Conceptos estructurales CATEDRÁTICO: FARIAS OLIVIA ELMA ALUMNA: LIDIA ICCEN CRISTOBAL ORTIZ CARRERA: ARQUITECTURA PRIMER UNIDAD • ¿Qué es y para que nos sirve aprender la importancia de la estructura a la hora de diseñar? • Es el conjunto de elementos resistentes convenientemente vinculados entre si, se accionan y relacionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es resistir y trasmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio arquitectónico sin sufrir transformaciones • La relación concepto-forma y diseño-estructura dan como resultante una importante relación, ya que es imposible diseñar sin antes haber planeado la estructura. Es importante recordar que aunque nuestro concepto sea solo una palabra o algo intangible siempre tiene que tener una forma, y es de ahí donde entra el concepto estructural y su importancia de saber como implementarlo Recursos para el diseño estructural Estructura física: Es la disposición y orden de las partes dentro de un todo Carga: Es cualquier tipo de carga que se ejercen sobre un cuerpo Esfuerzo: Es la tensión interna que experimentan los elementos de estructura cuando son sometidas a la acción de una o varias fuerzas Torsión: Son las que hacen de un elemento tienda a torcerse sobre su eje central cizallamiento: Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares al elemento, haciendo que las partículas tiendan a resbalar ¿Cuáles son las partes de la estructura física? Elementos soportados: su misión es transmitir a la cimentación de las cargas que soporta la estructura a los elementos soportantes de la misma, son elementos horizontales como piso, entrepiso, losa, que se apoyan sobre elementos citados Elementos soportantes: Es la parte de la estructura cuya misión es transmitir a la cimentación la cargas que soportan el resto de la estructura y el peso de esta. Estos elementos verticales pueden ser muros de carga o columnas, entre otras, se apoyan sobre la cimentación Cimentación: Es la parte del edificio que transmite las cargas al terreno 5 tipos de sistemas de estructua FORMA ACTIVA Es un sistema portante de material, flexible, no rígido, se fija, no rígido. Son aquellas en que su comportamiento predominan, básicamente los esfuerzos auxiliares de comprensión o tensión Características: Desarrollan en su puntos de anclaje esfuerzos horizontales. Las absorción de estos esfuerzos es el problema esencial al proyectar un sistema estructural de forma activa. Transmiten las cargas ´por un camino directo que puede considera como vigas lineales. El sistema es valido para las redes de cables, membranas o cúpulas reticulares en la que la transmisión de cargas a pesar de realizarse en varios ejes es lineal por ausencia del mecanismo de esfuerzo constante Estructura de cables: apropiadas para estructuras de grandes luces con materiales livianos donde el elemento estructural es el cable y la tracción Estructura de tiendas: Soluciones estructurales livianas y flexibles que se encuadran dentro de las que resisten la tracción, con posibilidad de adaptar su forma al funicular de cargas externas Estructura de neumáticas: El volumen de aire encerrado en un elemento flexible y resistente a tracciones se comporta como un solido homogéneo y elástico Estructura de arcos: Estructura comprimida utilizada para cubrir grandes y pequeñas luces empleando la mínima cantidad de material posible Vector activo Son sistemas portantes formados por elementos lineales en los que la transmisión de fuerza se realiza por descomposición vectorial. El vector activo se presenta en dos formas Bidimensional: Se hace en vigas y columnas de acero, es de configuración triangular en los trayectos interiores Sus sistemas (cordones, barras) trabajan en un sistema mixto de compresión y tracción Las características principales son la triangulación y la unión mediante nudos Trabaja a compresión y tracción formado por elementos lineales de forma triangular, este sistema comprende cercas y armaduras. Se presenta en cualquier tipo de edificación, posee alta resistencia y rigidez, otorgando amplitud a espacios interiores y razonando ante todo el esfuerzo y momento que se presenta una edificación Tridimensional: Es en estructura estereométrica de conformación espacial (la geometría de las ismas pueden verse claramente en las cubiertas de surtidores de gasolina que utilizan pocos puntos de apoyo) Superficie activa Se transmite a las fuerzas externas que se le aplican basándose en continuidad de la superficie. En las estructuras de superficie activa es fundamental una forma adecuada que transmita las fuerzas actuantes y las reparta por todas las superficies en tensiones de pequeña magnitud. El conseguir una forma eficaz para la superficie según los puntos estructural utilitario y estético es un acto considerado arte. La continuidad construida de los elementos es en dos ejes, es decir, la resistencia superficial entre las fuerzas de comprensión, tracción y cortantes Es diseñado de forma más estética gracias a la continuidad de la superficie Existen tres categorías en las que se divide la superficie activa Laminas planas: Lamina continua Lamina de voladiza Laminas cruzadas. Placas planas plegadas: Son laminas o curvas unidas por artistas de losas delgadas, de forma que forma que crea una estructura espacial permite cubrir luces mayores que las losas. Se utiliza para el diseño de edificios con mucha altura para resistir la acción de cargas horizontales Membranas: Usada para cubrir grandes superficies (coliseos, estadios). Elemento estructural o de cerramiento Sección activa Son sistemas estructurales de elementos lineales rígidos y solidos en los que la transmisión se efectúa por movilización de fuerzas seleccionables Los elementos están sometidos en primero lugar a la flexión, es decir, a esfuerzos internos de comprensión, tracción y cortantes Vigas: La mayor parte de las cargas son verticales y la mayoría de las superficie son horizontales. Por lo tanto las vigas transmiten horizontalmente las cargas verticales. Lo que indica una acción de corte y flexión Las vigas trabajan solo a flexión. En una viga simplemente apoyada en dos pilares, una carga ampliada al punto medio se transmite por mitades a ambos lados. Pórticos: EL pórtico (de un vano) se comporta de forma monolítica y es más resistente tanto a cargas verticales como horizontales La estructura resistente del edificio se convierte de una forma con una serie de mallas rectangulares que permiten libremente la circulación en el interior y es capaz de resistir cargas horizontales y verticales, paralelos entre sí y unidos por viga horizontales construyen la estructura tipo “jaula” que se encuentra en la mayoría de los edificios de acero u hormigón armado Altura activa Rascacielos reticulares: Es una retícula en la que los puntos de contracción de las cargas están distribuidas uniformemente en toda la planta Variantes: Porticadas, en celosías, de pilares, laminares • Son sistemas estructurales que recogen las cargas de los pisos horizontales colocados uno encima del otro y las transmiten verticalmente a los apoyos. Debido a su altura y las acciones horizontales de viento y sismo, su estabilidad lateral es un componente principal de la edificación. Para el soporte de las cargas y su estabilidad se requiere una masa considerable en la sección de los apoyos o columnas, que reduce la disponibilidad arquitectónica de la planta del edificio. Son las estructuras usadas en los modernos «rascacielos», que ya sobrepasan los 100 pisos de altura. Los sistemas de tubo, cercha vertical, tubo en tubo, núcleo- pantalla y combinaciones de ellos permiten soportar las grandes exigencias de los vientos y sismos en edificaciones en altura. Rascacielos perimetrales: La contracción de las fuerzas están citadas en puntos en el perímetro para mantener la estructura rigidizada al mismo tiempo Variantes: Pórticos, celosías, pilares, laminas Rascacielos nucleares: Pueden soportar en la zona de contracción de las cargas que se encuentran en el centro Variantes: Voladizo, portante indirecto, combinado Segunda unidad: Materiales: Es la porcion finial de materia que cumple ciertos requisites, tales como la dureza, resistencia mecánica, Resistencia al fuego o facilidad de limpieza. Se clasifica en: • Naturales: aquellos que no han sido transformados, por ejemplo, la piedra, el bamnú, adobe, barro, tierra, madera y palma • Artificiales: Son fabricados a partir de otros materiales, por ejemplo el vidrio, yeso, cales, cemento, ceramicas, etc. Petreos Los materiales pétreos utilizados como material son las rocas. Éstas son agregados de partículas minerales muy grandes y sin forma determinada que se encuentran en la naturaleza. • Estos son materiales muy apreciados en la construcción, por ser muy resistentes a las condiciones medioambientales, pero presentan el inconveniente de tener un coste alto y ser muy pesados. • Características principales: • Son materiales duros y frágiles. • Son resistentes al desgaste. • Son muy resistentes a la oxidación y a la corrosión. • Puntos de fusión altos. • Poca resistencia a la tracción. • Económicamente accesibles. • Suelen ser inertes (no tóxicos) Metales • En la naturaleza existe una considerable cantidad de metales que se pueden obtener. Pocos de estos metales se encuentran de forma nativa en la naturaleza; estos pueden encontrarse químicamente combinados formando diversos compuestos minerales. • Principales propiedades: • Maleabilidad. • Ductilidad. • Tenacidad • Fragilidad. • Forjabilidad. • Soldabilidad. • Temple • Oxidación. • Resistencia de esfuerzos de Tensión Madera • La madera es uno de los materiales empleado desde el inicio de la existencia del ser humano. Las primeras viviendas, las cabañas, se construyeron con piedra y ramas. Debido su buena resistencia mecánica la madera pronto se empleó para construir elementos estructurales como vigas y soportes. Plastico • Grupo de materiales de origen orgánico de gran importancia en muchos sectores como transportes, embalajes, envases, medicina, construcción. La característica fundamental de estos materiales y que le da nombre es su capacidad de ser moldeados con relativa facilidad. • Están constituidos por macromoléculas denominadas polímeros • cuyo principal componente es el carbono (obtenido del petróleo). • Propiedades: • Tienen una densidad baja. • Tienen también un punto fusión bajo. • No se disuelven en agua. • Son aislantes térmicos y eléctricos. • La acción de los agentes atmosféricos los vuelve quebradizos. • • • • • • • • • • • • • Tipo de plasticos Acrílico El polietileno El PVC El polipropileno. El poliestireno. El nylon. El acetato de polivinilo. La melanina. Poliuretano. La resina epoxi. El formaldehído. El ureaformaldehído. Metales • El vidrio es un material que, en la construcción, tiene diversos usos: encontramos ladrillos de vidrio y placas de vidrio, baldosas de vidrio, y cristales o vidrios planos. • Hay distintos tipos de vidrio que se usan en construcción y que se obtienen a través de variados procesos de fabricación, y agregando distintos materiales a la materia prima básica de todos los vidrios: arena de sílice, caliza y carbonato o sulfato de sodio. • Propiedades: • La superficie a cubrir. • La seguridad requerida: resistencia a la compresión, flexión, tracción y tensión. • Las condiciones de confort buscadas: control de ruido, temperatura, iluminación, ahorro energético, etc. • La estética: hay vidrios metálicos, coloreados, vidrios cerámicos, vidrio laser, impreso, tintado, serigrafiado, etc. Textiles • Un tejido es el género obtenido en forma de lámina más o menos resistente, elástica y flexible, mediante el cruzamiento y enlace de series de hilos o fibras de manera coherente al entrelazarlos o al unirlos por otros medios. • Las naturales: proceden de plantas o animales, como la lana, el algodón, la seda y el lino. • Las fibras sintéticas: se producen por procesos químicos, como el poliéster, el nailon y el acetato. • Las fibras artificiales: están manufacturadas a partir de materia prima natural. • Propiedades: • Resistencia o tenacidad. • Elongación. • Elasticidad. • Fricción. • Resiliencia. • Longitud. • Diámetro y finura. Criterios técnicos para la selección de materiales • Comportamiento antes acciones externas: ¿Térmico, eléctrico, transparente, permeable? • Comportamiento ante el ambiente ¿Toxico, volátil, reciclable, reutilizable, genera excesivo residuos, ahorra energía? • Comportamiento mecánico; ¿Resistente a tracción? • Criterio de fabricación y en obra: disponibilidad de materia en el area local, regional o internacional • Visibilidad de ejecución: Costos, mano de obra especializada • Criterios de adecuación, compatibilidad y durabilidad: Función ornamental y contructiva • Criterios de diseño: Adaptabilidad, expresión de material y adecuación. Ejemplo de selección de materiales por criterios Mater ial Made ra Criterio de fabricación y en obra La disponibilidad de este material es facil y segura, no necesita mano de obra especializada Vinil Quizá no se maneja demasiado en la región pero no es difícil de conseguir y es fácil de manejar Requiere de mano de obra especializada o mano de obra extra, pero es muy común su uso para este tipo de espacios Acero Criterio de adecuación Es ecologica en general, por aislamiento termico, constructibilidad, escacez de residuo, etc. Su compatibilidad con cualquier material es muy ventajoza, Criterio de diseño Es un material que se puede usar en todo tipo de gustos, es adecuado para el proyecto y da mucha vista por la variedad de colores y texturas que ofrece Aunque su durabilidad es Es variada en poca para este proyecto colores y texturas, en general, sigue siendo esto es de gran barata y fácil de ventaja para reemplazar cualquier ocasión Su durabilidad es Es simple pero se extensa, comparte muy adapta muy bien a bien con otros las necesidades. materiales y se adecúa muy bien Mater ial Made ra Criterio de fabricación y en obra La disponibilidad de este material es fácil y segura, no necesita mano de obra especializada Criterio de adecuación Criterio de diseño Es ecológica en general, por aislamiento térmico, constructibilidad, escasez de residuo, etc. Su compatibilidad con cualquier material es muy ventajosa, Hormi gon arma do Es facil de encontrar y manejar, no requiere de una mano de obra especializada Alta durabilidad y rendimiendo, facil de montar Es un material que se puede usar en todo tipo de gustos, es adecuado para el proyecto y da mucha vista por la variedad de colores y texturas que ofrece Como estructural no requiere de diversidad de textura o color Acero Requiere de mano de obra especializada o mano de obra extra, pero es muy comun su uso para este tipo de espacios Su durabilidad es extensa, comparte muy bien con otros materiales y se adecúa muy bien Es simple pero se adapta muy bien a las necesidades. Bibliografía • https://es.slideshare.net/johanr94/sistemas-estructural-de-vector-activo • https://es.slideshare.net/darioutd/sistemas-de-estructuras-forma-activa • https://prezi.com/4o09odfh54mk/sistemas-estructurales-formaactiva/https://prezi.com/axdrnwlacnnh/superficie-activa/ • https://es.slideshare.net/jrvh/the-venus-project77475094?next_slideshow=1 • http://searquiunam.blogspot.com/2011/06/altura-activa-sonsistemas.html • https://es.slideshare.net/woodcarmelle/7-sistemas-estructurales-deforma-activa-el-cable
