sistemas estructuralesIngenieros Diseando el Futuro

Sistemas Estructurales

1UNIVERSIDAD AUTNOMA DE SANTO DOMINGO.(UASD)FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA.AMIN ABEL HASBUNESCUELA DE INGENIERIA CIVILANALISIS ESTRUCTURAL ICIV-410GRUPO:INGENIEROS DISEANDO EL FUTUROSUSTENTANTES: Raymer Cuevas 100167905 Marcos Jos Perdomo 100089155 Gloria YajahiraCarera 100160534 Fermin Medina 100014616 Esther Santil Aquino 100211587 Starlin Contreras 100012382 Jorge Luis peguero 100049671 Deinner Cordero Medina 100091794 Miguel Mateo 100096797SECCIN:04TEMA:Sistemas EstructuralesPROFESOR:Dr. Justina Chvez M. FECHA: 3/Septiembre/2015

ContenidoIntroduccin4Clasificacin de los sistemas estructurales5Sistema de forma activa5Sistema de vector activo5Sistema de masa activa6Sistema de superficie activa6Estructuras de Cables6Estructuras de arcos7Piezas de los arcos7Tipos de arcos7Sistema de vector activo8Cerchas8Sistema de masa activa9Vigas9Losas9Pilares10Estructuras de superficie activa10Muros de carga11Bveda11Fundamento y utilidad de la bveda12Clasificacin de los sistemas estructurales segn el grado de indeterminacin12Sistemas estructurales hipostticos12Sistema estructurales isostticos13Sistemas estructurales hiperestticos13Conclusin14Bibliografa15

IntroduccinEn el presente trabajo se estudiara y ampliaran los conocimientos acerca de los sistemas estructurales, teniendo en consideracin los conocimientos previos como base para entender a cavidad el tema, haciendo nfasis en los tipos y clasificacin de los sistemas estructurales.Un sistema estructural constituye el estudio bsico para la construccin de toda estructura u obra civil, por tal razn, debe ser estudiado a fondo por quienes desean desempearse en el rea estructural como profesionales. Esto garantizara que el diseo elegido a la hora de ejecutar una estructura, esta est en capacidad de soportar las cargas a las que se pudiera exponer en su rango de vida til para la cual se cre. Al concluir el trabajo, el lector podr identificar cules son las exigencias prioritarias que deben cumplir las estructuras en lo referente a las fuerzas y agentes mecnicos a los que ser sometido.

Sistemas EstructuralesSistema estructural es un ensamblaje de miembros o elementos independientes para conformar un cuerpo nico y cuya funcin es soportar las cargas que actan sobre las edificaciones transmitindolas al suelo.La manera de ensamblaje y el tipo de miembro ensamblado definen el comportamiento final de la estructura y constituyen diferentes sistemas estructurales. Los elementos no se distinguen como individuales sino que la estructura constituye en s un sistema continuo como es el caso de domos, losas continuas, macizas y muros y se analizan siguiendo los conceptos y principios bsicos de la mecnica.Los sistemas compuestos de uno o varios elementos deben estar dispuestos de tal forma que la estructura total y cada uno de sus elementos sean capaces de mantenerse sin cambios apreciables en su geometra durante la carga y descarga.Las cargas que actan sobre el sistema estructural pueden ser:

Cargas puntuales: actan sobre una superficie reducida con respecto al rea total. (Kg, Ton). Cargas distribuidas: actan de manera continua a lo largo de todo el elemento o parte de l (Kg/m, Ton/m). Carga muerta o permanente: cargas de magnitud constante que actan de manera permanente sobre una estructura. Carga viva o variable: cargas de magnitud y posicin variable segn el uso de la estructura. Cargas especiales: cargas dinmicas que varan rpidamente en el tiempo y son de gran impacto sobre la estructura.

Clasificacin de los sistemas estructuralesPor su forma de trabajo los sistemas estructurales se clasifican en:Sistema de forma activaEstructuras que trabajan a traccin o compresin simple tales como cables y arcos.Sistema de vector activoEstructura en estados simultneos de esfuerzos de traccin y compresin tales como cerchas planas y espaciales.Sistema de masa activaEstructura que trabajan a flexin tales como las vigas, dinteles,pilares y prticos.Sistema de superficie activaEstructura en estado de tensin superficial tales como las placas, membranas y cascaras.Estructuras de CablesSon estructuras flexibles debido a la pequea seccin transversal en relacin con la longitud. Son apropiadas especialmente para cubiertas de grandes luces con materiales livianos donde el elemento estructural esencial es el cable y el esfuerzo fundamental es el de traccin, lo que hace que el cable cambie su forma segn la carga que se le aplique.

Las formas que se puede adoptar el cable son: Polgono funicular es la forma que adopta el cable ante fuerzas puntuales.

Parbola es la curva que adquiere el cable ante una carga horizontal uniforme repartida.

Catenariaes la figura que forma el cable ante el peso propio del mismo.

Caractersticas Resisten nicamente esfuerzos de traccin pura. La forma responde a las cargas. Cualquier cambio en las condiciones de carga afecta a la forma. Carecen de rigidez transversal. Las cargas pueden ser muy grandes en relacin al peso propio. No constituye una estructura auto portante: el diseo exigir estructuras auxiliares que sostengan los cables alturas importantes. Esto conlleva a una combinacin de sistemas estructurales diferentes.

Estructuras de arcosUn arco es la estructura lineal que cubre, por la parte superior, el vano existente entre dos pilares, entre dos porciones separadas de un muro o pared, para formar una abertura de paso entre dos espacios o la coronacin de una ventana o de una puerta.Piezas de los arcos Las piezas que forman los arcos de fbrica se llaman dovelas. Las dovelas se disponen de modo que cada una queda fuertemente comprimida entre otras dos. Con ello, el peso de cada una se convierte en empuje contra la inmediata y, en definitiva, en empuje contra los apoyos. Las dovelas pueden ser de ladrillo o de piedras. Los arcos de hormign, como es obvio, no tienen dovelas, ya que todo el arco forma una nica pieza. Las piezas de fbrica (muro o pared) sobre las que se apoya directamente el arco forman el estribo o macizo. El tmpano es la parte de la fbrica que rodea y descansa sobre el arco. Cada una de las hiladas o capas que forman un arco de fbrica recibe el nombre de rosca.Las piezas de los arcos tienen nombres concretos segn su situacin en los mismos: La dovela central, que se encuentra en el punto ms alto del arco, se denomina clave. Las dos dovelas situadas una a cada lado de la clave reciben el nombre de contraclaves. las dovelas que se encuentran en el arranque del arco, es decir, las que se asientan directamente sobre el estribo, se llaman almohadones o almohadas. Todas las piezas comprendidas entre los almohadones y las contraclaves forman los riones del arco.Tipos de arcosLos tipos de arcos ms comunes en construccin son los siguientes: Arco de medio puntoen forma de media circunferencia. Arco rebajado no llega a ser una media circunferencia. Arco de herradura se forma con un arco de circunferencia que abarca ms de la media circunferencia. Arco ojival se forma con dos arcos de circunferencia que parten de los arranques y se cortan en el punto ms alto.

Sistema de vector activoLos sistemas estructurales de vector activo son sistemas portantes formados por elementos lineales (barras) en los que la transmisin de las fuerzas se realiza por descomposicin vectorial, es decir, a travs de una subdivisin multidireccional de las fuerzas. Sus elementos (cordones, barras) trabajan en un sistema mixto de compresin y traccin.Las caractersticas principales son: triangulacin y unin mediante nudos.Las estructuras de vector activo, presentan grandes ventajas como estructuras verticales para edificios de gran altura. Proyectados adecuadamente, pueden combinar las funciones estticas de agrupamiento de cargas lineal, transmisin directa de las cargas y rgidizacin lateral frente al viento.En este sistema se cambia la direccin de las fuerzas dividiendo las cargas en diferentes direcciones a travs de dos o ms barras y la equilibran mediante las correspondientes reacciones vectoriales.En este sistema tenemos elementos como las:CerchasEs una composicin de barras rectas unidad entre si, en sus extremos para construir un armazn rgida de forma triangular, capaz de soportar cargas en su plano, particularmente aplicadas entre las uniones denominadas nodos, en consecuencia, todos los elementos se encuentran trabajando a traccin o compresin sin la presencia de flexin y cortante.

Sistema de masa activaSon sistemas de elementos rgidos y macizos (incluida su compactacin como la losa) en los que la transmisin de cargas se efecta a travs de lamovilizacin de fuerzas seccionales.

Son sistemas enestado de flexin: traccin, compresin y flexin.En este sistema podemos encontrar elementos como: vigas, losas, pilares, dinteles, prticos, etc. (wordpress, 2015)VigasLas vigas son elementos sometidos bsicamente a flexin, o sea, las cargas que descansa sobre ellas tienden a doblarlas. Sometida a flexin, una viga se estira por un lado y se comprime por el opuesto, es decir, hay una zona traccionada y otra zona comprimida. Cuando ms separada este una de la otra, menos fuerza deber ejercer para resistir una determinada flexin.Para construir una viga con nico material, este debe ser capaz de soportar la traccin y la compresin. Esta caracterstica la tiene el acero, lo que lo hace muy idneo para construcciones de vigas. Adems, permite la fabricacin de perfiles en forma de doble T con facilidad. Tambin resiste bien la atraccin y la compresin la madera, por lo que ha sido el material ms usado en las vigas hasta la difusin de las de acero y las de hormign.El hormign al contrario que el acero y la madera no es capaz de resistir la traccin, por lo que es necesario emplearlo conjuntamente con l el acero, lo cual puede hacerse de varias formas: Vigas de hormign armado en las que la traccin es absorbida por las armaduras de acero mientras que el hormign absorbe la compresin. Vigas de hormign pretensado, o sea, introduciendo en l un cable tenso que comprima al hormign de manera que compense la traccin causada por la flexin. Viga mixta en la que la parte comprimida sea de hormign y la parte traccionada sea totalmente de acero.(Enciclopedia de albaileria. Tecnica y practica constructiva)LosasLa losa es un elemento de una sola pieza, que, adems, est sometida a flexin como una viga, por lo que el material adecuado para su fabricacin es el hormign armado o el hormign pretensado (ambos tipos de hormign son capaces de resistir la flexin y pueden fabricarse piezas de gran tamao y casi de cualquier forma).Si la losa se apoya sobre dos de sus bordes paralelos, est trabajando simplemente como una viga ancha. Si se apoya por sus cuatro bordes (si es rectangular), se produce flexin en dos direcciones, y como las dos secciones colaboran a resistir las mismas cargas, la magnitud de la flexin en cada una de ellas es menor que la que habra en una losa apoyada en dos bordes.PilaresLos pilares son elementos estructurales cuya misin principal es poder resistir las cargas concentradas sobre su extremo superior, ocupando el mnimo espacio posible, lo que les confiere una gran ventaja en comparacin con las paredes: una estructura formada por pilares permite tener locales despejados que de otra manera se veran continuamente interrumpidos por paredes de carga.Resistencia y estabilidad de los pilaresUn pilar es un elemento estructural que trabaja bsicamente a compresin, ya que la fuerza que ejercen los pesos que soporta est apretando y no tirando de l.Un pilar puede fallar de dos formas diferentes: Falta por resistencia: que se produce cuando la fuerza de compresin es superior a la que es capaz de resistir el material. La resistencia de un pilar depende de la resistencia a compresin del material y del rea de la seccin del pilar. Falta por estabilidad: Los pilares se pueden pandear por lo que se deben construir de manera que no lo hagan, es decir, que sean estables. Los pilares se expanden ante cargas menores cuando ms largo son; es decir, cuanto ms esbeltos son, menos cargas son capaces de soportar.En general para evitar el pandeo conviene que las secciones sean lo ms redondeadas posibles e iguales en todas sus dimensiones. As, por ejemplo resistir mejor al pandeo un pilar de seccin cuadrada que uno de seccin rectangular, aunque las dos secciones tengan la misma rea.Estructuras de superficie activaEstas estructuras no solo hacen labores estructurales, sino que dividen el espacio interior y exterior de la edificacin. En las estructuras de superficie activa debe existir una forma determinada que permita distribuir las cargas actuantes repartindolas por toda la superficie mediante esfuerzos de pequea magnitud. El uso de pliegues o curvaturas permiten conciliarla lucha entre una eficacia horizontal para cubrir los espacios y una eficacia vertical para la resistencia frente a fuerzas gravitacionales.Son los mejores ejemplos: las placas planas plegadas, y las superficies de curvatura como las membranas y cascarones, usados para cubrir grandes superficies, como coliseos, estadios. Las placas planas plegadas permiten cubrir luces mayores que las losas, que funcionan como estructuras de masa activa.Las membranas, carpas y estructuras neumticas tienen esfuerzos bsicos de tensin y son de espesor muy reducido. Los cascarones son generalmente en concreto reforzado, con espesores menores de10 cm, que aprovechan formas geomtricas de doble curvatura y trabajan fundamentalmente a compresin. Muros de cargaLos muros y paredes de carga tienen, como el pilar, la misin primordial de sostener las cargas que se apoyan sobre su borde superior, pero, adems, por su carcter superficial estos elementos pueden desempear otras dos funciones: cerramiento, divisin y contencin. Por cerramiento se entiende la separacin entre el interior y el exterior de los edificios y por divisin la separacin entre los diferentes compartimentos de un mismo edificio. La funcin de contencin es la que desempean los muros de contencin para sostener tierras. Tambin se habla de funcin de contencin cuando no se trata de contener tierra si no otras sustancias, como por ejemplo agua (en una presa) o grano (en un silo).Esfuerzos en los muros de cargaLos muros y paredes de carga, como los pilares, trabajan esencialmente a compresin y en muchos casos puede realizar funciones parecidas, pero estos elementos estructurales tienen importantes particularidades que los diferencian. Podra parecer que un muro o una pared de carga viene a ser como una serie contina de pilares adosados, pero es caracterstico de un muro el trabajar como una unidad, lo que no ocurra con un grupo de pilares adosados. As, una carga concentrada sobre un punto del muro va transmitindose hacia abajo mientras se reparte por una zona cada vez ms amplia del muro.En muros y paredes de carga las cargas a soportar suelen ser, en relacin a su medida, ms bajas que en el pilar, por lo que los materiales como el ladrillo y el hormign, menos resistentes que el acero, son perfectamente aptos para ambos elementos. Por otro lado, y debido a su extensin, su construccin con acero los encarecera muchsimo.BvedaUna bveda es una estructura superficial que cierra por su parte superior el espacio existente entre paredes o pilares para formar un techo o sostener una escalera. En otras palabras, se podra decir que la bveda es al arco lo que el muro es al pilar. Si un muro es como la prolongacin de un pilar, una bveda es como la prolongacin de un arco.Fundamento y utilidad de la bvedaDe la misma manera que un muro no es una simple sucesin de pilares sino que debe trabajar como una unidad, tampoco una bveda debe ser una serie de arcos adosados, sino que debe formar una unidad bien trabada. Esto hace que una carga concentrada en un punto pueda ser soportada en una amplia zona de la bveda. Si la bveda no trabajar como una unidad, sera resistida por el arco sobre el que se apoyara esta carga directamente. Adems, debe estar bien trabada para que no se produzcan movimientos diferentes, en partes contiguas, lo que provocara grietas.Esta unidad se consigue en las bvedas de fbrica con aparejo apropiado, en el que se evite especialmente la continuidad de las juntas verticales. En las bvedas de hormign armado, en cambio, se logra con una armadura de reparto y longitudinal.Al igual que un arco una bveda produce un empuje sobre los elementos en que se apoya, que puede ser resistido por estos o por tirantes, o bien compensarse con el empuje de otra bveda.Elementos de la bvedaLas bvedas se componen de diversas partes, cuya denominacin tradicionalmente es: Apoyos:son las partes de los muros o pilares sobre los que descansa la bveda. Puntos de arranque:son los de los arcos que componen la bveda. Dovelas:son las piezas elementales que componen la bveda. Clave:es la dovela central que cierra la bveda. Salmeres:son las dovelas en las lneas de arranque de la bveda. Nervios:son los arcos de dovelas independientes de los tmpanos en las aristas. Luneto:es la abertura practicada en la bveda de otra bveda que penetra en ella.Clasificacin de los sistemas estructurales segn el grado de indeterminacin Sistema estructurales hiposttico Sistema estructurales isosttico Sistema estructurales hiperestticoSistemas estructurales hipostticosSon aquellos sistemas inestables y para calcularlos se recurren a las ecuaciones de la dinmica. Matemticamente una estructura es hiposttica cuando el nmero de incgnitas es menor que el nmero de ecuaciones por tanto el valor obtenido en la ecuacin de grado de indeterminacin es menor que cero.Sistema estructurales isostticosSon aquellos sistemas estables y para calcularlos se recurren a las ecuaciones de equilibrio esttico es una estructura isosttica cuando el nmero de incgnitas es igual al nmero de ecuaciones por lo tanto el valor obtenido es la ecuacin de grado de indeterminacin es igual a ceroSistemas estructurales hiperestticosSon aquellos sistemas estables, que para calcularlos se recurren a diversos mtodos motivados a que la estructura es estticamente indeterminada. Es cuando el nmero de incgnitas es mayor que el nmero de ecuaciones por tanto el valor obtenido en la ecuacin de grado de hiperticidad es mayor a cero. (Slideshare, 2015)

Conclusin

Para llevar a cabo una estructura, se ha comprendido que el proyectista debe conocer los agentes que podran afectar la misma y el rea donde ser construida y as elegir el diseoms apropiado del sistema de estructura para cumplir con las exigencias de los futuros usuarios por el tiempo que se disear.Un sistema de estructura, trabaja en conjunto con cada elemento que lo compone y en esencia, cada componente es vital para su sustento y resistir los agentes fsicos que lo atacan. Esos agentes son los que el profesional debe conocer y tener presente para ejecutar una obra civil de cualquier magnitud posible. El conocimiento de los sistemas estructurales, dar una ventaja inmensa a la hora de satisfacer las necesidades que se requieran en cuanto a obra civil se trata, ya que, podr escoger los elementos del diseo que las se adapte a las exigencias, teniendo en cuenta la seguridad y el tiempo til del sistema construido.

Bibliografaalba, E. d. (s.f.).Enciclopedia de albaileria. Tecnica y practica constructiva. (s.f.). Edicciones ceac. Recuperado el 29 de Agosto de 2015Slideshare. (29 de Agosto de 2015). Slideshare.net. Obtenido de Sistemas estructuraleses.slideshare.networdpress. (29 de AGOSTO de 2015). wordpress.com. Obtenido de https://juaco965.files.wordpress.com/2013/03/sistema-de-masa-actwordpress.com++++++. (s.f.). Obtenido de https://juaco965.files.wordpress.com/2013/03/sistema-de-masa-activa