UNIVERSIDAD CAMILO JOSÉ CELA

CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS III

curso 2012/13

prof. Raúl González Bravo

B.1 TIPOS ESTRUCTURALES

TIPO DE ESFUERZOS ESTRUCTURAS NO FUNICULARES (FLEXIÓN)

Se caracterizan por transmitir las acciones que inciden

sobre ellas mediante esfuerzos de flexión (combinación

de tracción y compresión)

ESTRUCTURAS FUNICULARES

Este tipo de estructuras resiste las acciones exteriores

mediante esfuerzos internos de tracción o compresión.

DIRECTRIZ DE LOS ELEMENTOS

PRINCIPALES

ESTRUCTURAS FUNICULARES

Según las acciones incidentes se generan

distintas formas funiculares o antifuniculares

que responden mediante esfuerzos de tracción

o compresión (respectivamente).

Existen infinitas posibilidades según la longitud

(y curvatura) del elemento estructural.

Este tipo de estructuras genera reacciones

inclinadas en sus extremos, los denominados

empujes, que deben contrarrestarse.

Una estructura abovedada funcionaría exclusivamente

a compresión si la línea de empujes o antifunicular

está contenida dentro de su espesor.

Si la línea de empujes no está contenida en dicho

espesor se generan esfuerzos de flexión, menores en

todo caso que en elementos estructurales rectos de la

misma luz.

Existen diversas formas de contrarrestar los

empujes producidos en los extremos o apoyos

de los arcos o bóvedas.

Mediante contrafuertes, capaces de transmitir

los empujes dentro de su espesor, como se

hacía en las construcciones de la antigüedad.

Mediante elementos verticales o inclinados que

resisten dichos empujes mediante esfuerzos de

flexión.

Como caso particular, también puede

conseguirse este efecto mediante cuerpos

rígidos del edificio.

Por último, otra forma común es la inclusión de

tirantes traccionados que resistan la

componente horizontal de la reacción en los

apoyos.

Son las estructuras compuestas por elementos

generalmente rectos, horizontales o inclinados,

que resisten las acciones mediante esfuerzos

de flexión, combinación de tracciones (líneas

discontinuas) y compresiones (continuas).

Para ello los elementos estructurales deben ser

capaces de resistir dichas tracciones (fig. d).

ESTRUCTURAS NO FUNICULARES

Los esfuerzos de flexión además de tensiones

combinadas de tracción y compresión (sup.) producen

también esfuerzos cortantes (centro) y rasantes (inf.)

debido a la deformación que provocan en el elemento

estructural.

ESTRUCTURAS UNIDIRECCIONALES

En este tipo de estructuras los esfuerzos se transmiten según una

dirección concreta, existiendo elementos estructurales secundarios

dispuestos entre los elementos principales (o bien mediante elementos

estructurales yuxtapuestos).

Es el caso de estructuras de vigas o arcos dispuestos paralelamente.

DIRECCIONES EN LA TRANSIMISIÓN DE LOS ESFUERZOS

ESTRUCTURAS BIDIRECCIONALES

En este tipo los esfuerzos se transmiten de forma simultánea en dos

direcciones, perpendiculares o no, del espacio, sin existir una jerarquía

concreta.

Es el caso de losas o emparrillados de vigas (o arcos).

SEGÚN LA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE

LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ESTRUCTURAS UNIDIRECCIONALES

Este tipo también se puede aplicar a estructuras radiales en las que

predomina una de las dos direcciones (radial) frente a la otra

(concéntrica).

ESTRUCTURAS BIDIRECCIONALES

Al igual que en las estructuras unidireccionales, esta

clasificación puede aplicarse a estructuras radiales.

SEGÚN SU COMPORTAMIENTO FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES

Además de las acciones gravitatorias, las estructuras deben resistir

además esfuerzos horizontales (principalmente viento y sismo) que

podrían provocar su inestabilidad y colapso (sup. dcha).

Para ello existen diversas formas de estabilizar los pórticos

(combinación de elementos estructurales horizontales y verticales),

que puede ser mediante la rigidización de las uniones entre ambos (a,

b, c y d) o mediante la inclusión de elementos adicionales de

arriostramiento (e).

Estos esquemas no deben entenderse como la única forma de resistir

estos esfuerzos, sino que son posibles múltiples combinaciones entre

ellas.

Este criterio de clasificación de tipos estructurales tiene gran

importancia en la construcción de las estructuras, ya que condiciona

de manera absoluta la ejecución de las uniones entre los distintos

elementos estructurales y entre los soportes y el terreno

(cimentación).

PÓRTICOS RÍGIDOS EMPOTRADOS EN SU BASE

Todos los elementos estructurales, horizontales y

verticales, contribuyen a resistir las acciones

horizontales.

Soportes y vigas deben estar unidos de forma que no

puedan producirse giros entre ellos (nudos rígidos).

Asimismo la unión de los soportes con la cimentación

(y el terreno) no debe permitir el giro de éstos

(empotramiento).

PÓRTICOS RÍGIDOS BIAPOYADOS

Todos los elementos estructurales, horizontales y

verticales, contribuyen a resistir las acciones

horizontales.

Soportes y vigas deben estar unidos de forma que no

puedan producirse giros entre ellos (nudos rígidos).

La unión de los soportes con el terreno puede permitir

el giro de los mismos en estos puntos. Requieren

apoyos menos complejos, pero deforman más que en

el caso anterior.

PÓRTICOS (o ARCOS) TRIARTICULADOS

Es un caso particular del anterior, en el que

se introduce una tercera articulación

(elemento que permite el giro), de forma que

puede establecerse un punto de momento

nulo.

Puede facilitar la construcción del pórtico ya

que las uniones articuladas son, en general,

más sencillas de ejecutar.

PÓRTICOS ARRIOSTRADOS

En este caso los esfuerzos de viento son resistidos

por elementos generalmente diagonales (también de

otras geometrías) dispuestos adicionalmente entre

soportes y vigas.

Estos elementos resistirían las acciones horizontales

mediante esfuerzos de compresión o tracción, según

el sentido de las acciones.

Cabe la posibilidad de colocar elementos que resistan

únicamente tracción (cables) en ambas direcciones,

funcionando de forma alternativa según el sentido de

las acciones horizontales.

SEGÚN SU COMPORTAMIENTO FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES

Otro criterio a tener en cuenta a la hora de considerar el tipo estructural

elegido sería la morfología de los elementos estructurales.

Es el criterio más importante desde el punto de vista constructivo, ya que

es esencial a la hora de plantear la construcción de los elementos que

conforman la estructura.

Podríamos considerar dos formas básicas, combinables entre sí, de

clasificar los elementos estructurales:

- Según su composición: continua o de celosía.

- Según su geometría: plana o plegada (ondulada).

ELEMENTOS ESTRUCTURALES PLANOS DE SECCIÓN CONTINUA

Es el caso de las vigas de alma llena y en secciones en T y H.

En este tipo de elementos estructurales los esfuerzos de flexión (en vigas o arcos sometidos

a flexión) se resisten mediante la combinación de un par de esfuerzos de compresión y

tracción que se producen en los extremos superior e inferior (o a la inversa) de los

elementos.

Para ello estos elementos pueden aligerarse concentrando el material en los extremos y así

reducir el peso de la estructura y optimizar su dimensionado.

Los esfuerzos cortantes se transmiten principalmente en la sección vertical del elemento, el

alma en el caso de los perfiles en sección T o H.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES PLANOS DE CELOSÍA

En este caso los esfuerzos de flexión se descomponen en esfuerzos de compresión y

tracción en los cordones longitudinales y los esfuerzos cortantes se transmiten a través de

las barras diagonales y verticales o montantes (en su caso) también mediante esfuerzos de

compresión y tracción.

Podrían considerarse un caso extremo de aligerado de la sección de una viga plana, en la

que las alas se sustituyen por los cordones y el alma, aligerada, por los montantes y

diagonales.

Presentan la ventaja de que los componentes o barras que las forman trabajan únicamente a

esfuerzos de compresión y tracción. Como inconveniente, para su construcción es

necesario la unión de diversos componentes o barras entre sí.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES CONTINUOS PLEGADOS

Este tipo de elementos funcionan de la misma forma que los

elementos planos de sección continua, concentrando también el

material que resiste el par de esfuerzos compresión-tracción en los

extremos superior e inferior.

La diferencia radica en que las alas de las vigas no se sitúan en la

misma vertical y las almas se disponen de manera inclinada, para unir

estas, generando una sección en V.

La ventaja fundamental que presentan estas estructuras, que se

realizan generalmente en hormigón armado, es no sólo la reducción

de peso y consumo de material, sino también el hecho de que pueden

llegar a hacer innecesaria la estructura secundaria perpendicular, ya

que son capaces de cubrir todo el espacio mediante la simple

yuxtaposición de los elementos.

CELOSÍAS DE SECCIÓN TRIANGULAR

De forma análoga a la relación entre celosías planas y vigas planas

de sección continua, las vigas en sección en V pueden realizarse

también mediante barras longitudinales (cordones) y diagonales y

verticales (en su caso).