UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE “ESTRUCTURAS” CURSO: -
estructuras y cargas
TEMA:
- estructuras FACULTAD:
-Ingeniería Civil PROFESOR: ING. PINTO BARRANTES, RAUL
ALUMNO: APUMAITA DAVILA, LUCIO
Lima – Perú 2!"
Estructuras
Defnición Es el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre s, !ue se accionan " reaccionan #ajo los e$ectos de las car%as& Su 'nalidad es resistir " transmitir las car%as del edi'cio a los a(o"os manteniendo el es(acio ar!uitect)nico, sin su$rir de$ormaciones incom(ati#les& Para ello cum(len la condici)n de esta#ilidad " e!uili#rio& La (rimera condici)n se vincula con los movimientos de los edi'cios& Esto evita (osi#les derrum#es a causas de $actores e*ternos como el viento& La se%unda condici)n, el e!uili#rio, %aranti+a tam#in la inmovilidad, (ero a su ve+ no (ermite !ue se altere la $orma del edi'cio&
Sistemas estructurales -.u es/ Son estructuras com(uestas de varis miem#ros, !ue so(ortan las edi'caciones " tienen adem0s la $unci)n de so(ortar las car%as !ue act1an so#re ellas transmitindolas al suelo& Im(ortancia de los sistemas estructurales Los sistemas estructurales constitu"e un estudio $undamental (ara la construcci)n de toda estructura& Pues al mar%en del #uen dise2o ar!uitect)nico " de la $uncionalidad de la edi'caci)n es mu" im(ortante " a la ve+ o#li%atorio !ue la estructura este en ca(acidad de so(ortar las car%as !ue le ser0n im(uestas durante su (eriodo de vida&
Pórticos resistentes a momentos
3aractersticas
Est0 $ormado (or vi%as " columnas, conectados entre s (or medio de nodos r%idos, lo cual (ermite la trans$erencia de los momentos 4ectores " las car%as a*iales 5acia las columnas& La resistencia a las car%as laterales de los ()rticos se lo%ra (rinci(almente (or la acci)n de 4e*i)n de sus elementos&
Ventajas •
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6ran li#ertad en la distri#uci)n de los es(acios internos del edi'cio& Son estructuras mu" 4e*i#les !ue atraen (e!ue2as solicitaciones ssmicas& Disi(an %randes cantidades de ener%a %racias a la ductilidad !ue (oseen lo elementos " la %ran 5i(erestaticidad del sistema&
Desventajas •
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El sistema en %eneral (resenta una #aja resistencia " ri%ide+ a las car%as laterales& Su %ran 4e*i#ilidad (ermite %randes des(la+amientos lo cual (roduce da2os en los elementos no estructurales& Es di$cil mantener las derivas #ajo los re!uerimientos normativos&
Muros portantes
3aractersticas
Las car%as %ravitacionales se transmiten a la $undaci)n mendiante $uer+as a*iales en los muros Los momentos 4e*ionantes son %eneralmente mu" (e!ue2os com(arados a los es$uer+os cortantes, (or lo cual no se (uede es(erar un com(ortamiento d1ctil, al no (roducirse disi(aci)n de ener%a&
Ventajas • •
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3onstructivamente es r0(ido de ejecutar& Permite un a5orro en los costos en la construcci)n de las (aredes de #lo!ues " el $riso de las mismas& O$rece una %ran resistencia a los es$uer+os laterales& Los elementos no estructurales no su$ren da2os considera#les&
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Es una estructura liviana " 4e*i#le&
Desventajas • •
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Estar0 e*(uesto a %randes es$uer+os ssmicos& La lon%itud de los ramales de instalaciones de a%uas servidas es limitada& E*istir0 %randes limitaciones en cuanto a la distri#uci)n de los es(acios internos de cada (lanta&
Dual o mixto
3aractersticas
Es un sistema mi*to de ()rticos re$or+ados (or muros de car%as o dia%onales de arriostramiento& En este sistema los muros tienden a tomar ma"or (ro(orci)n de los re$uer+os en los niveles in$eriores, mientras !ue los ()rticos (ueden disi(ar ener%a en los niveles su(eriores&
De arco
3aracterstica
3u#re las luces (or medio de elementos !ue solo est0n sometidos a com(resi)n interna& La $orma #0sica es la (ar0#ola conve*a 5acia el lado de arri#a&
Perfles metálicos estructurales
Los (er'les estructurales son (ie+as de acero laminado cu"a secci)n transversal (uede ser en $orma de I,7,T, canal o 0n%ulo&
Cercha metálica
Es una com(osici)n de #arras rectas unidas entre si en sus e*tremos (ara constituir una arma+)n r%ida de $orma trian%ular, ca(a+ de so(ortar car%as en su (lano&
Malla espacial
Es un sistema estructural com(uesto (or elementos lineales unidos de tal modo !ue las $uer+as son trans$eridas de $orma tridimensional& 8acrosc)(icamente, una estructura es(acial (uede tomar $orma (lana o de su(er'cie curva&
Losa acero
Es un sistema de entre(iso met0lico !ue le ase%ura m0*ima solide+ a los (ro"ectos& Adem0s #rinda una e*celente resistencia estructural " o$rece ma"or se%uridad contra e$ectos ssmicos, "a !ue en $unci)n del dise2o, la losa act1a en conjunto con la estructura&
Concreto armado
3ontiene en su interior una armadura met0lica " tra#aja tam#in a la 4e*i)n&
Madera
La madera tiene caractersticas mu" convenientes (ara su uso como elemento estructural " como tal se 5a em(leado desde los inicios de la civili+aci)n& Tiene resistencia a tensi)n su(erior a la de com(resi)n& Tiene una #uena resistencia, li%ere+a " car0cter natural& Su com(ortamiento es relativamente $r0%il en tensi)n " ace(ta#lemente ductil en com(resi)n& El material es $uertemente anisotro(ico, "a !ue su resistencia es nota#lemente ma"or en la direcci)n de las '#ras !ue en las orto%onales de esta&
ELEMET!S ESTRUCTURALES Los elementos estructurales tam#in llamados miem#ros estructurales o (ie+as estructurales, es decir, son cada una de las (ie+as !ue $orman (arte de una estructura, (oseen un car0cter unitario " se muestran de la misma manera #ajo la acci)n de una o varias car%as a(licadas&
Cimentación
La cimentaci)n es la (arte estructural del edi'cio, encar%ada de transmitir las car%as al terreno& La 'nalidad de la cimentaci)n es sustentar estructuras %aranti+ando la esta#ilidad " evitando da2os a los materiales estructurales " no estructurales&
Clasifcación de cimentaciones
9stas (ueden ser: &;Su(er'ciales&; Se considera cimentaci)n su(er'cial cuando tienen entre <,=< m& " > m& de (ro$undidad& En%lo#an las +a(atas en %eneral " las losas de cimentaci)n& Los distintos ti(os de cimentaci)n su(er'cial de(enden de las car%as !ue so#re ellas recaen&
?a(atas aisladas&; Son un ti(o de cimentaci)n su(er'cial !ue sirve de #ase de elementos estructurales (untuales como son los (ilares de modo !ue esta +a(ata am(la la su(er'cie de a(o"o 5asta lo%rar !ue el suelo so(orte sin (ro#lemas la car%a !ue le transmite& El trmino +a(ata aislada se de#e a !ue se usa (ara asentar un 1nico (ilar, de a5 el nom#re de aislada& ?a(atas com#inadas&; Son a!uellas $undaciones !ue so(ortan m0s de una columna& Se o(ta (or esta soluci)n cuando se tienen dos columnas mu" juntas " al calcular el 0rea necesaria de +a(ata (ara su(lir los es$uer+os admisi#les so#re el suelo nos da !ue sus 0reas se montan& ?a(atas medianeras&; Son a!uellas !ue so(ortan una columna dis(uesta de tal $orma !ue una de sus caras coincida con el #orde de la +a(ata& La necesidad de su uso es mu" $recuente de#ido a las limitaciones de colindancia con las edi'caciones ad"acentes& ?a(ata 3entrada&; sirve de #ase a los elementos estructurales (untuales @(ilaresBde modo !ue esta +a(ata am(la la su(er'cie de a(o"o 5asta lo%rar !ue el suelo so(orte sin (ro#lemas la car%a !ue le transmite& ?a(atas corridas&; se a(lican normalmente (ara el so(orte de muros& Pueden tener secci)n rectan%ular, escalonada o estrec5ada c)nicamente& Las +a(atas corridas se consideran as cuando reco%en tres (ilares& Losas de cimentaci)n&; es una (laca de 5ormi%)n a(o"ada so#re el terreno !ue sirve de cimentaci)n !ue re(arte el (eso " las car%as del edi'cio so#re toda la su(er'cie de a(o"o& Las tra#es de estas losas se invierten (ara !uedar enterradas en el terreno " evitar o#st0culos al a(rovec5amiento de la su(er'cie !ue !ueda lista (ara ocu(arse como un 'rme aun!ue su su(er'cie aun es ru%osa&
C&; Pro$undas&; Se o(ta (or cimentaciones (ro$undas cuando los es$uer+os transmitidos (or el edi'cio no (ueden ser distri#uidos su'cientemente a travs de una cimentaci)n su(er'cial, " en la soluci)n (ro#a#le se so#re(asa la ca(acidad (ortante del suelo& En edi'cios so#re el a%ua&
3uando los cimientos est0n solicitados a tracci)nB tal como ocurre en edi'cios altos sometidos a es$uer+os (or vientos, o en estructuras !ue necesitan elementos sometidos a tracci)n (ara lo%rar esta#ilidad, como estructuras de ca#les o cual!uier estructura anclada al suelo& Para resistir car%as inclinadas, como a!uellos (ilotes !ue se colocan en los muelles (ara resistir el im(acto de los cascos de #arcos durante el atra!ue
Pilotes"; Un (ilote es un so(orte, normalmente de 5ormi%)n
armado, de una %ran lon%itud en relaci)n a su secci)n transversal, !ue (uede 5incarse o construirse in situ en una cavidad a#ierta en el terreno& Los (ilotes son columnas es#eltas con ca(acidad (ara so(ortar " transmitir car%as a estratos m0s resistentes o de roca, o (or ro+amiento en el $uste& Por lo %eneral, su di0metro o lado no es ma"or de F< cms& Todos ellos (ueden 5incarse desde una (ro$undidad de G a >< mB en caso de re!uerirse una (ro$undidad ma"or, se (ueden $ormar con tramos de m o de ma"or lon%itud !ue al soldarse !uedan como (ilotes de una sola (ie+a&
Los (ilotes tienen tres $ormas de tra#ajar: & Cimentación R#$ida de Primer !rden& El (ilote tra#aja (or (unta, clavado a %ran (ro$undidad& Las (untas de los (ilotes se clavan en terreno 'rmeB de manera !ue se con$a
en el a(o"o en ese estrato, a1n si 5u#iere una (e!ue2a descar%a (or ro+amiento del $uste al atravesar estratos menos resistentes& Las $uer+as de sustentaci)n act1an so#re la (unta del (ilote, " en menor medida mediante el ro+amiento de la su(er'cie lateral del (ilote&
C& Cimentación R#$ida de Se$undo !rden& 3uando el (ilote se encuentra con un estrato resistente (ero de (oco es(esor " otros in$eriores menos 'rmes& En este caso se de#e (ro$undi+ar 5asta encontrar terreno 'rme de ma"or es(esor& El (ilote transmite su car%a al terreno (or (unta, (ero tam#in descar%a %ran (arte de los es$uer+os de las ca(as de terreno !ue 5a atravesado (or ro+amiento lateral&
G& Cimentación %lotante& 3uando el terreno donde se constru"e (osee el estrato a %ran (ro$undidadB en este caso
los (ilotes est0n sumer%idos en una ca(a #landa " no a(o"an en nin%1n estrato de terreno 'rme, (or lo !ue la car%a !ue transmite al terreno lo 5ace 1nicamente (or e$ecto de ro+amiento del $uste del (ilote&
Muros pantalla&; 3onstitu"en un ti(o de 3imentaci)n Pro$unda
mu" usada en edi'cios de altura, !ue act1a como un muro de contenci)n " #rinda muc5as ventajas (or a5orro de costes " ma"or desarrollo en su(er$icies& Es un muro de contenci)n !ue se constru"e antes de e$ectuar el vaciado de tierras, " transmite los es$uer+os al terreno&
Cimentación por sustitución&; Esta cimentaci)n se reali+a
mediante la e*cavaci)n del terreno, donde el (eso del material e*cavado " e*trado ser0 i%ual o (ro(orcional al (eso de la construcci)n a reali+arB conociendo cada una de las ca(as !ue com(onen dic5o suelo @caractersticas del terreno " se%1n las caractersticas de la estructura !ue sustentar0 " las car%as !ue act1en so#re la misma& Se reali+a la e*cavaci)n 5asta lle%ar a terreno com(etente " se sustitu"e el e*istente (or un terreno
mejorado " com(actado& Esta constitu"e una soluci)n v0lida en casos de es(esores " car%as uni$ormes " (e!ue2as& Muro
Los muros son elementos constructivos !ue car%an, so(ortan aslan& Se clasi'can en: o
o
o
8uro de car%a&; su $unci)n #0sica es so(ortar car%as, consecuencia, se (uede decir !ue es un elemento sujeto a com(resi)n& Las caractersticas del material (ara este muro de#e estudiarse conscientemente (ara tra#ajos mec0nicos& 8uro divisorio&; la $unci)n #0sica de este muro es la de se(arar o aislar, de#iendo tener caractersticas como ac1sticas " trmicas, im(ermea#les, resistencia a la $ricci)n o im(actos " servir de aislantes& 8uro de contenci)n&; %eneralmente est0n sujetos a $ricci)n en virtud de tener !ue so(ortar em(ujes 5ori+ontales& Estos muros (ueden ser de contenci)n de tierra, de a%ua o de aire&
&i$as
Vi%as com(uestas de alma llena @Ro#lonadas&; Son las $ormadas (or el aco(lamiento de varios (er'les laminados estos son, %eneralmente, un alma, varias (lata#andas @como m0*imo en cada ca#e+a " > an%ularesB estos (ueden ser de lados i%uales < desi%uales, " Se em(lean cuando la uni)n se 5ace ro#lonada& Vi%as com(uestas de alma llena @soldadas 3on este (rocedimiento se (ueden o#tener vi%as en $orma de do#le T, etc&, Vi%as de celosa: Es la $ormada (or dos cordones, " una ordenaci)n adecuada de dia%onales montantes !ue sirven de uni)n a los citados cordones& En %eneral, cual!uier vi%a trian%ulada reci#e esta denominaci)n& Vi%as armadas de caj)n Son las vi%as com(uestas (or dos almas, cuatro an%ulares " como m0*imo tres (lata#andas en cada uno de los cordones& Se em(lean en car%aderos de %ran
im(ortancia (or ada(tarse mu" #ien a dar un a(o"o adecuado a los muros& Vi%uetas&; Son las vi%as !ue est0n colocadas de $orma cercana entre ellas (ara so(ortar el tec5o " el (iso de un edi'cio& Dado !ue $recuentemente corren a lo lar%o del e*terior de un edi'cio @junto con el interior, como es estructuralmente necesario son las vi%as !ue la %ente se%uramente o#serva en un edi'cio sin terminar Dinteles Los dinteles son las vi%as !ue se (ueden ver so#re las a#erturas en una (ared de mam(ostera, tales como ventanas " (uertas& Vi%as de tm(ano&; Las vi%as de tm(ano so(ortan las (aredes e*teriores de un edi'cio " tam#in (ueden so(ortar (arte del tec5o en los (asillos& Vi%as de (iso Al contrario de los lar%ueros, las vi%as de (iso corren (er(endiculares al camino, com(letando el (atr)n en $orma de cru+ !ue ves cuando o#servas de#ajo de un (uente& Las vi%as de (iso $uncionan (ara trans$erir la tensi)n de los lar%ueros a las armaduras !ue so(ortan el (uente& Vi%as alveolares: Las cuales (ermiten !ue se (ueda tener acceso a di$erentes $ormas de construcci)n "a !ue (oseen un ali%eramiento en las lneas " vanos en ma"ores dimensiones (udiendo de esta manera unirse arm)nicamente en los es(acios&
Losa
Es una estructura (lana 5ori+ontal !ue se(ara un nivel de la edi'caci)n de otro " !ue (ude servir de cu#ierta, esta se (uede construir con di$erentes (rocesos constructivos Losa maci'a
Es una losa de 5ormi%)n (retensado em(leada en a#erturas cortas " car%as !ue se distri#u"en uni$ormemente& Son las $undidas o vaciadas sin nin%1n ti(o de ali%erante& Se usan con es(esores 5asta de = cm, %eneralmente utili+an do#le malla de acero una en la (arte in$erior " otra en la (arte su(erior&
Losa ali$erada
Un sistema ali%erado consiste en la reducci)n intencional del 5ormi%)n en la +ona sometida a tracci)n de $orma tal, !ue el acero (ositivo !uede concentrado en (a!uetes uni$ormemente distri#uidos en am#as direcciones con un anc5o de nervio (ara %aranti+ar los es$uer+os de ad5erencia " cortante en la (laca&
Se clasi'can en: Losa ali%erada #idireccional
Losa ali%erada unidireccional
Losa planas
Losas (lanas son elementos de concreto armado !ue est0n a(o"adas directamente so#re las columnas, no e*iste vi%a de (or medio actuando as como un marco r%ido& La di$erencia con las losas maci+as es !ue estas est0n a(o"adas en vi%as o muros&
Losas pre(a)ricadas
Las losas (re$a#ricadas son a!uellos elementos estructurales !ue se constru"en con elementos !ue se constru"en en $0#rica " !ue se trans(ortan a la o#ra (ara su instalaci)n " ensam#le de acuerdo al (roceso constructivo de !ue se trate& La ventaja de estos sistemas es la %ran ra(ide+ en la instalaci)n, eliminaci)n de casi toda la cim#ra, reduce la mano de o#ra, so(ortan car%as altas, se ada(ta a cual!uier dise2o ar!uitect)nico, son losas de ma"or dura#ilidad (ues se reduce la corrosi)n, " (or 1ltimo el trans(orte " montaje se instala $0cilmente sin necesidad de e!ui(os mecani+ados en muc5o de los casos& Se dise2an de acurdo a las necesidades de la o#ra&
Losa spancret
Se $a#rica mediante un (roceso donde el concreto de alta resistencia es e*truido so#re una cama con ca#les de acero (res$or+ados, (roduciendo un (roducto incre#lemente resistente, !ue tolera
%randes ca(acidades de car%a " !ue (ermite alcan+ar %randes 3laros& Los 5uecos en $orma de (anal eliminan %ran (arte del (eso, " (or lo tanto, del costoB adem0s, estos 5uecos (ueden ser utili+ados (ara correr o ca#lear instalaciones&
