Estructuras III Preguntas Teoricas

8/9/2019 Estructuras III Preguntas Teoricas

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ESTRUCTURAS 3 - DIEZ .

PREGUNTAS TEORICAS SEGUDO PARCIAL

Bases y Pilotes

1. Cul es un sistema de fundaciones apto para trasladar a tierra cargas provenientes de tabiques de HA en un

terreno de =3 kg/cm2?

Un sistema apto para ese tipo de terreno son las bases de hormign armado

2. Cmo funciona una zapata corrida de HA que recibe cargas normales de compresin y un momento flector?

La zapata recibe esfuerzos de flexin y compresin por lo que se encuentra solicitada a flexo compresin que puede

ser con pequea o gran excentricidad dependiendo de la ubicacin dentro del centro de presiones. Si el centro de

presin cae dentro del ncleo central, tendr flexo-compresin con pequeas excentricidad, si por el contrario caefuera, tendr flexo-compresin con gran excentricidad.

3. Una zapata corrida de HA, puede soportar esfuerzos de traccin? Explicar.

Una zapata soporta esfuerzos de traccin cuando la base est flexo comprimida con gran excentricidad, ya que el

diagrama de tensiones en el terreno es triangular. Por ms que estos esfuerzos aparecen, la zapata no los toma, la

base no colabora.

4. Cmo se dimensiona una base de HA, que datos se necesitan y que verificaciones se deben realizar?

Para dimensionar una base de HA se necesita saber el esfuerzo normal mximo trasmitido por cada tabique, el pesopropio de la base, el peso de la tierra, y la tensin admisible del terreno, que sirve para hallar la fuerza P que se utilizar

en el clculo. Con estos datos se procede al dimensionado:

a) Predimensionado de la placa de apoyo. P = N + Ng + Nt (N- carga de la columna, Ng- peso de la base Nt- peso

de la tierra sobre el terreno)

b) Determinacin de la excentricidad. E = M/P

c) Verificacin de las dimensiones adoptadas en planta. (tensiones mxima y mnima del terreno)

d)

Predimensionado de la altura de la base por condicin de rigidez. d0 > (a1c1) / 3

e) Verificacin al punzonado. (que debe ser menor que 8 kg/cm2)

f) Determinacin de los momentos flectores para las dos direcciones principales.

g) Verificacin de la altura de la base a la flexin.

h) Clculo de la armadura.

5. Cmo se ubican las armaduras de una zapata corrida de HA que esta flexo comprimida? Cul es el

recubrimiento mnimo que debe haber entre la tierra y la parrilla de la base?

El recubrimiento mnimo entre la tierra y la parrilla debe estar entre los 5 y 7 cm. En general, el de las barras debe

ser mayor o igual al 10 manteniendo una separacin mxima de 20 cm. La zapata se comporta como una losa

invertida ubicando las armaduras en ambas direcciones formando un emparrillado.


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6. Qu sistema de fundaciones se debe utilizar cuando la tensin del terreno es muy baja, ej.: = 1 kg/cm2?

Cuando la es muy baja, se debe adoptar un sistema de fundaciones indirectas que alcance los sustratos resistentes

para fundar, como pilotes, pilotines, cilindros de fundacin. Los pilotes son tiles cuando el terreno apto para fundar

se encuentra a profundidades mayores a los 7m de profundidad, lo hace ser ms prctico, seguro y econmico. De

esta forma se evitan posible deformaciones por tener un terreno tan dbil en su superficie. Otro sistema de

fundaciones apto es la platea, losas de hormign armado que tienen un espesor de ms de 15 cm, y trasladan las

fuerzas de manera uniforme hacia el terreno. Otro es el sistema por pozo de cimentacin o romano.

7. Indique qu caractersticas constructivas posibles de un sistema de pilotajes ( , longitud, separacin, hincado,

cabezal, etc.).

Los pilotes son elementos estructurales cilndricos, esbeltos, donde la longitud predomina por sobre el dimetro.

Los pi lotes pueden ser hincados por golpes de martinete en caso de que trabajen por punta (tambin pueden trabajar

por friccin) o hincados por vibracin. Su carga de servicio est entre 40T y 120T

Se coloca una pieza de transicin llamada cabezal que distribuye las fuerzas. La separacin entre pilotes tiene que ser

y medio el demayor a dos veces

los pilotes. Estos varan entre los

30 y 60 cm. Si son cuadrados son

de 30 x 30 cm o 45 x 45 cm. Los

pilotes de madera, que ya no se

usan, solan tener 40cm de

dimetro, 15m de largo y

soportaban una carga de hasta

60kg/cm2. Su hincado era pormartinete. Los pilotes premoldeados, de hormign armado o pretensado miden 15m de largo y una seccin mxima

de 60cm de dimetro, con un azuche en la punte para facilitar la penetracin. Los pilotes hormigonados in situ puede

tener dimetros desde los 50cm a 1.50m y resisten cargas de hasta 300t. La cantidad mnima de pi lotes es de 2, aunque

la ideal es de 3, y la mxima es de 15, pero lo ideal son 12. La separacin entre ejes debe estar entre 2,5 x y 4x.

8. Explique y esquematice el tipo de cargas que puede recibir un conjunto de pilotes y como la trasmite al terreno.

Las cargas pueden ser transmitidas por punta o friccin aunque generalmente se realizan ambas. Al tener un

cabezal que distribuye estos esfuerzos admiten cargas concentradas y distribuidas. La cantidad mnima de pilotes por

cabezal es 2.

Los pilotes actan mediante resistencia de punta, es decir, que el sue lo reacciona contra la superficie de la punta del

pilote. La resistencia aumenta proporcionalmente con el aumento de la seccin de la punta. Tambin acta mediante

resistencia por rozamiento, sta es la que toma mayor carga. La resistencia por friccin depende de la superficie lateral

del pilote y de la tensin de rozamiento del terreno. Cuanto mayor es la longitud del pilote, mayor ser la capacidad

de carga. El rozamiento permite que el pilote tome esfuerzos tanto de traccin como de compresin. Los pilotes deben

soportar los esfuerzos de corte, a la flexin y a la carga vertical. Es conveniente que no aparezcan esfuerzos


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importantes de traccin. Los pilotes a traccin, resisten por rozamiento, y los pilotes a compresin resisten por punta

y rozamiento.

9. En qu casos se requiere de una platea de fundacin y cuales son sus caractersticas constructivas?

La platea se requiere cuando la es reducida o las cargas son muy elevadas. Es una losa continua que apoya sobre

vigas invertidas. Debe asentarse sobre una superficie de 40 cm de tosca apisonada. Se coloca un film de polietilenopara que no pase la humedad.

Estructuras de barras

1. En que se diferencia una EEB de una estructura geodsica?

La estereoestructura es una estructura plana formada por mdulos de tetraedros o pirmides de base cuadrada, con

apoyos puntuales separados cada 10m o ms. Soportan cargas normales a su plano, y soportan esfuerzos de flexin;

en estructuras geodsicas el mdulo es una mutacin de un icosaedro. Se pueden lograr cpulas de una o dos capas.

El icosaedro esfrico es una figura inscripta en una esfera, conformado por 20 tringulos, utilizando nicamente 5 de

los tringulos para conformar la esfera. La cpula geodsica es una superficie de doble curvatura total positiva. Ambas

son tipos de estructuras espaciales.

2. Defina conceptualmente como se materializa una EEB

Una estereoestructura es una estructura metlica plana que soporta cargas normales a su plano con apoyos puntuales

separados 10 o ms metros uno del otro. Est constituida por mdulos que pueden ser tetraedros o pirmides de base

cuadrada, que van conformando la EEB mediante su repeticin; y estos mdulos se constituyen por barras vinculadas

entre s mediante nudos. Las barras son elementos esbeltos, rgidos y sl idos que se combinan entre s para conformar

tringulos, totalmente indeformable, conectadas por nudos rgidos. Normalmente suelen materializarse con acero.

3. Estructuralmente, como se comporta una EEB?

Estas estructuras necesitan obtener altura para poder tomar los esfuerzos. Cuando la EEB es plana se comporta como

una losa cruzada o armada en 2 direcciones si tiene vigas perimetrales; o como una losa sin vigas si apoya directamente

sobre las columnas. Las barras suelen tomar esfuerzos normales de traccin y compresin segn su ubicacin. Donde

para una carga uniformemente distribuida el cordn superior de la barra estar comprimido y e l cor dn inferior estar

traccionado, los cordones presentan un momento flector.

4. Qu tipo de cubierta considera adecuada para tapar una EEB?

La cubierta puede ser resuelta con chapa de aluminio, hierro galvanizado, plsticos, vidrios o cualquier otro materialliviano

5. A partir de que luz libre empleara una EEB y cul considera su principal ventaja?

Las luces habituales oscilan entre 20 y 60m, aunque se han construidos EEB de 80m y hasta 100 m, y es posible

construir voladizos que tengan 1/5 de la luz. (Ej.: luces de 60m y voladizos de 12 m.) Puede comenzar a utilizarse desde

los 10m de luz.

La principal ventaja de este tipo de estructuras es su velocidad de fabricacin. (1500 a 2000 m2diarios) y de montaje

(150 a 200 m2diarios). Adems se las puede armar en el piso y luego levantarlas por gras. Es capaz de resistir grandes

cargas, teniendo la misma estructura un peso muy bajo, siendo capaz de cubrir grandes luces sin apoyos intermedios.

Posee menor costo y tiene un montaje rpido por ser en seco. Permite una gran variedad de formas utilizando el

mismo tipo de barra.


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La desventaja es el mantenimiento de las barras de acero contra la oxidacin y la proteccin ignfuga.

6. Cul es el esfuerzo principal al que se ve sometida una EEB bajo la accin de las cargas de servicio?

Las EEB estn sometidas principalmente a esfuerzos de flexin, pero cada una de sus barras toma esfuerzos de traccin

y compresin.

7. Indique con qu expresin calcula las diferentes solicitaciones a las que est sometida una EEB y qu

verificaciones se deben realizar.

Momento flector = (q x L2)/8 , realizndolo para el sentido x e y

Reacciones = (q x L)/2 , para ambos sentidos, x e y.

D = M/h , para el cordn superior comprimido, siendo M el momento mayor, dependiendo de los resultados obtenidos

para el sentido x e y. Este cordn requiere verificar al pandeo. = lp/ i, sacar w, y luego calcular= D/F x w, y que d

menor que la tensin admisible. Adems, hay que verificar a la flexo-compresinM = (q x ax 2)/8 y luego= - D/F

M/W y debe ser menor a la tensin admisible.

Z = M/h, para el cordn inferior traccionado, siendo M el momento mayor

C1 = (C x d)/ 2 x m , para las diagonales.

Debo verificar tambin que el peso propio real no supere al peso inicialmente supuesto.

8. Cul es el valor mximo aconsejable de relacin entre luces de una EEB?

Debido a que se comporta como una losa cruzada, la relacin ser = ly/lx < 1,66.

9.

Indicar con que relacin prctica se calcula la altura para el predimensionado de una EEB.

L menor/ 20 > h > L menor/30

10.Es posible construir una cpula con una EEB?

Es una estructura geodsica. 5 tringulos esfricos que se pueden descomponer en diferentes subdivisiones. Cerrando

los espacios entre barras con materiales plsticos, vidrios, lonas, etc.

11.Cmo se denomina a los caos con los que se materializan una EEB y a que esfuerzos se ven sometidos?

Se util izan caos de acero huecos sin costura (DIN 2448) y se ven sometidos a esfuerzos normales de compresin ytraccin.

12.En el clculo de la EEB, se deben efectuar las verificaciones al pandeo?

S, se deben realizar verificaciones al pandeo en caso de que haya compresin. Esto ocurre en el cordn superior de la

EEB, al igual que en ciertas barras diagonales, debido a que las barras son elementos esbeltos. Debo hacer:

= lp/i . Luego voy a tabla y saco w, y hago = D/F x w, debiendo ser menor a la tensin admisible de 1400kg/cm2.

13.A qu efectos se ven sometidas las barras oblicuas y que efectos pueden afectarlas?

Se ven sometidos a esfuerzos normales de compresin y traccin, a las barras oblicuas sol icitadas a compresin puede

afectarlas el fenmeno de pandeo. Las que soportan traccin, pueden alargarse.

14.


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15.

Explique qu tipo de apoyo se emplea para una EEB y cul es el grado de empotramiento.

Se apoyan en vigas perimetrales que corresponden a las cuatro fajas extremas. Estas a su vez descargan sobre

columnas.

Las estereoestructuras pueden estar apoyadas tanto en la parte superior como en la inferior

Sobre cuatro apoyos en las esquinas o retiradas de las mismas

Se restringen todos los movimientos, ya que al formar figuras trianguladas, no permiten la deformacin. Las cargas se

aplican siempre en los nudos, y se vectorizan a travs de las barras.

16.Relacin de la altura con las luces.

L menor/20 > h > L menor/30.

Calculo h haciendo primero m2= d2(ax/2)2y luego h2= m2(ay/2)2

Estructuras de traccin pura

1. Qu forma debe mantener una estructura de traccin pura para mantenerse en equilibrio?

Si el n de cargas aumenta la forma que adopta el cable es la de un polgono de lados (polgono funicular de cargas). A

medida que aumenta el n de cargas la forma se aproxima a una curva funicular:

Catenaria: cuando las cargas sean uniformemente distribuidas a lo largo del cable

Parbola: las cargas estn uniforme distribuidas a lo largo de la cuerda de dicha curva

Las estructuras a traccin se adaptan a su forma de funicular de cargas exteriores para poder trasladar sus cargas hacia

los apoyos. Los esfuerzos del cable dependen de su flecha, ya que, si sta aumenta, hay una menor reaccin horizontal,

mientras que las verticales permanecen sin variacin. Las estructuras de traccin pura son capaces de tomar

nicamente ste tipo de esfuerzo, y si es que se los fuerza a tomar otros esfuerzos, la estructuras se inutilizara y

colapsara. La estructura materializa el camino de las cargas

2. Definir el estado de tensin previa y los diferentes estados de clculo.


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La tensin previa consiste en introducir a la estructura un estado de solicitacin interno de traccin previa a la accin

de las cargas de servicio. As nunca llega a estar solicitada a esfuerzos de compresin.

Estado 0: Ra= tp Estado 1: Ra= tp +Rpp

Rb= tp Rb= tpRpp

Estado 2: Ra= tp + RppRv Estado 3: Ra=tp + Rpp + Rn

Rb=tpRpp + Rv Rb= tpRppRn

El estado de carga que produce ms compresin ser la tensin previa mnima TPM, la cual ser afectada por un

coeficiente de seguridad para obtener la tensin previa necesaria TPN. Con los estados de carga puedo determinar la

mxima destraccin de la estructura, para as calcular el estado de tensin previa mnima y la necesaria. La mxima

destraccin ocurre cuando acta el viento.

3. Cmo est compuesta una estructura de traccin plana o cercha jawerth?

Se coloca una familia de cables ajenos a la superficie cil ndrica misma, pero vinculados de forma que todo el sistema

entre en carga cuando se aplique una tensin previa. Consiste de un cable superior (el portante) y uno inferior(estabilizador), unidos entre s por medio de pendolones.

4. Es indispensable el cable estabilizador para todos los casos de cubierta de traccin pura? Explicar.

Siempre que haya una cubierta liviana es necesario este cable estabilizador, si se emplea en cambio una cubierta

pesada, no ser necesario.

5. Enumerar las distintas posibilidades formales de las estructuras de traccin plana o cercha Jawerth

Se materializan con cubiertas livianas, y hay diferentes posibilidades formales, dependiendo de dnde ubiquemos la

cubierta y por lo tanto el cable portante y el estabilizador.

6. Cundo un sistema estructural est solicitado a traccin pura? Graficar.

Cuando, bajo las cargas de servicio, sus elementos estn solicitados slo a traccin baricentrica. No admite ningn

otro tipo de esfuerzo, ya que, siendo ste el caso, entrara en colapso, y la estructura se inutilizara.

7. Que propiedades fundamentales deben poseer los elementos resistentes de las estructuras de traccin pura?

Enumerar y fundamentar.

Muy resistentes a la traccin: trabajan solo a traccin. Se aprovecha la seccin del material para evitar el

colapso.


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Muy flexibles para lograr fcil adaptabilidad a la forma: debe adaptarse al funicular de cargas para poder

trasladarlas a los apoyos.

Poco extensibles: Para no perder su capacidad de soportar traccin.

8. Qu es el polgono funicular de las cargas de servicio?

La estructura materializa el camino de las cargas hacia los apoyos. Mediante el polgono funicular de cargas podemos

disear la forma que tendr la estructura.

Si el nmero de cargas aumenta la forma que adopta es la del polgono funicular. Al modificar la carga, tambin se

modifica la forma traccionada.

9. Explicar la diferencia entre una catenaria y una parbola de 2 grado.

La catenaria tiene la carga uniformemente distribuida a lo largo del cable. Ej: peso propio de este.

La parbola tiene la carga uniforme distribuida a lo largo de la cuerda de dicha curva. Ej.: cubierta plana suspendida

10.Enumerar y dibujar las posibilidades formales de cubiertas de traccin pura.

Segn su curvatura:

Superficie de doble curvatura total positiva; los centros de curvatura de las curvas principales estn ubicados en

un mismo semi-espacio, poseen el mismo signo.

Superficie de doble curvatura total negativa; los centros de curvatura de las curvas principales estn ubicados en

diferentes semi-espacios, poseen signos diferentes.

Segn su forma de generacin:

Repeticin, se obtiene repitiendo a intervalos fijos generalmente regulares.

Traslacin, se obtiene de trasladar la forma estructural generatriz a lo largo del eje directriz y paralelo al plano de

referencia, plano director.

Rotacin o revolucin, se obtiene a partir de girar la forma estructural generatriz alrededor de un eje de rotacin

interno o externo siguiendo una directriz curva.

Vinculando estas dos clasificaciones se obtienen las distintas posibilidades formales.

Superficie de simple curvatura generada por repeticin o traslacin: cnicas y cilndricas.

Superficie de doble curvatura total positiva generado por rotacin: esfricas, elipsoides, paraboloides de

revolucin.

Superficie de doble curvatura total negativa generada por rotacin: conoides, hiperboloides de revolucin.

Superficie de doble curvatura total negativa generada por traslacin: paraboloide hiperblico.

11.Cundo decimos que una cubierta de traccin pura es pesada o liviana? Qu parmetros consideramos?

Uno de los parmetros es la carga del viento. Una cubierta es pesada cuando las cargas permanentes superan de 3 a

5 veces el valor de la succin del viento; y es livi ana cuando no lo supera, pero debe ser pretensada para que no se

deforme.


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12.Qu luces pueden cubrir las estructuras de traccin pura?

Pueden cubrir luces de hasta 200 m las membranas y 250 m la cercha jawerth.

13.Qu relacin tiene la flecha con la luz a cubrir en una estructura de traccin pura?

La flecha ptima para estas estructuras es de 7% a 15% de la luz.

14.Las cargas debido al peso propio y al viento tienen el mismo signo?

No tienen el mismo signo. El problema fundamental debido al peso tan bajo es el efecto de succin del viento. El peso

propio corresponde a cargas externas positivas, mientras que el viento son cargas externas negativas.

15.Cmo rigidizamos y estabilizamos una estructura de traccin pura frente a distintas cargas de servicio?

Se puede aumentar las cargas permanentes o aplicar una tensin previa. En el caso de aplicar una cubierta pesada,

esta deber tener una carga permanente de entre 3 a 5 veces la succin del viento, pero el problema es que le quitara

una de las ventajas a este sistema, que es el de su bajo peso. La otra opcin es aplicarle una tensin previa, es decir,

aplicar una solicitacin a la traccin previa a la aparicin de las cargas, como el sistema Jawerth.

16.Defina los distintos estados de cargas para una estructura de traccin sometida a peso propio, viento y nieve.

Estado 0: Ra= tp Estado 1: Ra= tp +Rpp

Rb= tp Rb= tpRpp

Estado 2: Ra= tp + RppRv Estado 3: Ra=tp + Rpp + Rn

Rb=tpRpp + Rv Rb= tpRppRn

Siendo a el cable portante, y b el estabilizador.

17.Cmo hallamos los valores definitivos de clculo de los cables en una cercha jawerth?

Rab= (Ra)2+(Rb)2 para membrana.

En cercha Jawerth, para hallar los valores definitivos se reemplaza la tensin previa necesaria (multiplicacin de la

tensin previa mnima por un coeficiente de seguridad de entre 1.2 y 2) y se multiplica la mxima traccin obtenida

para cada cable (el portante y el estabilizador) por un coeficiente de seguridad (que suele ser 2) y con este valor entro

en la tabla y adopto los cables. La multiplicacin de la mxima traccin por el coeficiente de 2 da como resultado la

carga de rotura de cada cable.

18.Qu tipo de cables conoce? Dar ejemplos y tensin admisible.

Cables flexibles de alma textil 6x19 +1

=140/160 kg/mm2

19.Qu son los pendolones y que finalidad tienen en la estructura de traccin pura?

Son cables vinculantes entre cada cable superior e inferior y su objetivo es mantener la rigidez, entre el portante y el

estabilizador. Al aplicarse la tensin previa, cuando entra en estado de carga, todo el sistema permanece estable.

20.Cmo determinamos si los pendolones estn comprimidos o traccionados?


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La carga actuante en los pendolones, depender de la ubicacin de la cubierta en relacin a los cables portantes y

estabilizadores.

21.Que son los cables estabilizadores y portantes? Qu relacin hay entre ellos en una estructura tipo cercha

Jawerth y una membrana?

Cercha jawerth: cables en el mismo plano.

Membrana: cables en distintos planos porque trabajan en dos direcciones diferentes.

En los cables portantes se apoyan materiales livianos. Para rigidizar se incluyen tensiones previas. El pretensado con

cables es un sistema eficiente para lograr estabilidad. Los cables portantes son aquellos sobre los que el apoyar

materiales liviano (chapas, telas, etc.), al cual se le agrega un cable estabilizador entre los cuales se cargan

recprocamente en el punto de cruce mediante el pretensado del sistema. El pretensazo de cables es un sistema

eficiente y coherente para lograr la estabilizacin de la forma, y juntos el cable portante y el estabilizador forman una

manera eficiente para cubrir grandes luces. En la cercha Jawerth, el portante se ubica en la parte superior, y el

estabilizador debajo, unindose mediante pendolones. En las membranas, se da de forma superficial, siendo losportantes los que tienen forma funicular y los estabilizadores, de antifunicular.

22.Qu esfuerzos se desarrollan en los apoyos de las cubiertas tipo cercha jawerth?

Normales de traccin y compresin.

23.Qu esfuerzos se desarrollan en los apoyos de las cubiertas tipo membrana?

Solo de compresin, ya que el terreno no es capaz de tomar esfuerzos de traccin.

24.Qu fundaciones conoce capaz de resistir cargas transmitidas por estas estructuras?

Anclajes de acero y dados de HA.

25.Enumere ventajas e inconvenientes o limitaciones de las estructuras de traccin pura.

Ventajas: Liviandad, durabilidad, tecnologa avanzada, grandes dimensiones para cubrir grandes luces.

Desventajas: se centran en las fundaciones. La forma y volumetra es un condicionante del espacio arquitectnico.

26.En qu casos fundamentara una estructura de cercha Jawerth?

Cuando la posibi lidad de garantizar la estabilidad de una estructura de traccin no se pueda resolver por medio de

una cubierta pesada. Para cubrir grandes luces con materiales de poco peso.

27.En qu casos fundamentara una estructura de membrana?

Cuando el espacio a cubrir necesite salvar grandes luces pero al cual no le influya o le beneficie los tipos de espacios

que estas estructuras materializan.

Estructuras laminares: Cscaras y Plegados

1. Cmo se definen las estructuras laminares?

Son aquellas que actan principalmente por su continuidad superficial y su forma. Las lminas pueden ser curvas o

planas. Ej.: Cscaras y plegados.

2. Clasificacin de las estructuras laminares.


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Por generatriz: semicircular, cicloidal, elptica, parablica.

Por simetra: Simtricas, asimtricas.

Por continuidad: longitudinal, transversal, ambas.

3.

Cules son las principales caractersticas o condiciones de las estructuras laminares?

Poco espesor, poco peso propio, continuidad de cargas, cubre grandes luces, continuidad superficial, continuidad de

apoyos. Las cscaras son un tipo de estructura laminar que funciona por su forma

4. Defina el concepto de cscara. Posibilidades formales

Son lminas curvas, convenientemente apoyadas en las que el equilibrio de las cargas externas se logra

fundamentalmente por esfuerzos internos normales y tangenciales. Son estructuras suficientemente delgadas para

no desarrollar importantes tensiones de flexin, torsin y corte, pero lo suficientemente gruesas para resistir la

compresin, traccin y tangenciales. Tienen un pequeo espesor, una determinada curvatura (a mayor curvatura,

mayor resistencia) y elementos de borde, que permiten mantener su forma. Son resistentes debido a su forma, ya que

reparten las cargas en la superficie, en tensiones de pequea intensidad.

Posibilidades formales:

Simple curvaturarevolucin: cono o cscara cnica

Simple curvaturatraslacin: cscara cilndrica

Doble curvatura positivarevolucin: cscara esfrica (casquete)

Doble curvatura positivatraslacin: paraboloide elptico

Doble curvatura negativarevolucin: hiperboloide de 1 hoja

Doble curvatura negativatraslacin: paraboloide hiperblico

5. Defina el concepto de plegado

Es un tipo estructural constituido por elementos estructurales superficiales, planos o alabeados unidos por sus bordes

o aristas. Estos elementos se comportan segn casos, como losas, lminas, o ambas simultneamente. Ejemplos de

estructuras plegadas pueden ser bvedas o cpulas (compresin dominante), losas, prticos o tabiques (flexin). El

plegado otorga una mayor resistencia que permite cubrir luces mayores, el diseo de su seccin permite unadisminucin en el peso propio, y por lo tanto en la cantidad de material, una fcil ejecucin de su encofrado, y permite

caladuras, al igual que otorga una mejor condicin acstica que las cscaras.

6. Cul es el comportamiento estructural de las cscaras?

Los esfuerzos internos deben ser normales y tangenciales. Deben cumplirse 3 requisitos fundamentales:

Continuidad estructural (estado membranal), lo que implica la resistencia superficial frente a los esfue rzos

normales y tangenciales.

La forma determina el mecanismo sustentante. La forma adecuada, permite transmitir los esfuerzos a lo largode toda la cscara en tensiones de pequea magnitud.

Rigidizacin del borde, permitiendo as la conservacin de la fo rma


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7. A qu solicitaciones internas estn sometidas las cscaras? Graficar.

Las fuerzas internas deberan ser fundamentalmente normales y tangenciales. A mayor curvatura, mayor resistencia.

Por lo tanto, las superficies que poseen doble curvatura, tienen mayor resistencia. Las otras solicitaciones (flexin,

torsin y corte) son secundarias. La forma es la que resiste las cargas, no el material, ya que las curvas permiten

descomponer las fuerzas normales a la superficie en dos direcciones, en dos componentes tangenciales y normales

entre s.

8. A que se llama superficie media de una lmina?

Es aquella en la que todos los puntos equidistan del intrads y extrads. Si es una lmina de espesor constante, la

superficie media se encontrar en e/2.

9. Por qu es importante la forma de una lmina?

La resistencia y rigidez de estas estructuras est dada por la forma adoptada. En cscaras por ejemplo es la forma la

que resiste la flexin y no el material. Cuando se habla de forma, se habla tambin de inercia, es decir, la resistencia o

rigidez, y depende de la distribucin del material. La inercia depende de la curvatura, y por lo tanto, se puede decir

que a mayor curvatura, hay mayor resistencia. Las superficies de doble curvatura son mucho ms resistentes. La

resistencia est dada por la forma, por lo que la resistencia se obtiene dando forma al material segn las cargas que

debe soportar.

10.Cul es la relacin que existe entre el espesor y el radio de curvatura R en una lmina curva?

C= e/R. Cada material tiene su relacin c. Debajo de esta relacin el espesor es muy pequeo y no tiene capacidad

de soportar compresin, estando en presencia de una membrana, pero si los valores fueran mayores a C, tomaran

valores de flexin, actuando como placas. Ejemplo HA 1/100 > C > 1/250

11.Cules son las formas geomtricas ms usuales para cubrir grandes luces con este tipo de estructuras?

Simple curvatura CT=0 Revolucin: cscara cnica

Traslacin: cscara cil ndrica

Doble curvatura total positiva CT>0 Revolucin: cscaras esfricas: superficie esfrica

Traslacin: cscaras elpticas: paraboloide el ptico

Doble curvatura total negativa CT


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la cscara, se tiene que recurrir al estado de flexin principal, que implica superponer solicitaciones de flexin al estado

membranal.

13.Cmo influye el tipo de apoyo en las deformaciones de estas estructuras?

Las cscaras deben tener apoyos lineales, y no puntuales

Apoyo mvil: Permite el giro y el desplazamiento. Es el ideal pero de difcil construccin.

Apoyo fijo: permite el giro pero impide el desplazamiento. Aparecen esfuerzos de Q y un momento M.

Apoyo empotrado: produce ms perturbaciones en el borde. Impide el giro y el desplazamiento apareciendo

Q, M y Me.

Para salvar esta situacin sera necesario reforzar las zonas de unin entre la cscara y sus elementos de borde

(aumentando el espesor all). Si en condiciones ms desfavorables las perturbaciones se extienden a la totalidad de

la lmina se debe recurrir al estado de flexin principal.

14.Qu diferencia hay entre placas, lminas y membranas?

Cuando la relacin C es correcta, laminas, si el e aumenta, la flexin toma un rol importante (placas); y si el e

disminuye, no tiene capacidad resistente a la compresin (membranas).

Placas: elementos superficiales que toman esfuerzo de flexin

Lminas: elementos superficiales que no llegan a contener peso en su interior. Trabajan a traccin o compresin

(uno o el otro) y adems con esfuerzos tangenciales.

Membranas: elementos superficiales sometidos a traccin de espesor considerable, ms que las lminas, paracontener en su mismo plano 2 fuerzas iguales y de sentido contrario. Se puede dar flexin y los hay planos y curvos.

16. Posibilidades formales de los plegados, materiales, secciones, ventajas y desventajas

Ventajas: los pliegues otorgan un mayor momento de inercia, y por lo tanto ms resistencia, cubriendo grandes luces,

permite la reduccin del peso propio y el uso de materiales, es de fcil ejecucin, permite caladuras y buenas

condiciones acsticas.

Desventajas: no admite cargas concentradas, que provocaran punzonamiento, impide buen aislamiento trmico.

Las formas de las secciones pueden ser triangulares, en greca (tipo cuadrada), trapezoidal o combinadas. Lasplegaduras pueden ser prismticas, semi-prismticas, piramidales, con conicidad (cuando se va disminuyendo la altura

del plegado), alabeadas. Pueden ser plegados unidireccionales o bidireccionales. Pueden tener pl egaduras simples, es

decir que a una arista concurren slo dos lminas, o mltiple cuando concurren ms. Los plegados se apoyan en sus

extremos, o tmpanos, los cuales son rgidos.

Pueden ser de acero (cubre hasta 60m de luz), de aluminio (hasta 35m) de fibrocemento (9m), madera o plstico.

17.Qu entendemos por estado membranal y qu condiciones deben cumplirse? Qu sucede si alguna condicin

no se cumple? Qu relacin hay entre cscara y membrana?

El estado membranal es aquel en el cual en una lmina delgada curva, se desarrollan exclusivamente esfuerzosnormales y tangenciales. La membrana es un caso particular de la cscara donde el espesor e es tan pequeo que slo

resiste esfuerzos de traccin. Las condiciones que deben cumplirse son que la carga sea distribuida, que haya


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continuidad superficial, sin cambios bruscos de curvatura, que haya continuidad de apoyos. Si no se cumplen, pueden

aparecer otros esfuerzos que causan perturbaciones

18.Cmo se materializan las cscaras?

Los materiales deben dar seguridad, durabilidad, ser econmicos y fciles de ejecutar. Se suele emplear HA, aluminio,

madera, elsticos y cermicos.

Compresin dominante

1. Podemos decir que una estructura trabaja a compresin pura?

Una estructura de compresin pura es una estructura donde los esfuerzos son exclusivamente de compresin en

cualquier seccin del elemento estructural. (no son a compresin pura, ya que aparecen esfuerzos de flexin en menor

medida. Nunca deben aparecer esfuerzos de traccin)

2. Qu es una estructura de compresin dominante?

Es aquella estructura que durante toda su vida til cualquier elemento componente estar solicitado a compresin.

Tiene secciones solicitadas a flexocompresin con pequea excentricidad. No debern aparecer esfuerzos de traccin.

3. Cul es la forma natural de equilibrio de una estructura de compresin pura?

La forma natural de equilibrio es el antifunicular de cargas. Es la inversin de la forma resultante del cable, que

trabajar con signo opuesto. Este arco tiene que ser necesariamente rgido a diferencia del cable, ya que as podr

mantener su forma. El antifunicular debe pasar por el centro de gravedad, generando tensiones de compresin

uniformes en toda la superficie. La compresin debe verificar al pandeo, y se debe emplear una adecuada seccin

transversal para que resista a la flexin.

4. Cmo se debe adecuar el antifunicular de cargas a la forma prediseada? Indique si se preservan o mantienen

la luz y la flecha?

La estructura se disea de compresin para un estado de cargas principal (pe so propio). La luz y flecha se mantienen

y el eje baricntrico de la estructura debe coincidir con el antifunicular de la carga del peso propio.

5. Qu es el antifunicular de cargas?

As como el cable responde al funicular de cargas y esta solicitado a la traccin, si se invierte la curvatura del elemento

estructural se tendr un arco que corresponder al antifunicular de cargas y estar solicitado a compresin. Es la forma

natural de equilibrio de una estructura de compresin. Corresponde al arco, que trabajar con signo opuesto al del

cable (compresin -, traccin +).

6. Qu entiende por lnea de presiones?

Es la que coincide con el antifunicular de cargas. Las lneas de presin coinciden con el antifunicular de cargas y

representan el camino de las cargas hacia los apoyos. A su vez podra verse desviado por cargas accidentales (vientos,

sismo, etc.) a una distancia e del centro de gravedad y sera el brazo el que generara un momento cuyo efecto sera

el de girar la seccin y producir la flexin de la pieza.

7.

Explique el mtodo de cambio de polo.

Por simetra de cargas se puede resolver como un arco triarticulado:

Se divide la proyeccin horizontal del semiarco en segmentos iguales ,


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Se obtienen las cargas de peso propio.

Se traza un polgono de fuerzas.

Se halla la resultante (R)

Conocida R, se traza una horizontal por C hasta cortar con R. Uniendo ese punto con B obtenemos la tg finaldel funicular, traslado esa fuerza al nuevo polgono con nuevo polo.

8. Est limitada la forma de esta tipologa estructural?

Tiene l imitado la forma al antifunicular de cargas pero las variantes formales son muchas, Las ms comunes son la

bveda y la cpula.

9. Por qu se las denomina estructuras de forma activa?

Se las denomina as porque mediante su forma encauzan las fuerzas exteriores por medio de simples esfuerzos

normales. Es el camino de las fuerzas expresado en su forma y materia, resisten por la forma del antifunicular decargas.

10.Semejanzas y diferencias entre las estructuras de compresin dominante y las de traccin pura.

Las dos trabajan a un solo tipo de esfuerzos, si llegaran a admitir otro tipo de esfuerzo, quedara la estructura

inhabil itada. El cable colgante y el arco, al ser solicitados exclusivamente por traccin y compresin poseen una baja

relacin entre el pp y las luces a cubrir. Ambas tienen condicionante la forma de la estructura. La forma natural de las

estructuras de traccin es el funicular de cargas, que son capaces de tomar este tipo de esfuerzos, mientras que las

estructuras a compresin, tienen forma natural de antifunicular de cargas, ambas de forma activa. Las estructuras a

traccin son soportadas por elementos flexibles y poco extensibles como cables, mientras que las de compresin

necesitan de elementos rgidos para mantener su forma.

11.Qu es una superficie de doble curvatura total positiva? Dar ejemplos.

Un ejemplo es la cpula. Es una estructura con forma de superficie de revolucin de doble curvatura total positiva

cuya generatriz (g) es el antifunicular de cargas del peso propio. El anillo superior est sometido a compresin y el

inferior a traccin.

12.Enunciar y graficar posibilidades formales de las estructuras de compresin dominante.

Arcos: su forma es la de la curva antifunicular o una parbola de 2 grado.

Bvedas: elementos estructurales superficiales curvos de espesores importantes. (de arcos portantes, de

enrejado o compuestas). La generatriz es el antifunicular de cargas del peso propio y puede considerarse como

una sucesin de arcos apoyados en los estribos con una luz y flecha determinada. Puede tener apoyos

continuos cuando los accesos estn en las cabeceras o discontinuos si son necesarias la aberturas por los

laterales.

Cpulas: forma de superficie de revolucin de doble curvatura total positiva cua generatriz es el antifunicular

de cargas del peso propio y est formada por arcos radiales aislados entre s. Puede tener apoyos continuos

(no utilizado) o discontinuos

Silla de montar (se da solamente compresin dominante, si est apoyado solamente en los bordes curvos

inferiores y cada franja de la misma acta como un arco independiente, si se apoyara en los cuatro bordes

curvos, sera una estructura laminar)


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Los materiales que se util izan suele ser ladrillo, piedra, elementos premoldeados de hormign, madera.

13.Describa y defina a qu se denomina ncleo central de la seccin.

Es el rea que rodea al centro G de la seccin comprimida y cuya distancia mxima a est e no podr superar 1/6 de la

altura de la seccin. Si la excentricidad es mayor a 1/6, causar una falta de uniformidad de las tensiones de

compresin, apareciendo cargas de traccin. Se generara una flexin.

14.Cmo se halla la excentricidad mxima de una seccin comprimida?

Se halla con el mtodo grfico de cambio de polo h4/ 6. La excentricidad es la distancia entre la lnea de presiones y la

lnea de presiones por cargas accidentales. La excentricidad mxima es de 1/6 de la altura, por lo que se debera

aumentar la inercia de la seccin y lograr un aumento en la altura para que se mantenga dentro de 1/6 de la altura.

En la seccin 4 del ncleo central es donde se produce la mayor excentricidad.

15.En un arco triarticulado, donde es la mxima excentricidad? Cul es el lmite de la excentricidad?

La mxima excentricidad se da a de la luz. El lmite debe ser 1/6 de la altura total de la seccin.

16.En que seccin del arco se da el mximo esfuerzo en sentido horizontal?

17.En qu seccin del arco se da el mximo esfuerzo de compresin?

En los apoyos??

18.Qu tipo de cargas puede recibir una estructura de compresin dominante y por qu?

Toman esfuerzos normales perpendiculares a la seccin transversal de la pieza. Antifunicular de cargas

19.Como se dimensiona un arco de compresin dominante? Qu verificaciones de clculo se deben efectuar?

Determinar la generatriz, el mtodo del cambio de polo, verificar las tensiones de compresin, verificar al pandeo,

accin del viento, verificacin a la flexo-compresin. Flexo-compresin:= -RN/F M/W. Pandeo: frmula de Euler.

20.Qu es la carga crtica de pandeo?

Es la carga para la cual comienza a manifestarse el pandeo. Debemos verificar que el esfuerzo actuante en el de la

luz no produzca el pandeo. Se utiliza la frmula de Euler: Pk = 2x E x J min./ Lp2.

21.Cmo se resuelve estructuralmente el diseo de un arco de compresin dominante para el caso en que no se

verifique el pandeo?

Si no verifica la seguridad de pandeo requerida, se debe aumentar el momento de inercia de la seccin.

22.Qu direccin toman los esfuerzos en los apoyos?

La direccin de la tangente extrema del apoyo y son horizontales.

23.Qu solucin adoptara para fundar una bveda de can corrido?

Apoyos continuos: cuando los accesos son por la cabecera: puede tener zapatas continuas (inclinadas) que

toman directamente el empuje inclinado, zapata continua capaz de equilibrar los esfuerzos horizontales, o

zapatas continuas para tomar esfuerzos verticales solamente.


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Apoyos discontinuos: la necesidad de aberturas sobre los bordes impide que el esfuerzo llegue directamente

a tierra. Una solucin es la utili zacin de viga continua de borde donde apoye la bveda y luego descargue en

columnas, o un calado de la bveda con aberturas en forma de arcos.

24.Qu solucin adoptara para fundar un arco de compresin?

Adoptara una base cuadrada para evitar volcamientos.

25.En que se diferencia una bveda de can corrida a compresin dominante respecto de una cscara cilndrica?

Ambas son superficies cilndricas solo que la cscara tiene menos espesor por ser una lmina y una bveda se

materializa con una cubierta pesada, es rgida ya que de otra manera no podra mantener su forma. La bveda se

considera como una sucesin de arcos apoyados en los estribos, mientras que la cscara no. La bveda puede tomar

nicamente esfuerzos de compresin, mientras que la cscara toma esfuerzos normales y tangenciales. Las cscaras

funcionan por su forma. La bveda de can corrido a compresin se apoya en los bordes curvos inferiores y cada

franja se comporta como un arco independiente de generatriz antifunicular de la carga del peso propio. Por otro lado

la cscara se apoya en 4 bordes curvos y las cargas se distribuyen segn las direcciones principales (a diferencia de labveda que solo se distribuyen en una), siendo equilibradas por los esfuerzos internos de compresin en la direccin

de los arcos y de traccin en las franjas de curvatura inversa.

26.Qu luces pueden cubrir estas estructuras?

Hasta 200 metros. de hormign armado.

27.Ventajas y desventajas del sistema.

Ventajas:

Economa en el uso de materiales debido a que trabajan solo a esfuerzos normales aprovechando la totalidad

de la seccin.

Capacidad para cubrir grandes luces.

Pueden construirse con gran variedad de materiales y tcnicas.

Poseen un claro lenguaje formal.

Desventajas:

Requieren altura para desarrollarse.

Los grandes empujes horizontales obligan a materializar apoyos importantes.

Las cargas accidentales introducen perturbaciones que disminuyen su eficacia.

La forma esta fuertemente condicionada por el sistema estructural y gobierna el diseo del edificio.

Estructuras III Preguntas Teoricas

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