Transcript
1. República Bolivariana De Venezuela Ministerio del Poder Popular Para La Educación Superior Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Catedra: Proyecto de Estructura Barcelona – Estado Anzoátegui Prof: Ing. Héctor Márquez Alumno: Vicente Martinez Barcelona, Enero 2017 SISTEMASESTRUCTURALES CI: 19.673.583 2. Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra. Por ello la función de una estructura consiste en trasmitir las fuerzas de un punto a otro en el espacio, resistiendo su aplicación sin perder la estabilidad. Por tal motivo, las estructuras soportan cargas externas que deben ser resistidas sin que se observe cambios apreciables en su forma o geometría, para tal fin las estructuras generan cargas internas de equilibrio. Estas cargas internas son aquellas que actúan dentro de un estructural y son necesarias para mantener unido a laselemento partículas global se o moléculas del elemento estructural cuando la estructura encuentra sometida a cargas externas. Su determinación es la esencia del análisis estructural. obtenerlas estructura basada en De esta forma, para secciones cuando la principio estructural fundamental. se hace uso del es isostática, Cuando la estructura internas se calculan usando métodos método de las un es dehiperestática, esas cargas análisis estructural. Es por a continuación se podrá observar sobre los tipos que ello que de sistemas estructurales, concepto características, ventajas y desventajas, entre otros. INTRODUCCIÓN 3. Las Estructuras Una estructura es un ensamblaje de elementos que mantienen una forma y su unidad, teniendo como objetivo resistir las cargas resultantes de su uso y su propio peso dándole forma a un cuerpo, obra civil o maquina. Ejemplos de estructuras son: puentes, torres, edificios, estadios, techos, barcos, aviones, maquinarias, presas y hasta el cuerpo humano Los Sistemas Estructurales físico que sirve de marco para los elementos de trabajo. Un objeto puede tener, a su vez, una Un sistema estructural es el modelo estructurales, y que refleja un modo mezcla de sistemas estructurales. Pueden clasificarse por su campo de actuación (informática, molecular), sistema de trabajo (de vector activo, de compresión, de tracción) y material (fibra natural, piedra natural, cerámica). 4. Funciones estructurales específicas como: resistencia a claros horizontalesla compresión o tensión para cubrir o verticales, entre otros. Formageométrica u orientación. Materiales de los elementos. Formade unión de los elementos. Formade apoyo de la estructura. Cargas o fuerzas que soporta la estructura. Condiciones de uso, función, forma y escala. Limitaciones de forma y escala CARACTERISTICAS 5. Un sistema porticado es el que utiliza como estructura pórticos dispuestos en un mismo sentido, sobre los cuales una serie de se dispone un forjado. Es independiente de su arriostramiento, que podrá hacerse con pórticos transversales, cruces de San Andrés, pantallas u otros métodos; y del material utilizado, generalmente hormigón o madera. Este sistema es el más utilizado hoy en día en las zonas desarrolladas, especialmente en hormigón desde la patente Domino de Le Corbusier. Los forjados transmiten las cargas a los pilares o muros, y éstos a la cimentación. SISTEMAS APORTICADOS TIPOSDEESTRUCTURAS 6. Proceso de construcción relativamente simple y del que se tiene mucha experiencia. Generalmente económico para edificaciones inferiores a 20 pisos. El sistema aporticado tiene la ventaja al permitir ejecutar todas las modificaciones que se quieran al interior de la vivienda, ya que en ellos muros, al no soportar peso, tienen la posibilidad de moverse. El sistema aporticado posee la versatilidad que se logra en los espacios y que implica el uso del ladrillo. El sistema aporticado por la utilización muros de ladrillo y éstos ser huecos y tener una especie de cámara de aire, el calor que trasmiten al interior de la vivienda es mucho poco. Las luces tienen limitadas cuando se usa tradicional (generalmente longitudes concreto reforzado inferiores a 10 metros). La longitud de las luces puede ser incrementada pretensado. Generalmente, flexibles y su laterales para con el uso de concreto los pórticos son estructuras diseño por desplazamientos edificaciones con alturas superiores a 4 pisos. Este tipo de construcción húmeda es lenta, pesada y por consiguiente más cara. Obliga a realizar marcha y contramarcha en los trabajos. VENTAJAS DESVENTAJAS 7. Es el sistema de construcción más difundido en nuestro país y el más antiguo. Basa su éxito en la solidez, la nobleza y la durabilidad. Un sistema aporticado es aquel cuyos elementos estructurales principales consisten en vigas y columnas conectados a través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales de análisis (x e y). El comportamiento y eficiencia de un pórtico rígido depende, por ser una estructura hiperestática, de la rigidez relativa de vigas y columnas. Para que el sistema funcione efectivamente como pórtico rígido es fundamental el diseño y detallado de las conexiones para proporcionarle rigidez y capacidad de transmitir momentos. Económicamente no se puede fijar un límite de altura generalizado para los edificios con sistemas de pórticos rígidos, pero se estima que en zonas poco expuestas a estar alrededor de 20 pisos. Ypara zonas de límite se tiene que encontrar en sismos el límite puede alto riesgo sísmico ese alrededor de 10 pisos. CARACTERISTICAS 8. TIPOS SISTEMADEMUROSPORTANTES (ESTRUCTURATIPOTÚNEL) Se conoce como sistema tipo cajón o tipo túnel a los arreglos entre placas verticales (muros), las cuales funcionan como paredes de carga, y las placas horizontales (losas). Este sistema genera gran resistencia y rigidez lateral, pero si la disposición de los muros se hace en una sola dirección o se utiliza una configuración asimétrica en la distribución de los muros, se generan comportamientos inadecuados que propician la posibilidad del colapso. En los sistemas tipo cajón, las cargas gravitacionales se transmiten a la fundación mediante fuerzas axiales en los muros, los momentos flexionantes son generalmente muy pequeños comparados a los esfuerzos cortantes, por lo cual no se puede esperar un comportamiento dúctil, al no producirse disipación de energía Asimismo, cuando se diseñen estos sistemas, es recomendable aprovechar la gran capacidad de carga y la gran resistencia y rigidez lateral, pero recordar que al estar sometidos a considerables esfuerzos cortantes, se debe diseñar el sistema a grandes cargas laterales en el rango elástico, para no considerar reducciones importantes por comportamiento inelástico. 9. Por ser un sistema que posee gran rigidez, estará expuesto a grandes esfuerzos sísmicos, los cuales tienen que ser disipados por las fundaciones, esto significa que debe estar sustentado por un suelo con gran capacidad portante. Por poseer losas de delgado espesor, la longitud de los ramales de instalaciones de aguas servidas es limitada. En algunos casos se tiene que llegar a aumentar el espesor de la losa donde van ubicados los baños para poder cumplir con las pendientes. Por la continuidad de los muros en toda su longitud, existirán grandes limitaciones en cuanto a la distribución de los espacios internos de cada planta, por lo que su uso principal es de viviendas multifamiliares uhoteles. Generalmente se requiere en la planta baja mayores espacios libres, ya sea para estacionamientos o en el caso de un hotel para el lobby. Como no se puede aumentar el espesor de la losa, debido al encofrado, se tiene que implementar el uso de losas post-tensadas, pero esta técnica no es aplicada en Venezuela. Puede llegar a ser configuración estructural un sistema muy vulnerable si la no posee líneas de resistencias en las dos direcciones ortogonales. Por lo cual es muy importante que exista una interacción entre Arquitecto- Ingeniero al momento de realizar el proyecto. Es un sistema que constructivamente es rápido de ejecutar, ya que se utilizan encofrados de acero con forma de “U Invertida” que dispuestos en el sitio permiten vaciar los muros y las losas de manera simultánea. Se puede llegar a construir un nivel de 1200 m2 cada 3 días. Por el tipo de encofrado, el sistema permite que se construyan varios edificios simultáneamente, ya que mientras un edificio se va desencofrando, se puede ir encofrando el otro y así cumplir con los tiempos de fraguado del concreto. Comparado a un sistema aporticado tradicional, el sistema Tipo Túnel puede costar entre un 25 a 30% menos. Además de su rápida ejecución, el hecho de ya tener muros permite un ahorro en costos en la construcción de las paredes de bloques y el friso de las mismas. Es un sistema que bien configurado es poco propenso al colapso, ya que ofrece gran resistencia a los esfuerzos laterales. Como es un sistema muy rígido, donde casi no se producen desplazamientos laterales, los elementos no estructurales no sufren daños considerables. Termina siendo una estructura mucho más liviana que el sistema aporticado, y gracias a su rigidez lateral se pueden llegar a construir edificios de más de 30 pisos de altura. 10. Lo principal en este elemento, es lograr que se a lo suficientemente resistente para soportar las cargas que le son transmitidas por los elementos que soportan, como cubiertas, entrepisos, otros muros superiores, etc. Para lograr la resistencia necesaria se debe tener en cuenta, el espesor del muro, la calidad de los materiales con que se construye, la altura y el tipo de carga que soportará. Los muros de carga reciben y transmiten las cargas de forma lineal. De acuerdo al material con que son construidos, pueden ser de hormigón armado, piedras naturales, ladrillos de barro y bloques de mortero. Estos últimos son los más usados, debido al alto costo de los de hormigón, y las piedras están en desuso. Cuando los muros de carga se construyen de ladrillos, tienen espesores del largo de un ladrillo (citarón), o sea, unos 0,25 m, aunque para cargas ligeras se emplea la forma de citara, teniendo entonces el ancho que es de 0,12 m. Cuando es de bloques, el espesor será de 0,20 mque es el ancho estándar de un bloque. Tanto en un caso como en el otro, los elementos se unen entre sí con una mezclaaglutinante de cemento, arena y recebo, o de cemento, cal y arena, o de cemento y arena. 11. SISTEMACOMBINADO Es un sistema estructural en el cual: Las cargas verticales son resistidas por un pórtico no resistente a momentos esencialmente completo y las muros estructurales ofuerzas horizontales son resistidas por pórticos con diagonales. resistidas por un Las cargas verticalesy horizontales son pórtico resistentea momentos esencialmente combinado con muros estructurales o pórticos con completo diagonales y que no cumplen los requisitos de un sistema dual. Se utilizan es los grandes rascacielos, se combina la acción de los muros perimetrales y céntricos o núcleo con los marcos y entramados. Los marcos y entramados toman las cargas gravitacionales (Carga Viva y Muerta) y los muros las cargas laterales (Vientos y Sismos). 12. el edificio se tendrán Este sistema se utiliza cuando en fuerzas de distintos tipos: Compresión Flexión Tracción. Seutiliza para proyectos con características especiales como grandes volados o en cargas concentradas ciertos puntos. También se utiliza en regiones sísmicas. 13. SISTEMADUAL Es un sistema estructural que tiene un pórtico espacial resistente a momentos y sin diagonales, combinando con muros estructurales o pórticos con diagonales para que el sistema estructural se pueda clasificar como sistema dual se deben cumplir una serie de requisitos. De este modo, este es el sistema en el que con serie de requisito de manera que las cargas son muy puntuales y divididas a igual forma. Además, es si esta muy bien planteado pese a los requisitos ya que no responde a la flexión o pandeo y el esfuerzo a compresión es directo y puntual son muy rígidos. Asimismo, este trabaja muy bien al momento de los volados o salidas que intervienen ya que combinamos dos sistemas. 14. Se genera una estructura con una resistencia y rigidez lateral sustancialmente mayor al sistema de pórticos, lo cual lo hace muy eficiente para resistir fuerzas sísmicas. Y siempre y cuando haya una buena distribución de los elementos rígidos. se puede aporticado, distribución obtenerlas sistema en ductilidad y de espacios internos. Es muy común, sobretodo en la vieja práctica, que cuando se estructuras duales se supone muros resisten todas las laterales y el sistema aporticado todas las gravitacionales. Elproblema que posee este sistema estructural es que hay que ser muy cuidadoso en cuanto a la configuración de los elementos rígidos, ya que tienen una extrema diferencia de rigidez comparado a los pórticos y esto puede causar concentraciones excesivas de esfuerzos en algunas zonas del edificio y una mala distribución de cargas hacia las fundaciones. Se debe ser muy cuidadoso al momento de diseñar el sistema, ya que la interacción entre el sistema aporticado y el de muros es compleja. El comportamiento de un muro esbelto es como el de una viga de gran altura en voladizo, y el problema de interacción se origina porque el comportamiento que tendría un sistema aporticado sería muy distinto al de un murode concreto. 15. se tendrán flexión o Este sistema se utiliza cuando en el edificio fuerzas de distintos tipos: por compresión, tracción. Se utiliza para proyectos con características especiales, como grandes volados o cargas concentradas en ciertos puntos. También se utiliza en regiones sísmicas. 16. SISTEMAS ABOVEDADOS,ARCOYCÚPULA El concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros, mediante el uso de compresión interna solamente. El perfil del arco puede ser derivado geométricamente de las condiciones de carga y soporte. Para un arco de un solo claro que no esta fijo en la forma d resistencia a momento, con apoyos en el mismo nivel y con una carga uniformemente distribuida sobre todo el claro, la forma resultante es la de una curva de segundo grado o parábola. Fue un sistema muy utilizado en Mesopotamia y la edad Media europea. Para utilizarlo se necesitan materiales que aguanten bien los esfuerzos de compresión, por lo que tradicionalmente se han construido en ladrillo cerámico o piedra. Este sistema fue muy utilizado en el Imperio Bizantino siendo su ejemplo más conocido Santa Sofía, Estambul. 17. SISTEMAS DEARCOS El arco es una estructura comprimida utilizada para cubrir grandes y pequeñas luces empleando la mínima cantidad de material posible. Es capaz de resistir cargas determinadas por un estado de compresión simple. Generan fuerzas horizontales que se deben sostener mediante tensores Arcos Biempotrados Seconstruyen Generalmente de Concreto reforzado y en calones profundos. Arcos Biarticulados Sonlos mas comunes, en estos la reacción horizontal algunas veces se da por el terreno y en otras mediante un elemento interno a tensión en los denominados arcos atirantados. Arcos Triarticulados Seconstruyen generalmente en madera estructural laminada o en acero. Sonestructuras insensibles al asentamiento de los apoyos. 18. CLASIFICACIÓN SEGÚN LA COLOCACIÓN DEL TABLERO EN PUENTES Arcos con tablero superior Lascargas se transmiten al arco mediante elementos de compresión, denominados montantes o parantes. Arcos con tablero inferior Las cargas se transmiten al arco mediante elementos de tensión, denominados tirantes o tensores Los arcos pueden usarse para cubrir superficies , ya sea colocándolos paralelos, resultando en una superficie en forma de cilindro o radialmente dando una superficie de domo. El acero a permitido la construcción de arcos de grandes luces y muy livianos. Usando secciones tubulares. Para aligerar el consumo de material y aumentar su eficiencia a compresión , con el control de la tendencia al pandeo. 19. ELEMENTOS COMPONENTES DEL ARCO 20. SISTEMAS DECABLES Son estructuras especialmente apropiadas para cubiertas de grandes luces con materiales (livianos) donde elligeros es el cableelemento estructural esencial fundamental es el de tracción. A causa de y el esfuerzo ser estructuras solicitadas exclusivamente por simple tracción, son los sistemas más económicos para cubrir un espacio atendiendo a la relación peso- luz. El cable adopta la forma de un poligonal (cargas concentradas), de una curva catenaria (peso propio) o la proyecciónparabólica (cargas uniformes distribuidas en horizontal) en función de la carga actuante. 21. Peso propio reducido Mayor velocidad de elevación. Seguridad (rotura progresiva VENTAJAS INCOVENIENTES X Exigen poleas y tambores más grandes Características: *Resisten únicamente esfuerzos de tracción pura. *La forma responde a las cargas. *Cualquier cambio a las condiciones de carga afecta a la forma. *Carecen de rigidez transversal. *Las cargas pueden ser muy grandes con relación al peso propio. Noconstituye una estructura autoportantes: El diseño exigirá estructuras auxiliares que sostengan los cales a alturas importantes. Esto conlleva a una combinación de sistemas estructurales diferentes. 22. Sistema de cables paralelos Sistema de cables radiales Sistema de cables biaxiales Tipos de cables: *Guaya galvanizado para cables de guayas paralelas de puentes. Eldiámetro recomendado 0,196 pulgada. *Cordón galvanizado de puente: formado por varias guayas, de diámetros diferentes y unidos de forma enrollada. *Cuerda galvanizada de puente: formada por seis cordones torcidos alrededor de un cordón central 23. Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización alcanzada en la región o país donde se utiliza. Se lo elige por sus ventajas en plazos de obra, relación coste de mano de obra – coste de materiales, financiación, entre otros. De esta forma, las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes. Los perfiles metálicos son aquellos productos laminados, fabricados usualmente para su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Se distinguen: Perfil T,Perfiles doble T,Perfil IPN,Perfil IPE,Perfil HE. Perfiles no ramificados: Perfil UPN, Perfil L,Perfil LD. 24. carpintería metálica a las queSe conoce como empresas de utilizan profesionales que se comercialización de productos metálicos, como acero aluminio, para los mercados de la construcción, de productos industria orientada dedican a la fabricación y y y aldecoración, así como la gama cerramiento integral de la vivienda: puertas, ventanas, persianas laminadas, extrusionadas, de seguridad, cajones de registro laminados, y de rotura de puente térmico, contraventanas de lamas, orientables, mosquiteras, accesorios de accionamiento, rejas de hierro y forjado, artístico, entre otros. Asimismo, en los trabajos más habituales de carpintería metálica se utilizan el acero (aceros al carbono, aleados, de baja aleación ultra-resistentes, inoxidables, de herramientas), hierro, aluminio, cobre, latón, bronce, cristal, plástico. Perfiles especiales en carpintería metálica: Tubos. Ángulos o perfiles en L. Pletinas-perfiles en U. Perfiles en T. Perfiles en H. Cuadradillos. A todos los materiales les debe ser de aplicación las Normas locales, u homologación internacional. 25. • Los Tubos de Carpintería Metálica y Muebles (también conocidos como Tubo Pulido), son de uso general en la Fabricación de Muebles
