Sistemas Estructurales

SISTEMA ESTRUCTURAL

Politécnico Santiago Mariño – Extensión Barinas Prof: Arq. Zhedily Guedez Alumno: Yoryvict Díaz

CONCEPTOCONCEPTOEl sistema estructural constituye el soporte básico,el armazón o esqueleto de la estructura total y éltransmite las fuerzas actuantes a sus apoyos de talmanera que se garantice seguridad, funcionalidad yeconomía.En una estructura se combinan y se juega con tresaspectos:.- Forma.- Materiales y dimensiones de elementos.- CargasLos cuales determinan la funcionalidad, economía yestética de la solución propuesta.

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CARACTERISTICASCARACTERISTICAS.- Funciones estructurales específicas como:resistencia a la compresión o tensión, para cubrirclaros horizontales o verticales, etc..- Forma geométrica u orientación..- Materiales de los elementos..- Forma de unión de los elementos..- Forma de apoyo de la estructura..- Cargas o fuerzas que soporta la estructura..- Condiciones de uso, función, forma y escala..- Limitaciones de forma y escala

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TIPOS DE ESTRUCTURATIPOS DE ESTRUCTURA.- CERCHAS: Este sistema combina elementos tipocercha donde la disposición de los elementosdetermina la estabilidad. Pueden ser planas yespaciales. Unión articulados.

.- ARMADURAS: En este sistema se combinanelementos tipo cercha con elementos tipo viga ocolumna unidos por articulaciones.

.- MARCOS O PÓRTICOS: Este sistema conjugaelementos tipo viga y columna. Su estabilidad estádeterminada por la capacidad de soportar momentosen sus uniones. Pueden ser planos y espaciales.Unión rígida entre sus elementos, que determinan laestabilidad de todo el conjunto.

.- SISTEMAS DE PISOS: Consiste en una estructura plana conformada por la unión varios elementos (cáscara, viga, cercha) de tal manera que soporte cargas perpendiculares a su plano. Se clasifican por la forma en que transmiten la carga a los apoyos en bidireccionales y unidireccionales.L3

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TIPOS DE ESTRUCTURATIPOS DE ESTRUCTURA.- SISTEMAS DE MUROS: Es un sistema construidopor la unión de muros en direccionesperpendiculares y presenta gran rigidez lateral. Estesistema es uno de los mas usados en edificacionesen zonas sísmicas. Además en domos, cilos ytanques.

.- SISTEMAS COMBINADOS PARAEDIFICACIONES: Se aprovechan las cualidadesestructurales de los elementos tipo muro con lascualidades arquitectónicas de los sistemas depórticos. Las características de rigidez lateraltambién se pueden lograr por medio de riostras quetrabajan como elementos tipo cercha.

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PERFILES METALICOSPERFILES METALICOSLos perfiles metálicos son aquellos productoslaminados, fabricados usualmente para su empleoen estructuras de edificación, o de obra civil.Son fabricados con acero estructural de altaresistencia mecánica conformado en frío y/o soldadoeléctricamente por alta frecuencia, formandoelementos de sección circular, cuadrada, rectangulary Correa Z.

Entre ellas tenemos:.- Perfil normal en forma de T: es muy usual en laconstrucción, se coloca con las alas hacia abajo, demanera que puedan apoyarse sobre él ladrillos,rasillones, y otros elementos constructivos.

.- Perfil en L o angular: es un perfil de forma que lasección es un ángulo recto. Se utiliza mucho en laconstrucción de estructuras metálicas, en la parte decubiertas. Su uso está basado en la fabricación deestructuras para techados de grandes luces,industria naval, plantas industriales, almacenes,torres de transmisión, carrocerías, también para laconstrucción de puertas y demás accesorios en laedificación de casas.L5

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PERFILES METALICOSPERFILES METALICOS.- Perfil en doble T: Existen diversas variantes comoel perfil IPN, el perfil IPE o el perfil HE, todas ellascon forma regular y prismática. Se usa en lafabricación de elementos estructurales como vigas,pilares, cimbras metálicas, etc, sometidas a flexión ocompresión y con torsión despreciable. Su uso esfrecuente en la construcción de grandes edificios ysistemas estructurales de gran envergadura, asícomo en la fabricación de estructuras metálicas parapuentes, almacenes, edificaciones, barcos, etc.

.- Perfil de ala ancha: es una viga en doble T, en laque la altura total es igual a la anchura de las alas.

.- Redondo: hierro, acero, cobre, de unasdeterminadas propiedades. Se utiliza en múltiplesáreas de la construcción. En estructuras, ejes, etc.También existes rectangular y triangular.

.- Canales U: Acero realizado en caliente mediante láminas, cuya sección tiene la forma de U. Son conocidas como perfil UPN. Sus usos incluyen la fabricación de estructuras metálicas como vigas, viguetas, carrocerías, cerchas, canales, etc.L6

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PERFILES METALICOSPERFILES METALICOS.- El perfil estructural en “C” de hierro Negro formadoen frío, es un producto tradicional de los sistemasconstructivos de hoy, su diseño permite lafabricación de estructuras para soporte de cargasmoderadas y luces cortas, es un elementoconstructivo liviano y fácil de instalar.El Perfil estructural tipo “C” también es fabricadogalvanizado, siendo este un producto ideal paratodas aquellas construcciones vulnerables a lacorrosión, o que requieren de un bajo nivel demantenimiento.

.- El Perfil Estructural abierta o en “Z”: se aplica en laindustria de la construcción y en metalmecánicacomo: Vigas en techo como soportes de cubiertaslivianas en techo de naves industriales, galpones,hangares, etc. También pueden ser utilizados parasoportes de cerramientos, guías para puertas yportones industriales, entre otros.

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CARPINTERIA METALICACARPINTERIA METALICAEs un producto de acero al Carbono con costura,fabricados en secciones circular, cuadrada yrectangular, con un Esfuerzo de Fluencia de 2.102kg/cm2. Son tubos livianos fácil de soldar, por suscaracterísticas permiten la utilización en múltiplesaplicaciones en la construcción y en la herrería.Son de uso general en la Fabricación de Muebles,tales como escritorios, sillas, mesas, bancos,estanterías, etc., Trabajos de Herrería como marcosde puertas y ventanas, rejas y barandas,cerramiento de balcones, contenedores, cajas devolteo, refuerzos y como Correas, en aquellos casosen los cuales las exigencias de carga no son muyelevadas.

Existe de sección cuadrada, rectangular y circular ysu longitudes de 6mts.

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CERCHAS METALICACERCHAS METALICASLas cerchas son estructuras reticuladas, usadas encubiertas que soportan grandes cargas o que cubrenvanos extensos (más de 5 metros).

La cercha es uno de los principales tipos deestructuras empleadas en ingeniería. Proporcionauna solución práctica y económica a muchassituaciones de ingeniería, especialmente en eldiseño de puentes y edificios. Una armadura constade barras rectas unidas mediante juntas o nodos.Los elementos de una cercha se unen sólo en losextremos por medio de pasadores sin fricción paraformar armazón rígida; por lo tanto ningún elementocontinúa más allá de un nodo.

Tipos de cercha: De acuerdo con la forma de crearla configuración de una cercha, se clasifican ensimples o compuestas.

.- Cercha simple: Una cercha rígida plana puedeformarse simple partiendo de tres barras unidas pornodos en sus extremos formando una triángulo yluego extendiendo dos nuevas barras por cadanuevo nodo o unión.L9

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CERCHAS METALICACERCHAS METALICAS.- Cercha compuesta: Si dos o más cerchas simplesse unen para formar un cuerpo rígido, la cercha asíformada se denomina cercha compuesta.

Una cercha está formada por los siguienteselementos:. Los miembros de arriba cordón superior. Los miembros de abajo cordón inferior. Diagonales. Verticales montantes o pendolones, dependiendo

del tipo de fuerza.

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MALLAS ESPACIALESMALLAS ESPACIALESEs una tipología de estructura espacial, un sistemaestructural compuesto por elementos lineales unidosde tal modo que las fuerzas son transferidas deforma tridimensional. Macroscópicamente, unaestructura espacial puede tomar forma plana o desuperficie curva. Todos sus elementos sonprefabricados y no precisan para el montaje demedios de unión distintos de los puramentemecánicos.

Las barras de las mallas espaciales funcionantrabajando a tracción o a compresión, pero no aflexión. De esta manera las mallas espacialescumplen lo siguiente:.- Las fuerzas exteriores sólo se aplican en losnudos..- Los elementos se configuran en el espacio de talmodo que la rigidez de cada unión se puedeconsiderar despreciable, es decir, cada unión seconsidera una articulación a efectos de cálculo.Elementos de una malla espacial:Las mallas espaciales están formadas por treselementos distintos:.- Barras: son los componentes lineales.L11

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MALLAS ESPACIALESMALLAS ESPACIALES.- Nudos: elementos prefabricados que sirven deunión de las barras..- Paneles: elementos de cerramiento.Los nudos pueden ser de distintos tipos:.- Esféricos..- Cilíndricos..- Prismáticos..- Planos.Clasificación de las mallas espacialesExisten distintas clasificaciones para las mallasespaciales: Existen tres sistemas claramentediferenciados resueltos con aproximación de mallaespacial:.- Por su curvatura. Mallas planas.. Mallas abovedadas: se obtienen curvando la

malla en una dirección, obteniendo una formacilindrica que puede tener una, dos o más capas deelementos.

. Mallas esféricas (cupulas): consiste en una mallacurvada en todas las direcciones, obteniendo unaestructura que igualmente puede estar formada poruna o más capas.

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MALLAS ESPACIALESMALLAS ESPACIALES.- Por la disposición de sus elementos

. Mallas de una sola capa: todos los elementos sesitúan sobre la superficie que se desea aproximar.

. Mallas bicapa (double layer grids): los elementosse organizan en dos capas paralelas entre siseparadas a una cierta distancia. Cada una de lascapas forma una retícula de triángulos, cuadrados ohexágonos en la que la proyección de los nudos deuna capa puede coincidir o estar desplazada conrelación a los de la otra. Las barras diagonales unenlos nudos de ambas capas siguiendo diferentesdirecciones en el espacio. En este tipo de mallas, loselementos se asocian en tres grupos: cordonsuperior, cordon inferior y cordon de diagonales.

. Mallas tricapa: los elementos se colocan en trescapas paralelas, unidas por las diagonales. Casisiempre son planas.

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LOSACEROLOSACEROEs un perfil acanalado con gran capacidad de cargay extraordinaria resistencia estructural que se utilizaen sistemas de entrepiso metálico, donde encombinación con el concreto forma la losa reforzadaque reduce tiempos de construcción lo cualproporciona ahorro en costos de mano de obra yequipo. Sus componentes básicos son: láminaacanalada con indentaciones (losacero. Concreto f’c= 200 Kg/cm2), malla electrosoldada (refuerzo portemperatura) y como accesorio opcional losconectores de corte para el efecto de vigacompuesta o para incrementar la capacidad propiade la losacero

Características:.- Es un sistema de entrepiso metálico que utiliza unperfilaminado diseñado para anclar perfectamentecon el concreto y formar la losa de azotea oentrepiso.- Alta resistencia estructural: Para resistir cargas:adecuada distribución de refuerzos para cubrircargas..- Sirve de esfuerzo principal de acero durante lavida útil de la losa.L14

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LOSACEROLOSACERO.- Sirve de esfuerzo principal de acero durante lavida útil de la losa..- Con esta lámina es posible colocar apoyos conuna mayor separación que las losas tradicionalesmanteniendo altas cargas de diseño..- Ancho total de 1.00 metros y un ancho útil de0.95cm; puede fabricarse a la medida por lo quereduce costos por necesidad de pocos apoyos yrapidez de instalación..- Su troquel trapezoidal mide de alto de6.00centímetros

Usos:.- Actúa como acero de refuerzo y cimbra:Proporciona una plataforma segura de trabajo,sustituyendo así la cimbra tradicional de maderaevitando los tiempos de cimbrado y de descimbrado.

Función:1) Plataforma de trabajo en la etapa deinstalación2) Cimbra permanente en la etapa decolocación del concretoLOSAS DE: 1) Entrepisos para edificaciones2)Puentes 3)Estacionamientos 4)Techos paraviviendas unifamiliares 5)Bodegas, etc…L15

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MEMBRABASMEMBRANASEs un elemento estructural o de cerramiento,bidimensional, sin rigidez flexional que soportatensiones y esfuerzos normales.Con este tipo de estructura abre nuevas puertaspara los diseños. Gracias a su gran flexibilidad, suescaso peso, que provee a la estructura de granfuerza tensil y la transmisión de luz del material, esposible:.- Crear grandes techos sin grandes cargas..- Diseñar espacios inundados de luz. ..- Crear nuevas formas estructurales. ..- Generar atención por su versatilidad de diseños ycolores..- Establecer estructuras temporales, e instalarlas enun nuevo lugar..- Construir ahorrando recursos..- Desarrollar áreas de construcción completamentenuevas.

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CONCRETO ARMADOCONCRETO ARMADOEl Concreto simple es la unión de materiales oagregados como la piedra, arena azul o lavada y elcemento y que dependiendo de su dosificación nosda como resultado la resistencia del mismo. tiene lacapacidad de resistir grandes esfuerzos decompresión.Este al contener en su interior una armadurametálica o refuerzo de acero recibe el nombre deConcreto Armado.

Muros PortantesSe denomina muro de carga o muro portante a lasparedes de una edificación que poseen funciónestructural; es decir, aquellas que soportan otroselementos estructurales del edificio, como arcos,bóvedas, vigas o viguetas de forjados o de lacubierta. La función principal es de carga ytransmisión de esta ala cimentación o elementosinferiores de las cargas que soportan. También seconoce como sistema tipo cajón o tipo túnel a losarreglos entre placas verticales (muros), las cualesfuncionan como paredes de carga, y las placashorizontales (losas). Este sistema genera granresistencia y rigidez lateral. En los sistemas tipo.L17

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CONCRETO ARMADOCONCRETO ARMADOcajón, las cargas gravitacionales se transmiten a lafundación mediante fuerzas axiales en los muros, losmomentos flexionantes son generalmente muypequeños comparados a los esfuerzos cortantes,por lo cual no se puede esperar un comportamientodúctil, al no producirse disipación de energía.

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MADERA ELEMENTO ESTRUCTURALMADERA ELEMENTO ESTRUCTURALLa madera de construcción es aquella que se utilizaen la producción intensiva de elementosestructurales como vigas, correas, cabriadas, etc. opara la realización de estructuras portantes de unedificio, como por ejemplo techos, paredes,escaleras, etc.En la madera se destaca por su:.- Resistencia y Adaptabilidad: La madera se puedeadaptar en cualquier sitio, sin importar el clima y lascondiciones ambientales. Se puede utilizar enestructuras de gran complejidad tales como:cubiertas espaciales, puentes, teatros, auditorios,etc." Así como en estructuras habitacionales desolución sencilla. Uniones Eficientes: La madera sepuede ensamblar y pegar con adhesivos apropiados,unir con clavos, tornillos, pernos y conectoresespeciales, utilizando herramientas sencillas yproduciendo uniones limpias resistentes y durables.

.- Durabilidad: La madera no es un material eterno,al igual que otros materiales, sin embargo, si setoman las medidas de protección adecuadas contrala humedad, intemperismo y el ataque de losorganismos destructores, la vida de una.L19

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MADERA ELEMENTO ESTRUCTURALMADERA ELEMENTO ESTRUCTURALestructura de madera pueden ser superiores.

.- SostenibilidadEs un material sostenible, lo que garantiza unrecurso renovable a corto, medio y largo plazo capazde absorber el carbono que otros materialesrequieren emitir para su fabricación. El proceso defabricación de la madera requiere cantidadesmínimas de energía en comparación con el acero oel hormigón.La madera es el único material constructivo que a lolargo de su elaboración produce un balance negativode CO2 (fija el dióxido de carbono)

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