U2-SISTEMAS ESTRUCTURALES

Capítulo 02: Sistemas estructuralesSistemas estructurales FACULTAD DE ARQUITECTURA –CONSTRUCCIONES 3

2.a.Elementos

estructurales

•Descripción de

los elementos

•Descripción de

las secciones

•Aspectos

generales

2.b.Elementos

estructurales lineales

•Definición

•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de tracción

•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de flexión

•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de torsión

•Estructuras mixtas

•Marcos

Sistemas estructurales

2.d.Estructuras

espaciales

•Definición

•Estructuras

espaciales solicitadas

a tracción

•Estructuras


a compresión

•Estructuras


a tracción y

compresión

•Estructuras


a flexión

2.c.Elementos

estructurales planares

•Definición

•Elemento planar

sometido a una


•Elemento planar

sometido a una

solicitación de

compresión

•Elemento planar

sometido a una


•Estructuras espaciales

solicitadas a flexión

FACULTAD DE ARQUITECTURA –CONSTRUCCIONES 3

Capítulo 02: Sistemas estructurales

2.a.Elementos

estructurales

•Descripción de

los elementos

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Pilar / Viga : Variedades y posibilidades de vinculación

Sistemas estructurales FACULTAD DE ARQUITECTURA –CONSTRUCCIONES 3


2.a.Elementos

estructurales

•Descripción de

los elementos.

•Descripción de

las secciones

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Diferencias en masa / Capacidad de resistir cargas / Deformaciones



2.a.Elementos

estructurales

•Descripción de

los elementos.

•Descripción de

las secciones.

•Aspectos

generales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Definición / Variedad / Respuesta a solicitaciones / Posibilidades y limitantes

Variables de catalogación

• direcciones predominante del elemento

• solicitación a las que es sometido



2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


a flexión

El elemento estructural lineal es el elemento más simple de

una estructura

Tracción / Compresión / Flexión / Torsión


2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Eje rectilíneo + Sección transversal constante

Solicitación transversal constante

Componente de balanceo

a b c d


2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


2.a.Elementos

estructurales


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


a flexión

Barra redonda / Perfiles sección plana / Doble T / Cables /

perfil angular /perfil tubular

a b c d e f g


2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


2.a.Elementos

estructurales


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


a flexión

Barras v/s Cables

Barras Cables

Economía Resistencia

Conexiones soldadas Flexibilidad

Conexiones especiales



2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de tracción.

•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


das a flexión

Eje rectilíneo + Sección transversal continua o variable

Problema de estabilidad

Pandeo / Esbeltez



2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


ada a flexión



Soluciones



2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


adas a flexión



Soluciones



2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Estabilidad y apoyos

Edificio industrial (1992) Nicholas Grimshaw



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Formas de la sección: Secciones doble T

a b c d e



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

.

2.c.Elementos


a flexión

Formas de la sección: Perfiles de cajón

a b c



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Formas de la sección: Pilares cruciformes (especiales)

a b c



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Formas de la sección: Perfiles tubulares



2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


a flexión

Formas de la sección: Pilares compuestos

a b c d e



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


2.a.Elementos

estructurales

Fuerzas verticales y esfuerzo de flexión

Solicitaciones

Peso propio + Sobrecargas + Cargas dinámicas

Desarrollo heterogéneo de tensiones:

Zonas comprimidas + zonas traccionadas



2.a.Elementos

estructurales

.

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Liviandad

Cargas externas:

Dirección / Medida / Posición

Restaurante, Xochimilco (1958) Felix Candela

Schlumberger Cambridge Research Centre (1992) Hopkins



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Inestabilidad: Torsión de la sección transversal

Se manifiesta por una:

Reducción alturas / Aumento tensiones / Carga excéntrica



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Tensiones máximas en fibras externas de su sección

transversal

Factor fundamental para el diseño de la sección

transversal: Desplazamiento de las tensionesViga maciza

150 x 300 mm.

Viga doble T

150 x 300 mm.

Peso 836 % 100 %

Capacidad de carga 404 % 100 %

Deformación 207 % 100 %


2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


2.a.Elementos

estructurales

Optimización de la sección

Viga de alma llena / viga alma hueca / viga celosía

a

b

d c


2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una



Perfiles U

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


2.a.Elementos

estructurales

Doble T

I Ala recta

Tipos de viga: Vigas de alma llena

I Ala inclinada

e f g

a b c d



2.a.Elementos

estructurales

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Tipos de viga: Vigas alveoladas

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una




2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Tipos de viga: Vigas de entramado o celosía



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos



Reglas generales de diseño

condiciones del uso / posibilidades de montaje y

producción / intenciones arquitectónicas / flujo de las

fuerzas

Reglas de diseño particulares

Barras a compresión, mayor sección / barras largas a

tracción / nudos articulados / cargas sobre los nudos

Cargas sobre los nudos

Cargas sobre el cordón superior



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos



Vigas con el cordón superior o inferior angulado o curvado



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos



Cerchas tipo para cubiertas a dos aguas



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


xión


Vigas reticuladas con cordones paralelos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


xión


Vigas atirantadas



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Tipos de viga: Vigas Vierendeel

Viga sin diagonales / nudos rígidos

2.a.Elementos

estructurales

Reestructuración de la Scala de Milán (2004) Mario Botta

Viga celosía con diagonales

Viga Vierendeel



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Tipos de viga: Vigas Vierendeel

Viga sin diagonales / nudos rígidos

2.a.Elementos

estructurales

Reestructuración de la Scala de Milán (2004) Mario Botta



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de flexión.

•Elemento lineal

sometido a una


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Fuerza fuera del eje estructural: Giro



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de torsiónStadelhofen square, Zurich (1990) Santiago Calatrava

Secciones cilíndricas las más eficientes para absorber

torsión



Definición

Combinación de materiales de distintas propiedades para

una actuación en conjunto (acero + hormigón)

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de torsión.


2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


2.a.Elementos

estructurales



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Viga mixta

Unión solidaria entre acero y hormigón

2.a.Elementos

estructurales



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Viga mixta

2.a.Elementos

estructurales



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Viga mixta

Conveniencia del trabajo solidario entre acero y hormigón

2.a.Elementos

estructurales



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Pilar mixto

Elemento estructural de acero y hormigón

2.a.Elementos

estructurales



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Viga mixta

Comparación entre vigas sometidas a flexión

2.a.Elementos

estructurales

a b

c d



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Losa mixta

Interconexión entre chapa de acero y hormigón

2.a.Elementos

estructurales



2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


Losa mixta

Tipos de interconexión

2.a.Elementos

estructurales



Conexión rígida entre viga y columna

Nudo y absorción de momentos

Arriostramientos diagonales

2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una


•Estructuras mixtas.

•Marco.

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos



2.b.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


•DefiniciónDimensiones mayores en dos direcciones

Dirección de espesor es más pequeña



Nudo y estructura dúctil

Arriostramientos diagonales

2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



•Marco

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos



2.b.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


•Definición.

•Elemento planar

sometido a una


•a flexión


2.b.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


•Definición.

•Elemento

planarsometido a una


•Elemento planar

sometido a una

solicitación de

compresión

a

b

c


2.b.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.d.Estructuras

espaciales

2.c.Elementos


•Definición.

•Elemento plana

sometido a una


•Elemento plana

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento planar

sometido a una



2.c.Elementos


a

2.d.Estructuras

espaciales

•Definición


2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


Elementos estructurales trabajando

como sistema

Tracción / Compresión / Tracción +

Compresión


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracciónLiviandad / Eficiencia / Grandes luces


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción

Tipos: Sistemas de red de cables

Elementos sometidos sólo a tracción


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción

a b c d

Tipos: Sistemas de red de cables

Elementos sometidos sólo a tracción


2.c.Elementos



2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracciónTipos: Tensoestructuras

2.a.Elementos

estructurales


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


•Definición.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión.

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



•Marcos.

2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción

Mallas regulares / irregulares

Tipos: Tensoestructuras

Cubierta recepción Rhön Clinic, Bad Neustadt (1997) Lamm, Weber, Donath & Partner


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción.

•Estructuras


a compresiónTipos: Sistemas ramificados


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción.

•Estructuras


a compresiónTipos: Sistemas ramificados

Aeropuerto de Stuttgart (1990) Von Gerkan, Marg and Partner


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción.

•Estructuras


a compresiónTipos: Cascaras y cúpulas reticuladas


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción.

•Estructuras


a compresión.

•Estructuras


a tracción y

compresiónTipos: Estructuras espaciales

reticulares

Sistema Mero


2.c.Elementos



2.a.Elementos

estructurales

2.b.Elementos


Tipos: Grilla de vigas

2.d.Estructuras

espaciales

•Definición.

•Estructuras


a tracción.

•Estructuras


a compresión.

•Estructuras


a tracción y

compresión

New National Gallery, Berlin (1968) Mies van der Rohe


2.a.Elementos

estructurales

•Descripción de

los elementos

•Descripción de

las secciones

•Aspectos

generales

2.b.Elementos


•Definición

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una

solicitación de

compresión

•Elemento lineal

sometido a una


•Elemento lineal

sometido a una



•Marcos


2.d.Estructuras

espaciales

•Definición

•Estructuras


a tracción

•Estructuras


a compresión

•Estructuras


a tracción y

compresión

2.c.Elementos


•Definición

•Elemento planar

sometido a una


•Elemento planar

sometido a una

solicitación de

compresión

•Elemento planar

sometido a una


•Estructuras espaciales

solicitadas a flexión



Bibliografía

•Luis Andrade de Mattos Dias (2006) Estructuras de acero.

Conceptos, técnicas y lenguaje, Zigurate Editora.

•Yopanan C. P. Rebello (2000) A concepção estructural e a

arquitectura, Zigurate Editora.

•Hart, Henn y Sontag (1976) El Atlas de la construcción

metálica. Casas de pisos, Editorial Gustavo Gili

•Alan Blanc, Michael McEvoy y Roger Plank (1992)

Architecture and Construction in Steel, E & FN Spon.

•Schulitz, Sobek, Habermann (1999) Atlante del´’Acciaio,

UTET

•Reichel, Ackermann, Hentschel, Hochberg (2007) Building

with steel. Details. Priciples. Examples, Edition Detail.

•Trebilcock, Lawson (2004) Architectural Design in Steel,

Spoon Press.


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