Trabajo final (análisis estructural 3)

TIPOS DE ESFUERZOS

1.- CORTANTES (Corta)

Vertical: Fuerza externa, corta fibraverticalmente. Ejm: concreto

Horizontal: Fuerzas externas que cortanfibras en forma horizontal. Ejm: madera

2.-FLEXIÓN: Momentos: Vector que indica la cantidad demovimiento de la fuerza. El vector es una flecha con principioy fin.La flexión es una deformación que se da en un sólidoCo Co La flexión es una deformación que se da en un sólidosometido a fuerzas externas que actúan sobre su plano desimetría hasta que el momento interno resistente lo detiene(soporta).- Momento actuante externo = esfuerzo externos actuantes.(cargas internas: carga viva/ cargas muertas y cargas externas:vientos, sismos, vibraciones)

- Momento interno= (resistente) esfuerzo aTRACCIÓN(T): estirar, alargarCOMPRESIÓN (C):comprimir

3.- TORCIÓN: fuerzas externas opuestas que actúan sobre unmismo eje. Se tuercen.

Produce momento de giro interno

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

A.- Forma activa: T/C Simple: porque primero se da uno y

después el otro. Aquí encontramos a los cables y a los arcos.

B.-Vector activo: T/C a la vez: cerchas y mallas espaciales.

C.-Masa activa: absorben torción y flexión: vigas, losas,

placas.

D.-Superficie activa: reparten T/C uniformemente:

Co Co membranas, placas plegadas, cúpulas, parahipérboloides.

E.-Edificios altos: varios elementos: vigas, losas, placas,

pórticos, muros, núcleos.


A.- Forma activa:1.-Cables: Cubren grandes luces. T/C simple porque primerose da uno y después el otro. Los cables son hilos.

- Formas: Catenaria: es la curva formada bajo la influencia delpeso propio que depende de la extensión de los apoyos.

-Apoyo: Produce reacción que equilibran la estructura (fuerza externa). Punto, superficie o masa que sostiene peso, en especial de contacto entre un elemento cortante.

Empotrado: Unión que conecta rígidamente el extremo de un miembro

Co Co

Biela

- Anclaje: Medio para ligar un miembro estructural a otro a su cimiento.- Formas de Anclaje:1.-Aumentando el peso propio: es decir, su diámetrointerno2.-Aumentar el anclaje: el peso del sostén: túmulo omojón: provisional o permanente (más grande)3.-Fundaciones

rígidamente el extremo de un miembro estructural.

Articulado: Biela: Barra metálica con articulación que permite el movimiento fijado en sus extremos. Sirve para transmitir y transformar el movimiento.


Aisladas

Permanentes (pilotes más aisladas)Pilotes más fundacionesmás biela.

Empotradas Zapatas Escalones

Camisa metálica

Pilote

4.-Atornilladas: tornillos especiales con unas escoletas(estructuras metálicas que no permiten que se salga).

2.- Estabilizar: Capacidad de una estructura, cuando es Co Co

2.- Estabilizar: Capacidad de una estructura, cuando es alterada su condición de equilibrio por la aplicación de una carga.

1) Aumentar el peso propio2)Instalar un cable invertido

3) Tensar con cables auxiliares, tirantes (rigirizadores)


4) Tensar el cable a la superficie.

Se pilotea y después se

ancla

3.- Arcos: Primero trabaja a la compresión y después a la tracción.

El arco es una estructura para sostener grandes cargas,suprimir las columnas individuales y darles estabilidad aesas cargas.

Co Co

C C

Arquitrabe

Una columna soporta una carga, pero también se debetener estabilidad y esto es lo que garantiza el arco(estabiliza y soportar cargas)


Tipos de arcos

1.-Empotrados: incrustados al piso. Produce rigidez en losapoyos. La rigidez no es buena (por terremotos y sismos). Elnuevo paradigma es la flexibilidad.

2.- Biarticulados: tienen dos rótulos. El arco tiene dos rótulosque le permiten el movimiento.

Rodillo de articulaciónCo Co

3.- Triarticulado: tienen 3 rótulos por lo que tiene mayorflexibilidad

articulación

Pedestal

Escalón

Zapata

Rótulo


Tipos de techos: según los arcos.

1.-Techo abovedado de arcos: paralelos con correastransversales. Arcos radiales

2.-Arcos diagonales: Áreas retangulares: carpas

3.-Radiales: tipo cúpulas. Son medios arcos que parte en unCo Co 3.-Radiales: tipo cúpulas. Son medios arcos que parte en unpunto común y rotan sobre un mismo eje.

4.-Lamelas: Arcos oblicuos

Planta


B.-Vector activo: Vector: Segmento de recta orientado quetiene inicio y fin del movimiento de una fuerza (madera,metal, plástico como elemento de construcción)

- Forma: triángulo: figura menos deformable- Componentes: barras que trabajan L /T de forma simultánea- Tipos: planos y espaciales- Clases: cerchas y mallas espaciales (primero son cerchas y alunirse forman una malla espacial)- Evolución geométrica: (Cerchas)1.-Techo plano: flexó hacia abajo, se cayó y sus paredeslaterales se desplomaron hacia los lados y hacía afuera.

Co Co

2.-Techo a dos aguas: La cumbrera se desplomó hacia abajo,las paredes se desplazaron hacia fuera.

Ampliar la luz

Cumbrera: el punto más alto.Paredes

Laterales


3.-Techo a dos aguas contensor: El Tensor amarralas paredes laterales, peroel techo se abrió hacía loslados (hacía afuera). Es unamarre horizontal.

4.-Techo a dos aguas contensor y pendolón: amarrael tensor con la cumbrera,pero flexó los techosinternamente (haciaadentro)

Tensor

Compresión

Barra vertical

Pendolón

Pendolón: Es una barra

Barra de acero

Co Co

5.-Techo a dos aguas contensor, pendolón ycodales: los codales sonbarras perpendiculares alos techos que losamarran.

6.- Aparece la cercha

Codales

Pendólón

Codales Tensor

Pendolón: Es una barra vertical que amarra el

tensor con la cumbrera.

Codales: Son barras perpendiculares que amarran a los techos y de ahí hacía las cerchas.


DISEÑO DE CERCHA POR EL PROF. ALVARO GONZÁLEZ PARA EL CONSECIONARIO DE FIAT, ACTUALMENTE CONSECIONARIO DE

SEAT. INSPIRADO EN EL BOHIO DE LOS INDIGENAS

PLANTA

1.- Cerchas:

Cercha Howe: soporta más la compresión. Cercha plana a dos aguas cuyas

Cercha Pratt:

Cerchas planas a dos aguas

Pendolón (Malla Espacial)

Cercha plana a dos aguas cuyas barras de celosía verticales trabajan a tracción, mientras que las barras de celosía diagonales trabajan a compresión.

TC C

Cerchas planas a dos aguas cuyas barras verticales trabajan a compresión, mientras que las barras diagonales trabajan a tracción.

CT T

TT(Mejor Opción)


2.- Mallas espaciales: : reunión de varias cerchasalternas opuestas (unas en una dirección y otras en otras) enforma de tetraedro: dos pirámides de base cuadrada. Lasmallas espaciales son varias cerchas: elementoslongitudinales. Las cerchas pueden ser usadas tanto comoviga o como columna

Estas mallas son como unemparrillado espacial/ sistemareticulado de tres (3) dimensiones:cerchas agrupadas.

Forma: tetraedro piramidal de base cuadrada o poliedrosregularesAltura: H = 0,70 % Base. Altura igual al 70% de la base.

Barras: Elementos longitudinales que Barras: Elementos longitudinales que conforman una malla espacial. Trabajan a esfuerzos de compresión los superiores y a tracción los inferiores.Nodos: 1) Garantizan la transmisión deesfuerzos 2) Facilitan e identifican procesosconstructivos.

Componentes estructurales

Comportamiento:

No tienen columnas periféricas sinointeriores, son internas, porque lasexteriores hacen que flexe

Columnas interiores (losapoyos están adentro)(No sedeforma por la presencia delos volados que equilibran)

Compresión

T

CM M

MM M

Unión de la pared exterior con la malla

espacial.


Vigas Rigidizadoras: Vigas perpendiculares y verticales. Busca unir la malla espacial con la pared. No es recomendable poner paredesdebajo del volado porque la mallaespacial está en movimiento, sino quedebe colocarse por la periferie.

Columnas interiores

Trabaja en condiciones efectivas con volados

Detalle de la columna

Viga rigidizadora

Cartela: es el sostén. Triangulo metálico de

aguante que da resistencia

Cápsula: sobre tuboTubo: columna metálica redonda, es circular porque estos tienen

mayor resistencia que las de forma cuadrada


Todas las cerchas tienen barras, las de arriban a compresión y las de abajo a tracción.

Barra

Nodos (unión de las barras)

Vigas rigidizadoras: sólo

van donde hay columnas y en

ambos sentidos

C.-Masa activa: la que tiene cuerpo. Deducir la estructura(concreto armado)Componentes:

1.- Columnas: Es un elemento de cualquier posiciónque debe ser desencofrado al día siguiente. Tarda en fraguar.No permitir que estas sean muy esbeltas en espacios a dobleNo permitir que estas sean muy esbeltas en espacios a doblealtura.

2.- Vigas: Elemento estructural horizontal.Tipos de vigas

a) Viga de riostra: es una viga horizontal, va en dosdirecciones. Se ubica en la parte inferior y amarra a lasfundaciones, y a su vez a las columnas.

V.AV.A

V.C

V.C

V.RV.R

V.RV.R

V.C: Viga de carga V.A: Viga de amarre


b) Viga de amarre: Amarra dos columnas, va a tener el mismoespesor de la placa o losa. Va en la parte superior.Pórtico: Elemento estructural rígido formado por columna yviga. Está en posición horizontal y vertical.

Cabillas

Viga

Estribos

Pórtico rigidizado

Acero de refuerzo endiagonal

c) Viga de carga: Amarra dos columnas, estas van a soportartanto carga viva como muerta. Sobresale de la losa de laplaca. Se debe plantear en la luz más larga y los nervios en laluz más corta. Se ubica en la parte superior. Es un elementohorizontal que está en posición vertical.

Columna

LOSA/PLACA

VC


d)Viga Plana: sustituye a la viga de carga, su posición eshorizontal, consume más acero que la viga de carga (la viga decarga y la plana son casi iguales). No se ve.

e) Viga dintel: para amarrar y sostener los marcos de ventanasy puertas. Se ubica en la parte de arriba.

f) Viga corona: va alrededor de toda la edificación como unantepecho. Busca darle mayor espesor a la placa. Se coloca enel último nivel

Viga corona

VA

Viga corona


g)Viga de antepecho: el antepecho solamente es colocado enalgunas partes.

h) Viga balcón: es un muro portante en concreto armado

Viga de carga sobresale

Antepecho

h) Viga balcón: es un muro portante en concreto armadovaciado en el sitio.

i) Viga cantiliver: es una viga para sostener volados.

j) Viga invertida: es una viga de carga en posición superior, esdecir por encima. La columna sobre sale del techo y este se vePlano en su parte inferior.

Viga de cargaViga tirante

PB sin columnas


k) Viga tirante: busca eliminar las columnas en planta baja,sostenida en la parte superior por una viga de carga en

cantiliver. Sirve para contener los volados. En ella encontramos una columnata apoyada en una viga

2.- Losa Nervada: nervios: son cámaras de aire paradarle flexibilidad a la estructura. Nervios=flexión. Vaciado enobra. Grandes superficies. Comportamiento estructural:flexible. Consume encofrado de madera, metal o plástico.

Malla de repartición

Bloques de arcilla o anime

Concreto 5cm

20-25cm

Eje estructural a 50cm

40cm 10cm10cm

Isometría

Tabla de encofrado

Cabilla, por encima por debajo

Nervio de concreto armado

Estribo

flexible. Consume encofrado de madera, metal o plástico.

Caballete


Tipos de losas:

a) Losa nervada:armada en unsentido (LN1S). Lucesdiferentes. Nerviosperpendiculares a laViga de Carga y en laluz más corta

V.A

V.A

V.C V.C

Luz más corta

Nervios

1 solo sentido

Bloques

Luz más larga

Nervio de amarre, solo 1

50

50

50

50

b) Losa nervada:armada en 2

50

V.C

armada en 2sentidos (LN2S). Secoloca cuando lasluces son iguales. Losnervios forman unacuadrícula.

50

50

50

V.C

V.CV.CNervios en ambos

sentidos

c) Losa nervadareticular celular(LNRC). Los nervios sonvisibles y en ambossentidos. Luces iguales.

Nervios

50

50

50

50


3.- Placas: -Macizada concreto armado: concreto + acero-Vaciado en obra (Necesita encofrado)-Cubre pequeñas superficies: volados, balcones-Comportamiento estructural: Rígida: quebradizo

Tipos de placas:

a) Armada en dos sentidos (doble armado)Cabilla en dos

sentidos

Estribo

b) Simple Armado.

Estribo

Concreto de alta resistencia

Cabilla en dos sentidos Concreto de alta

resistencia, no puede ser flojo

porque se quiebra.


D.- Superficie Activa

-Interior = Interior. Dejan ver lo que pasa en el exterior-No se aprecian los pisos internos.-No tiene columnas ni vigas.-Esfuerzos membrana-Son bidimensionales: poco espesor-Compresión y tracción iguales, pero no intensas-Evaden viento: formas poliédricas: Domo-Consumen mucho encofrado: madera especial de primera :concreto obra limpia.-Autosustentable: que se sostienen solas pero de construccióntotal-Materiales de construcción = polímeros /madera/concreto.

Co Co -Materiales de construcción = polímeros /madera/concreto.

Tipos :1.- Estructuras prismáticas, poligonales, losas plegadas.

Clases:- Simples / longitudinales: inician y terminan en puntos

diferentes. Tienen vigas periféricas en el centro.-Espaciales: punto inicial común. Espesor de 8 a 10 cm.

Van a tener un apoyo que va a ser común con la columna enla periferia.Evolución geométrica:1.-Desarme: (Viga de carga)2.-Agrupación y despiece geométrico: colocación a 45 grados.3.-Agrupación a 30 grados.4.-Agrupación con forma de letra W


1.-Desarme: (Viga de carga)

3.-Agrupación a 30 grados.Sostenido por vigas y

2.-Agrupación y despiecegeométrico: colocación a 45grados.

4.-Agrupación con forma deletra W: funciona mejor, y la

Zona activa: trabaja

estructuralmente. Soporta.Todo lo que

rodea a la zona muerta.

Zona muerta: no trabaja Zona activa: se desplomó

por su propio peso.

90 grados

45 grados

Codales

Co Co Sostenido por vigas ycolumnas perimetrales.

letra W: funciona mejor, y laW se une con otras Wsformando la placa plegada.

60 grados

30 grados

30 grados

30 grados

Formaletas de concreto armado

Placa Plegable: ésta surge por el descubrimiento

de la zona activa y zona muerta.

Sólo columnas periféricas


2.- Estructuras laminadas de curvatura sencilla: membranas /pliegues.

2.1.- Membranas cilíndricas largas: medio cilindro: menos deformables. Figura resistente. Tiene apoyos periféricos. Espesor de 10 cms. Diámetro de 2.5 mts. Longitud aproximada de 30 mts. Es igual la base que la altura.

Co Co 2.2.- Membranas cilíndricas cortas: son las bóvedas.

Tiene los siguientes elementos: directriz: es la viga de cargasuperior; generatriz: medios arcos empotrados a la directriz;correas: vigas que amarran las generatrices; viga de riostra:soporta la estructura; tímpano; cierra. Para ampliar espacios.

Tímpanoo viga de reborde

Directriz

Viga riostra

Generatriz

Correas

Tímpano

Generatriz Directriz

Viga riostra

Tiene doble curvatura


3.- Estructuras laminadas de doble curvatura: porque estánformado por dos curvaturas. Como por ejemplo los caracoles,cascarones y otras formas naturales. Tienen doble curvatura.

3.1.- Curvaturas positivas sinclásticas: sinclinal:parte deprimida hacia abajo/convexas

a)Esféricas: medias cúpulas. Son simétricas,espaciales, parten de un punto en común.

Paralelos: arcos decrecientes(Amarra a los meridianos)Directriz

Tambor menor: sostiene esfuerzos

Meridianos: medios arcos.

Tambor mayor: viga de apoyo, viga de riostra. Co Co

b)Elípticas: tiene forma de media patilla invertida.Cúpula oval donde la directriz es única, y a su vez amarra a lasgeneratrices, que son decrecientes.

Generatriz : tendrá la misma dimensión que la directriz

viga de riostra.

Directriz=Generatriz

Directriz: ½ arco sostiene a las generatrices

Generatrizdecreciente

Viga de riostra


3.2.- Curvatura Negativa: cóncava, anticlástica.Anticlinal: pliegue hacía arriba Son curvas en sentidocontrario.

a)Paraboloides: es una parábola que se desplaza:generatriz. Parábola: forma de arco hacia arriba. Lasparaboloides consumen mucho encofrado de maderaespecial=machimbrada.

Éstas figuras, parecen un paraguas abierto invertido.

Tienen una columna central, con bajantes de aguas de lluvia. Son

de base cuadrad. Son piramidales.

b)Hiperboloide: se parece a una silla de montar.Doble curvatura opuestas. Su formación es una línea que rotaCo Co Doble curvatura opuestas. Su formación es una línea que rotasobre un centro de gravedad. Calculable matemáticamente

4.- Formas libres: cascarones que no se calculanmatemáticamente. Se calculan a través de telas, cubiertasprovisionales (mallas elásticas). Domos: interactúan con elviento: no tiene ángulos agudos (tela o malla acrílico)


5.- Edificios en altura: carácter masivo: mucha población.

-Resistencia de los suelos, flexibilidad de los materiales: materiales aislantes y livianos, rendimiento de sus materiales, cero desperdicio.

- Vientos: 500 Km/h. Oscilación permitida = hasta a 30 cm. Túneles de evacuación (Refugios)

-Sismos: normales 7.0 en la escala de Richmond. Péndulos: elementos estabilizadores.

- Equipos mecánicos: bombas de agua/aire acondicionadoAscensores/electricidad: cables long.100mts.

Co Co Ascensores/electricidad: cables long.100mts.

-Fuego: equipos especiales – Congelan el espacio.

- Oxígeno: alimento natura del hombre

- Función: ocupación, forma

- Cálculo estructural: es hoy avanzado.

E.- Sistemas estructurales para edificios altos1.- Pórticos (columnas y vigas) en :

a) Columnas y vigas en un sentido.b) Columnas y vigas espacialesc) Macro – Pórticosd) Columnas y placas (Flat Slab): columnas con

capiteles y placas macizas

2.- Pantallas (muros): Portantesa) Tipo Túnel: muros paralelos(Es lo que hacen los edificios en altura)b) Bloques estructurales de concreto sin columnasc) Pantallas alternadas: vigas paredd) Núcleo central y pantallas en fachadas


Co Co d) Núcleo central y pantallas en fachadas

3.- Núcleos (servicios):a) Núcleo central y pórticos rígidos perimetralesb) Entrepisos suspendidos: cartela invertidac) Entrepisos en cantiliver: cartela bajad) Núcleos múltiples: juntas de construcción cada

30 mts.4.- Tubos (metálicos):

a) Tubo con tubo: columnas y vigas aporticadasb) Tubo con núcleo: tubos aporticados exteriores y

núcleo centralc) Multitubos: tubos inclinados celdas inter-

exteriores, andamios estructuralesd) Fachadas cerchadas: cerchas metálicas en

fachadas.

1.- Pórticosa) Columnas y vigas: nodos rígidos en una sóla dirección.

Es cuando hay viga de carga. Es de columnas rectangulares, porqueva en el mismo sentido que la viga de carga.

Pórtico: nodo rígido

Viga de carga

Aceros


Co Co b) Columnas y vigas espaciales: nodos rígidos en ambos

sentidos. Columnas cuadradas. Viga de carga = viga de amarre

Columna

Pórticos (amarre)

Viga de carga

Columna

Nodo rígido espacial

c) Macro Pórticos: macro viga. Se encuentra endistribuidores. Como si fueran cerchas en concreto. Se utiliza paraconseguir altura. Las columnas que se siembran arriba pueden tenersu fundación perfecta.

Pueden haber depósitos

6 pisos

3 – 4 mts. de altura

MACRO VIGA

MACRO VIGA


Co Co d) Columnas y placas (Flat Slab): está formada por vigas

de amarre no visibles y columnas. En este caso la placa rígida essostenida por el capitel.

Placa rígida

Columna

Columna circular

Capitel(Nodo Rígido)

Vigade amarre

2.- Pantallas: Muro portante de concreto armado. Consume mucha cabilla.

a) Tipo Túnel: Sistema uthinor. Este tipo de pantallas estáformado por dos placas y dos muros paralelos de concreto armado.

Losa/placa

Losa/placa


Muro Vertical

No se pueden perforar.

Co Co b) Bloques estructurales de concreto sin columnas:

Utilizados en viviendas en pendientes.

8mts.12mts.

4mts.

Traen incorporadas las instalaciones

c) Pantallas alternadas: surge como resultado del estudioisostático de los muros paralelos, en el cual se demostró que estosno eran estables ya que oscilaban por las fuerzas axiales paralelasque actuaban en ellos. Para resolver este problema se colocaron dosvigas: una superior y otra inferior.

Viga dintel: (superior) evita las

fuerzas axiales laterales

Viga balcón: (inferior) evita

las oscilaciones.

Muros de concreto armado


Co Co d) Núcleo central y pantallas en fachadas: está formado

por un núcleo central de servicios de concreto armado, unidos através de unas vigas y a unas pantallas en fachadas.

las oscilaciones.

Viga de amarre

Pantalla

NúcleoIsometría

Planta

Para los cuartos de basura, ascensores, etc.

Co

3.- Núcleosa) Núcleo central y pórticos rígidos perimetrales: es el

tradicional, el más utilizado en las construcciones de la ciudad deMaracaibo. Dentro del núcleo se pueden encontrar: las escaleras,ascensores, EE, AA, etc.

Núcleo de servicioViga

Columna


Co Co b) Entrepisos suspendidos: cartela superior invertida,

que es una viga superior que aparece en volados y es truncada paraevitar el consumo excesivo de acero.

Columna

Cartela superior

LOSA/PLACA

NÚCLEO

c) Entrepisos en cantiliver: cartela inferior baja.

Cartela inferior

LOSA/PLACA

NÚCLEO

Viga inferior en volado

Cantiliver


Co Co d) Núcleos múltiples: juntas de construcción cada 30 mts.

Juntas de construcción

30 mts.

Núcleo

Columna Viga

Co

4.- Tubosa) Tubo con tubo: columnas y vigas aporticadas

Viga metálica

Columna metálica

Soldadura

Cartela: Pieza metálica de

forma triangular que va a unir el

tubo y la viga.


Cartela

Co Co b) Tubo con núcleo: tubos aporticados exteriores y

núcleo centralNúcleo de concreto

Flanche metálico

Viga metálica

Cartela metálica

Columna metálica

La cartela metálica se encarga de unir la viga y la

columna.El flanche metálico apernado

o soldado une la viga metálica con el núcleo de

servicios de concreto.

c) Multitubos: celdas tubulares inclinadas en exteriores,andamios estructurales horizontales. Tubos metálicos tipo X

Tubos metálicos


Co Co d) Fachadas cerchadas: cerchas metálicas en fachadas.

Permiten movimiento. La idea es que no quede rígido.

Cerchas metálicas

Muelle (flexibilidad)

Trabajo final (análisis estructural 3)

Career

Transcript of Trabajo final (análisis estructural 3)