VIENTO 1) ¿Qué es la frecuencia de una construcción y como influye en el calculo de una carga de viento. El factor de efecto de ráfaga tiene en cuenta os efectos de carga en la dirección del viento debidos a la interacción de estructura-turbulencia del viento. También tiene en cuenta los efectos de carga en la dirección del viento debidos a la amplificación dinámica en edificios y estructuras flexibles. Para las estructuras rígidas (edificio cuya frecuencia natural es mayor o igual a 1 Hz), coma el efecto de ráfaga de debe adoptar a = 0,85. Para las estructuras flexibles (edificios esbeltos que tienen una frecuencia natural fundamental menor que 1 Hz), el efecto de ráfaga esta dado por un expresión. F= 1/T 2) Definir y graficar Momento volcador total. Es la suma de momentos parciales debidos a la carga de viento, con respecto al plano de fundación. El conjunto se comporta como una ménsula empotrada en el suelo. La masa de aire en movimiento al encontrarse con la construcción produce un momento volcador, debido justamente a la presión del viento. A mayor velocidad del viento y mas superficie, mayor momento volcador.
3) Definir y graficar Momento estabilizador total. El momento flector debido al viento, que tiende a volcar al edificio, debe ser equilibrado por otro momento, debido al peso propio, y que esta dado por el producto del peso propio del edificio (Gt) por la distancia (d) entre su recta de acción.
4) ¿Cómo se realiza la verificación de la tensión admisible del terreno para un edificio con carga de viento? La tensión admisible del terreno debe ser mayor a la tensión resultante producida por las cargas del edificio, es decir la tensión debida al peso propio y al volcamiento. Para situaciones no persistentes como lo es la carga accidental de viento, y de acuerdo a recomendaciones obtenidas del ensayo de suelos, se debe incrementar i ncrementar la tensión admisible un 25%. Ot adm > Or Or = Og + Ov 5) Graficar el mecanismo de acción del momento volcador y estabilizador. El conjunto se comporta como una ménsula empotrada en el suelo. El viento al encontrarse con la construcción produce un momento volcador, que aumenta con la velocidad y la superficie expuesta. El edificio se comporta entonces como una ménsula sometida a flexión.
6) Graficar y explicar en corte y planta el diagrama de cargas de viento para un edificio en altura.
Debemos tener en cuenta la orientación, o seasi el edificio o la fachada expuesta está a Barlovento, frontal al viento (presión) o a Sotavento (succión). Y si la superficie expuesta es estanca, pasante o mixta. Estos aspectos se consideran en el:Coeficiente de presión C. Las presiones positivas actúan hacia la superficie y las negativas desde la superficie. 7) ¿Para calcular el momento estabilizador es conveniente c onveniente considerar el edificio cargado para estar del lado de la seguridad? No. Un edificio sometido a la acción del viento resulta más desfavorable si solo se considera su peso propio. Cuento mayor masa tiene el edificio por su propio peso o bien por su superficie en planta, más grande da su momento estabilizador y por lo tanto mayor es la relación respecto al momento volcador. Me / Mv <= 1,5. 8) ¿Un edificio ubicado en florida y sarmiento s armiento de CABA corresponde a categoría de exposición C? No. Corresponde a categoría A, zonas de grandes ciudades con al menos menos 50% de los edificios con altura mayor a 20 metros. 9) Para calcular la carga de viento, ¿hay que tener en cuenta el destino del edificio? Si. Es necesario saber el destino del edificio ya que este determina su categoría. Las categorías varían de 1 a 4, donde la primera representa a edificios con otras estructuras de bajo peligro para la vida humana en caso de falla. Y la 4 representa instalaciones esenciales. La categoría esta directamente relacionada con el valor de importación que modifica el valor de la presión dinámica. 10) ¿Qué es el factor topográfico Kzt y cómo influye en la carga de viento? Tiene en cuenta el aumento de la velocidad del viento sobre colinas, constituyendo cambios abruptos en la topografía que modifican el cálculo de las cargas de viento. En terreno plano el valor de Kzt corresponde a 1.
11) Que es la esbeltez y como se calcula? Es la relación entre la cara menor del edificio y su altura desde el nivel 0. Cuando aumento la altura del edificio, y especialmente su esbeltez (λ = Z/L ) la acción del viento comienza a
comprometer la estabilidad de las construcciones con igual intensidad que las cargas gravitacionales. 12) ¿Qué es la rigidez y como se calcula? Un edificio se considera infinitamente rígido cuando la relación de sus caras en plata es < 5 B/L <5 13) ¿Qué es la velocidad básica del viento? La velocidad básica del viento es un valor estándar determinados según la región del país. Se usa para determinar las cargas de viento de diseño sobre edificios. Se supone el viento proveniente de cualquier dirección horizontal, con ráfagas de 3seg a 10 metros sobre el terreno para categoría de exposición C con una probabilidad anual de 2%v de que dicho valor sea igualado o excedido. 14) ¿De qué depende el coeficiente de presión externa Cp? Los coeficientes de presión reflejan la carga real sobre cada superficie del edificio como una función de la dirección del viento. Su valor se define a partir de la relación de los lados en planta y de si su exposición se encuentra a barlovento o sotavento y si es pared lateral. 15) ¿La presión a barlovento y sotavento se restan? ¿Por qué? No. Ambas presiones son fundamentales para calcular cual es la presión total que afecta al edificio, por este motivo barlovento y sotavento se suman. Tanto la presión como la succión afectan al edificio por igual, uno con presiones positivas y otros negativas. 16) ¿Cómo se obtiene el coeficiente Kz y de que depende? Es un coeficiente de exposición para la presión dinámica que se obtiene en base a la categoría de exposición del edificio que puede variar de A, B, C y D considerando edificios de hasta 150m de alto. Este coeficiente depende del número de piso (altura) que hará variar la velocidad del mismo. 17) Me ------ <= 1,5 Mv 18) Cual es la forma más apropiada en un edificio en torre para tomar cargas de viento? Explicar y graficar. 19) Como verificamos el volcamiento en un edificio bajo la acción del viento? Ejemplificar y gráficar. La verificación se realiza a partir de los valores de momento estabilizador sobre el momento volcador; dicho valor debe ser >= a 1,5. A modo de ejemplo el Me=35000 T dividido el Mv= 4000 T es igual = 8,75 T > 1,5. Si se cumple esta relación significa que el edificio resiste el momento volcador y además indica con que grado de seguridad se esta trabajando. 20) Cuales son las 4 verificaciones de conjunto a realizar para un edificio en altura y cuales son las correcciones a hacer si las mismas no verifican. Verificación de la esbeltez la cual si no corrobora puede solucionarse disminuyendo su altura o aumentando su lado menor para que la relación entre las mismas no sea menor a 4. Verificación a la rigidez la cual si no corrobora, habrá que rever su geometría en planta de modo que la relación de lados de menor a 5.
Verificación global al volcamiento en donde el momento estabilizador debe contrarrestar al de vuelco y del caso que esto no se cumple se debe aumentar el apoyo, el peso o rever la silueta tanto en su medida en planta como el altura. En fin, aumentar el peso propio. Verificación de la tensión admisible del terreno. La cual surge de relacionar el terreno con la tensión por cargas del edificio y del caso que esto no se cumpla se deberá rever el peso propio; es decir la superficie en planta o la cantidad de niveles. 21) De que factores depende el valor de la carga de viento y cuales son los coeficientes con los que se calculan. Para determinar la carga de viento debemos hallar primero los siguientes factores: - La velocidad básica del viento V y el factor de direccionalidad Kd. - Un factor de importancia I. - Para cada dirección de viento una categoría de exposición y los coeficientes de exposición para presión dinámica Kz o Kh. - Un factor topográfico Kzt. - Un factor de efecto de ráfaga G o Gf. - Una clasificación de cerramiento. - El coeficiente de presión interna GCpi. - Los coeficientes de presión externa Cp o GCpf, o los coeficientes de fuerza Cf - La presión dinámica qz o qh. - La carga de viento de diseño p o F. - La carga dependerá entonces de la acción resultante del viento para cada nivel y la altura de nivel y de fundaciones. 22) Explicar los efectos que se producen en una construcción debido a la carga de viento y que verificaciones se deben realizar. Graficar. Se puede establecer una lista de los efectos más comunes del viento sobre lasconstrucciones: • Deformabilidad excesiva • Pérdida de estabilidad • Fatiga • Rotura de elementos estructurales • Rotura de elementos no estructurales • Voladura de techos • Vibraciones que afectan el confort de los ocupantes • Efecto sobre peatones
(*)Verificación de la esbeltez la cual si no corrobora puede solucionarse disminuyendo su altura o aumentando su lado menor para que la relación entre las mismas no sea menor a 4. Verificación a la rigidez la cual si no corrobora, habrá que rever su geometría en planta de modo que la relación de lados de menor a 5. Verificación global al volcamiento en donde el momento estabilizador debe contrarrestar al de vuelco y del caso que esto no se cumple se debe aumentar el apoyo, el peso o rever la silueta tanto en su medida en planta como el altura. En fin, aumentar el peso propio. Verificación de la tensión admisible del terreno. La cual surge de relacionar el terreno con la tensión por cargas del edificio y del caso que esto no se cumpla se deberá rever el peso propio; es decir la superficie en planta o la cantidad de niveles(*). 23) Como influyen las características formales, destino y entorno de un edificio a la hora de analizarlo frente a las cargas de viento. Las características formales influyen en su rigidez y su esbeltez también en el momento estabilizador ya que modifican el peso propio del edificio.
También afectan la superficie de influencia ya que esta relacionada con el largo de la cara donde pega el viento y su altura al igual que la acción resultante del viento y por ende el momento volcador. También afectan a la tensión debida del peso propio. El destino influye en el factor de importancia relacionada con la categoría del edificio de acuerdo al peligro de la vida humana. El entornoinfluye en el coeficiente de exposición basado en la ubicación del edificio respecto a la categoría de exposición. También influye en la velocidad básica del viento respecto a su ubicación geográfica y los efectos topográficos teniendo en cuanta el aumento de la velocidad del viento sobre colinas o cambios en el terreno.
24) ¿Donde se producen los máximos esfuerzos de corte y Mv en un edificio en torre sometido a cargas de viento? ¿Y en un edificio con construcciones adyacentes? Explicar y graficar. El mayor esfuerzo de corte y Mv en un edificio torre aumenta con la altura alcanzando su punto máximo en la azotea. Así lo hace también un edificio con construcciones adyacentes donde lógicamente estará menos expuesto al viento y aún así su mayor esfuerzo seguirá en los últimos niveles.
SISMO 1) ¿Que es un sismo, que tipo de movimientos se generan en el suelo y que efectos se producen en las construcciones? Un sismo es un fenómeno geológico. La sensibilidad de los instrumentos de medición ha permitido detectar dos tipos: Microsismos, no perceptibles por el hombre sino por instrumentos, y Macro-sismos, como conjunto de temblores y terremotos. Durante el sismo, el suelo se mueve de forma oscilatoria, tanto en sentido horizontal como vertical, de forma mas o menos aleatoria especialmente en el epicentro (área central del sismo). Estos desplazamientos se caracterizan por su aceleración, intensidad y velocidad máxima. Se presentan tres formas de ondas sísmicas: - LONGITUDINALES: son ondas de compresión y dilatación periódicas, y sus vibraciones tienen la misma dirección que la de propagación de onda. (sonoras) - TRANSVERSALES: las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación.(luminosas) - SUPERFICIALES: se propagan en las capas mas superficiales de la tierr a en el subsuelo. Su velocidad de propagación es la mas lenta. (marítimas) En las construcciones, hay efectos de las oscilaciones verticales que tienden a levantar y descender el edificio. Estas son resistidas sin dificultad debido a los coeficientes de seguridad adoptados. Los efectos de las oscilaciones horizontales son interpretados como un empuje horizontal, que en un sentido y en otro actúan sobre la estructura alternativamente. 2) ¿Como se calcula y donde se produce el mayor esfuerzo de corte en un edificio ante carga sísmica? (Igual preg.21) Graficar.
El esfuerzo de corte Vo producido por las acciones sísmicas horizontales en la base de la construcción, paralelo a la dirección considerada, se determinara con la siguiente expresión: Vo=C (coef.sism.de diseño) . W (carga grav.tot. de la constr.) El coeficiente sísmico de diseño “C” contempla los siguientes aspect os: - Periodo fundamental de la construcción (T): es el tiempo que tarda un edificio en hacer una oscilación completa. - Sismicidad de la región: determina la magnitud de la fuerza sísmica que actuara. - Tipo de suelo de fundación: determina si el suelo es inestable o estable (tipo I, II y III). - Destino de la construcción: se agrupan por función y trascendencia del daño (grupo Ao, A, B y C). - Características de la estructura: capacidad de disipación de energía sísmica que tiene la estructura. La carga gravitatoria operante en un determinado nivel k durante el sismo esta constituida por las cargas permanentes y una fracción de las sobrecargas de servicio. La sumatoria de las cargas gravitatorias operantes da la total (W). El mayor esfuerzo de corte en un edificio ante carga sísmica se produce en la base.
3) En un sismo, ¿el esfuerzo de corte se da solo en la base? Explicar. No, el esfuerzo de corte mayor se da en la base, sin embargo, como el edificio no es totalmente rígido, sufre desplazamientos horizontales y verticales, por lo cual corresponde determinar el valor de cada una de las fuerzas sísmicas aplicadas en cada uno de los niveles (fk) para obtener el esfuerzo de corte producido por esas fuerzas, y así poder determinar y/o verificar cada uno de los elementos estructurales que están ubicados en el entrepiso considerado (k). 4) Definir y graficar el cálculo del momento volcador total para la acción del sismo. En la superficie de contacto de suelo-fundación el momento de vuelco (mf o mv) se determinara mediante la siguiente expresión: Mf= 0,9 . ∑Fk . hk
5) Dado un edificio, ¿el momento estabilizador es el mismo para la acción del viento que para la acción del sismo? Explicar.como se calcula cada uno? No, el momento estabilizador del viento considera el edificio descargado, mientras que el volcador, considera además de su peso propio, una cantidad de sobrecarga. En las cargas de viento, cuanto mayor sea el peso de la estructura, mas rigidez tendrá y por ende, menos posibilidades hay de que el viento afecte la estructura. Por eso, a fin de calcular el caso más desfavorable, se considera el edificio solo por su peso propio, sin sobrecarga.
Pero en sismo, alivianando la estructura es más fácil resistir el esfuerzo horizontal. Un edificio pesado, al tender a quedar en reposo, desarrollara fuerzas de inercia mayores que un edificio liviano, debido a su masa más grande. Por lo tanto, al calcular el momento estabilizador para la acción del sismo, se considera el factor de simultaneidad y presencia de sobrecarga de servicio (fracción de sobrecarga de servicio a considerar). 6) Si tuviera que elegir entre acero y hormigón armado para construir una estructura en zona sísmica, cual elegiría y por que? Independientemente del material usado, el objetivo principal es lograr marcos rígidos e indeformables por medio de distintos elementos estructurales (columnas, vigas, tabiques, pórticos, etc). Los materiales cuya mejor afinidad constructiva tienen para esto son el hormigón armado y ladrillos armados. Techos, pisos, vigas, tabiques, pilares, marcos rígidos y fundaciones deben formar un conjunto perfectamente trabado capaz de llevar al terreno las cargas propias y los efectos horizontales causados por los temblores. El empleo de hormigón de la mejor calidad posible, siendo la mínima a utilizar 170 MN/m2 = 170 kg/cm2. Uso de aceros de dureza natural (DN) con tensión de fluencia de 420MN/m2 = 4200kg/cm2. 7) Ante la acción sísmica, el momento volcador mayor se produce en el ultimo piso? Explicar. Si, el momento volcador se produce en el ultimo piso ya que la tendencia del conjunto de la estructura a volcarse, aumenta cuanto mas alto se encuentra el centro de gravedad de masas. El momento de vuelco es el momento flector respecto al plano de fundación, por lo tanto a medida que aumenta la altura, el nivel k, con respecto al nivel 0, aumenta el Mv. Es decir, el mayor momento estará en el ultimo piso. 8) Para calcular la carga de sismo, ¿hay que tener en cuenta el destino del edificio? Para determinar el coeficiente sísmico de diseño, es necesario establecer el factor de riesgo, que estará en relación a si el edificio es de grupo Ao, A o B. Con el objeto de establecer los requerimientos de previsiones sismoresistentes, las construcciones se agrupan de acuerdo a sus funciones y con la trascendencia que puedan tener eventuales daños o colapsos de las mismas en caso de ocurrencia de sismos, en 4 grupos: - Ao: construcciones esenciales y cuya falla es catastrófica, como hospitales, centrales de bomberos o aeropuertos. - A: construcciones con alto valor de ocupación donde se guardan contenidos de valor para la comunidad como templos, archivos, bancos. - B: construcciones cuya perdida seria intermedia como viviendas o edificios comerciales. - C: construcciones cuya perdida seria escasa como establos o tinglados (estos no se consideran en el análisis de acciones sísmicas) 9) Que es el factor de simultaneidad y para que se utiliza? El factor de simultaneidad y presencia de sobrecarga de servicio es un factor cuyos valores se obtienen del reglamento de acuerdo con el destino de la construcción y del factor de ocupación (tabla 6). Se utiliza para considerar la mayor carga gravitacional, que junto con el peso propio, hará que el edificio sea calculado bajo la condición mas desfavorable. 10) Que es el coeficiente R y que indica? Es el factor de reducción por disipación de energía que varia según el tipo de estructura. Contempla la posibilidad de que la mayor parte de la estructura participe en forma uniforme
en la disipación de energía con deformaciones anelasticas, sin que se produzcan concentraciones de deformaciones plásticas en solo algunas zonas de la estructura. Este concepto se lo llama ductilidad (µ). En edificios altos generalmente R es igual a µ, o sea que en toda la construcción es deseable que las deformaciones permanentes se absorban en forma uniforme y pareja. 11) A que se denomina densidad de muros y como interviene en el calculo de sismos? La densidad de muros es el cociente entre el área de la sección horizontal de los muros ubicados sobre la dirección considerada y el área de la planta tipo. Se tendrán en cuenta solo aquellos muros que continúen en todos los niveles del edificio y estén vinculados rígidamente a la estructura. Este valor esta relacionado con la determinación del periodo fundamental de vibración (To), el cual definirá si ese aplica el método estatico o dinamico en el calculo de la acción sísmica. d= sup.tabiques T1,T2,T3 / sup.planta 12) Que parámetros se toman en cuenta para calcular el coeficiente sísmico de diseño “C”?
- Sa: pseudo aceleración elástica producida por el sismo en función de las características dinámicas de la estructura. Esta expresada como fracción de la aceleración de la gravedad. Este valor se obtiene en base a: el periodo To, el tipo de suelo de fundación y la zona sísmica en que se encuentra la fundación. - λd: es el factor de riesgo según el destino de la construcción. - R: Es el factor de reducción por disipación de energía que varia según el tipo de estructura. Contempla la posibilidad de que la mayor parte de la estructura participe en forma uniforme en la disipación de energía con deformaciones anelasticas, sin que se produzcan concentraciones de deformaciones plásticas en solo algunas zonas de la estructura. Este concepto se lo llama ductilidad (µ). En edificios altos generalmente R es igual a µ, o sea que en toda la construcción es deseable que las deformaciones permanentes se absorban en forma uniforme y pareja. 13) ¿Que representa Fn y Fk, y en función de que se obtienen? Fn representa el valor de la fuerza sísmica lateral horizontal en el ultimo nivel, es decir, el de la azotea. Fk, es lo mismo pero para valores de pisos intermedios. Se obtienen a partir de los siguientes parámetros: - Wk: las cargas gravitatorias supuestas encuadradas en el nivel k. - Hk: alturas de los niveles k medidos a partir del nivel 0,00. - Vo: esfuerzo de corte en la base de la construcción. 14) ¿Cómo se clasifican los suelos desde el punto de vista dinámicos? - Tipo I: Muy firmes y compactos – rocas firmes, suelos rígidos, con profundidad de manto menor de 50m. - Tipo II: Intermedios – rígidos, con profundidad de manto mayor a 50m, suelos con características intermedias con profundidad de manto mayor que 8m. - Tipo III: Blandos – granulares poco densos; suelos cohesivos, blandos o semiblandos; suelos colapsibles. 15) ¿Qué efectos se producen en un edificio en altura ante la carga sísmica y como la afectan? (ídem preg.1) Un sismo es un fenómeno geológico. La sensibilidad de los instrumentos de medición ha permitido detectar dos tipos: Microsismos, no perceptibles por el hombre sino por instrumentos, y Macro-sismos, como conjunto de temblores y terremotos.
Durante el sismo, el suelo se mueve de forma oscilatoria, tanto en sentido horizontal como vertical, de forma mas o menos aleatoria especialmente en el epicentro (área central del sismo). Estos desplazamientos se caracterizan por su aceleración, intensidad y velocidad máxima. Se presentan tres formas de ondas sísmicas: - LONGITUDINALES: son ondas de compresión y dilatación periódicas, y sus vibraciones tienen la misma dirección que la de propagación de onda. (sonoras) - TRANSVERSALES: las vibraciones son perpendiculares a la dirección de propagación.(luminosas) - SUPERFICIALES: se propagan en las capas mas superficiales de la tierra en el subsuelo. Su velocidad de propagación es la mas lenta. (marítimas) En las construcciones, hay efectos de las oscilaciones verticales que tienden a levantar y descender el edificio. Estas son resistidas sin dificultad debido a los coeficientes de seguridad adoptados. Los efectos de las oscilaciones horizontales son interpretados como un empuje horizontal, que en un sentido y en otro actúan sobre la estructura alternativamente. 16) ¿De que factores depende el valor del esfuerzo de corte? ¿cuáles son los coeficientes con los que se lo calcula y como influye el peso del edificio? Idem preg. 2. El peso del edificio aumenta la carga gravitacional, que se deberá considerar para la determinación de las acciones sísmicas. Estarán compuestas por las cargas permanentes y una fracción de las cargas de servicio. El esfuerzo de corte aumenta en relación al peso del edificio (masa). 17) ¿Cuáles son las cuatro verificaciones de conjunto a realizar para un edificio en altura y cuales son las correcciones a hacer si las mismas no verifican? Al igual que viento, el edificio debe verificarse al volcamiento, y del caso que esto no se cumpla se debe aumentar el peso propio, aumentar el apoyo, zapata, o reveer la silueta o altura. Me/Mv≥1,5
Otras verificaciones se dan en los cálculos de la pseudo aceleración, Sa=b (T2/T02/3) Verificación: T0≥T2
Junto con la determinación del factor de reducción por disipación de energía, Verificación: T0≥T1
Y la perteneciente a la distribución en altura de las fuerzas sísmicas laterales, Verificación: T0≥2T2
Ambas tres últimas verificaciones, de no cumplirse, se deberá reveer los valores correspondientes a Vo, ya sea la altura total del edificio, la longitud del edificio, o la densidad de los muros.
TABIQUES 1) Definir estructuralmente un tabique de HºAº y graficar las solicitaciones mas importantes que puede soportar. Un tabique de HºAº se lo define como un elemento superficial estructural, ya que su espesor es relativamente pequeño frente a sus otras dos dimensiones, o sea con respecto a su superficie, capaz de resistir cargas importantes en su plano.
Las cargas gravitacionales y las horizontales debidas a sismos y vientos pueden ser soportadas por los mismos si las consideramos actuando en el plano. 2) Explicar y graficar que es y como se calcula la excentricidad de una planta de un edificio con tabiques. La excentricidad de una planta se da en aquellas en la las no que se cumple aquellas condiciones de simetría (geométrica o resistente). La asimetría hace que cada tabique desarrolle una reacción proporcional a su momento de inercia. Si la recta de acción de Pi no coincide con la recta de acción de Ft se produce un momento de rotación, que será el producto de esa fuerza multiplicado por la distancia “d” que llamamos excentricidad. Por lo tanto el diseño de la estructura debe tender hacia la simetría, resulta la solución mas favorable, ya que la carga se distribuye en forma proporcional a la inercia (capacidad resistente) de cada tabique. Si hay excentricidad se debe tratar que no tenga valores demasiado importantes, ya que algunos tabiques resultarían desaprovechados y otros sobrecargados. 3) ¿Cuál es la solicitación mas importante a la que se ve sometido un tabique contra viento? Los tabiques se comportan como vigas de gran altura, por consiguiente la solicitación más importante es la flexión, bajo la acción de cargas horizontales. Cada uno toma una parte de la carga total según una proporción determinada y de acuerdo a ello se deformará. 4) Graficar una planta con la cantidad mínima de tabiques para soportar esfuerzos horizontales en cualquier dirección. Disponer los tabiques en planta de forma simétrica, hace que los mismos sean solo sometidos a traslación y no tengan rotación. Al haber solo traslación, trabajan los tabiques paralelos a la acción de la carga considerada sin la necesidad de tabiques perpendiculares que absorban la rotación. Dos tabique piñón es un caso particular de este ejemplo en donde la carga se reparte en partes iguales, cualquiera sea la relación de inercia, ya que es un sistema isostático en planta y constituye la única solución de equilibrio. 5) ¿Cómo se determina el momento volcador que toma cada tabique? Se determina a partir del producto del momento volcador total por un coeficiente cuyo resultado es la relación de traslación (+/-) rotación. 6) ¿Qué se obtiene al aplicar la formula de la roto-traslación? Al aplicar la formula de roto-traslación, se obtiene que proporción de Mv toma cada tabique; es decir la carga total que toma el tabique considerado en un determinado nivel. Para aplicar la formula de roto-traslación es necesario saber la carga del viento al nivel considerado el momento de inercia de dicho tabique y determinar la excentricidad “d”.
7) ¿Cómo y para que se determina la excentricidad de cada tabique? Se determina la excentricidad de cada tabique para saber cual es la excentricidad total de la planta es decir donde se ubica su eje de inercia y así saber como se comporta ante la acció n del viento que le produce rotación. Analizando la rotación del edificio bajo la acción del par p x d. Se observa que hay tabiques que se recargan y otros tabiques que se alivianan. Es decir, que habrá tabiques donde el efecto de rotación se suma al efecto de la traslación y otros que se resta.
Para hallar la excentricidad “d” se aplica el teorema de Varignon. Dice que la suma de los
momentos de los componentes de un sistema de fuerzas con respecto a un punto, es igual al momento de la resultante de dicho sistema con respecto al mismo punto. 8) Clasificar los tabiques en función de la dirección de las cargas, en función de su configuración y en función de la relación entre ellos.
9) ¿Cómo se clasifican los tabiques en función del tipo de abertura? - Pequeña abertura: Son aquellas no superiores a 1m/1,10m para puertas y circulaciones y dinteles mayores a 0,60m / 0,70m. En estos casos el esfuerzo de corte es preponderante. - Gran abertura: Los dinteles se transforman en bielas que unen entre si a los tabiques, que se comportan cada uno individualmente como tabiques macizos con su propio momento de inercia. La deformación del sistema en este caso es mucho mayor que si se tratara de un solo tabique. - Aberturas Intermedias. Es un problema estructural complejo donde las características del dintel no alcanzan como para vincular de manera rígida a los tabiques, pero tampoco es despreciable su indeformabilidad. 10) ¿Qué ocurre en una planta cuando no coinciden el eje de inercias con el geométrico? Cuando el eje de simetría o geométrico no coincide con el eje de inercia debido a que la estructura no es simétrica, se produce un excentricidad “d” y a causa de esto un roto-traslación de la planta. Esta diferencia entre ejes produce un momento que hará que algunos tabiques se sobrecarguen y otros de alivianen. 11) Definir y graficar que es traslación y rotación en un sistema de tabiques paralelos y perpendiculares y oblicuos. Tabiques paralelos: Pueden ser simétricos o asimétricos. Simétricos: Pertenecen a una planta con simetría geométrica y resistente (=d y J) esto significa que la deformación de los tabique es la misma, por lo tanto los tabiques paralelos simétricos tienen un movimiento de traslación frente a las cargas horizontales. Asimétricos: Pueden no cumplirse la condición de simetría geométrica o resistente. Cada tabique desarrolla una reacción proporcional a su momento de inercia. Si la recta de acción de Pi no coincide con la de Ft se
produce un momento de rotación. La deformación será una roto-traslación Tabiques ortogonales: Están dispuestos en forma perpendicular a la dirección de carga considerada. Dada su posición con respecto a la carga, la inercia en ese sentido es mínima, por lo tanto no tiene posibilidades de absorber la traslación y solo se considerará su colaboración frente a la rotación. Tabiques inclinados: Tabiques en ángulo entre 0-90º. Puede considerarse como uno paralelo pero reduciendosu momento de inercia según el ángulo que forme con la dirección de carga considerada. 12) –
13) ¿Cómo se determina el porcentaje de corte que toma cada tabique y como se verifica? El porcentaje de carga que toma cada tabique será el mismo tanto en el piso 15 como en el piso 1 debido a que no se producen alteraciones en la forma, dimensiones y ubicación en las diferentes plantas. Si ocurriera se deberá aplicar la formula de la roto-traslación en cada una. La verificación se da si la traslación +- la rotación e la sumatoria total de los tabique da 1 (100%). 14) ¿Qué es una estructura de transición y que alternativas puede mencionar? Pag 10 15) Mencionar y graficar los casos particulares de tabiques que representan un sistema de tabique inestable. Respecto a los tabiques simétricos resulta un caso de equilibrio inestable un tabique paralelo en el eje de simetría donde coincide la recta de acción de la carga y la reacción. En los tabiques ortogonales un caso particular de equilibrio inestable es el tabique paralelo único y dos ortogonales. Y también los tabiques en ángulo donde si bien algunos tienen solución teórica no lo existe en la práctica.
16) Explicar y graficar la diferencia entre la gran y la pequeña excentricidad en un tabique. Para poder predimencionar los tabiques hay que conocer su excentricidad. e=m/n Si la excentricidad da menor o igual a L/6 será pequeña excentricidad es decir el punto de aplicación de n esta dentro del núcleo central. Si es por fuera será gran excentricidad.
17) Idem preg. 2 y 7.
18) El porcentaje de carga horizontal que toma cada tabique, ¿es constante en todos los niveles? Explicar de que depende. El porcentaje de carga que toma cada tabique será el mismo tanto en el piso 15 como en el piso 1 debido a que nunca se producen alteraciones en la forma, dimensiones y ubicación de los tabiques en las diferentes plantas (solo cambia el espesor pero lo hace en la misma proporción en todos los tabiques, y es despreciable a la hora del calculo del momento de inercia). Si esto ocurriera, es decir, que hubiera cambios en la forma, dimensiones o ubicación de los tabiques en las diferentes planta, se deberá aplicar la formula de la roto-traslación en cada una de las plantas. Para obtener el porcentaje de carga que toma cada tabique en cada una de ellas.
PORTICOS 1) ¿En que diferencia un pórtico de un simple sistema estructural compuesto por una viga apoyada sobre dos columnas si en ambos casos contamos con dos solidos prismáticos de eje recto? El sistema trilítico de viga-columna no es capaz de soportar cargas horizontales. Mediante la unión de las piezas por nudos rígidos se logra el pórtico siendo este capaz de soportar dichas cargas. Estos nudos pueden girar, manteniendo la posición relativa entre los ejes de las piezas, es decir el ángulo entre barras. 2) ¿Qué es un pórtico simple y que es un pórtico múltiple? El pórtico simple tiene únicamente tres elementos mientras que el pórtico múltiple es un sistema hiperestático de múltiple indeterminación que se resuelve mediante software indicados. 3) ¿Explique a que se denomina viga vierendeel en una estructura aporticada y cual es su característica distintiva Esta viga está formada por una serie de cordones horizontales y barras verticales rígidas, a modo de celosía ortogonal, que conecta los cordones superiores con los inferiores sin barras diagonales. Es pues una viga con estructura interna de celosía en forma de rectángulo. La viga vierendeel es necesariamente de nudos rígidos ya que no es una malla triangulada. 4) Un tabique contra viento descansa sobre un pórtico de transición en la PB: como toma este último las solicitaciones que le transmite el tabique? Los sistemas de transición tendrán que soportar las mismas solicitaciones que les transmiten los tabiques en su empotramiento. Cuando un tabique descansa sobre un pórtico este último debe resistir las cargas debidas a N, QTi y Mvi.
5) Explicar en forma generalizada a que se denomina rigidez de un pórtico. Un pórtico rígido es aquel en que las columnas y vigas están unidas rígidamente sin juntas articuladas y cualquier carga aplicada produce momentos y esfuerzos cortantes. 6) ¿Cómo define al tipo estructural denominado pórtico múltiple? Enumere las principales características.
TUBO CALADO 1) Indicar cuales son las tipologías en planta de este tipo estructural y explicar cada una de ellas. Tubo calado: La fachada estructural soporta las cargas horizontales como una viga hueca en voladizo. Las columnas de la fachada están separadas de 1,5 a 3,5m, arriostradas por grandes vigas a manera de dinteles y antepechos Tubo en tubo: Cuando además de la fachada estructural, el núcleo resiste cargas verticales y horizontales siento los entrepisos el arriostramiento. Triple tubo: Esta formado por el tubo interior constituido por el núcleo el tubo exterior de fachada y un tubo intermedio, vinculados todos estos tubos por entrepisos a modo de diafragma. Tubo y tabique: La rigidez del tubo aumenta con tabiques interiores, funcionan como almas de la viga hueca. Tubo y pórticos interiores: Se agregan pórticos transversales que vinculan las fachadas mayores y rigidizan los frentes triangulares. Los extremos en punta logran u comportamiento tubular efectivo. As de tubos o tubos voladizos: El tubo aporticado exterior es rigidizado por diafragmas interiores cruzados en ambas direcciones logrando superficies de planta libre.
2) Indicar cuales son las tipologías posibles en fachada de este tipo estructural y explicar cada una de ellas. - Paredes aporticadas: Constituyen una grilla regular tipo Vierendell compacta tipo aventanamiento - Paredes reticuladas: La rigidez de la fachada aumenta elevando el número de las diagonales. Diagonales y columnas: Las diagonales soportan la carga de viento y actúan como columnas inclinadas ya que distribuyen las cargas. Diagonales y vigas: No hay columnas, las diagonales actúan como columnas inclinadas, las vigas arriostran. Diagonales: Soportan acciones laterales pero no gravitacionales, esto lo hace impracticable. 3) Explicar cual es el comportamiento estructural de la viga tubo calado. Se convierte en un tubo sólido que bajo la acción del viento su comportamiento puede ser descripto por un voladizo elemental. Cuando se introducen aberturas (ventanas) resulta una fachada con vigas importantes ycolumnas que provocan una deformación del edificio por corte y que se manifiesta en las columnas cercanas a las esquinas del edificio y disminuyen hacia el centro de la fachada.• Cada fachada es 1 viga Vierendell unida por los entrepisos con las otras 3 y rigidizada porlas aristas (unión de 2 fachadas) • Los entrepisos sirven de arriostramiento lateral • El viento produce flexión • La estructura vertical de la fachada resiste sólo las cargas horizontales y las
verticalescorrespondientes a su área de influencia
• Se desprecia el corte en las aristas • Se comporta como una viga compuesta
4) Indique conceptualmente que función cumplen las diagonales en un sistema de enrejado en cruz. Las diagonales y no los dinteles absorben el esfuerzo de corte según solicitaciones de tipo axil. No solo soportan las acciones laterales sino también las cargas gravitacionales actuando como columnas inclinadas. 5) Graficar como se deforma un tabique y un tubo aporticado y su comportamiento en conjunto. Un tubo aporticado exterior es mas rígido que el sistema de tabiques y resiste la mayor parte de la carga de viento en la parte superior del edificio mientras que la estructura interior lo hace en la parte inferior.
BASES Y PILOTES 1) ¿Cuál es un sistema de fundaciones apto para trasladar a tierra cargas provenientes de tabiques de HºAº en un terreno de tº 3Kg/cm 2? Tanto las fundaciones de zapatas como las de pilotes resultan aptas para trasladar las cargas a una tºadm del terreno de 3Kg/cm 2 para tener en cuenta cual de estas dos se adopta se tendrá que determinar el tipo de suelo identificando la profundidad a la que se halla el suelo resistente y su cercanía zonas húmedas. 2) ¿Cómo funciona una zapata corrida de HºAº que recibe cargas normales de compresión y un momento flector? Las fundaciones aisladas de tabiques y pórticos se caracterizan por ser bases que están sometidas, además de las cargas verticalespropias de la gravedad, habituales en cualquier zapata común, a acciones horizontales debidas al viento o a la actividad sísmica. En consecuencia a estas cimentaciones resultan comprimidas por las cargas gravitacionales y flexionadas por los momentos de vuelvo inducidos por viento os sismo. En definitiva, son bases solicitadas a flexo-compresión. 3) Una zapata corrida de HºAº, ¿Puede soportar esfuerzos de tracción? Explicar. Si. Soporta esfuerzos de compresión y tracción siendo máxima la tracción y compresión a los extremos de la carga. 4) ¿Cómo se dimensiona una bese de HºAº, que datos se neces itas y que verificaciones se deben realizar? Los datos que se necesitan son: c1, c2 (lados de la columna), b1, b2 (lado de columnas + rec), Momento (T/m) flector por acción del viento o sismo, Ntmax (peso de la tierra ubicada por encima de la base), tención admisible (del terreno según informe de suelos) bcN (resistencia característica del hormigón) y bst (calidad del acero). 1- Predimencionado de la placa de apoyo a la compresión 2- Determinación de la excentricidad, estableciendo si es pequeña o gran. 3- Verificación de las dimensiones en planta. Si no verifica, redimensionar. 4- Predimencionado de la altura de la base por condición de rigidez. 5- Verificación al punzonado. 6- Momentos flectores para las direcciones 1 y 2. 7- Verificación de la altura de la base a la flección.
8- Calculo de la armadura. 5) ¿Cómo se ubican las armaduras de una zapata corrida de HºAº que esta flexo-comprimida? ¿Cuál es el recubrimiento mínimo que debe haber entre la tierra y la parrilla de la base? Se ubican a partir de las direcciones 1 y 2. Para la verificación de dichas alturas se puede aplicar el procedimiento Kh. De no verificar se recalcula esa altura tomando como valor para el nuevo dimensionamiento de Kh* correspondiente a esa calidad del hormigón. El recubrimiento generalmente es de 5 cm por ser una estructura en contacto con el suelo. 6) ¿Qué sistema de fundaciones para edificios en altura se debe realizar cuando la tención del terreno es muy baja? Por ej. 1Kg/cm2 Ante la imposibilidad de utilizar zapata por la baja tención del terreno, utilizamos pilotes que tiene la posibilidad de fundarse a mayores profundidades buscando una tención del terreno más elevada. Cuando por debajo de la superficie se hallan suelos expansivos y colapsables. Los suelos expansivos se hinchan y se contraen conforme el contenido de agua crece y decrece, y su presión de expansión es considerable. Si se usan cimentaciones superficiales (fundaciones directas), la estructura sufrirá daños considerables. Las cimentaciones con pilotes se consideran como una alternativa cuando estos se extienden mas allá de la zona activa de expansión y contracción. 7) Indique las características constructivas posibles de un sistema de pilotajes (sección, longitud, separación entres si, forma de hinchado, cabezal, etc). -Los pilotes son elementos estructurales prismáticos o cilíndricos esbeltos, donde la longitud predomina por sobre el ancho o diámetro. -El número mínimo para tomar carga es de dos pilotes unidos mediante un cabezal sobre el que se apoyarán columnas o tabiques. -La carga de servicio de un pilote normal oscila entre 40 y 120T -Los pilotes transmiten la carga según el tipo de terreno, de las formas: de punta o de fricción. -Debido a la resistencia por rozamiento, a medida que aumenta la longitud del pilote, la capacidad de carga es mayor. -Existen pilotes de madera, pre moldeados y hormigonados in-situ. -Los pilotes se colocan agrupados y en general la cantidad de pilotes por cabezal es de 2 a 15 siendo lo ideal entre 3 y 12. -La separación entre ejes de pilotes es superior a 2,5 de la sección del mismo e inferior a 4. 8) Explique y esquematice los tipos de cargas que pueden recibir un conjunto de pilote y como las transmite al terreno. Los pilotes transmiten la carga por punta o por rozamiento. La resistencia por punta: Se da cuando el suelo reacciona contra la superficie de la punta del pilote. En este caso aumentará la resistencia si aumenta la sección del pilote. Se utiliza para suelos de ripio, arcilla o limo. La resistencia por rozamiento: Es la que toma mayor proporción de carga. Acá su capacidad de carga será mayor en comparación a su longitud. Esta resistencia permite que tome esfuerzos
de compresión y tracción. Se utiliza en terrenos de tierra de relleno, fangos, arena suelta y arcillas. Por otro lado cuando está, sometidas a fuerzas horizontales, los pilotes resisten por flexión mientras soportan aún la carga vertical transmitida por la superestructura. 9) En que casos, se requiere una platea de fundación y cuales son sus características constructivas y estructurales. Las plateas de fundación son cimentaciones superficiales, sobre el terreno natural. Consta de una losa de hormigón armado apoyada en el terreno, reforzada con vigas perimetrales y vigas debajo de los muros portantes. Una platea para una vivienda convencional tiene 10cm ó 12cm de espesor. Las plateas actúan como planos rígidos y tienen la propiedad de repartir uniformemente las cargas sobre el terreno, que se ve menos solicitado ante cargas puntuales de columnas, en especial cuando el terreno es ‘malo’ (rellenos o arcillas).
Se emplea cuando: - Cuando el terreno natural no es apto para cimentaciones convencionales, es decir el terreno es malo, ya sea conformado por ‘arcillas expansibles’, que cambian de volumen por la humedad (se dilatan) o al secarse (se contraen). - Cuando la edificación es muy pesada resultando las bases o zapatas de dimensiones demasiado grandes y cercanas entre sí, es decir cuando superan el 50% de la superficie del edificio sobre el terreno. que se entiende por muro de pantalla, que función cumple en la estructura y como es su proceso constructivo. Explique y grafique pag 47
ESTRUCTURAS DE BARRAS 1) ¿En qué se diferencia una estereoestructura de una estructura geodésica? Una cúpula geodésica pertenece a un sistema curvo triangulado de doble curvatura total positiva. Está compuesta por cinco triángulos esféricos, lo que equivale a la cuarta parte de una esfera, con una flecha de un tercio del diámetro de dicha cúpula. Hechas de metal, pueden llegar a cubrir tres kilómetros de diámetro. Su geometría le da el máximo volumen con el mínimo de superficie, y es la forma más eficiente contra presiones internas y radiales. Una estereoestructura, por otro lado, es una estructura metálica plana destinada a soportar cargas normales en su plano, con apoyos puntuales separados cada 10 o más metros de uno a otro. Las estructuras planas soportan los momentos flectores más importantes en correspondencia con los apoyos y en el centro de cada plano, por lo que es necesario que la estructura posea un momento de inercia acorde a las solicitaciones y flechas, lo que hace fijar un espesor importante, construido mediante dos mallas planas paralelas unidas con diagonales. 2) Defina conceptualmente como de materializa una estereoestructura. Una estereoestructura se resuelve construyendo dos mallas planas unidas c on diagonales, formando así una estructura espacial llamada estereoestructura de doble napa. Es conveniente comenzar la ejecución del armado de la estructura por los apoyos, recordando que es posible una estandarización de las longitudes de las barras y la utilización de nudos adecuados para tal fin. En el proceso de armado de la estructura los nudos van siendo inmovilizados por medio de las barras que convergen en él. Otra posibilidad es armar partes de la estructura en obrador y luego colocarlas por medio de elevadores donde corresponda, apoyándolos en los nudos.
3) Estructuralmente, ¿cómo se comporta una estereoestructura? ¿Cuál es el esfuerzo principal al que se ve sometida una estructura de este tipo? La estereoestructura es una estructura plana con apoyos puntuales que soportan los momentos flectores más importantes en correspondencia con los apoyos y en el centro de cada paño. Por este motivo es necesario que la placa posea un momento de inercia acorde con las solicitaciones y limitación de flechas, lo cual conduce a fijar un espesor importante en hormigón armado. En las estructuras metálicas el problema se resuelve construyendo dos mallas planas paralelas unidas con diagonales, formando así una estructura espacial que se denomina estructura de doble napa. 4) ¿Qué tipo de cubierta considera como adecuada para cubrir una estereoestructura? 5) ¿A partir de que luz libre emplearía una estereoestructura y cual considera su principal ventaja? A partir de los 10 o mas metros de luz libre resulta lógico utilizar una estereoestructura. Su principal ventaja es la resistencia a las cargas de servicio con relación a su peso propio, por lo cual permite salvar grandes luces sin apoyos intermedios. Además, la estructura al no ser densa como el hormigón, permite como en el Sainsbury Centre de Normal Foster, aprovechar el espacio que hay entre las mayas planas unidas con diagonales, y colocar entre medio todas las instalaciones del edificio. 6) ¿Cuál es el esfuerzo principal al que se ve sometida una estereoestructura bajo la acción de las cargas de servicio? Igual a la 3 7) Indique con que expresiones calcula las diferentes solicitaciones a las que está sometida una estereoestructura y que verificaciones deben realizarse. 8) ¿Cuál es el valor máximo aconsejable de relación entre las luces de una estereoestructura? Para mi esta respuesta esta en la 5 9) Indicar con que relación practica se calcula la altura para el predimencionado de una estereoestructura. Para la determinación de las longitudes de los distintos elementos que constituyen el modulo, es fundamental que ax y ay sean submúltiplos de lx y ly , para evitar la aparición de módulos atípicos. Otro factor importante es que estos no sean muy largos, ya que los que se hallen solicitados a esfuerzos de compresión pandearan fácilmente, debido a su esbeltez. Por último, resulta óptimo que las diagonales d tengan la misma longitud que ax y ay , facilitándose de este modo el montaje. Al establecer de antemano que d=ax=ay, se debe verificar que la altura del modulo h, caiga dentro del rango: L menor/20 ≥ h ≥ L menor/30
10) Es posible construir una cúpula esférica con una estereoestructura?
Si, se llama cúpulas geodésicas, basadas en la mutación de un icosaedro esférico. Este es una figura inscripta en una esfera formado por 20 triangulos equiláteros iguales, número máximo en que puede dividirse una esfera. Solo cinco de esos triangulos esféricos puede descomponerse en un número infinito de subdivisiones, serie de triángulos, rombos, pentágonos, hexágonos, etc. Estos sistemas curvos triangulados, estructuras de barras, pueden materializarse utilizando elementos metálicos de acero y aluminio, pudiéndose cerrar los espacios entre barras para conformar la cubierta, con los mas diversos materiales, por ejemplo plásticos, vidrios, lonas, chapas de acero o aluminio, madera, etc. Empleando una cúpula geodésica podemos llegar a cubrir un espacio circular de tres kilómetros de diámetro 11) Como se materializa una estereoestructura y a que esfuerzos se ven sometidos sus diferentes elementos. Igual a pregunta 2 y 3. 12) En el calculo de la estereoestructura, se debe efectuar la verificación al pandeo. Explicar Si, debido a la fuerza de compresión se debe verificar la pieza al pandeo. Dividiendo longitud del pandeo y el radio de giro, obtenemos la esbeltez de dicha pieza que nos permite encontrar en la tabla de coeficiente de pandeo acero A37 el “w”. Multiplicando “w” por la división de D/F, hallamos la tención O la cual debe ser menor a la tención admisible del acero (1400 kg/cm 2). 13) A que esfuerzos se ven sometidas las barras oblicuas y que efecto pueden afectarlas? Las barras oblicuas son producto de tensiones repartidas uniformemente lo que genera una fuerza resultante. Se obtendrán tensiones normales a la sección inclinada y tensiones cortantes a la sección inclinada. Según esto, en una barra prismática sometida a tracc ión simple NO existe esfuerzo lateral normal entre las fibras longitudinales. Son aquellas barras inclinadas, algunas están traccionadas y otras comprimidas. 14) Como se calculan y que verificaciones se deben realizar a las barras de una estereoestructura? -Verificación al pandeo: debido a la fuerza de compresión se debe verificar la pieza al pandeo. Dividiendo longitud del pandeo y el radio de giro, obtenemos la esbeltez de dicha pieza que nos permite encontrar en la tabla de coeficiente de pandeo acero A37 el “w”. Multiplicando “w” por la división de D/F, hallamos la tención O la cual debe ser menor a la
tención admisible del acero (1400 kg/cm 2). Si no verifica se debe adoptar una nueva sección ya que las tensiones son muy altas . -Verificación a la flexo compresión: Además de la fuerza actuante en la barra, se debe tener en cuenta la flexión localizada a que está sometida según análisis de cargas. El momento flector en la barra será: M= (q’y x ax 2) /8 . La tensión debida a la flexo compresión será: O= -D/F +- M/W. Ambos resultados deben ser menos a la tención admisible del acero (1400 kg/cm2) -Verificación del peso propio: Una vez dimensionados todos los elementos constructivos de la estéreo estructura, se deberá verificar que el peso propio real, no supere al supuesto inicialmente. 2 cordones superiores + 2 cordones inferiores + 2 diagonales ascendentes + 2 diagonales descendentes. Esta sumatoria de todos los pesos se divide por la superficie y se hallará el valor buscado. La diferencia entre el peso propio estimado inicialmente y el real, se
usará una parte a tener en cuenta el peso de las uniones que materializan los nudos y la otra parte adjudicarla a la sobrecarga útil. 15) Explique que tipo de apoyo se emplea para una estereoestructura y cual es el grado de empotramiento?. Con apoyo puntual. 16) Que relación debe cumplir la altura de una estereoestructura con las luces a cubrir por la misma? ¿qué tipo de apoyo se emplea para estas estructuras y cual es su grado de empotramiento? Graficar. A partir de los 10 o mas metros de luz libre resulta lógico utilizar una estereoestructura.Con apoyo puntual. Las estereoestructuras pueden ser apoyadas en alguna de las siguientes formas: En el plano superior o inferior:
Sobre cuatro apoyos en las esquinas o retiradas de las mismas
Si se utilizan columnas, mediante una disposición modular de estas y proyectando voladizos, se puede obtener un reparto uniforme de los esfuerzos dada la descarga del momento del tramo entre columnas que generan los momentos de los voladizos. 17) IDEM otras
ESTRUCTURAS DE TRACCIÓN PURA 1) ¿Que forma debe tener una estructura pura para mantenerse en equilibrio? Un cable colgante de los apoyos A y B es capaz de generar una estructura de forma activa al aplicársele una carga P descomponiendo dicha carga en las direcciones que toma el cable según sea la posición de la carga transmitirá los apoyos el esfuerzo generado en el extremo vinculado de dicha estructura. Siendo este esfuerzo exclusivamente de tracción. La estructura cambia de forma al modificarse la posición de carga donde la estructura materializa el camino de las cargas hacia los apoyos. Si el número de cargas aumenta, la forma que adopta el cable es la de una poligonal de (n+1 ) lados en las que es fácilmente reconocible un polígono funicular de cargas. 2) Definir el estado de tención previa y los diferentes estados de carga. Graficar.
Del estado de cargas se produce mas compresión (destracción) podemos observar que si solo actúa el peso propio la tensión previa mínima es igual a dicho peso, pero si en cambio actúa el viento , la tensión previa mínima saldrá de la diferencia entre viento y el peso propio. Cuando se analizan los estados de cargas; se determinan cuales son los mas desfavorables para los cables portantes, de estabilización y pendolones. Esto determinará cual es la máxima destracción de los cables y con ellos calcular el valor de la tensión mínima y tensión previa necesaria. Estado 0: Tensión previa
Estado 1: Tensión previa + cargas del peso propio
Estado 2: Tensión previa + cargas del peso propio + carga de
viento
Estado 3: Tensión previa + cargas del peso propio + carga de nieve Estado 4: Tensión previa + cargas del peso propio + carga de nieve + carga de viento ….
3) ¿Como esta compuesta una estructura de tracción plana o “cercha Jawerth”?
Consiste en colocar una nueva familia de cables, ajenas a la superficie cilíndrica misma, pero vinculados a esta de tal forma que todo sistema entre en carga cuando se aplique un esfuerzo T a alguno de los extremos del cable. Dicho esfuerzo T se denomina tensión previa. Este tipo de estructura se materializa con cubierta livianas (chapa, membranas textiles) y permite diferentes posibilidades formales dependiendo de la disposición geométrica de la cercha y de la posición de la cubierta con relación a los cables. Está compuesta de una cubierta cilíndrica, cables portantes, pendolones y cables estabilizadores. 4) ¿Es indispensable el cable estabilizador para todos los casos de cubiertas de tracción pura? Explicar Las cubiertas de tracción pura poseen un cable portante, que soporta cargas gravitacionales y tiene curvatura positiva, y un cable estabilizador que soporta la succión del viento y permite tensar la estructura para estabilizar su forma y tiene curvatura negativa. Estos cables permiten garantizar la tensión previa es decir que se trabaje siempre a tracción mediante la aplicación de una solicitación previa igual o mayor a las cargas de servicio. La tensión previa es necesaria para contrarrestar la acción del viento que mediante el efecto de succión evidencia su inestabilidad formal. Por lo tanto es indispensable un sistema estabilizador ya sea siguiendo dos criterios por peso propio o por pretensado. 5) Enumerar las distintas posibilidades formales de las estructuras de tracción plana o “cerchas Jawerth”.
Este tipo de estructuras de tracción plana se materializa con cubiertas livianas y permite diferentes posibilidades formales dependiendo la disposición geométrica de la cercha y de la posición de cubierta con relación de los cables. Las dos familias de cables se vinculas por medio de pendolones y/o puntales unidos entre si por nud os.
6) ¿Cuando un sistema estructural esta solicitado a tracción pura? Se denomina sistemas estructurales en estado de tracción pura a aquellos que mediante las cargas de servicio sus elementos componentes están solicitados solamente a tracción baricéntrica. Estos sistemas estructurales trabajan a un solo tipo de esfuerzo, es decir a una solicitación de tracción baricentrica, y no es posible que pueda modificarse el signo del esfuerzo sin producir la inutilización de la estructura o su colapso. 7) ¿Que propiedades fundamentales deben poseer los elementos resistentes de las estructuras de tracción pura? Enumerar y fundamentar dichas propiedades. Los materiales que resultan aptos para una estructura de tracción deberán poseer las siguientes propiedades fundamentales: - Muy resistentes a la tracción -Muy flexibles para lograr una fácil adaptabilidad a la forma de equilibrio -Poco extensibles. Responden a estas propiedades: Materiales lineales: -Escasa sección y gran longitud -Despreciable momento de inercia transversal - Los hay rígidos barras y no rígidos hilos Materiales superficiales: -Espesor despreciable y gran superficie -Despreciable momento de inercia transversal. 8) Que es el polígono funicular de las cargas de servicio? Una de las características de la tracción pura es la necesidad natural de adaptación de su forma al funicular de cargas exteriores para poder trasladar las cargas a los apoyos. También por este motivo se los conoce como sistemas estructurales de forma activa. Puede observarse que la estructura cambia de forma al modificarse la posición de la carga, indicio evidente del mecanismo estructural en juego, en donde la estructura materializa el camino de las cargas hacia los apoyos. Es entonces que mediante la construcción de un polígono funicular de las cargas podemos diseñar la forma que adoptará la estructura.
9) Explicar la diferencia entre una catenaria y una parábola de 2º grado. Graficar.
A medida que aumenta en número de cargas, el polígono funicular toma un número creciente de lados y se va aproximando a una curva funicular. Dentro de las curvas funiculares están. -Catenaria: Cuando las cargas sean uniformemente distribuidas a lo largo del cable. -Parábola 2º grado: Cuando las cargas sean uniformemente distribuidas a lo largo de la cuerda de dicha curva.
10) Enumerar y dibujar las posibilidades formales de cubiertas de tracción pura. Se clasifican según su curvatura ya sea: Superficie de simple curvatura: generada por repetición o traslación (el espacio correspondiente al intervalo es cubierto mediante una estructura secundaria, que podrá pertenecer o no al mismo tipo estructural adoptado para la estructura principal. Estas superficies son regladas y se pueden desarrollar en el plano, lo cual es muy conveniente a la hora de materializarlas. Las hay cónicas y cilíndricas. Por superficie de doble curvatura total positiva: generado por rotación, es decir que los centros de curvatura de las curvas principales están ubicadas en un mismo semi-espacio por lo tanto poseen el mismo signo, por ejemplo las esféricas, elipsoides, paraboloides de revolución , tóricas, etc. Es posible aislar una faja para su estudio ya que poseen las mismas características en toda la estructura, son superficies no regladas, no son superficies desarrollables en el plano. Por superficie de doble curvatura total negativa: generado por rotación, generalmente son superficies regladas no desarrollables en el plano. Los ejemplos mas comunes son los conoides y los hiperboloides de revolución. Superficie de doble curvatura total negativa: generado por traslación. Estructuras continuas donde es posible aislar una faja para su estudio. Superficies regladas no desarrollables en el plano. Ejemplo mas conocido paraboloide hiperbólico o silla de montar.
11) ¿Cuando decimos que una cubierta de tracción pura es del tipo pesada o liviana? ¿Que parámetros consideramos? Las cubiertas de tracción pura livianas están materializadas por medio de cables según la curva (generatriz) y elementos rectos (directriz). La ventaja es la gran cantidad de luz que salva esta cubierta en relación a su peso propio, pero a la vez esto presenta un problema ya que debido a su escaso peso propio se ve afectada por el efecto de succión que le produce el viento. Se puede producir la inversión de la forma, provocando deformaciones inadmisibles en la estructura. La cubierta pesada busca solucionar este problema aunque anula la ventaja fundamental de las estructuras de tracción pura que es su liviandad. Para contrarrestar la succión, la cubierta pesada aumenta las cargas permanentes de 3 a 5 veces el valor de la succión del viento. Esto se lleva a cabo colocando sobre los cables portantes una cubierta materializada normalmente
con hormigón in situ o en losetas pre moldeadas mas todas las aislaciones que el proyecto requiera. 12) Que luces pueden cubrir las estructuras de tracción pura? 13) ¿Qué relación tiene la flecha con la luz a cubrir en una estructura de tracción pura. La relación flecha luz debería ser de un 7% a un 15%, valores dentro de los cuales la catenaria es similar a la parábola y simplifica el calculo. Los esfuerzos en el cable dependen en gran medida de la flecha máxima adoptada para la estructura. A una mayor flecha le corresponde un menor valor de reacción horizontal, mientras que las reacciones verticales permaneces sin variación. Por lo tanto, el valor de la flecha dependerá de la capacidad de los apoyos para absorber las fuerzas horizontales generadas, y de las características espaciales que se buscan en el diseño. 14) ¿Las cargas debidas al peso propio y al viento tienen el mismo signo? 1b Estado 1: R =Tp – Rpp Estado 2: 2a=Rpp – Rv Por lo tanto se entiende que ambos poseen el mismo signo negativo(-) 15) Como rigidizamos y estabilizamos una estructura de tracción pura frente a distintas cargas de servicio? Para rigidizar y estabilizar una estructura de tracción pura se debe aumentar las cargas permanentes, es decir el peso propio, generando una cubierta pesada, o aplicar tensión previa como es la “cercha Jawerth”, redes de cable con doble curvatura total negativa, membranas tensadas. 16) Defina los distintos estados de cargas para una estructura de tracción liviana sometida a peso propio, viento o nieve. Idem 2 17) Como hallamos los valores definitivos y carga de rotura para el dimensionado de los cables en una “cercha Jawerth”?
Habiendo calculado previamente la tensión previa mínima en los distintos estados y eligiendo el mayor de ellos, podemos calcular la tensión previa necesaria multiplicando la TPm por el coeficiente de seguridad que varía entre 1,2 y 2 (determinado por el proveedor). Es entonces que con esta TPn se hallan los valores definitivos, determinando la mayor tracción en el cable portante y el estabilizador. Luego se procede al dimensionamiento de los cables estableciendo la carga de rotura para ambos. 18) ¿Que tipos de cables de acero conoce? Dar ejemplos de armado y tenciones admisibles. Cable de acero de alta resistencia con alma textil. El mismo esta conformado dentro de un determinado diámetro, por cordones, alambres y su alma textil.
19) ¿Que son los pendolones y que finalidad tienen en la estructura de tracción pura? Son aquellos que vinculan el cable portante con el cable estabilizador. La carga actuante en los pendolones depende de la ubicación de la cubierta en relación a los cables portantes o estabilizadores, lo que permite conocer en que estado se da la máxima tracción en los pendolones. 20) Como determinamos si los pendolones están traccionados o comprimidos. Los pendolones están traccionados. Si estuvieran comprimidos se los llama puntales. Esta diferenciación depende de la ubicación del cable portante y el cable estabilizador. Los puntales se encuentran cuando el cable de estabilización esta por encima del cable portante y los pendolones de forma contraria. 21) Que son los cables estabilizadores y portantes, que relación hay entre ellos en una estructura tipo cercha Jawerth o plana y en una membrana? Graficar. 22) Que esfuerzos se desarrollan en los apoyos de las cubiertas tipo cercha Jawerth? Graficar distintas posibilidades para tomar dichos esfuerzos. En un tensor, puntal, columna, arco o cable portante las cargas se transmiten a los apoyos siguiendo un camino a través del elemento estructural. Estos sistemas estructurales trabajan a un solo tipo de esfuerzo, es decir a una solicitación de tracción baricentrica, y no es posible que pueda modificarse el signo del esfuerzo sin producir la inutilización de la estructura o su colapso. 23) ¿Que esfuerzos se desarrollan en los apoyos de las cubiertas tipo membrana? Graficar distintas posibilidades para graficar dichos esfuerzos. Uno de los puntos más importantes a resolver en este tipo de estructuras es la problemática de los apoyos trabajando a tracción. Para ello utilizaremos el método gráfico de composición y descomposición de fuerzas. Como primera medida se determinarán los esfuerzos en los anclajes de los cables de borde, que como es una estructura simétrica, serán los mismos en los puntos A y B. 24) Que fundaciones conoce para resistir esfuerzos de tracción transmitidos por estas estructuras. Las fundaciones posibles para resistir estos esfuerzos de trac ción -Muertos de fundación: Son fundaciones de anclaje que consisten en un volumen prismático de hormigón armado, para cargas inferiores a 6 toneladas. Su masa genera una reacción i gual o mayor a la carga de tracción transmitida por los cables. -Solución combinada: Base de compresión y pilotes de tracción: El puntal se apoya sobre una base de hormigón armado, los tensores llegan a un cabezal del cual nacen dos pilotes de tracción inclinados.
-Fundación con pilotes a compresión y tracción: El puntal y el tensor es remplazado por un sistema porticado conformando un par reactivo que equilibra el momento de vuelco, un pie responde a compresión y otro a tracción. Se utilizan para fundaciones de mas de 8 metros de profundidad. -Base unificada: En una misma base ambos pies del pórtico, deberá verificarse que la resultante de las cargas se encuentre dentro del núcleo central para que toda la base trabaje a compresión. 25) Enumere las principales características de las estructuras de tracción pura. Diferencias y similitudes entre una estructura cerca Jawerth y membrana tensada. Se denomina sistemas estructurales en estado de tracción pura a aquellos que mediante las cargas de servicio sus elementos componentes están solicitados solamente a tracción baricéntrica. Estos sistemas estructurales trabajan a un solo tipo de esfuerzo, es decir a una solicitación de tracción baricentrica, y no es posible que pueda modificarse el signo del esfuerzo sin producir la inutilización de la estructura o su colapso. La mayor cualidad de estas estructuras es el aprovechamiento que se hace del material, salvando grandes luces y cubriendo grandes espacios, siendo además los mas económicos. Esta estructura de membrana tensada tiene las mismas características formales y de comportamiento estructural que las redes de cables. La principal diferencia radica en la materialización de la superficie. Estas aúnan en un solo elemento compuesto la red estructural y el cerramiento. Están compuestas por tejidos de poliéster de alta tenacidad o tejidos de fibra de vidrio, recubiertos por PVC, PTFE, siliconas, etc. De manera muy similar a la red de cables, estas estructuras también poseen forma de doble curvatura total negativa, pero en este caso aparecen hilos con curvatura diferente lo que les perite ser estabilizadas por medio de la tensión previa como así también es el comportamiento de la cerca Jawerth. 26) En que casos fundamentaría una estructura de cerca Jawerth? 27) Que es tensión previa y a que formas geométricas es posible aplicarla? 28) En que casos fundamentaría una estructura de membrana tensada? 29) Por que decimos que las estructuras de tracción trabajan a tracción pura?
COMPRESIÓN DOMINANTE 1) ¿Podemos decir que una estructura trabaja a la compresión pura? ¿Por qué? No. Dado que la sección transversal en este tipo de estructuras no trabaja exclusivamente a compresión pura, sino que debe contemplar la aparición de flexión, decimos que el arco trabaja a compresión dominante cuando no aparecen esfuerzos de tracción. Y que trabaja a flexo-compresión cuando estos esfuerzos aparecen. 2) ¿Que es una estructura de compresión dominante?
Son aquellas en las que en su vida útil cualquier sección de los elementos resistentes que las componen, estará solicitada exclusivamente con tensiones de compresión. P ara considerarlas como estructuras de compresión dominante, bajo cualquier estado de cargas de servicio, no deberán aparecer tenciones de tracción en ninguna de sus secciones. 3) ¿Cuál es la forma natural de equilibrio de una estructura de compresión dominante. Graficar el mecanismo de desviación de cargas de un arco, una bóveda y una cúpula. La forma natural del equilibrio se produce cuando el eje baricéntrico de la estructura coincide con el anti-funicular de la carga del peso propio. Para las cargas permanentes, el anti-funicular o polígono de las presiones pasará por el centro de gravedad (G) de las secciones transversales, generando tensiones de compresión, uniformes para toda la superficie de estas. Pero si por el efecto de las cargas accidentales este polígono de presiones se desviara de dicha posición, la distancia (excentricidad) entre ella y el centro de gravedad de la sección considerada, sería el brazo que generaría un momento cuyo efecto sería de girar la sección y producir la flexión de la pieza. 4) ¿Cómo se debe adecuar el antifunicular de cargas a la forma prediseñada? Indique si se preservan o mantiene la flecha y la luz. El fin es preservar la flecha y la luz. Si se tienen como datos una luz y una flecha, el eje baricéntrico de la estructura coincide con el anti-funicular de la carga del peso propio. En definitiva, el problema se circunscribe al trazado del antifunicular del peso propio que pase por los 3 puntos. A, B y C. 5) ¿Qué es el antifunicular de cargas? Para las estructuras de tracción pura se toma el cable colgante mediante el análisis del funicular de cargas, pero esto también es posible aplicarlo al arco de compresión ya que resulta de la inversión de la forma resultante del cable. El arco corresponde entonces al antifunicular de cargas, que trabaja con esfuerzos de compresión, contrarios a los cables que se dan por tracción.
6) ¿Qué entiende por línea de presiones? La línea de presiones responde al antifunicular de la carga del peso propio mas el viento, en ella aparece un punto de inflexión aproximadamente coincidente con la clave del arco. 7) Explique el método de cambio de polo. Pag.4 8) ¿Está limitada la forma en las estructuras de compresión dominante? Resulta imprescindible en una estructura de compresión dominante el uso de ciertos materiales, técnicas constructivas o por condiciones de proyecto. Si esta no fuera exigencia, resultarían admisibles las solicitaciones de tracción perfectamente absorbibles por el acero
como por ejemplo, de utilizarse un material como el HªAª para la construcción de la bóveda. Ello implicaría adoptar una altura razonable para la sección transversal con el fin de obtener una armadura económica pero librada de la imposición de deber soportar exclusivamente tensiones de signo negativo. Ya no sería entonces de compresión dominante, sino una estructura solicitada a flexocompresion con gran excentricidad. 9) ¿Por qué se les denomina estructuras de forma activa? Los sistemas estructurales de forma activa son aquellos que tienen la necesidad natural de adaptación de su forma al funicular de cargas exteriores para poder trasladas las cargas a los apoyos. Son aquellas estructuras que al igual que las de tracción pura, trabajan a partir de su forma. Dependerá de la magnitud e importancia del componente de flexión que el arco en una estructura de compresión dominante, pertenezca a las estructuras de forma activa y no a las de más activa en donde el trabajo principal corresponde a la flexión. 10) Semejanzas y diferencias entre las estructuras de compresión dominante y tracción pura. Tracción pura: -Son aquellos que bajo las cargas de servicio sus elementos componentes están solicitados solamente a tracción baricentrica. -La estructura es capaz de cambiar de forma al modificarse la posición de la carga, indici o evidente del mecanismo estructural en juego, en donde la estructura materializa el camino de las cargas hacia los apoyos. -La forma que adopta el cable es la de un polígono funicular de cargas. -La flecha es aconsejable que se encuentre dentro del 7 al 15% ya que dentro de ese entorno la parábola y la catenaria son muy similares. Compresión dominante: -Son aquellos en las que en su vida útil, cualquier sección de los elementos resistentes que las componen, estará solicitada exclusivamente con tensiones de compresión. -La posibilidad de modificar geométricamente no es posible para el arco ya que debe ser rígido para mantener su forma, siendo además condición impuesta por los materiales. -La forma que adopta el cable es la de un polígono antifunicular de cargas. -La flecha no esta entre 7 y 15% de l luz, ya que son mas peraltadas que las de tracción. 11) Que es una superficie de doble curvatura total positiva? Dar ejemplos y graficar generatrices y directrices en cada una de ellas. La cúpula por ejemplo es una estructura con forma de superficie de revolución de doble curvatura total positiva cuya generatriz g es el antifunicular de las cargas de peso propio (estado principal). Constituyen arcos radiales aislados entre si. Constituye la forma dual de una estructura de tracción pura según una superficie de revolución de doble curvatura total positiva resuelta con cubierta pesada. Los semiarcos se apoyan en un anillo superior (comprimido) y uno inferior (traccionado). 12) Enunciar y graficar las posibilidades formales de las estructuras de compresión dominante. Mencionar materiales, secciones y luces posibles. Las más utilizadas son generalmente dos: la bóveda y la cúpula. La bóveda: Es una estructura con forma de superficie cilíndrica cuya generatriz g es el antifunicular de las cargas del peso propio. Pueden ser bóvedas de cañón corrido que puede considerarse como una sucesión de arcos apoyados en los estribos con luz y flecha. La longitud no tiene mayor
importancia ya que solamente interviene en lo referente a la rigidez general del conjunto pero si la tiene para el diseño de los apoyos. Bóveda de arcos portantes diferenciados, cuyos arcos resultan ortogonales a las generatrices rectas. Las bóvedas de enrejado comunes están constituidas por la intercesión de arcos oblicuos entre 45º y 60º respecto de las generatrices. Son dos series simétricas de arcos que no precisan de la colaboración de las viguetas rectas. La cubierta misma puede ser por ejemplo de loseta de hormigón. La cúpula: Es una estructura con forma de superficie de revolución de doble curvatura total positiva cuya generatriz g es el antifunicular de las cargas de peso propio. Constituyen arcos radiales aislados entre si. Cada semi arco esta definido por una longitud en la base y superiormente (estas magnitudes se obtienen mediante la división en igual número de partes de los anillos inferiores y superiores respectivamente. Son datos los valores de la luz y la flecha. El procedimiento es similar al empleado para las bóvedas: la luz de semi arcos se ha dividido en segmentos iguales, estos se apoyan sobre la curva tentativa g estimada a priori; el gajo ha quedado subdividido en sectores trapeciales de base, altura y espesor. Ya se pueden obtener en consecuencia las cargas del peso propio. 13) Defina y describa a que se denomina núcleo central de una sección. Puesto que la curva de presiones, por efecto de las cargas accidentales, puede separarse del centro de gravedad G en cualquier dirección, lo analizado en un plano vertical también lo es para cualquier otro, siempre que remplacemos h por la dimensión correspondiente a la dirección en estudio. De este modo es posible determinar en entornoG por donde deberá pasar N para evitar producir esfuerzos de tracción, a esta figura se la conoce con el nombre de núcleo central de la sección comprimida. 14) Como se halla la excentricidad máxima de una sección comprimida? Para evitar la aparición de tensiones de tracción, la excentricidad no debe ser superior, en ningún caso a 1/6 de la altura de la sección, ya que superado ese límite, comenzará a aparecer dichos esfuerzos de tracción incompatibles con el sistema estructural y los materiales aptos para el trabajo de compresión. Adoptando una altura razonable para la sección transversal con el fin de obtener una armadura económica pero librada de la imposición de deber soportar exclusivamente tensiones de signo negativo. Ya no sería entonces de compresión dominante sino una estructura solicitada a fexocompresión con gran excentricidad. 15) En un arco triarticulado, donde es máxima la excentricidad? Cual es el límite de la excentricidad?Similar a la 14. 16) ¿En que sección del arco se da el máximo esfuerzo en sentido horizontal? Luego de conocer la fuerza resultante a raíz del polígono funicular. En una estructura de compresión dominante como por ejemplo en una bóveda, esta fuerza toma los máximos esfuerzos descomponiéndose en dos. En el sentido horizontal el máximo esfuerzo es absorbido por los tensores y equilibrado por la componente horizontal del apoyo opuesto. 17) ¿ En que sección del arco se da el máximo esfuerzo de compresión? Luego de conocer la fuerza resultante a raíz del polígono funicular. En una estructura de compresión dominante como por ejemplo en una bóveda, esta fuerza toma los máximos esfuerzos descomponiéndose en dos, tomado el esfuerzo máximo de compresión por la zapata, como así lo hacen los apoyos continuos, y transmitido directamente a tierra.
18) Que tipo de cargas puede recibir una estructura de compresión dominante y por que? Una estructura de compresión dominante cuenta con cargas permanentes, cuyos valores provienen del cálculo según la luz, la flecha y la carga o peso propio de la estructura que claro también dependerá del material utilizado. El antifunicular o polígono de fuerzas pasará por el centro de gravedad (G) de las secciones transversales generando tensiones (S max) de compresión, uniformemente para toda la superficie de éstas. También contamos con cargas accidentales (viento, sismo, dilataciones, etc) este polígono de presiones se desviará de dicha posición, la distancia (e) entre ella y el centro de gravedad de la sección considerada, sería el brazo que generaría un momento cuyo efecto sería el de girar la sección y generar la flexión en la pieza. A modo de ejemplo de carga accidental, la acción del viento sobre la superficie de la bóveda, produce una presión a barlovento y una succión a sotavento según el diagrama de cargas no uniforme. 19) Como se dimensiona un arco de compresión dominante? Explique los pasos del procedimiento. Que verificaciones de calculo se deben verificar? El predimencionado de un arco de compresión dominante es similar tanto para la bóveda como para la cúpula: la luz del semi-arcos se ha dividido en segmentos iguales; estos se proyectan sobre la curva tentativa “g” estimada a priori; el gajo ha quedado subdividido en
sectores trapeciales de base, altura y espesor. Ya se pueden obtener en consecuencia las cargas del peso propio (P). Luego se procede de manera similar con la bóveda de cañón corrido, de manera tal que la cúpula deberá coincidir con el antifunicular de este diagrama de cargas considerado principal (línea de presiones). Las verificaciones son: -De las tensiones de compresión: Como el área de las secciones del semi-arco es variable, en algunos casos las tensiones mas comprometidas no se producen necesariamente en la sección sometida a la solicitación máxima. -Al pandeo: Lp=La/2 -A la flexocompresion: Se determinan los valores de RN (resultante) y e y se verifican las secciones correspondientes. 20) Que es la carga crítica de pandeo? También llamada carga de Euler, es la carga axial que da inicio a la inestabilidad por pandeo en un elemento estructural. Se debe verificar que el esfuerzo actuante en el ¼ de la luz no produzca el pandeo de la pieza. Por lo cual se debe averiguar el valor del esfuerzo actuante n dicho punto. Partiendo de la expresión de Euler existen dos posibilidades: -Obtener la carga crítica del pandeo y comparar este valor con el esfuerzo actuante en el ¼ de la luz, debiendo verificarse que la carga crítica de pandeo supere de 3 a 5 veces la del esfuerzo actuante. -Hallar el momento de inercia necesario para la carga crítica, debiendo ser el momento de inercia calculado, menor que el correspondiente a la sección proyectada. 21) Que es el núcleo central y cual es la excentricidad máxima en estructuras de compresión dominante? Graficar.Ídem anteriores.
22) Como se resuelve estructuralmente el diseño de un arco a compresión dominante para el caso en que no se verifica el pandeo? Pag 25 23) ¿Qué dirección toman los esfuerzos en los apoyos de las estructuras de compresión dominante? Explicar que sistemas de apoyos posibles. Graficar. En el caso de la bóveda: -Apoyos continuos: Solución posible cuando los accesos se producen por las cabeceras, pues la bóveda llega directamente a la fundación. -Zapata continua que toma directamente el empuje inclinado. -Zapata continua capaz de equilibrar esfuerzos horizontales. Se descompone la resultante en H y V. H es absorbida aprovechando el empuje del terreno. -Zapata continua apta para tomar cargas verticales solamente. -Apoyos discontinuos: La necesidad de aberturas sobre los bordes rectos impide que el esfuerzo N del estribo llegue a tierra. -Viga continua de borde sobre columnas distanciadas (m). -Calado de la bóveda con aberturas en forma de arcos. Estos pueden materializarse en formas diferentes o de manera integrada. En el caso de la cúpula es muy similar a la bóveda pero con las modificaciones necesarias para soportar una cubierta de revolución: -Apoyos continuos: Dada la característica de forma cerrada de la cúpula, tienen escasa aplicación. -Apoyos discontinuos: Viga continua de borde apoyada sobre columnas distanciadas (m); se debe tratar de disminuir esta distancia pues la viga esta solicitada no solo a la flexión por l a carga N (t/m) sino también a torsión por ser de eje curvo. -Calado de la cúpula con aberturas de forma de arcos. Se emplean criterios similares desarrollados para la bóveda en condiciones semejantes. 24) Que solución adoptaría para fundar una bóveda de cañón corrido? Idem 23. 25) Que solución adoptaría para fundar un arco de compresión? Idem arriba. 26) Que sucede si la relación flecha luzes mayor que le 30% es decir cuando un arco es muy peralteado? 27) En qué se diferencia una bóveda de cañón corrido a compresión dominante respecto a una cáscara cilíndrica de planta rectangular? Características principales de una y de otra. 28) Que luces pueden cubrir estas estructuras? 29) Cuales son las ventajas y las desventajas y/o inconvenientes de estas estructuras?
LAMINARES: CASCARAS Y PLEGADOS
1) ¿Cómo se definen las estructuras laminares? Las estructuras laminares son aquellas que actúan principalmente por su continuidad superficial y su forma. Las láminas pueden ser curvas o planas. 2) Clasificación de las estructuras laminares Las laminas se pueden dividir en cascaras y plegados. Las cascaras son .. y se clasifican en.. -PREG 4. Las cascaras son .. y se clasifican en.. -PREG 16 3) ¿Cuáles son las principales características o condiciones de las estructuras laminares? clasificar por su curvatura) - Factores fundamentales de la cascara: pequeño espesor – curvatura – elementos de borde. - Resisten por su forma y son suficientemente delgadas como para no desarrollar importantes tensiones de flexión, corte o torsión, pero suficientemente gruesas para admitir esfuerzos normales de compresión y de tracción, y tangenciales. - Es importa nte la continuidad estructural, es decir, la resistencia superficial frente a esfuerzos normales y tangenciales (estado membranal). - La estructura laminar es simultáneamente la envoltura del espacio interior y la piel exterior de la construcción. - Existe una gran identidad entre la estructura y la esencia del edificio. - Cuenta con una rigidización del borde, lo que le permite el buen funcionamiento de los mecanismos sustentantes y manteniendo el perfil superficial de la lámina, consiguiendo así preservar su forma. - La inercia depende de la curvatura. A mayor curvatura, mayor resistencia, siendo la de doble curvatura la más resistente. - La forma es lo que resiste la flexión, no el material. 4) Defina el concepto de cascara y sus posibilidades formales. Las cascaras son laminas curvas, convenientemente apoyadas, en las que el equilibrio de las cargas externas, se logra fundamentalmente, por medio de esfuerzos interior normales y tangenciales. Hay 3 tipos geométricos básicos de cascaras: -Traslación – Ej. Cascaras cilíndricas -Revolución – Ej. Cascaras cónicas -Doble curvatura total positiva: -Traslación – Ej. Cascaras elípticas: paraboloide hiperbólico -Revolución – Ej. Cascaras esféricas: superficies esféricas -Doble curvatura total negativa: -Traslación – Ej. Cascaras con forma de paraboloide hiperbólico -Revolución – Ej. Cascaras con forma de hiperboloide de revolución 5) Defina el concepto de plegado. El plegado es un tipo estructural constituido por elementos estructurales superficiales planos o alabeados, unidos por sus bordes o aristas. Estos elementos planos o alabeados se comportan según los casos, como losas, laminas o de ambas maneras simultáneamente. El plegado tiene la ventaja de poder soportar cargas que le resultaría imposible siendo plano, debido al aumento de su rigidez, cubriendo entonces grandes luces sin apoyos intermedios. Además, tienen bajo peso propio, son fáciles de ejecutarlos, buenos acústicamente y con iluminación uniforme.
6) ¿Cuál es el comportamiento estructural de las cascaras? Las cascaras son estructuras de pequeño espesor frente a las otras dos dimensiones, curvadas en una o dos direcciones, y provistas de elementos de borde, que permiten su funcionamiento como estructuras espaciales. Tres son los factores fundamentales que entran en la definición de cascara: pequeño espesor, curvatura y elementos de borde (anillo, tímpano, tensor, viga), y si alguno de estos elementos falta, no nos encontramos en presencia de una cascara. Resisten por su forma y son suficientemente delgadas como para no desarrollar importantes tensiones de flexión, corte o torsión, pero suficientemente gruesas para admitir esfuerzos normales de compresión y de tracción, y tangenciales. 7) ¿A que solicitaciones internas están sometidas las cascaras? ¿Por qué? Explicar y graficar. Las tensiones internas son: - σx tensión normal + o – en la cara x - σy tensión normal + o – en la cara y - σt tensión normal + o – en la cara x - тxz tensión de corte, paralela al eje z, contenida en x - тyz tensión de corte, paralela al eje z, contenida en y - тxy tensión de corte, paralela al eje x, contenida en y - тyx tensión de corte, paralela al eje y, contenida en x Solicitaciones posibles: - Nx, Ny esfuerzos normales - Qx, Qy esfuerzos de corte - Tyx, Txy esfuerzos tangenciales - Mx, My momentos flectores - Mxy, Myx momentos torsores
8) ¿A qué se llama superficie media de una lámina de espesor variable? Superficie media es aquella en que todos sus puntos equidistan del intradós y el extradós. En el análisis estructural de las cascaras todos los esfuerzos internos se refieren a la superficie media, es decir, ya integrados en el espesor, olvidándose del mismo hasta el momento del dimensionado. Si es una lámina de espesor variable, la superficie media es aquella que equidista del extradós e intradós. Si se trata de una lámina de espesor constante, la superficie media se halla a e/2 en todos los puntos.
9) ¿Cuál es el comportamiento estructural de las cascaras?
Es la forma de la superficie la que determina el mecanismo sustentante. La obtención de una forma correcta es lo que posibilita a la estructura transmitir de modo adecuado las cargas actuantes y repartirlas en la superficie de la misma, en tensiones de pequeña magnitud. Consecuentemente, conseguir diseñar una forma eficaz para la superficie de la cascara, desde el enfoque estructural, funcional, utilitario y estético, es también un acto creador, ya que los sistemas estructurales laminares, son simultáneamente la envoltura del espacio interior y la piel exterior de la construcción. Las láminas resisten por su forma, por lo tanto, hablar de forma es hablar de inercia, es decir resistencia y rigidez. La inercia en las cascaras, por ejemplo, depende de la curvatura, siendo estas más resistentes cuanto mayor sea su curva. La forma es entonces lo que resiste la flexión, no el material. 10) ¿Cuál es la relación entre el espesor e y el radio de curvatura R en una lámina curva? La relación entre e y R se la conoce como C, siendo C=e/r. Esto está relacionado con el material empleado, en donde cada uno tiene su propia relación. Por ejemplo para una lámina curva de H °A °, la relación es entre 1/100 y 1/250. Si los valores obtenidos fueran menores que C, el espesor sería tan pequeño que no podría tomar esfuerzos de compresión y estaríamos en presencia de una membrana. Y si los valores fueran mayores que C podría tomar valores importantes de flexión para lograr el equilibrio, y estaríamos en el ámbito de las láminas gruesas o placas. 11) ¿Cuáles son las formas geométricas más usuales para cubrir grandes luces con estructuras laminares? Graficar y clasificar según la curvatura. Identificar directrices y generatrices. NO ES CLARO EN EL LIBRO, CREERIA QUE SON LAS DE DOBLE CURVATURA TOTAL NEGATIVA, REV:HIP DE 1 HOJA – TRASL: PH (PAG.3) BUENO.. TAMBIEN PUEDEN SER LOS PLEGADOS, no mentira porque dice clasificar según curvatura (PAG 29) 12) Explique las condiciones para que una estructura trabaje en estado laminar (condiciones geométricas, de carga y de borde) Son condiciones para que la estructura trabaje en estado laminar que tenga continuidad estructural, es decir, la resistencia superficial frente a esfuerzos normales y tangenciales (estado membranal). También, que la forma sea capaz de otorgar inercia a la estructura, teniendo rigidez y resistencia, entendiendo que es ella quien funciona como mecanismo sustentante y debe resistir la flexión. Por último, que el borde sea rígido, ya que esto es lo que permite el buen funcionamiento de los mecanismos sustentantes, y mantener un perfil superficial de la lámina, consiguiendo así conservar su forma. 13) Cómo se debe apoyar una cascara? ¿Cómo influyen los apoyos en las deformaciones de estas estructuras? Hay tres tipos de apoyos posibles. -Apoyo móvil: cumple con las condiciones requeridas, permite el giro y el desplazamiento, siendo el apoyo ideal, pero es muy difícil su construcción. -Apoyo fijo: es de más fácil construcción, permite el giro, pero impide el desplazamiento. Aparecen entonces un esfuerzo cortante Q y un momento M. - Apoyo empotrado: es el más fácil de construir, pero es el que produce mayor perturbación en el borde. Al impedir no solo el desplazamiento sino
también el giro, aparecen el esfuerzo cortante Q y el momento M correspondiente, como así también el momento de empotramiento Me, aplicado en todo el borde de la lámina.
14) ¿Qué diferencia hay entre placas, láminas y membranas? La diferencia entre placas, y láminas y membranas, radica principalmente en su curvatura. Las placas son aquellas que no poseen curvatura, mientras que las láminas son elementos estructurales superficiales y con curvatura. Se suele entender como lamina aquellos elementos superficiales que poseen un radio de curvatura al menos diez veces mayor que el espesor de la misma, y que salvan distancias entre apoyos también al menos diez veces mayores que dicho espesor. Si la lamina es delgadísima (de espesor despreciable respecto a sus dimensiones y su radio de curvatura) se la llama membrana, y se considera que está desprovista de rigidez a torsión y a flexión, con lo que solo posee esfuerzos en el plano tangente. 15) ¿Qué entendemos por estructuras laminares? Clasificación, comportamiento estructural y características principales. Graficar. 16) Defina el concepto de plegado y sus características principales. Explicar y graficar posibilidades formales, materiales, secciones, ventajas y desventajas del sistema. El plegado es un tipo estructural constituido por elementos estructurales superficiales planos o alabeados, unidos por sus bordes o aristas. Estos elementos planos o alabeados se comportan según los casos, como losas, laminas o de ambas maneras simultáneamente. Los plegados se pueden clasificar según la forma de sección, siendo estas triangulares, trapecial o trapezoidal, en greca, combinada con greca y trapecial o trapecial compuesta. También, por su configuración geométrica, en donde están los plegados prismáticos, semiprismáticos, piramidales, con conicidad, alabeados con forma de sector de paraboloide hiperbólico. El plegado tiene la ventaja de poder soportar cargas que le resultaría imposible siendo plano, debido al aumento de su rigidez, cubriendo entonces grandes luces sin apoyos intermedios. Además, tienen bajo peso propio, son fáciles de ejecutarlos, buenos acústicamente y con iluminación uniforme. Por otro lado, la desventaja del plegado radica en la imposibilidad de soportar cargas concentradas por el efecto del punzonamiento. Solamente acepta cargas uniformemente distribuidas. Además, su desarrollo superficial expuesto impide un adecuado aislamiento térmico. 17) ¿Qué entendemos por estado membranal y qué condiciones se deben cumplir? ¿Qué sucede si alguna de estas características no se cumple? ¿Qué relación existe entre cascaras y membranas?
