1. El Diseño Estructural
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8/16/2019 1. El Diseño Estructural
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CURSO: DISEÑO ESTRUCTURAL ICICLO 2011-2Profesor: MANUEL ANTONIO MONTES DE OCA ESCUDERO
Arquitecto CAP 2!!"
1 EL DISEÑO ESTRUCTURAL
UNIVERSIDAD ALASPERUANAS
FACULTAD DE INGENIERÍAS YARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA
“No basta estudiar todas las teorías de resistencia y los
métodos de cálculo. Es necesario absorber todos los detalles yexperimentos hasta que se vuelva completamente familiar en
una forma natural e intuitiva con todos los fenómenos del
esfuerzo y la deformación.
E!"#$!% &%$$%'#
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS1 DE#INICI$N DE ESTRUCTURA
Una estructura se define como “cualquier disposiciónde elementos resistentes( vinculados entre sí( cuya
finalidad es soportar car)as( sin sufrir deformacionesincompatibles . Es por ello que las formas materiales delentorno existen gracias a la estructura que las sostiene.
2 E%I&ENCIAS '(SICAS DE LAS ESTRUCTURAS•. Resiste)ci*: Es la capacidad de soportar esfuerzos delarga duración. Toda estructura requiere de un mínimo deresistencia mecánica que le permita transmitir las cargas
hacia los apoyos.•. Ri+i,e: Es la condición por la cual un cuerpo conservasu forma al ser sometido a la acción de fuerzas externas.Ello implica que las distancias entre las partículas que loconforman resultan invariales al o largo del tiempo.
•. Equi.i/rio: Es el estado de un cuerpo cuando lasfuerzas que oran sore !l se compensan y anulan
mutuamente" sin producirse efectos de traslación orotación.Todos los prolemas estructurales tienen un principioásico com#n$ “*os edificios no deben derrumbarse .
EL MONASTERIO Petr* or,*)i*3
EL PART4ENON Ate)*s &reci*3
EL RAMESSEUM L56or E+i7to3
EL MONASTERIO Petr* or,*)i*3
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8 #ORMA 9 ESTRUCTURA
%a forma es la configuración geom!trica que define la apariencia externa de un o&eto. Es el modo"
condición o aspecto específico en que algo aparece o sucede.
El entorno material del homre está formado por o&etos" aislados y en con&unto" animados einanimados" orgánicos o construidos.
Todos los o&etos materiales presentan una forma definida. %as formas materiales e&ercen una
determinada influencia y satisfacen funciones.
%a función específica está relacionada con la forma específica. 'i se modifica o destruye la forma"
tami!n se afecta la función. (onservar la forma es imprescindile para mantener las funciones del
entorno material.
Todo o&eto material" dado por una forma" está sometido a la acción de fuerzas.%a estructura es el soporte que garantiza la conservación de la forma frente a las fuerzas actuantes y
contrarias )externas e internas* que inciden sore un o&eto.
+or ello" las formas materiales del entorno existen y se conservan gracias a la estructura de los o&etos
que" con ello" pueden satisfacer sus funciones.
%a estructura representa la disposición y el orden de las partes de un o&eto material" lo que le permite
conservar la forma y satisfacer sus funciones.
Todo aquello que existe posee una estructura, todo lo perceptile tiene forma.
+orma y Estructura resultan de una constante relación entre el ser y el universo, derivan del análisis"
conocimiento y comprensión de los contornos" enlaces" masas" proporciones y cualidades de las partes
que componen los cuerpos existentes.
El -rquitecto disea la estructura a trav!s de la forma, a la vez" define la forma a trav!s de la estructura.
En lo creativo" la forma y la estructura se con&ugan en una relación perenne que condiciona el contenido
funcional" define la configuración perceptual y determina la solución económica.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS ESTRUCTURAS NATURALES 9 T;CNICAS
%a naturaleza ha servido" siempre" como modelo para dar forma al entorno humano.%a ciencia y la tecnología surgen partir de la exploración de la naturaleza.
Estructuras Naturales, 'on aquellas que se muestran en la naturaleza" como elesqueleto" el tronco de un árol" los corales marinos" las estalagmitas y estalactitas.
Estructur*s T
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS> ACCI$N DE LA ESTRUCTURA
%as estructuras" naturales y t!cnicas" deen soportar el peso propio del o&eto y las
sorecargas adicionales. - esto se le denomina transmisión de fuerzas.
%o esencial del proceso de transmisión de cargas no es la recepción de esfuerzos"sino es el proceso interno de transmisión de esfuerzos. 'in la capacidad de transmitir
las cargas" un elemento estructural no es estale.
E. #.u?o ,e #uer*s: Toda estructura traa&a a tres niveles consecutivos$ -. $ecepción de ar)as. /. +lu0o de ar)as. 1. &ransmisión de ar)as.
'eg#n la ruta de las cargas" se mide la eficiencia y la rentailidad de una estructura.%a forma del o&eto dee adaptarse a la dirección de las solicitaciones.
+ara cargas gravitatorias" la descarga de solicitaciones dee ser lo más directa y a la
menor distancia posile con la tierra. +or ello" la forma" dee satisfacer una función
determinada que garantice la transmisión de las cargas.
El dise2o estructural tiene como misión desarrollar un sistema de flu&o de fuerzas que
responda a una imagen funcional prefi&ada" o aproximarse a ella.
L* Tr*)s@isi) ,e Esfueros: %as formas de los o&etos condicionan la trayectoria delas fuerzas que fluyen en el interior de la estructura. El desvío de los esfuerzos es el
fundamento del flu&o de fuerzas en el interior de un o&eto.
(onocer las posiilidades de desviar los esfuerzos constituye el n#cleo del estudio de
las estructuras y el fundamento para un orden de los sistemas estructurales.
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B EL DISEÑO ESTRUCTURALEl dise2o estructural es la determinación de los esfuerzos y deformaciones a quequedan sometidas las estructuras" por la acción de agentes externos )cargas
gravitatorias" fuerzas sísmicas" de vientos" variaciones t!rmicas" etc.*.%a estructura es un componente esencial de la -rquitectura y es el Arquitecto quien"al disear" dee crear o inventar la estructura y darle proporciones correctas cominando armónicamente su propia la intuición personal y la ciencia estructural.El dise2o es un proceso creativo mediante el cual se definen las características delsistema estructural de manera tal que cumpla" en forma óptima" con sus o&etivos.El ob0etivo de un sistema estructural es equilirar las fuerzas actuantes y resistir
las solicitaciones sin colapso o mal comportamiento )excesivas deformaciones*.%a ondad del diseo depende del acierto para componer un sistema estructural queresulte idóneo para soportar las acciones exteriores.
C@o i)terie)e .* estructur* e) .*s ,isti)t*s et*7*s ,e. 7roceso ,e ,iseoF1. 2esde los osque&os iniciales" el #rquitecto deerá considerar y or)anizar los
propios elementos estructurales que darán estailidad a la forma arquitectónica"
de tal modo que la estructura no resulte un agregado puramente tecnológico.3. En la segunda etapa" la de anteproyecto" el Arquitecto deerá 7re-,i@e)sio)*r
estos elementos estructurales para asegurar la factiilidad del diseo.Es importante conocer conceptualmente el funcionamiento de los
mecanismos resistentes para poder cumplir exitosamente con esta intervención.4. 5inalmente" en la etapa de proyecto definitivo" los cálculos y comproaciones
servirán para definir detalles" ratificar las proporciones dadas a las piezasestructurales o" en su defecto" rechazar la viailidad del sistema propuesto.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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! #UNDAMENTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL* DIMENSIONES
Todo elemento estructural es un cuerpo de tres dimensiones. Estos elementosson$
- '*rr*s: son elementos axiales" cuya dimensión longitudinal predomina soresu sección transversal" tales como las vigas y columnas.
- LG@i)*s: son elementos superficiales" cuyas dimensiones de largo y anchopredominan sore su espesor" tales como los taiques" placas y losas.
- '.oques: son elementos voluminosos y macizos" cuyas tres dimensiones sondel mismo orden" tales como los mampuestos y sillares.
/ COMPORTAMIENTO EL(STICOToda deformación en una dirección origina otra deformación transversal.'i se comprime )o tracciona* un cuerpo" !ste se acorta )o alarga* en el sentido
de la fuerza actuante de compresión )o tracción*, pero" a la vez" experimenta ciertoensanchamiento )o adelgazamiento* de la sección transversal.
En el caso de la arra" se produce tal deformación sin impedimento alguno.En una lámina" compuesta por arras adyacentes" la deformación de cada arra
impide la deformación de las otras en un sentido.En un loque" compuesto por un con&unto de láminas" a la vez formado por
arras" la deformación de cada elemento es impedida en dos sentidosperpendiculares.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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c E. So7orte =ertic*.'e puede lograr mucho con simples loques de piedra" hormigón o ladrillo.
Una pila vertical de loques forma una columna capaz de soportar un techo.
Una columna trasladada horizontalmente se vuelve una pared de soporte que puedeaceptar el peso de un orde entero de un piso.
'i estas columnas o paredes no son demasiado delgadas" en relación con su alturay la intensidad del peso que soportan" se puede computar su grosor.
'i la columna o pared es demasiado delgada" ocurrirá el pandeo.
El pandeo es un desplazamiento lateral en la parte central de una columna o pared.
Un elemento que tiende a pandear" puede ser más resistente dándole un espesoradecuado o reforzándolo lateralmente con puntales" tensores o contrafuertes.
Una columna reforzada lateralmente emplea menos material total" parra soportar elmismo peso" que una columna gruesa no reforzada.
El pandeo es sólo un prolema estructural de elementos sometidos a fuerzas decompresión.
%os elementos tensionados )sogas"
cales" varas y cadenas* no tienen
tendencia a pandear y" por ello"
pueden ser muy delgados en muchas
aplicaciones estructurales.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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, L* ProHecci) 4orio)t*.:En toda edificación" las cargas verticales son soportadas"
por compresión" mediante columnas y muros portantes o"
por tracción" mediante cales" varas" y cadenas.
El mayor prolema estructural consiste en curirhorizontalmente el espacio para soportar los techos y
sorecargas.
2esgraciadamente" para salvar o curir un espacio"
raramente las fuerzas se equiliran directamente.
6ecorren caminos más largos hasta llegar al suelo )figura
1*. %a línea punteada seala el camino más corto, aunquese pierda parte del espacio cuierto.
'i la fuerza 3 se divide en dos partes iguales y aplicadas
)figura 3*" los caminos recorridos seg#n las líneas
punteadas serían más cortos" la estructura resultante
sería más ligera y el espacio perdido sería menor. En
otras palaras" la car)a repartida es la me0or tolerada.
2een evitarse las cargas puntuales" y la peor de todas esla carga aplicada a un voladizo )figura 4*.
En la práctica" en un edificio" elegimos el material más
plano porque adquiere menos espacio vertical" lo cual es
más funcional y economiza en columnas" paredes y otros
elementos.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
Figura1
Figura 2
Figura 3
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B TIPOS DE CONSTRUCCIONES* CONSTRUCCIONES MACIAS
'on estructuras formadas por loques pesados y homog!neos" en las que las
fuerzas de compresión están uniformemente repartidas.
El elemento determinante es el loque" donde sus tres dimensiones son del
mismo orden.
/ CONSTRUCCIONES DE ENTRAMADO
'on estructuras formadas por un 7esqueleto8 relativamente ligero" constituido por
arras de material resistente a la flexión y que dirige los esfuerzos a trav!s deconductos individuales.
El elemento determínate )vigas y pilares* es la arra" donde predomina la
longitud sore las otras dos dimensiones.
c CONSTRUCCIONES LAMINARES )Taiques" placas" cáscaras*
'on estructuras formadas por elementos superficiales" formadas por láminas
rígidas" eseltas y estales" resistentes a la flexión y al pandeo.
El elemento determinante es la superficie )largo x ancho*" lo cual predomina
sore el espesor )de pequeas dimensiones*.
Los actuales edificios son difíciles de encuadrar en alguno de estos tres tipos de
construcción; pues, constan de elementos de cada tipo de construcción.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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CO C OS O C O OS
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS! LOS MATERIALES ESTRUCTURALES
* 4IP$TESIS DEL MATERIAL%a resistencia y la rigidez de un elemento
dependen" en gran medida" del materialdel que está hecho.
%os materiales naturales" deido al
proceso de crecimiento )madera* o al
fenómeno de sedimentación )piedra*
tienen tendencias direccionales.
%os materiales Isotr7icos transmiten porigual" en todas las direcciones" cualquier
acción reciida en un punto de su masa.
%os materiales A)isotr7icos presentanpropiedades variales seg#n la dirección
en que recien cualquier acción sore un
punto de su masa.
%os materiales ideales no existen. 'in
emargo" se disponen de materiales que"
cominados entre sí" soportan la acción
de las cargas.
HOMOGÉNEO E ISÓTROPO HETEROGÉNEO Y
ANISÓTROPO
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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/ PROPIEDADES ESTRUCTURALES ESENCIALES9 $esistencia$ Es la capacidad de un cuerpo para soportar diferentes tipos de fuerzas" en
diferentes condiciones" sin deformarse o colapsar.
9 Dure*: Es la resistencia al corte" a las raspaduras" y a la arasión o desgaste de la superficie
del material.9 Resiste)ci* * .* #*ti+*: perdida de la resistencia con el tiempo, fractura progresiva, camio deforma con el tiempo.
9 Te6tur*: Es la uniformidad en la estructura física del material. Esto se aprecia en las vetas ynudos en la madera" en el agrietamiento del concreto" en los planos cortantes en la roca" en los
efectos de la cristalización en los metales.
c PROPIEDADES &ENERALES:9 #or@*: natural" remoldada o reconstituida.9 Peso$ como contriuyente a las cargas gravitacionales de la estructura.9 Resiste)ci* *. #ue+o: comustiilidad" conductividad" punto de fusión y comportamiento generalde altas temperaturas.
9 Coeficie)te ,e E67*)si) T
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, PRINCIPALES MATERIALES ESTRUCTURALES:MADERA:%a madera es el material que conforma el te&ido leoso de los ároles.
'e emplea en forma de listones y talas para formar las piezas estructurales.%a laminación y los adhesivos permiten ampliar las formas y los tamaos de laspiezas de madera" logrando estructuras de mayor tamao y me&or ensamle.
:gualmente" el tratamiento con vapor o gas amoniacal puede hacer que lamadera se torne altamente flexile" permiti!ndole asumir formas plásticas.
ACERO:El acero es una aleación de hierro y carono en diferentes proporciones que"
seg#n su tratamiento" adquiere especial elasticidad" dureza y resistencia.El acero es un material completamente industrializado y esta su&eto a un estrictocontrol de su composición y de los detalles de su moldeo y faricación.
El acero es el material más versátil" fuerte" resistente y durale que se empleaen construcción. 'e usa en gran variedad de tipos y formas estructurales.
Tiene las cualidades adicionales deseales de no ser comustile" no podrirsey ser dimensionalmente estale.
CONCRETO:El concreto es un aglomerado que resulta de mezclar cemento( arena( piedray a)ua hasta formar una pasta moldeale que" al secar" se convierte en una masasólida y de consistencia p!trea.
El concreto ordinario es de a&o costo general y resiste la humedad" laoxidación" el fuego y el desgaste. +uede tomar una gran variedad de formas.
'u principal desventa&a es la falta de resistencia al esfuerzo de tracción. 2eido
a ello" se le refuerza con varillas de acero que resisten los esfuerzos de tracción.El resultado es el concreto reforzado" que es un material mixto que asore los
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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10 PESOS 9 #UERASUn edificio es tirado y empu&ado constantemente pordiversas fuerzas. %a fuerza más constante es la de lagravedad" e&erciendo su empu&e hacia aa&o.
El peso es la fuerza vertical con que la Tierra atrae a uncuerpo. %as car)as muertas son los pesos de los elementos que
componen el edificio )te&ados" paredes" ventanas" pisos"taiques" escaleras" chimeneas" etc.*.%as car)as vivas incluyen las fuerzas menos constantes)gente" mueles" nieve" viento" sismos*.
%os arquitectos deemos configurar el edificio de maneraque soporten su propio peso muerto y un peso vivo igual ala máxima cominación de sorecargas.+rimero se dee calcular aritm!ticamente la magnitud deestos pesos.2espu!s se determinan la roustez y el tamao de loscomponentes del sistema estructural" incluidos todos los
artefactos de su&eción.El diseo estructural es un traa&o comprometido asadoen conceptos sencillos$ No se construye nin)unaestructura que no se apoye.%a comple&idad del diseo estructural reside en lahailidad con que el arquitecto selecciona" comina yproporciona los artefactos estructurales y los transforma
en una forma construile, no reside en la actitud ásica delos mismos artefactos.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
Peso de unCuerpo
Cargasuer!as
CargasV"#as
Peso uer!o $ Peso
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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11 ESTA'ILIDAD%a estabilidad es la aptitud de un o&eto para permanecer en estado de equilirio.El fundamento principal de toda estructura es su estabilidad.
El propósito de toda construcción es la e&ecución de edificaciones que alerguen
locales destinados al desarrollo de las actividades humanas.
%as edificaciones se concien y limitan mediante la concepción de las estructuras
que las conforman y sostienen.
%as fuerzas aplicadas sore un o&eto pueden producir traslaciones y rotaciones.
%a traslación puede expresarse por sus componentes" seg#n dos e&es ortogonales" y
la rotación ocurre alrededor de un e&e perpendicular al plano que contiene a lasfuerzas paralelas actuantes.
Existe equilirio cuando las fuerzas )o sus componentes* y los momentos" aplicados
sore la estructura" se anulan entre sí.
#6 J 0 #H J 0 M J 0
"na estructura estable satisface todas las ecuaciones de equilibrio estático.;ientras los elementos que componen una estructura se mantengan en equilirio"
!sta no se derrumará.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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NK i)c+)it*s NK ecu*cio)es
+uede ocurrir una situación de carga parala cual se consigue equilirio" pero setrataría de equilirio i)est*/.e" puescualquier deformación impuesta a laestructura tenderá a seguir hasta su ruina.
*as estructuras hipostáticas soninadmisibles para las construcciones.
12 RAN&OS DE ESTA'ILIDAD * Estructur*s 4i7ostGtic*s: (uando los apoyos son en )5@ero i)ferior * .os
)eces*rios para impedir todos los movimientos posiles de la estructura.
En este caso tenemos más ecuaciones que incógnitas.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
ESTRUCTURAS4IPOST(TICAS
/ Estructur*s IsostGtic*s: (uando los apoyos son en )5@ero i+u*. * .osestrict*@e)te )eces*rios para impedir los posiles movimientos de la estructura.
En !ste caso el n#mero de reacciones de apoyo es igual al n#mero de
ecuaciones de equilirio disponiles.NK i)c+)it*s J NK ecu*cio)es3
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c Estructur*s 4i7erestGtic*s: (uando los apoyos son en n4mero mayor a losnecesarios para impedir cualquier movimiento de la estructura.
En !ste caso el n#mero de reacciones de apoyo supera al n#mero de
ecuaciones de equilirio disponiles.
NK i)c+)it*s NK ecu*cio)es3
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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18 LOS APO9OS %os apoyos son aquellos elementos sore los cuales se sustenta toda estructura ysirven para evitar o restringir todo desplazamiento y mantener la estailidad.Toda estructura plana posee tres grados de liertad )dos de traslación y una de
rotación*. 'e deen restringir estos grados de liertad para evitar toda tendencia almovimiento de la estructura y lograr su equilirio.Esta restricción está dada por los apoyos" los que deen impedir las diversasposiilidades de movimiento, así" aparecen las re*ccio)es en estos apoyos.Este con&unto de cargas y reacciones forma un sistema de fuerzas en equilirio.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
APO9O DE PRIMER &;NERO
APO9O DE SE&UNDO &;NERO
Articu.*ci)3
%a función de los apoyos es restringir
los grados de liertad de la estructura"apareciendo reacciones en la direcciónde los movimientos impedidos.- A7oHo ,e 7ri@er +
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
* Estructur* #u)icu.*r )forma activa*Es una estructura cuya forma responde
a las cargas alas cargas aplicadas demodo que las fuerzas internas resultantes
son de compresión o tracción directa.
(omo e&emplo" consideremos un cale
que se extiende entre dos puntos de
apoyo y soporta una carga. El cale
sume una forma de 7=8 con el peso en elfondo y está en tensión pura.
'i se suma una segunda carga" el cale
camia en tres segmentos rectos con
respecto a la uicación y magnitud de
cada carga. -demás" si se aumentan
cargas el n#mero de segmentos seaproxima a la forma de una curva
característica de una carga
uniformemente distriuida. En cada caso
el cale está en tensión pura.
1 SISTEMAS #UNICULARES Estructur*s Co.+*)tes3
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS/ Cur*s #u)icu.*res
Una curva funicular es la forma curva que adopta un cale al ser sometido a
una carga vertical distriuida uniformemente.
%a catenaria es la forma funicular que adopta un cale sin carga, esta forma
se determina" #nicamente" por el peso propio del cale )el cual es uniforme a lo
largo de todo el cale*.
Una parábola es la forma funicular que adopta un cale suspendido con una
carga uniforme a lo largo del claro horizontal" sin considerar el peso del cale.
(uando la relación claro6flecha es mayor de 7 " las dos formas son casi
id!nticas.En la práctica" el t!rmino catenaria se usa" tami!n" para referirse a cualquier
miemro suspendido" curvado y cargado en toda su longitud" sin tener en
cuenta la distriución exacta de las cargas. +or e&emplo" los cales principales de
un puente suspendido son cales catenarios" aunque la curvatura se aproxime más
a una paráola.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS1> LA LNEA CATENARIA
'i se &untan las cargas aplicadas a un cale" actuarán como los anillos de la cadena.El resultado es la línea catenaria )latín catena > cadena*" que es casi una paráola.
En las catenarias" los esfuerzos de tracción se transmiten dentro de la línea.:nvirtiendo la catenaria otenemos el arco catenario" con esfuerzos de compresión.
%a línea catenaria es la “línea natural de transmisión de esfuerzos”. ?unca puedellegar a ser un semicírculo" pues tendería a arirse. +or ello los arcos romanos sesostenían por el gran peso de sus elementos y por el empleo de contrafuertes.
%a catenaria )cale suspendido* y el arco catenario )arco funicular* son los arquetipos
de los sistemas estructurales de forma activa" representan la idea elemental decualquier mecanismo portante y simolizan la t!cnica de la construcción de espacios.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
Un elemento no rígido y flexile" de forma definida" su&eto en
sus extremos" que se sostiene por sí mismo y cure un
espacio" determina una estructura de forma activa.El cale suspendido verticalmente y el pilar vertical son los
prototipos de los elementos estructurales de forma activa.
-mos transmiten las cargas" directamente" al punto de
suspensión o de apoyo o a trav!s de esfuerzos normales
)tracción o compresión*.
Un cale suspendido en sus extremos es un cale colgante, además de soportar supropio peso" puede transmitir cargas laterales a trav!s de esfuerzos de tracción.
%a forma inversa del cale colgante es el arco funicular. %a forma ideal del arco
funicular" para una carga determinada" es la línea de suspensión de dicha carga.
+or tanto" las estructuras de forma activa desvían las fuerzas exteriores a trav!s defuerzas normales$ tracción )cale suspendido* o compresión )arco funicular*.
CA%LE COLGANTE ARCO FUNICULAR &Tracc"'n( &Co)pres"'n(
1B ESTRUCTURAS DE #ORMA ACTI=A Estructur*s #u)icu.*res3
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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*+, LOS ARCOSSi todas las cargas de un cable estánmuy juntas, se establece un símil con
los anillos de una cadena. El resultadoes la línea catenaria. Esta línea es casiuna parábola.
Invirtiendo la catenaria obtenemos elarco catenario, donde los esuer!os detracci"n se convierten en compresi"n.
El arco ca!enar"o no puede ser nuncaun semicírculo, pues tendería a abrirse.#or ello los arcos romanos se sosteníanpor el gran peso de sus elementos y porel empleo de contrauertes.
Se emplea siempre el segmentosuperior de un arco, $ue es casiparab"lico.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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1" LAS CPULAS 9 LOS ANILLOS%as curvas paraólicas son líneas funiculares a&o la acción de cargas verticales.
En la práctica" las cargas no son estrictamente verticales y producen perturaciones en la
estructura.
%a línea catenaria puede ser circular si lascargas act#an en sentido radial" tanto encompresión como en tracción. E&. %a rueda deuna icicleta" donde los radios act#an entracción y producen compresión circular)funicular* en el orde.
En un domo" la c#pula está formada por partes no funiculares
que producen esfuerzos radiales variales de tracción que son
asoridos" en compresión" por el anillo de orde" al igual que
los anillos metálicos de un tonel.
'in emargo" no todos los meridianos traa&an a tracción pura
deido a perturaciones internas. %as partes a&as puedensufrir compresión" por lo que se emplean casquetes rea&ados.
(omo casquete se
emplea" siempre" el
segmento superior de
un arco que es casiparaólico.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS
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%a forma más simple de otener untecho de forma paraólica es usando
paraoloides hiperólicos.%a superficie se genera colocandocales que unan dos pares de e&esdispuestos en forma diagonal sore uncuadrilátero.
%a superficie resultante representa doscurvaturas paraólicas que" a la vez"son perpendiculares entre sí.
Una curva es un arco que traa&a acompresión.
%a otra curva es una catenaria quetraa&a a tracción.
(ualquier sección horizontal produce
una hip!rola.En un paraoloide hiperólico noexisten esfuerzos de flexión.
Todos los esfuerzos internos )traccióno compresión* son tangenciales a lalínea media y son asoridos por la
viga de orde.
CONCEPTOS INTRODUCTORIOS EL PARA'OLOIDE 4IPER'$LICO