rgida, destinada a contener algn material, generalmente tierras

Se denomina muro de carga o muro portante a las paredes de una edificacin que poseen funcin estructural; es decir, aquellas que soportan otros elementos estructurales del edificio, como arcos, bvedas, vigas o viguetas de forjados o de la cubierta. Cuando los muros soportan cargas horizontales, como las presiones del terreno contiguo, se denominan muros de contencin.

CatenariaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Catenarias. Para el sistema de electrificacin de alta potencia de los ferrocarriles, vase Catenaria (ferrocarril).

Catenaria es la curva que describe una cadena suspendida por sus extremos, sometida a un campo gravitatorio uniforme. La palabra deriva del latn catenarus (propio de la cadena). Por extensin, en matemticas se denomina catenaria a la curva que adopta una cadena, cuerda o cable ideal perfectamente flexible, con masa distribuida uniformemente por unidad de longitud, suspendida por sus extremos y sometida a la accin de un campo gravitatorio uniforme. La evoluta de la catenaria es la tractriz

Membrana elsticaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

Una membrana elstica es cuerpo elstico de pequeo espesor y escasa rigidez flexional que slo puede resistir tensiones de traccin.

Cua (mquina)De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegacin, bsqueda

La fuerza descendente sobre la cua produce una fuerza horizontal mucho mayor sobre el objeto.

La cua es una mquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal terminada en ngulo diedro muy agudo. Tcnicamente es un doble plano inclinado porttil. Sirve para hender o dividir cuerpos slidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o hueco. El funcionamiento de la cua responde al mismo principio que el del plano inclinado. Al moverse en la direccin de su extremo afilado, la cua genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la direccin del movimiento. Estas son las fuerzas que se aprovechan para separar objetos, o para generar friccin y mantener la cua fija a los objetos con los que est en contacto. La ventaja mecnica de una cua es la relacin entre su longitud y su ancho. Por ejemplo, una cua de 10 cm de largo por 2 cm de ancho tiene una ventaja mecnica de 5. Ejemplos muy claros de cuas son hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar como una cua.