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SISTEMAS ESTRUCTURALES

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Claudia Sarcina

on 13 December 2014

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Transcript of SISTEMAS ESTRUCTURALES

Sistemas con una forma determinada pueden sostenerse por si mismas y cubrir un espacio con un material no rígido y flexible. Las estructuras sólo están sometidas a esfuerzos normales, compresión o tracción.
Los sistemas estructurales
La forma de un objeto viene dada por la capacidad de soportar diferentes fuerzas. La consistencia que concede esta capacidad es la estructura.
LINEA ACTIVA
VECTOR ACTIVO
SISTEMAS CURVOS TRIANGULADOS
SECCIÓN ACTIVA
Son sistemas estructurales de elementos lineales rígidos y sólidos en los que la transmisión de cargas se efectúa por mobilización de fuerzas seccionales. Sus componentes estructurales están sometidos a esfuerzos internos de compresión, tracción y cortantes
SISTEMAS ESTRUCTURALES
Las estructuras neumáticas son membranas flexibles pretensadas a base de aire a presión, rigidizadas, en ocasiones, por cables que, frente a la acción de las cargas exteriores, desarrollan esfuerzos de tracción, por lo que constituyen una estructura muy ligera. Deben cumplir diversas condiciones entre las que destacan:
El material debe resistir tracciones y ser estanco al aire
La presión interior debe ser permanente y superior a la suma de todas las fuerzas exteriores.
La modificación de la forma de la envolvente llevará a una reducción del volumen cerrado.
SUPERFICIE ACTIVA
Sistemas de superficies flexibles que, a pesar de no resistir flexiones, soportan esfuerzos constantes de tracción y compresión, en los que la redirección de las fuerzas se efectúa mediante la resistencia de la superficie y una forma adecuada de la superficie


Son elementos estructurales que por su reducida sección en comparación a su longitud solo pueden transmitir fuerzas normales, tracción o compresión. La característica de los sistemas estructurales de vector activo es la triangulación y unión mediante nudos.
SISTEMAS PLANOS TRIANGULADOS
Estructuras compuestas por la unión de diversos elementos o barras en sus extremos a través de pasadores sin fricción con el fin principal de formar una armazón rígida. Se trata de un sistema bidimensional pues las fuerzas externas y reacciones se suponen en el mismo plano. Además las cargas deben aplicarse en las uniones y no en los elementos que conforman el sistema, los cuales trabajan a tracción y compresión. Cabe destacar igualmente, que se trata de uno de los sistemas más difundidos debido a que resiste notablemente la acción de las distintas cargas en relación a su peso propio, lo que permite su aplicación en espacios de grandes luces.
LAMINA DE REVOLUCIÓN
LAMINA DE DISTINTO SIGNO
Estructuras que se definen mediante un paraboloide hiperbólico. Este se inscribe bien en un cuadrilátero formado
por cuatro bordes rectos y se trata de una superficie reglada y además anticlástica de gran rigidez estructural, que transfiere cargas normales a su superficie mediante tensiones tangenciales a ella misma (compresiones en la curvatura convexa, acción de arco y tracciones en la curvatura cóncava, acción de tirante), trabajando en estados de membrana, sin provocar flexiones en el borde.
LAMINA DE SIMPLE CURVATURA
Estructuras en las que la curvatura en un punto dado es del mismo signo en todas las direcciones, excepto en una de ellas (recta generatriz) en la que vale 0. Por ejemplo, una bóveda es un elemento constructivo superficial, cuyos componentes trabajan a compresión. De esta manera, poseen una forma geométrica generada por el movimiento de un arco generatriz a lo largo de un eje. Este elemento estructural sirve básicamente para salvar el espacio comprendido entre dos muros o una serie de pilares alineados. Para su correcta construcción es necesario saber el grosor o resistencia de los muros adyacentes para asegurar que éstos puedan soportar los empujes laterales de las bóvedas que soportan. Además, en ocasiones se puede observar en sus superficies nervios en los que se concentran las líneas de empuje.

EXPLICACIÓN
LAMINARES PLEGADAS PIRAMIDALES
Al igual que los sistemas laminares plegados prismáticos, se asemejan a una cerca espacial que consta de un conjunto de elementos que se extienden en tres dimensiones formando superficies mediante pirámides. De esta manera, dicho conjunto de elementos trabajan principalmente a tracción y compresión, aunque también pueden aparecer momentos y cortantes.

LAMINARES PLEGADAS PRISMÁTICAS
Estructuras que se asemejan a una cercha espacial, estando compuestas por distintos elementos que se extienden en las tres dimensiones llegando a formar superficies a base de prismas. Los elementos que las conforman trabajan esencialmente a tracción y compresión, aunque también pueden aparecer momentos y cortantes.

SISTEMAS DE ARCOS
Los sistemas de arcos se caracterizan por el tipo de absorción de empujes horizontales con intervención mínima de flexión y corte, siendo gracias a ello una de las estructuras más económicas en lo que concierne al consumo de materiales. Los esfuerzos son proporcionales a las cargas y a la luz e inversamente proporcionales a la altura del arco. De esta manera, para minimizar los esfuerzos el arco debe ser lo más alto y liviano posible.
SISTEMAS DE CABLES
Son estructuras especialmente apropiadas para cubiertas de grandes luces con materiales ligeros, donde el elemento estructural esencial es el cable y el esfuerzo fundamental es el de tracción. Se consideran los sistemas más económicos para cubrir un espacio atendiendo a la relación peso/luz a causa de ser estructuras solicitadas exclusivamente por simple tracción.

Nuestro sistema soporta una
carga uniformemente repartida
sobre su elemento constructivo.
Finalmente, el cable rompe por
tracción.
SISTEMAS DE ESTRUCTURAS NEUMÁTICAS
SISTEMAS DE EMPARRILLADOS
Estructura que puede definirse como un sistema de vigas unidas entre sí que se extienden en dos direcciones. Si se ejerce una fuerza puntual en las intersecciones las vigas implicadas, así como las cercanas, sufren una flexión. Por otro lado, se produce una torsión en las vigas adyacentes a causa de las conexiones fijas en las intersecciones entre ellas.

Al aplicar dos cargas lineales (libros) encima de la estructura, se produce flexión en las vigas superiores (compresión en la parte superior y tracción en la inferior) y compresión en los pilares que sujetan la estructura, la maqueta rompe a cortante entre la viga y el pilar.
SISTEMAS DE PÓRTICOS
Sistema formado por la unión de dos elementos estructurales: pilares y dintel. Su comportamiento es monolítico y resisten bien tanto las cargas horizontales como verticales. Además, las vigas trabajan a flexión y las columnas a compresión.
Al aplicarle una carga lineal uniformemente repartida, los pilares soportan las fuerzas a compresión. Cuando se le aplica una carga mayor que la inicial los pilares rompen por pandeo al ser flexionados.
SISTEMAS DE VIGAS
Las vigas figuran entre los elementos estructurales más comunes, dado que la mayor parte de las cargas son verticales y la mayoría de las superficies utilizables son horizontales. Por
consiguiente, las vigas transmiten en dirección horizontal las cargas verticales, lo que implica una
acción de flexión y corte. Por ejemplo, los arcos funiculares ocupan un extremo de la escala de tensiones, con ausencia de flexión, sin embargo, las vigas ocupan el extremo opuesto, trabajando sólo a la flexión.

A nuestro sistema de viga le aplicamos una carga puntual en la parte superior, la zona de la madera trabaja a flexión transmitiendo la carga a los pilares que trabaja a compresión. Estos al tener una resistencia inferior a la madera y al estar unidos a ella por una articulación el sistema rompió por dicha articulación debido a que la carga hace que los pilares se flexionen hacia el exterior. Si este sistema hubiese estado bien ejecutado este rompería por flexión en la viga de madera.
SISTEMAS DE MUROS
Sistema estructural que requiere ser lo suficientemente resistente con el fin de soportar las cargas que le son transmitidas por los elementos que soportan, como cubiertas, forjados etc. Para lograr dicha resistencia 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. Además, los muros de carga reciben y transmiten las cargas de forma lineal, y pueden construirse recurriendo a distintos materiales: hormigón armado, piedras naturales, ladrillos de barro y bloques de mortero.

Teniendo un muro cuyo soporte es una articulación, al aplicarle una carga lineal en su parte superior de manera diagonal al suelo, el muro trabaja a flexión con respecto a esta carga y acaba rompiendo en dicha articulación por cortante.
Al aplicarle una carga puntual al globo y este ser flexible, teniendo en su interior gases que ejerce fuerza al exterior haciendo que el globo trabaje a tracción. Finalmente, la estructura no soporta la tracción al comprimirla haciendo que las fuerzas interiores expandan superficie.
Estructuras que se obtienen a partir de la revolución de una curva plana alrededor de un eje vertical soportando cargas a compresión, como por ejemplo las cúpulas. Es necesario que sean diseñadas para resistir empujes laterales ya que si no se expandirían sufriendo una tensión perimetral. Existen además varios tipos de cúpulas: elípticas y parabólicas.

Elisa Marín Claudia Sarcina
Ana Acevedo Tess Dharandas

Mecánica de las estructuras
Profesor Ricardo Santana

Al igual que el sistema de planos triangulados se trata de una estructura que consiste en la unión de un conjunto de elementos unidos por sus extremos mediante pasadores sin fricción que forman un armazón rígido, pero esta vez teniendo como resultado una forma curva. Se trata igualmente de una estructura bidimensional y las cargas también deben aplicarse en las uniones. Además se pueden distinguir tres tipos: sistemas que forman superficies de simple curvatura, sistemas que forman superficies de doble curvatura total negativa y sistemas que conforman superficies de doble curvatura total positiva.
Al aplicarle una carga puntual en la parte superior, las fuerzas se distribuyen por toda la superficie. Al ser un arco perfecto de madera solo trabaja a compresión. La carga puntual aplicada no es perpendicular al suelo por lo que la estructura aguanta una fuerza a flexión. Finalmente, rompe en la larte interior del elemento por momento flector.
Al aplicarle una carga uniformemente repartida (libros: 15Kg) en la parte superior de nuestra membrana cilíndrica larga, podemos ver como la estructura no se deforma, aguantando perfectamente el peso. Cuando aumentamos la carga (50Kg); podemos apreciar como la estructura comienza a deformarse cediendo hacia el lado derecho. A continuación aumentamos la carga (122Kg); la estructura acaba deformándose por la compresión que ejercen las cargas y tracción en los riñones ya que la estructura al estar mal pegada por una parte todo tiende a ir a la derecha.

Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Estación de Ferrocarril de Almería
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo en Tenerife
Ejemplo de Museo Louvre, París
Ejemplo de Castillo Hinchable
Ejemplo en Tenerife
Al aplicarle dos cargas puntuales a la cercha en la parte superior (aproximadamente 70 kg) comienza a deformarse por la aplicación de las fuerzas y rompe por el despegue de una de sus piezas a tracción, lo que hace que esta pieza que soportaba uno de los lados se desequilibre y se rompa el sistema.
Sobre nuestro sistema se le aplica una fuerza pequeña uniforme y debido a que no hay empotramiento en los soportes de la estructura se cierra deformándose la parte superior de la misma.
Nuestra superficie a la que se le aplica distintas fuerzas puntuales se deforma por flexión de la misma, el área que se encuentra alrededor de esta se expande por sus extremos.
En esta estructura tenemos una cúpula a la que le ejercemos una fuerza lineal uniformemente repartida y se deforma por compresión expandiendo su volumen hacia los lados
A nuestra cercha espacial le aplicamos una fuerza uniformemente repartida, aguanta cerca de 75 kg y rompe por compresión separando los elementos que las une. Se abren las pirámides hacia el exterior.


Aplicamos una fuerza uniformemente repartida de aproximadamente 62 kg a nuestra lámina plegada prismática.


Ejemplo de Tenerife
Termina de romper por compresión por la fuerza en sus nodos aplastándose y abriéndose sus extremos.
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