TEMA 2 :TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL
ENRIQUE DE JUSTO MOSCARDÓANTONIO DELGADO TRUJILLOANTONIA FERNÁNDEZ SERRANOMARÍA CONCEPCIÓN BASCÓN HURTADO
Departamento de Mecánica de Medios Continuos, Teoría de Estructuras e Ingeniería de Terreno. E. T. S. de Arquitectura. Universidad de Sevilla.
ESTRUCTURAS 1
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
ESQUEMA DE TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
ELEMENTOS LINEALES[1] La Viga
[1.1]Función[1.2]Solicitaciones[1.3]Clasificación[1.4]Materiales
[2] El Pilar[2.1]Función[2.2]Solicitaciones[2.3]Materiales
[3] El Pórtico[3.1]Funcionamiento[3.2]Solicitaciones
[4] El Arco[4.1]Función[4.2]Solicitaciones[4.3]Materiales
[5] El Cable y el tirante[5.1]Función[5.2]Solicitaciones[5.3]Materiales
SISTEMAS ESTRUCTURALES
[9] Forjado unidireccional sobre pórticos [Pórticos planos][10] Forjado unidireccional sobre pórticos [Pórticos espaciales][11] Forjado unidireccional sobre muros[12] Forjado unidireccional o cubierta sobre arcos[13] Forjado bidireccional sobre pilares[14] Forjado bidireccional sobre muros (o vigas)
ESTRUCTURAS ESPECIALES
ÍNDICE
ELEMENTOS SUPERFICIALES[6] El Muro
[6.1]Función[6.2]Solicitaciones[6.3]Materiales
[7] El Forjado Unidireccional[7.1]Función[7.2]Funcionamiento[7.3]Solicitaciones[7.4]Tipos
[8] El Forjado Bidireccional[8.1]Función[8.2]Funcionamiento[8.3]Solicitaciones[8.4]Tipos
1
ESQUEMA DE TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
[LINEALES]
VIGA PILAR ARCO CABLE
[SUPERFICIALES]
MURO FORJADO
SISTEMAS ESTRUCTURALES
FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE PÓRTICOS
FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE MUROS
UNIDIRECCIONAL
BIDIRECCIONAL
FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE ARCOS
FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE PILARES
FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE MUROS
2
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
ELEMENTOS LINEALES
3
[1.1] FUNCIÓN [1.2] SOLICITACIONES
MF
V
N
1. DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.DIAGRAMA DE CORTANTE
3.DIAGRAMA DE AXIL
1_LA VIGA
LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE UNA VIGA ES RESISTIR CARGAS PERPENDICULARES A SU EJE.
LA VIGA TRABAJA PRINCIPALMENTE A FLEXIÓN.
LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDA SON:
A MENUDO LAS VIGAS SUFREN TAMBIÉN AXIL, AUNQUE EN GENERAL ES DE MENOR IMPORTANCIA.
Casa HEMEROSCOPIUM [Arquitecto: Antón García- Abril]
_CORTANTE_MOMENTO FLECTOR
4
[1.3] CLASIFICACIÓN
[1.3.2] SEGÚN SU SECCIÓN
1_LA VIGA
VIGA DE ALMA LLENA
VIGA TRIANGULADA
VIGA PRINCIPAL
VIGA SECUNDARIA
LAS VIGAS SECUNDARIAS O VIGUETAS APOYAN EN LA PRINCIPAL.
LA VIGA PRINCIPAL APOYA EN LOS PILARES.
[1.3.1] SEGÚN SU FUNCIÓN:
5
1_LA VIGA
1 2 3 4 5 6 6 1 2 3 4 5 6
1. VIGA RECTANGULAR2. VIGA DOBLE T3. VIGA DE CAJA4. VIGA DE DOBLE CAJA5. VIGA CON ALMA ONDULADA6. VIGA CON DOBLE ALMA ONDULADA
1. VIGA 2. VIGA EN U (UPN)3. VIGA DOBLE T (HEB)4. VIGA EN CAJÓN5. VIGA DE PERFIL HUECO6. VIGA ALVEOLAR (VIGA BOYD)
EN DOBLE T (IPE)
1
1. VIGA 2. VIGA TRAPEZOIDAL3. VIGA EN T
4. VIGA EN I5. LOSA CON NERVIO6. LOSA CON DOBLE NERVIO
RECTANGULAR
1 2 3 4 5 6
LAS VIGAS PUEDEN SER DE HORMIGÓN, ACERO O MADERA.
[1.4.1] HORMIGÓN:
[1.4] MATERIALES:
[1.4.2] ACERO: [1.4.3] MADERA:
6
1. DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR
2.DIAGRAMA DE CORTANTE
3.DIAGRAMA DE AXIL
MF V N
2_EL PILAR
[2.1] FUNCIÓN [2.2] SOLICITACIONES
EL PILAR TRABAJA PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN, A FLEXIÓN COMPUESTA (AXIL+FLECTOR) O A FLEXIÓN
COMPUESTA ESVIADA (AXIL+DOS FLECTORES).
LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDA SON:
A MENUDO, LOS PILARES SUFREN TAMBIÉN ESFUERZO CORTANTE. EN GENERAL, EL CORTANTE EN PILARES ES:
LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE LOS PILARES ES MANTENER ELEVADA LA ESTRUCTURA DEL FORJADO SUPERIOR (PUEDE
SER LA CUBIERTA O EL SUELO DE LA SIGUIENTE PLANTA).
Edificio CAJA GRANADA [Arquitecto: Alberto Campo Baeza]
- AXIL- MOMENTO FLECTOR
- PEQUEÑO, PARA ACCIONES VERTICALES.- GRANDE, PARA ACCIONES HORIZONTALES.
7
2_EL PILAR
1
1. PILAR RECTANGULAR2. PILAR CIRCULAR
1. PILAR SIMPLE CON PERFIL HEB2. PILAR SIMPLE CON PERFIL TUBULAR CIRCULAR3. PILAR SIMPLE CON PERFIL TUBULAR RECTANGULAR4. PILAR EN CAJÓN CON DOBLE PERFIL Y PRESILLAS
5. PILAR EN I CON DOBLE PERFIL Y PRESILLAS6. PILAR EN CRUZ CON CUATRO PERFILES ANGULARES
1. PILAR 2. PILAR CIRCULAR
RECTANGULAR
1 2
4 5 6
1 2
LOS PILARES PUEDEN SER DE ACERO, HORMIGÓN O MADERA
32
8
[2.3.1] HORMIGÓN:
[2.3] MATERIALES:
[2.3.2] ACERO: [2.3.3] MADERA:
SI LA UNIÓN ENTRE VIGA Y PILAR ES RÍGIDA, LA VIGA TRANSMITE A LOS PILARES CARGA
VERTICAL + MOMENTO (Y A MENUDO, TAMBIÉN CARGA HORIZONTAL). EN ESTE CASO
EL PILAR FUNCIONA A FLEXIÓN COMPUESTA (AXIL + FLECTOR)
V
[3.1] FUNCIONAMIENTO [3.2] SOLICITACIONES
3_LA UNIÓN DE LA VIGA Y EL PILAR: EL PÓRTICO
EL PÓRTICO ES UN SISTEMA ESTRUCTURAL FORMADO POR VIGAS Y PILARES. LAS
VIGAS APOYAN SOBRE LOS PILARES TRANSMITIENDOLES LA CARGA.
1.DIAGRAMA DE AXIL
N
SI LA UNIÓN ENTRE VIGA Y PILAR ES ARTICULADA, LA VIGA SÓLO TRANSMITE A LOS
PILARES CARGA VERTICAL. EN ESTE CASO LOS PILARES FUNCIONAN A COMPRESIÓN
SIMPLE (SÓLO AXIL).
NMF
1. DIAGRAMA DE MOMENTO
FLECTOR
2.DIAGRAMADE CORTANTE
3.DIAGRAMA DE AXIL
SEDE ARCELOR [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]
Greenwich Academy Upper School [Arquitectos: SOM]
9
[4.1] FUNCIÓN [4.2] SOLICITACIONES
4_EL ARCO
LA FUNCIÓN DEL ARCO ES SOPORTAR CARGAS VERTICALES. A DIFERENCIA DE LA
VIGA, Y GRACIAS A SU FORMA, EL ARCO ES UN ELEMENTO QUE FUNCIONA
PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN.
EL ARCO TRABAJA A COMPRESIÓN SIMPLE O COMPRESIÓN COMPUESTA.
ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO:
AXIL (COMPRESIÓN)
A MENUDO EL ARCO TAMBIÉN ESTÁ SOMETIDO A MOMENTO FLECTOR, AUNQUE
EN GENERAL ÉSTE ES DE MENOR IMPORTANCIA QUE EL AXIL
Santuario PADRE PÍO [Arquitecto: Renzo Piano]
Rv Rv
RH RH
MFN
AXIL MOMENTO FLECTOR
10
[4.3.1] FÁBRICA
[4.3.3] ACERO
4_EL ARCO
[4.3.2] HORMIGÓN
LOS ARCOS PUEDEN SER DE FÁBRICA, HORMIGÓN, ACERO O MADERA.
Arco de Hormigón en KINGSTON
[4.3.4] MADERA
Bodega PEREZ CRUZ [Arquitecto: José Cruz Ovalle]
ACUEDUCTO DE SEGOVIA
SANT LOUIS GATEWAY [Arquitecto: Eero Saarinen]
[4.3] MATERIALES:
11
[5.1] FUNCIÓN [5.2] SOLICITACIONES
5_EL CABLE Y EL TIRANTE
LA FUNCIÓN PRINCIPAL DEL CABLE ES UNIR DOS PARTES DE UNA ESTRUCTURA, O UNIR
LA ESTRUCTURA AL TERRENO. LOS CABLES SÓLO PUEDEN TRANSMITIR FUERZA EN LA
DIRECCIÓN DE SU EJE.
EL CABLE SIEMPRE TRABAJA A TRACCIÓN.
ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO
AXIL (TRACCIÓN)
Pabellon de Europa Expo´92 [Karsten K. Krebs]
1.LEY DE AXIL
Puente del Alamillo [Santiago Calatrava]
[5.3] MATERIALES
LOS CABLES/TIRANTES SON DE ACERO.
N
Renault Distribution Centre [Foster + Partners]
12
ELEMENTOS ESTRUCTURALES
ELEMENTOS SUPERFICIALES
13
[6.1] FUNCIÓN [6.2] SOLICITACIONES
6_EL MURO
LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE LOS MUROS DE CARGA ES, COMO LOS PILARES, SOSTENER
LA ESTRUCTURA DEL FORJADO SUPERIOR. LOS MUROS TIENEN LA FUNCIÓN
ADICIONAL DE DIVIDIR EL ESPACIO.
EN EL CASO DE MUROS DE CONTENCIÓN, SU FUNCIÓN ES CONTENER EL EMPUJE
HORIZONTAL (DE TIERRAS O DE AGUA) QUE SE EJERCE SOBRE UNA DE SUS CARAS.
EL MURO TRABAJA PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN, O A FLEXIÓN COMPUESTA
(AXIL + FLECTOR). LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO SON:
AXILMOMENTO FLECTOR
LOS MUROS PUEDEN SUFRIR TAMBIÉN ESFUERZO CORTANTE. ÉSTE ES
PARTICULARMENTE IMPORTANTE EN EL CASO DE ACCIONES HORIZONTALES.
e
CARGA CENTRADACARGA EXCÉNTRICA
=
14
CARGA CENTRADA + MOMENTO
6_EL MURO
LOS MUROS PUEDEN SER DE FÁBRICA, HORMIGÓN O MADERA.
Villa BORDEAUX [Arquitecto: Rem Koolhaas]Bodegas DOMINUS [Arquitecto: Herzog & Meuron] Escuela infantil, Isla Cristina [Área Arquitectura, Foto: A. Arévalo]
15
[6.3.1] FÁBRICA:
[6.3] MATERIALES:
[6.3.2] HORMIGÓN: [6.3.3] MADERA (ENTRAMADO):
[7.1] FUNCIÓN
7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL
[7.3] SOLICITACIONES
LAS FUNCIONES DEL FORJADO UNIDIRECCIONAL SON:
LOS FORJADOS UNIDIRECCIONALES TRANSMITEN LA CARGA EN UNA SOLA DIRECCIÓN.
LA DIRECCIÓN DE LA CARGA VIENE MARCADA POR SUS ELEMENTOS RESISTENTES (NERVIOS O
VIGUETAS).
LOS FORJADOS UNIDIRECCIONALES SE COMPONEN DE:
ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (VIGUETAS, NERVIOS...)
PIEZAS DE ENTREVIGADO(BOVEDILLAS, TABLONES...)
LOS ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (VIGUETAS, NERVIOS...) DEL
FORJADO TRABAJAN PRINCIPALMENTE A FLEXIÓN:
(FLECTOR + CORTANTE)
PUEDEN TAMBIÉN ESTAR SOMETIDOS A ESFUERZO AXIL, AUNQUE
ÉSTE SERÁ EN GENERAL DE MENOR IMPORTANCIA.
[7.2] FUNCIONAMIENTO
RESISTIR LAS CARGAS SUPERFICIALES QUE ACTÚAN SOBRE EL PISO DE LA VIVIENDA Y TRANSMITIR
ESAS CARGAS A LOS ELEMENTOS SOBRE LOS QUE APOYA (VIGAS O MUROS).
RIGIDIZAR LA PLANTA FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES.
16
[7.4] TIPOS
7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL
Bovedilla
Capa de compresión
Vigueta
[7.4.1] UNIDIRECCIONAL DE VIGUETAS:LAS VIGUETAS PUEDEN SER DE MADERA, ACERO U HORMIGÓN (SEMIRRESISTENTES, PRETENSADAS O ARMADAS).
LUCES HABITUALES: 4,5 - 6,5M
17
7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL18
[7.4] TIPOS
[7.4.2] UNIDIRECCIONAL DE HORMIGÓN ARMADO IN SITU:
LUCES HABITUALES: 5 - 7M
7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL19
[7.4] TIPOS
[7.4.3] UNIDIRECCIONAL DE PLACAS ALVEOLARES:
LUCES HABITUALES: 10 - 14M
7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL
Stahl House [Arquitecto: Pierre Koenig]
Burwash House [Arquitecto: Pierre Koenig]
20
[7.4] TIPOS
[7.4.4] UNIDIRECCIONAL DE CHAPA PERFILADA:
LUCES HABITUALES: 1,5 - 2,5M
7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL21
[7.4] TIPOS
[7.4.5] UNIDIRECCIONAL DE CHAPA COLABORANTE CON HORMIGÓN (MIXTO):
LUCES HABITUALES: 3,5 - 4M
LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES TRANSMITEN LA CARGA EN DOS DIRECCIONES. PARA ELLO, ESTE TIPO DE
FORJADOS POSEEN SUS ELEMENTOS RESISTENTES O NERVIOS EN AMBAS DIRECCIONES, FORMANDO UNA
RETÍCULA.
LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES SE COMPONEN DE:
[8.1] FUNCIÓN
8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL
[8.2] FUNCIONAMIENTO
LAS FUNCIONES DEL FORJADO BIDIRECCIONAL SON:
[8.3] SOLICITACIONES
LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES TRABAJAN PRINCIPALMENTE A
FLEXIÓN EN LAS DOS DIRECCIONES (FLECTOR + CORTANTE).
PUEDEN TAMBIÉN ESTAR SOMETIDOS A ESFUERZO AXIL, AUNQUE
ÉSTE SERÁ EN GENERAL DE MENOR IMPORTANCIA.
ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (NERVIOS EN LAS DOS DIRECCIONES)
PIEZAS ALIGERANTES (CASETONES)
RESISTIR LAS CARGAS SUPERFICIALES QUE ACTÚAN SOBRE EL PISO DE LA VIVIENDA
Y TRANSMITIR ESAS CARGAS A LOS ELEMENTOS SOBRE LOS QUE APOYA (VIGAS O
PILARES).
RIGIDIZAR LA PLANTA FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES.
22
8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL
Pabellón de Alemania en Barcelona [Arquitecto: Mies Van der Rohe]
23
[8.4] TIPOS
[8.4.1] BIDIRECCIONAL DE LOSA MACIZA:
LUCES HABITUALES: 6 - 8M
8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL24
[8.4] TIPOS
[8.4.2] FORJADO RETICULAR (LOSA ALIGERADA):
LUCES HABITUALES: 8 - 10M
SISTEMAS ESTRUCTURALES 25
ŸUNIDIRECCIONALES
ŸBIDIRECCIONALES
[9.1] FUNCIONAMIENTO
9_FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE PÓRTICOS [PÓRTICOS PLANOS]
Bailey House [Arquitecto: Pierre Koenig]
Casa MALIN [Arquitecto: John Lautner][REPRESENTACIÓN EN PLANTA]
Pórtico 1
Pórtico 2
LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LAS VIGAS DE LOS
PÓRTICOS, Y DE ÉSTAS, A LOS PILARES, QUE A SU VEZ LAS LLEVAN
HASTA EL TERRENO.
LOS PÓRTICOS SON PARALELOS ENTRE SÍ.
26
[10.1] FUNCIONAMIENTO
[REPRESENTACIÓN EN PLANTA]
Pórtico 1
Pórtico 2
Pórt
ico 3
Pórt
ico 4
Pórt
ico 5
Pórt
ico 6
Pórtico 7
Pórtico 8
LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LAS VIGAS DE LOS PÓRTICOS,
Y DE ÉSTAS, A LOS PILARES, QUE A SU VEZ LAS LLEVAN HASTA EL TERRENO.
A DIFERENCIA DEL CASO ANTERIOR, EN ESTE CASO HAY PÓRTICOS EN DOS
DIRECCIONES PERPENDICULARES.
EN LOS PILARES COMPARTIDOS POR DOS PÓRTICOS PERPENDICULARES
HABRÁ FLEXIÓN EN LAS DOS DIRECCIONES (FLEXIÓN ESVIADA), ADEMÁS DEL
AXIL DE COMPRESIÓN. PLANTA de forjado unidireccional sobre pórticos espaciales
2710_FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE PÓRTICOS [PÓRTICOS ESPACIALES]
[11.1] FUNCIONAMIENTO
[REPRESENTACIÓN EN PLANTA]
LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LOS MUROS SOBRE
LOS QUE APOYA, LOS CUALES LA LLEVAN HASTA EL TERRENO.
LOS MUROS SON PARALELOS ENTRE SÍ.
2811_FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE MUROS
Iglesia de San Román
[12.1] FUNCIONAMIENTO
EN ESTE CASO, EL FORJADO NORMALMENTE ES DE CUBIERTA, Y TIENE FORMA CURVA, AUNQUE SUS
ELEMENTOS RESISTENTES (VIGUETAS, CORREAS) SON RECTOS.Mercado de Santa Caterina [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]
Mercado de Santa Caterina [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]
2912_FORJADO UNIDIRECCIONAL O CUBIERTA SOBRE ARCOS
[13.1] FUNCIONAMIENTO
Willis Faber & Dumas Headquarters [Arquitecto: Fosters and Partners]
Stansted Airport Railway Station. Londres [REPRESENTACIÓN EN PLANTA]
EL FORJADO BIDIRECCIONAL (RETICULAR O LOSA MACIZA)
TRANSMITE LA CARGA EN DOS DIRECCIONES, POR LO CUAL NO
HACEN FALTA VIGAS. EN ESTE CASO, LA CARGA SE TRANSMITE
DIRECTAMENTE DESDE EL FORJADO A LOS PILARES.
3013_FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE PILARES
[14.1] FUNCIONAMIENTO
2 Casas en Ponte de Lima [Arquitecto: Soto de Moura]
[REPRESENTACIÓN EN PLANTA]
EL FORJADO BIDIRECCIONAL (RETICULAR O LOSA MACIZA)
TRANSMITE LA CARGA EN LAS DOS DIRECCIONES PERPENDICULARES,
A LOS MUROS O VIGAS SOBRE LAS QUE APOYA.
3114_FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE MUROS [O VIGAS]
ESTRUCTURAS ESPECIALES
LÁMINAS
MALLAS DE BARRAS
ESTRUCTURAS TENSADAS
Construcción del restaurante Los Manantiales [Félix Candela] Iglesia de Cuernavaca [Félix Candela] Restaurante Los Manantiales [Félix Candela]
Fiera Milano [Arquitecto: Massimiliano Fuksas] BZ Bank Berlín [Frank O. Gerhy] Museo Británico de Londres [Arquitecto: Norman Foster]
Estadio Olímpico de Múnich [Arquitecto: Frei Otto] Estadio Olímpico de Sidney [Arquitecto: Bligh Voller Nied] Puente del Cristo de la Expiración [Ingeniero: José Luis Manzanares Japón]
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