1. Sistemas Estructurales Básicos. PDF

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Identificación de los Sistemas Estructurales Básicos Introducción

Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra. Por ello la función de una estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un punto a otro en el espacio, resistiendo su aplicación sin perder la estabilidad . La anterior definición genera diferentes tópicos tales como: fuerza, momento de una fuerza, esfuerzo, deformación etc., que buscan cumplir con la premisa expuesta anteriormente, conllevándonos al área de la estabilidad, indicando las exigencias que debe cumplir una estructura y una descripción cualitativa de las diferentes formas que se pueden concebir en la estructura, para desempeñar la acción impuesta por el arquitecto o el ingeniero estructural. 1

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS La anterior descripción cualitativa no basta para definir una estructura con todos sus detalles, hace falta conocer los conceptos de estática, mecánica de materiales, análisis estructural mecánica de suelos y diseño de elementos de un material dado (acero, concreto armado, madera etc..), que permiten establecer una estructura que cumpla con la definición dada. Exigencias de la edificación:

El uso que se le dará a la edificación establece ciertas exigencias relativas a funcionalidad, seguridad, urbanismo y economía. Exigencias de funcionalidad: Dependen de la función que tiene lo edificado. Exigencias de seguridad y confort: Determinan el tipo y la calidad de los materiales a emplear en la construcción. Exigencias Urbanísticas: Integran la edificación a un medio ambiente. Exigencias Económicas: Definen los costos de la obra a construir. 2

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Una Edificación es de acuerdo a lo anterior, el producto de un sistema de relaciones geométricas y resistentes que permiten indicar la forma y función de cada una de las componentes que la constituyen, donde la principal exigencia es que sea segura estáticamente, esto implica que los edificios no deben derrumbarse . En consecuencia se debe garantizar desde el mismo instante de concebirse la edificación la estabilidad del sistema estructural . La garantía de estabilidad se basa en principios estáticos que se pueden clasificar en: 1. Principios estáticos básicos que optimizan el comportamiento de los materiales ante diferentes solicitudes de carga y se refieren a los esfuerzos básicos de tracción, compresión y corte. 3

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS 2. Principios estáticos complejos que esta compuesto por los diferentes preceptos: - Dintel: Se basa elementos horizontales lineales que se apoyan en elementos verticales a compresión

- Pórtico: Se crean elementos horizontales que se encuentran unidos a elementos verticales, de forma tal que se origina la continuidad en todo el conjunto asegurando la estabilidad del mismo. 4

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Arco: Se basa en el elemento constructivo arco . Permite cubrir mayor longitud; no solamente soportan compresión, sino el empuje horizontal que les transmite el arco siendo necesario tirantes y contrafuertes Triángulo: Consiste en un vano de dos elementos en forma triangular con el suelo. Son barras articuladas sometidas a tracción y compresión 5

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Árbol: Definido por elementos verticales de soporte aislado que sostienen individualmente cubiertas horizontales

Neumático: Se basa en formar componentes constructivos con materiales elásticos que permitan inflarlos de aire.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS

1. Sistemas de Forma Activa. Estructuras que trabajan a tracción o compresión simples.

•Cables •Arcos

2. Sistemas de Vector Activo.

Estructuras en estados simultáneos de esfuerzos de tracción y compresión.

•Cerchas planas y espaciales CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

3. Sistemas de masa Activa. Estructuras que trabajan a flexión.

• Pórticos

4. Sistemas de Superficie Activa. Estructuras en estado de tensión superficial

•Placas •Membranas •Cáscaras

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Clasificación de Sistemas Estructurales

1. Sistema de Forma Activa: Estructuras que trabajan a tracción o compresión simples, tales como los cables y arcos. 2. Sistemas de Vector Activo: Estructuras en estados simultáneos de esfuerzos de tracción y compresión, tales como las cerchas planas y espaciales. 3. Sistemas de Masa Activa: Estructuras que trabajan a flexión, tales como las vigas, dinteles, pilares y pórticos. 4. Sistemas de Superficie Activa: Estructuras en estado de tensión superficial, tales como las placas, membranas y cáscaras (Orozco, 1999). 8

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS SISTEMA DE FORMA ACTIVA: CABLES Los cables son estructuras flexibles debido a la pequeña sección transversal en relación con la longitud. Esta flexibilidad indica una limitada resistencia a la flexión, por lo que la carga se transforma en tracción y también hace que el cable cambie su forma según la carga que se aplique. Las formas que puede adoptar el cable son: 1. Polígono funicular, es la forma que adopta el cable ante fuerzas puntuales.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS FORMAS QUE ADOPTA UN CABLE

Parábola

2. Parábola, es la curva que adquiere el cable ante una carga horizontal uniformemente repartida.

Kg/m

3. Catenaria, es la figura que forma el cable ante el peso propio del mismo.

Catenaria

Parábola

Catenaria Kg/m

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Un cable no constituye una estructura auto portante a menos que cuente con medios y procedimientos para absorber su empuje. Esto se logra canalizando sobre las torres la tracción del cable y anclando en tierra

Con este tipo de sistema estructural se han construido puentes que en la actualidad el más largo es el Akashi - Kaikio en Japón y tiene una luz de 1900 m Cables

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Arcos Si se invierte la forma parabólica que toma un cable, sobre el cual actúan cargas uniformemente distribuidas según una horizontal, se obtiene la forma ideal de un arco que sometido a ese tipo de carga desarrolla sólo fuerzas de compresión. El arco es en esencia una estructura de compresión utilizado para cubrir grandes luces.

Estructuras usando arcos 12

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Forma ideal del arco.

En gran diversidad de formas, el arco se utiliza también para cubrir luces pequeñas, y puede considerarse como uno de los elementos estructurales básicos en todo tipo de arquitectura. La forma ideal de un arco capaz de resistir cargas determinadas por un estado de compresión simple, puede hallarse siempre con la forma del polígono funicular correspondiente invertido. Por medio de este método, determinó el arquitecto español Gaudí, la forma de los arcos para la iglesia la Sagrada Familia, en Barcelona. 13

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Los arcos generan fuerzas horizontales que se deben absorber en los apoyos mediante contrafuertes o tensores enterrados. Cuando el material de los cimientos no es apropiado el empuje del arco hacia afuera se absorbe mediante un tensor. La forma de un arco no se elige por motivos puramente estructurales. El arco de medio punto, usado exclusivamente por los romanos, posee propiedades constructivas que justifican su empleo. Asimismo, el arco gótico posee ventajas tanto visuales como estructurales, mientras que el arco árabe, típico de las mezquitas y de cierta arquitectura veneciana, es "incorrecto" desde un punto de vista puramente estructural. Con este tipo de estructura se construyó el Puente New River George en West Virginia que es una estructura de acero que cubre 518,66 m. 14


Principales tipos de arcos

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS ARCO MEDIO PUNTO

La puerta de Ishtar, originalmente estaba en las murallas de Babilonia, actualmente se conserva en el museo de Pérgamo de Berlín

Arco románico de medio punto de la Iglesia de San Pedro de las Dueñas (León, siglo XII), en el M. A. N. (Madrid). 16


Arco de medio punto.

Elementos principales de un arco de medio punto

1. Clave 2. Dovelas (riñones) 3. Hombro o salmer 4. Línea de imposta 5. imposta

6. Jamba 7. Intrados 8. Flecha 9. Luz 17


Elementos principales de un arco de medio punto 18

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Puentes de arco. Están constituidos básicamente por una sección curvada hacia arriba que se apoya en unos soportes o estribos y que abarca una luz o espacio vacío. En ciertas ocasiones el arco es el que soporta el tablero (Arco bajo tablero) del puente sobre el que se circula, mediante una serie de soportes auxiliares, mientras que en otras de él es del que pende el tablero (Arco sobre tablero) mediante la utilización de tirantes. La sección curvada del puente está siempre sometida a esfuerzos de compresión, igual que los soportes, tanto del arco como los auxiliares que sustentan el tablero. Los tirantes soportan esfuerzos de tracción.

Sobre tablero. El arco soporta el peso del tablero del que está colgado.

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Bajo tablero. El tablero está encima del arco que es quien soporta el peso del puente. 20


Arco árabe

Arco gótico

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El Faro de Alejandría

Mezquita de Singapur

Arcos 22

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Sistemas de Vector Activo Cerchas

Considérese ahora la estructura obtenida volcando el cable hacia arriba y reforzando sus tramos rectos con el fin de conferirles resistencia a la compresión. La "flecha negativa" o elevación modifica la dirección de todas las tensiones y el cable invertido se convierte entonces en una estructura de compresión pura: es el ejemplo más simple de armadura (Fig. a y b). Las barras comprimidas transmiten a los soportes la carga aplicada a la parte superior de la armadura, sobre los apoyos actúan fuerzas verticales iguales a la mitad de la carga y los empujes dirigidos hacia afuera. El empuje puede absorberse por medio de contrafuertes de material resistente a la compresión como la mampostería, o un elemento de tracción tal como un tensor de acero. Estas armaduras elementales de madera con tensores de hierro, se construyeron en la Edad Media para sostener los techos de pequeñas casas e iglesias (Fig. c). 23


Cerchas

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Las barras de una armadura no van más allá de los puntos de unión. Esta se realiza por medio de remaches, pernos o soldadura a una “cartela” dispuesta en la intersección de las barras.

Cartela.

Con este tipo de estructura lo usual es cubrir hasta luces de 20 m, pero se han logrado mayores luces 25

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Sistemas de Masa Activa Vigas

Las vigas figuran entre los elementos estructurales más comunes, dado que la mayor parte de las cargas son verticales y la mayoría de las superficies utilizables son horizontales. Por consiguiente las vigas transmiten en dirección horizontal las cargas verticales, lo que implica una acción de flexión y corte. Los arcos funiculares ocupan un extremo de la escala de tensiones, con ausencia de flexión; las vigas ocupan el extremo opuesto, trabajando sólo a la flexión. Viga simplemente apoyada En una viga simplemente apoyada, una carga aplicada en el punto medio se transmite por mitades a ambos apoyos. En las vigas de volado esta se trasmite al extremo apoyado. Viga en volado

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Las máximas luces que se pueden conseguir en vigas varían según el material y la forma de la sección transversal. Dinteles y Pilares

El sistema de pilar y dintel pueden construirse uno sobre otro para levantar edificios de muchos pisos. En este caso, los dinteles apoyan en pilares o en paredes de altura igual a la del edificio. Si bien la construcción de este tipo puede resistir cargas verticales, no ocurre lo mismo con las horizontales, así los vientos huracanados y terremotos dañan con facilidad este sistema, pues la mampostería y los elementos de piedra poseen escasa resistencia a la flexión y no se establece una conexión fuerte entre los dinteles y pilares.

Pilar y dintel

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Pórticos

La acción del sistema de pilar y dintel se modifica en grado sustancial si se desarrolla una unión rígida entre el dintel y el pilar llamándose ahora viga y columna. Esta nueva estructura, denominada el pórtico rígido simple o de una nave, se comporta de manera monolítica y es más resistente tanto a las cargas verticales como a las horizontales.

Pórtico 28

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS A medida que aumentan el ancho y la altura del edificio, resulta práctico aumentar el número de naves, reduciendo así la luz de las vigas y absorbiendo las cargas horizontales de manera más económica. La estructura resistente del edificio se convierte de este modo en un pórtico con una serie de mallas rectangulares que permiten la libre circulación en el interior, y es capaz de resistir tanto cargas horizontales como verticales. Una serie de estos pórticos, paralelos entre sí y unidos por vigas horizontales, constituye la estructura tipojaula que encontramos hoy en la mayoría de los edificios de acero o de concreto armado. Estos pórticos tridimensionales actúan integralmente contra cargas horizontales de cualquier dirección, pues sus columnas pueden considerarse como parte de uno u otro de dos sistemas de pórticos perpendiculares entre sí.

Pórtico tridimensional.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Bajo la acción de cargas verticales, los tres elementos de un pórtico simple se hallan sometidos a esfuerzos de compresión y flexión. Con las proporciones usuales de vigas y columnas, la compresión predomina en las últimas y la flexión en las primeras. Las columnas son relativamente esbeltas y la viga relativamente alta.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Sistemas Activa

de

Superficie

Placas

Los sistemas de entramado son particularmente eficientes para transferir cargas concentradas y para lograr que toda la estructura participe en la acción portante. Esta eficiencia se refleja no sólo en la mejor distribución de las cargas sobre los apoyos, sino en la menor relación espesor a luz de los entramados rectangulares. La relación espesor a luz en los sistemas de vigas paralelas empleados en la construcción corriente varía entre [1/10, 1/24], según el material de las vigas.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS En el proyecto moderno de edificios de oficinas, es común apoyar las placas de piso sobre una pared exterior o sobre una serie de columnas y en el “núcleo” interno, dentro del cual se disponen los ascensores, conductos de aire acondicionado y otros elementos del sistema mecánico, eléctrico y sanitario. De esa manera se obtiene una zona de piso totalmente libre Placa de piso con núcleo interno. 32

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS La unión entre columnas y placas debe proyectarse para absorber el llamado “punzonamiento” de las columnas y requiere a menudo el uso de capiteles o placas intermedias de distribución. A fin de evitar capiteles, se emplean conectores de corte de acero, para garantizar la transferencia de la carga desde la columna a la placa en el proyecto de hormigón armado. La eficiencia estructural de las placas puede aumentarse reforzándolas con nervaduras, eliminando así parte del material de la zona próxima al plano neutro sin tensiones. Las placas plegadas pueden hacerse de madera, acero, aluminio o concreto armado. Las de este último material son particularmente económicas, pues es posible preparar su encofrado con tablones rectos, o bien prefabricar las losas de concreto en tierra, izarlas hasta su lugar y conectarlas soldando las barras transversales en el pliegue, con lo que se evita la mayor parte del encofrado

Placa con nervaduras

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Membranas

Una membrana es una hoja de material tan delgada que para todo fin práctico, puede desarrollar solamente tracción. Algunos ejemplos de membrana constituyen un trozo de tela o de caucho. En general, las membranas deben estabilizarse por medio de un esqueleto interno o por pre-tensión producido por fuerzas externas o presión interna. El pretensado permite que una membrana cargada desarrolle tensiones de compresión hasta valores capaces de equilibrar las tensiones de tracción incorporadas a ellas.

Membranas pretensadas

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS No obstante la inconsistencia de las membranas respecto a la mayor parte de los estados de tensión, el ingenio humano ha hallado maneras de utilizar membranas para fines estructurales, sobre todo debido a su bajo peso. La carpa del circo es una membrana capaz de cubrir decenas de metros, siempre que la tela cuente con adecuado sostén en parantes de compresión, estabilizados por riendas de tracción. Las carpas son útiles como cubiertas temporarias y aceptables como techos permanentes si son altamente pretensadas

Membranas pretensadas

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Cáscaras Se denominan estructuras resistentes por la forma a aquéllas cuya resistencia se obtiene dando forma al material según las cargas que deben soportar. Una membrana invertida y sometida a las mismas cargas para las cuales se le dio forma originariamente, seria una estructura de este tipo y desarrollaría sólo compresión, es decir, constituiría el antífunicular bidimensional de esas cargas.

Cáscaras 36

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Su movilidad e incapacidad para resistir tensiones de corte o de compresión, restringen el uso de las membranas. Todas las desventajas de la acción de membrana se evitan conservando al mismo tiempo la mayor parte de sus ventajas en las cáscaras delgadas.

Formas de cáscaras

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Las cáscaras delgadas son estructuras resistentes por la forma, suficientemente delgadas para no desarrollar tensiones apreciables de flexión, pero también suficientemente gruesas para resistir cargas por compresión, corte y tracción. Aunque se las ha construido de madera, acero y materiales plásticos, son ideales para construirlas en concreto armado. Las cáscaras delgadas permiten la construcción económica de cúpulas y otros techos curvos de formas diversas, gran belleza y excepcional resistencia, este tipo de estructura figura entre las expresiones más refinadas del diseño estructural

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS EXIGENCIAS DE LA EDIFICACION. Exigencias de funcionalidad: Dependen de la función que tiene lo edificado. Exigencias de seguridad y confort: Determinan el tipo y la calidad de los materiales a emplear en la construcción. Urbanísticas: Integran la edificación a un medio ambiente. Económicas: Definen los costos de la obra a construir.

ASPECTOS FUNDAMENTALES PARA LA EXISTENCIA DE TODA EDIFICACIÓN. • El delimitar y clasificar el espacio construido. • La seguridad estática. • El confort ambiental. 39

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS PRINCIPIOS GEOMETRICO-CONSTRUCTIVOS: Los Principios Geométrico- Constructivos relacionan en el proceso, una forma geométrica, su estabilidad, y la constructibilidad. PRINCIPIO DE ENVOLVENTE GLOBAL: Se refiere a los métodos o procedimientos donde no existe una clara diferenciación entre los elementos de cerramiento vertical y los de cerramiento horizontal. PRINCIPIO DE ENVOLVENTE EN CAJA: Métodos o procedimientos constructivos que muestran una marcada diferencia entre los elementos de cerramiento horizontales y verticales, abarcando la realización de toda forma prismática que cubra y encierre un espacio

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS PRINCIPIOS ESTÁTICOS: "Los edificios no deben derrumbarse"; de allí la importancia de la función de la seguridad estática que debe ser garantizada desde el mismo instante de concebir la edificación. PRINCIPIOS ESTÁTICOS BÁSICOS: Optimizan el comportamiento de los materiales ante diferentes solicitudes de carga y se refieren a los esfuerzos básicos de tracción, compresión y corte.

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PRINCIPIOS ESTÁTICOS COMPLEJOS. -Principio del Dintel: Se basa elementos horizontales lineales que se apoyan en elementos verticales a compresión. -Principio del Arco: Se basa en el elemento constructivo Arco, permite cubrir mayor longitud, no solamente soportan compresión, sino el empuje horizontal que les transmite el Arco; siendo necesario Tirantes, Contrafuertes. -Principio de Bastidor: Se crean vanos de elementos horizontales que se encuentran unidos a elementos verticales, de forma tal que se origina la continuidad en todo el conjunto asegurando la estabilidad del mismo. -Principio del Triángulo: Consiste en vano de dos elementos en forma triangular con el suelo, son barras articuladas sometidas a tracción y compresión. -Principio del Árbol: Definido por elementos verticales de soporte aislados, que sostienen individualmente cubiertas horizontales.

- Principio del Neumático: Se basa en formar componentes constructivos 42 con materiales elásticos que permitan inflarlos de aire

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS PRINCIPIOS DE CONFORT AMBIENTAL: El asegurar el confort ambiental del usuario de una edificación, se puede generalizar en varios aspectos que implican la existencia de requerimientos constructivos: -PROTECCIÓN DE LA EDIFICACIÓN CONTRA PRECIPITACIONES. -CONTROL Y AISLAMIENTO TÉRMICO Y ACÚSTICO. -CONTROL DE LAS FILTRACIONES DE AGUA O DE AIRE A LA EDIFICACIÓN.

- EXISTENCIA DE DOTACIONES E INSTALACIONES DE SERVICIO.

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Construcciones realizadas con cables Una de las construcciones más asombrosas que existe en el mundo son los Puentes Colgantes. Desde sus inicios siempre se pensó en esta tecnología como una alternativa para atravesar ríos o estrechos, y desde la tragedia del Tacoma Narrows se ha trabajado constantemente en aumentar la seguridad en este tipo de puentes.

1. Akashi - Kaikyo, entre Kobe y Naruto Japón

2. Great Belt Bridge, entre Zealand y Funen Dinamarca

4. Puente Humber de Inglaterra con un tramo central de 1.410 m.

3. Runyang Bridge, Jiangsu China

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1. Akashi - Kaikyo, entre Kobe y Naruto Japón

Año de terminación : 1998 Longitud : 1991m El puente de Akashi-Kaikyo es considerado el puente colgante más largo del mundo, su costo estimado es de 5 billones de dólares y circulan aproximadamente 23,000 vehículos por día.

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2. Great Belt Bridge, entre Zealand y Funen Dinamarca

Año de terminación : 1998 Longitud : 1624m El Great Belt Bridge (el gran cinturón), el segundo puente colgante más grande del mundo, fue construído para reemplazar el uso de Ferries para ir entre las islas de Zealand y Fulen en Dinamarca. Tiene un tráfico de 27,600 vehículos por día. Su costo estimado fue de 4.1 billones de dólares, siendo la obra más costosa que ha hecho Dinamarca en la historia. 46

3. Runyang Bridge, Jiangsu China

Año de terminación :2005 Longitud : 1490m El puente de Runyang en China, es el más grande que cruza el Rio Yang Tse y el puente colgante más largo de China. Terminado recientemente en el 2005, y superando el tercer puesto al Humber Bridge de Inglaterra. 47

4. Puente Humber de Inglaterra con un tramo central de 1.410 m.

Año de terminación : 1981 Longitud : 1410m El Puente Humber de Inglaterra, cuando fue terminado en 1981 era el más grande del mundo, y así estuvo durante 17 años hasta la construcción de los anteriormente mencionados.

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Construcciones realizadas con cables

Puente Verrazano que se encuentra a la entrada del puerto de Nueva York, tramo central de 1.298,45 m.

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Puente Verrazano Narrows El Puente Verrazano-Narrows es un puente colgante que conecta los distritos de Staten Island y Brooklyn en la ciudad de Nueva York a través de the Narrows, el estrecho que conecta las partes superior e inferior de la Bahía de Nueva York. Su nombre deriva del explorador italiano Giovanni da Verrazzano, el primer navegante europeo que se sabe entró a la Bahía de Nueva York y al Río Hudson. La longitud de su tramo central es de 1.298 m. lo que lo convirtió en el puente colgante más largo del mundo desde el término de su construcción en 1964 hasta 1981. Hoy ocupa el séptimo puesto entre los puentes colgantes más largos del mundo pero todavía continúa siendo el más largo de los Estados Unidos. Sus altas torres pueden ser vistas desde gran parte del área metropolitana de Nueva York, incluyendo zonas de todos los 5 distritos de la ciudad. El puente constituye un nexo crítico en el sistema vial local y regional. Es ampliamente conocido como el punto de partida de la Maratón de la Ciudad de Nueva York. La mayor parte del tráfico marítimo con destino a los puertos de Nueva York y Nueva Jersey debe pasar bajo el puente. 50

5. Jangyn, Río Yangtze China

Año de terminación : 1999 Longitud : 1385m El puente Jangyn es el segundo puente más largo que cruza el río Yangtze de China. Se tiene muy poca información en línea sobre este puente, pero estadísticamente es el quinto más largo del mundo.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Arquitectos: Nervi y Covre Estructura: Techo de fábrica (30 m de ancho y 250 m de largo). Torres de concreto armado inclinados apoyados en elementos de compresión más cortos. El techo horizontal está formado por vigas y losas de concreto armado, prefabricados. Esta estructura permite cubrir en forma económica áreas de 1.000 metros cuadrados sin columnas intermedias.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Arquitecto: Saarinen Estructura: Pista de patinaje Universidad de Yale. Los cables cuelgan de un arco central con curvatura invertida en los extremos y se anclan en las paredes periféricas, pesadas y curvas, de la pista. Material de la cubierta es de madera.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Arquitecto: Nowicki Estructura: Techo del estadio de Raleigh, en Carolina del Norte, Dos arcos de concreto inclinados que se cortan, sostenidos por una serie de cables principales. Un conjunto de cables perpendiculares a los anteriores forman una malla sobre la cual es posible disponer un techo de lona.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Puente New River George en West Virginia. Estructura de acero que cubre 518,66 m

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Forma invertida de un cable a carga distribuida. Ausencia de Compresión

Los arcos romanos de medio punto cubrían unos 30 m.

Flexión,

solo

Los puentes medievales de piedra, hasta unos 55 m.

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Puente KRK de Yugoslavia Estructura de un solo arco de concreto armado

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LAMELA: Lámina estrecha y delgada 60


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Estructura: Techo del Centro de Convenciones Jacob K. Javits, Nueva York. Consta de unidades cuadradas sostenidas sobre pilares de hormigón, de 27 metros, en el centro 65

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS El rascacielos es una de las grandes conquistas del moderno diseño estructural, posibilitado por el pórtico de plantas múltiples y por la elevada resistencia del acero y el hormigón. El Empire State, construido en 1930, 102 plantas y una altura de 442 m, no incluye los 60 de la torre proyectada originalmente como amarradero de dirigibles y los 67 m de la antena de televisión.

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El edificio de la Compañía de seguros John Hancock de Chicago. Las torres gemelas del Worid Trade Center de Nueva York. El edificio Sears también en Chicago, Todos construidos en la década de 1970. Alturas entre 365,76 y 441,96 m. Estructuras de acero

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Los rascacielos de hormigón no pueden alcanzar la altura de los construidos en acero. Resultan económicos hasta unos 180 m. Edificio Water Tower de Chicago de 273 m. Generalmente constan de estructuras exteriores y de un núcleo interno construido por medio de paredes de hormigón.

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Estadio Olímpico de Munich Arquitecto: Frei Otto. Área: 246.278, 40 m2. Sostenido por nueve mástiles 79,24 m de alto. Cables pretensados de una capacidad de 5.000 t Techo: losas traslúcidas de Plesiglass, ligeramente coloreadas en color marrón grisáceo. 75


Carpa terminal Haj del aeropuerto de Jiddah, Arabia Saudita, para los peregrinos a la Mecca. Arquitecto: Geiger - Berger Consta de 210 módulos cuadrados, de 45,30 por 45,30 m, cubren un área de 23 acres.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS La carpa del zoológico Franklin de Bostón, Massachussets. Arquitecto Weidlinger Asociados. Tres paneles de cable reforzado de material plástico, sostenido por trípode de tres arcos inclinados, descansa sobre un anillo de hormigón reforzado que está comprimido por la tracción de los cables. Cubre un área circular de siete acres con un radio de 53,46 metros.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Arquitecto: Horacio Caminos Tela circular unida a un aro de compresión, se somete a tracción por parantes de compresión.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Pabellón Fuji feria mundial de Osaka (1970). Arquitecto: Murata. Techo curvo de 49,20 m por medio de tubos curvos inflados de material plástico, la presión interna puede variar para estabilizar la estructura con velocidades de viento crecientes

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Encofrados en forma de globo en la construcción de las llamadas "Casas Igloo". Inventada por Neff y diseñadas por Noyes y Salvadori. El globo inflado sostiene una malla de acero, sobre la cual se aplica a pistola una capa de concreto.

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Diámetro 204 m 85

SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS Cúpulas geodésicas, diseñadas por Fuller, Triángulos y pentágonos usados para obtener una subdivisión en términos de barras de igual longitud

Cúpula de Schwedler Enrejado triangular irregular de nervaduras

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En Europa se han construido cúpulas de nervaduras de hasta 90 ó120 m.

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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS DISEÑO PRELIMINAR Introducción La resistencia de materiales establece una relación entre las cargas aplicadas y sus efectos en el interior del elemento estructural, de tal forma que el elemento sea lo suficientemente fuerte para resistir la carga y a su vez, sea lo suficientemente rígido para que las deformaciones no sean excesivas. Por ello, las dimensiones de los componentes estructurales buscan cumplir con los dos requisitos, según una fuerza máxima que puede ser aplicada o una deformación límite admisible. A partir de esta premisa se tiene que existe una relación entre la carga y las dimensiones del elemento estructural, o de manera más simplificada entre la luz del elemento y la altura de la sección transversal. Dado que el procedimiento para llegar a las dimensiones implica un análisis relacionado con los tópicos de resistencia de materiales , análisis estructural y diseño de elementos del material indicado ; hace deseable conocer una forma alternativa más rápida a partir de información básica como la luz y el tipo de estructura (Singer y Pytel, 1982; Timoshenko y Young, 2000; Moore, 2000). Diseño preliminar Con el fin de conocer las dimensiones de la sección transversal según la luz del elemento, Corkill et al (en Moore, 2000), desarrollaron gráficas que proveen esta relación, siendo este un método fácil y rapido. Cabe destacar que las gráficas desarrolladas solo consideran un uso normal del sistema estructural, por ello cualquier uso fuera de lo usualmente requerido 88 para el sistema

Referencias Bibliográficas

-Avalos, E. (1998). Construcción para Arquitectos Tomo 2. Medellín, Colombia: Universidad Pontificia Bolivariana. -Marshall, W. y Nelson, H. (1995). Estructuras. México D. F., México: Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V. -Orozco, E. (1999). La Estática en los Componentes Constructivos. San Cristóbal, Venezuela: UNET. - Salvadori, M. (1998). Estructuras para Arquitectos. Buenos Aires, Argentina: Kliczkowski Publisher.

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