REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO EL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION

INTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO SANTIAGO MARIÑOARQUITECTURA –PROYECTO ESTRUCTURAL

SITEMAS ESTRUCTURALES Proyecto –Estructural

Profesor : Héctor Márquez

Bachiler : Diaz Montserratt C.I 24240191

Introducción

Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra.

Por ello la función de una estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un punto a otro en el espacio, resistiendo su aplicación sin perder la estabilidad

La anterior definición genera diferentes tópicos tales como: fuerza, momento de una fuerza, esfuerzo, deformación etc., que buscan cumplir con

la premisa expuesta anteriormente. Para lo cual, estas notas pretenden introducir al estudiante en el área de la estabilidad, indicando las exigencias

que debe cumplir una estructura y una descripción cualitativa de las diferentes formas que se pueden concebir en la estructura, para

desempeñar la acción impuesta por el arquitecto e ingeniero estructural.

Estos materiales, participan dentro del sistema de estructura

dándole rigidez y economía a una

estructura, no solo por su costo, si no, que intervienen otros

factores de índole, técnico, tecnológico, de

luces, de cargas, de mano de obra, que

hacen que el sistema estructural sea factible

DescEn Venezuela, los tipos de sistemas mas usados se denominados estructuras aporticadas, las cuales pueden ser de diferentes tipos de materiales, entre los cuales están la Madera,el Hierro o Acero, así como los pórticos de concreto

Principalmente

Clasificación de Sistemas Estructurales

1. Sistema de Forma Activa: Estructuras que trabajan a tracción o compresión simples, talescomo los cables y arcos.2. Sistemas de Vector Activo: Estructuras en estados simultáneos de esfuerzos de tracción ycompresión, tales como las cerchas planas y espaciales.3. Sistemas de Masa Activa: Estructuras que trabajan a flexión, tales como las vigas, dinteles,pilares y pórticos.4. Sistemas de Superficie Activa: Estructuras en estado de tensión superficial, tales como lasplacas, membranas y cáscaras

Sistemas de Forma ActivaCablesLos cables son estructuras flexibles debido a la pequeña sección transversal en relación con la longitud. Esta flexibilidad indica una limitada resistencia a la flexión, por lo que la carga setransforma en tracción y también hace que el cable cambie su forma según la carga que seaplique.

ArcosSi 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 fuerzas de compresión. El arco es en esencia una estructura de compresión utilizado para cubrir grandes luces.

Los arcos generan fuerzas horizontales que se deben absorber en los apoyos mediante contrafuertes o tensores enterrados. Cuando el material de los cimientos no es apropiado el empuje del arco hacia afuera se absorbe mediante un tensor

Sistemas de Vector ActivoCerchas

Considérese ahora la estructura obtenida volcando el cable hacia arriba 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 Las barras comprimidas transmiten a los soportes la carga aplicada a la parte superior de la armadura, sobre los apoyos actúan

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 como la mampostería, o un

elemento de tracción tal como un tensor de acero.

Las barras de una armadura no van más allá de los puntos de unión. Esta se

realiza por medio de remaches, pernos o soldadura a una “cartela” dispuesta en

la intersección de las barras

Con este tipo de estructura lo usual es cubrir hasta luces de 20 m, pero se han

logrado mayoresluces

Sistemas de Masa ActivaVigasLas vigas figuran entre los elementos estructurales más comunes, dado que la mayor parte de las cargas son verticales y la mayoría de las superficies utilizables son horizontales. Por consiguiente las vigas transmiten en dirección horizontal las cargas verticales, lo que implica una acción de flexión y corte

Dinteles y PilaresEl sistema de pilar y dintel pueden construirse uno sobre otro para levantar edificios de muchos pisos.

En este caso, los dinteles apoyan en pilares o en paredes de altura igual a la del edificio. Si bien la

construcción de este tipo puede resistir cargas verticales, no ocurre lo mismo con las horizontales, así los vientos huracanados y terremotos dañan con

facilidad este sistema, pues la mampostería y los elementos de piedra poseen escasa resistencia a la

flexión y no se estableceuna conexión fuerte entre los dinteles y pilares

PórticosLa acción del sistema de pilar y dintel se modifica en grado sustancial si se desarrolla una

unión rígida entre el dintel y el pilar llamándose ahora viga y columna Esta nueva estructura, denominada 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.

Sistemas de Superficie ActivaPlacas

Los sistemas de entramado son particularmente eficientes para transferir cargas concentradas y para lograr que toda la estructura participe en la acción portante. Esta eficiencia se refleja no sólo en la mejor distribución de las cargas sobre los apoyos, sino en la menor relación espesor a luz de los entramados rectangulares. La relación espesor a luz en los sistemas de vigas paralelas empleados en la construcción corriente varía entre [1/10, 1/24], según el material de las vigas

MembranasUna membrana es una hoja de

material tan delgada que para todo fin práctico, puede desarrollar solamente

tracción. Algunos ejemplos de membrana constituyen un trozo de

tela o de caucho. En general, las membranas deben estabilizarse por medio de un esqueleto interno o por

pre-tensión producido por fuerzas externas o presión interna.

CáscarasSe denominan estructuras resistentes por la forma a aquéllas cuya resistencia se obtiene

dando forma al material según las cargas que deben soportar. Una membrana invertida y

sometida a las mismas cargas para las cuales se le dio forma originariamente, seria una estructura de este tipo y desarrollaría sólo

compresión, es decir, constituiría el antífunicular bidimensional de esas cargas

Técnico.Conjunto de procedimientos, y recursos, de que se sirve una ciencia u arte. También, habilidad para ejecutar cualquiercosa, o para conseguir algo.

Tecnología.Conjunto de teorías y de técnicas que permiten el aprovechamiento practico del conocimiento científico. También, lenguaje propio de una ciencia o de un arte.

ESTRUCTURAS 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 SUPERFICIALES Pueden tener alto rendimiento debido a su

función doble como estructura y envolvente, pueden ser muy estables y fuertes

Este tipo de estructura es de uso muyfrecuente, ya que se han utilizado para

cubrir grandes luces sin apoyos intermedios, y se han usados para

realizar Galpones Industriales, así como cubiertas de canchas deportivas

MATERIALES ESTRUCTURALES CONSIDERACIONES GENERALES

En el estudio o diseño de estructuras, interesan las propiedades particulares de los materiales. Estas propiedades criticas se pueden dividir en propiedades estructurales

esenciales y propiedades generales.

Propiedades estructurales esenciales Resistencia: puede variar para los diferentes tipos de

fuerzas, en diferentes direcciones, en diferentes edades o diferentes valores de temperatura o contenido de humedad.

Resistencia a la deformación: grado de rigidez, elasticidad, ductilidad; variación con el tiempo, temperatura, etc.

Dureza: resistencia al corte de la superficie, raspaduras, abrasión o desgaste.

Resistencia a la fatiga: perdida de la resistencia con el tiempo; fractura progresiva; cambio de forma con el tiempo.

Uniformidad de estructura física: vetas y nudos en la madera, agrietamiento del concreto, planos cortantes en la roca, efectos de la cristalización en los metales.

Las propiedades generales: Forma: natural, remoldada o reconstituida. Peso: como contribuyente a las cargas

gravitacionales de la estructura. Resistencia al fuego: combustibilidad,

conductividad, punto de fusión y comportamiento general de altas temperaturas.

Coeficiente de expansión térmica: relacionado con las cambios dimensionales debidos a las variaciones de temperatura.

Durabilidad: resistencia al clima, pudrición, insectos y desgastes.

Apariencia: natural o modificada.

Disponibilidad y uso. La elección de materiales debe hacerse a menudo con base en varias propiedades, tanto estructurales como generales. Se tiene que categorizar las diversas propiedades, según su importancia.

MADERA:

Las limitaciones de forma y tamaño se han ampliado mediante la laminación y los adhesivos. Las técnicas especiales de sujeción han hecho estructuras de mayor tamaño mediante un mejor ensamble. La combustibilidad, la podredumbre y la infestación de insectos se pueden retardar con la utilización de impregnaciones químicas. El

tratamiento con vapor o gas amoniacal puede hacer altamente flexible a la madera, permitiéndole asumir formas plásticas.

ACERO

El acero se usa en gran variedad de tipos y formas en casi cualquier edificio. El acero es el material mas

versátil de las sistemas estructurales. También es el mas fuerte, el mas resistente al envejecimiento y el mas

confiable en cuanto a calidad. El acero es un material completamente industrializado y esta sujeto a estrecho

control de su composición y de los detalles de su moldeo y fabricación. Tiene las cualidades adicionales

deseables de no ser combustible, no pudrirse y ser estable dimensionalmente con el tiempo y los cambios

de temperatura. Las desventajas son su rapida absorción de calor y la perdida de resistencia (cuando se expone al fuego), corrosión (cuando se expone a la

humedad y al aire).

CONCRETO

La palabra concreto se usa para describir una variedad de materiales que tienen un elemento en

comun el uso de un agente aglutinante o aglomerante para formar una masa solida a partir

de un agregado suelto inerte ordinario. Los tres ingredientes básicos del concreto ordinario son

agua, agente aglomerante (cemento) y agregado suelto (arena y grava).

El concreto ordinario tiene varios atributos, el

principal es su bajo costo general y su resistencia a la humedad, la oxidación los insectos, el fuego y los

desgastes. Puede tomar una gran variedad de formas.

ALUMINIO

Se usa para una gran variedad de elementos estructurales, decorativos y funcionales en la

construcción de edificios. Las principales ventajas son su peso ligero y su alta resistencia a la corrosión. Entre las

desventajas están su suavidad, su baja rigidez, sus grandes variaciones de dimensión por su

expansión térmica, su baja resistencia al fuego y su costo relativamente alto.

PLÁSTICOS:

Los elementos de plástico representan la mayor variedad de uso de la construcción de

edificios. Algunos de los principales problemas con los plásticos son su falta de resistencia al

fuego, escasa rigidez, expansión térmica e inestabilidad química o física con el tiempo

VIDRIO

el vidrio ordinario posee considerable resistencia, paro tiene las características indeseables de ser frágil y de fácil fragmentación por impacto. Un tratamiento

especial puede aumentar su resistencia a las cargas y al impacto, pero es costoso para usarlo en grandes cantidades. Es inconcebible el uso de este material en

construcciones de gran escala. Sin embargo, se usa para revestimientos, así como ventanearía transparente.

FIBRA DE VIDRIO es una forma fibrosa, en la cual es capaz de acercarse a su resistencia ideal

cerchas Las cerchas son estructuras reticuladas, usadas en cubiertas que soportan grandes cargas o que cubren vanos extensos (más de 5 metros). La cercha es uno de los principales tipos de estructuras empleadas en ingeniería. Proporciona una solución práctica y económica a muchas situaciones de ingeniería, especialmente en el diseño de puentes y edificios. Una armadura consta de barras rectas unidas mediante juntas o nodos. Los elementos de una

cercha se unen sólo en los extremos por medio de pasadores sin fricción para formar armazón rígida; por lo tanto ningún elemento continúa más allá de un nodo

Tipos de cercha de acuerdo con la forma de crear la configuración de una cercha, se clasifican en simples, compuestas y complejas. Cercha simple Una cercha rígida plana puede formarse simple partiendo de tres barras unidas por nodos en sus extremos formando una triángulo y luego extendiendo dos nuevas barras por cada nuevo nodo o unión. Cercha compuesta: Si dos o más cerchas simples se unen para formar un cuerpo rígido, la cercha así formada se denomina cercha compuesta. Una cercha simple pude unirse

rígidamente a otra en ciertos nodos por medio de tres vínculos no paralelos ni concurrentes o por medio de un tipo equivalente de unión.

LAS CARGAS ESTRUCTURALES

La actividad del diseño estructural que realiza el ingeniero civil, requiere un gran conocimiento de las cargas, los materiales y las formas estructurales y no

solo de los modelos matemáticos usados para obtener las fuerzas internas: momento flector (M), cortante (V), fuerza axial (N), y momento torsor (T). Los estudiantes

ya están acostumbrados a esos procedimientos matemáticos y es necesario que entiendan que una

viga es un cuerpo real y no una ecuación diferencial o una matriz; por tal razón se presenta aquí un resumen o

referencia, para ir introduciendo al estudiante de ingeniería civil en ellos.

Tipos de cargas

Conclusión Existen innumerables sistemas que pueden formarse con combinaciones de los elementos lineales, planos o curvos. Para los principales tipos de estructuras civiles existen estructuraciones comunes cuyas ventajas han sido comprobadas con el tiempo. No debe perderse de vista que prácticamente todos los sistemas estructurales son tridimensionales y que su descomposición en subsistemas planos tiende a ignorar la interacción entre ellos y el comportamiento de conjunto. En particular, pueden ser importantes los momentos torsionantes que se generan entre un sistema plano y los ortogonales a este y las solicitaciones que pueden presentarse por la asimetría en planta de la estructura