Definiciones de Arquitectura y Estructuras

Introducc Introduc c ión a los los Tipos Tipos Est Estruc ructt urales urales

Resumen – 1ra Parte Indice Unidad 1: Concept Conceptos os Genera Generales les.................. ..................................... ..................................... .............................3 ...........3

Definición Definición de Arquitectura Arquitectura:: .................................. .................................................... ................................... ....................3 ...3 Definición Definición de Estructuras Estructuras:........................ :......................................... .................................. .................................3 ................3 Exigencias básicas de las Estructuras:.....................................................3 Unidad 2: Cargas......... Cargas........................... .................................... .................................... ..................................... .............................5 ..........5 Definición Definición de Cargas: Cargas: ................................. .................................................. .................................. ..............................5 .............5 Clasificación según el tiempo de aplicación las cargas se clasifican en:.5 Clasificación según su estado inercial (que se refiere al estado de reposo o movimiento en que se encuentra la larga en el momento de actuar) éstas se clasifican clasifican en: .................................. .................................................... ................................... ................................... .........................5 .......5 Según como sea la dirección del movimiento podemos clasificarlas en :6 Clasificación según su ubicación en el espacio:.......................................6 Carga del Viento: Viento: .................................... ...................................................... .................................... ..................................7 ................7 Cargas Cargas Sísmicas:........... Sísmicas:............................. ..................................... ..................................... .................................... ......................7 ....7 Cargas Cargas por presión del agua:................... agua: ....................................... ....................................... ..............................7 ...........7 Cargas Cargas por presión presión del terreno:.......................... terreno:............................................. ...................................... .....................7 ..7 Unidad 3: Estática – Resistencia Resistencia de los Materiales Materiales .................. ..................................8 ................8 Definición Definición de Estática: Estática: ................................. ................................................... ................................... ............................8 ...........8 Principios:...... Principios:........................ .................................... .................................... .................................... .................................... .....................8 ...8 Fuerza Fuerza axial: .................................... ...................................................... .................................... .................................... ......................8 ....8 Principio Principio de Acción Acción y Reacción: Reacción:................ .................................. .................................... ..............................8 ............8 TENSIÓN ADMISIBLE: ADMISIBLE:.................. .................................... .................................... .................................... .......................9 .....9 TENSION DE ROTURA: ROTURA:................. ................................... ..................................... ..................................... .....................9 ...9 COEFICIENTE COEFICIENTE DE SEGURIDAD: SEGURIDAD:................ ................................. ................................. ...........................9 ...........9 PESO ESPECÍFICO:.... ESPECÍFICO:...................... .................................... .................................... .................................... .......................9 .....9 ISOTROPÍA: ISOTROPÍA: ................................... ..................................................... .................................... ..................................... .....................10 ..10 HOMOGENEIDAD HOMOGENEIDAD:: ................................... ..................................................... .................................... ............................10 ..........10 ELASTICIDAD: ELASTICIDAD:.................. .................................... .................................... .................................... ..................................10 ................10 PROPIEDADES PROPIEDADES FISICAS: FISICAS:.................. .................................... .................................... ..................................10 ................10 PROPIEDADES PROPIEDADES QUIMICAS: QUIMICAS:................. ................................... .................................... ...............................11 .............11 PROPIEDADES PROPIEDADES MECANICAS: MECANICAS: ................................ ................................................. ..............................11 .............11 PROPIEDADES PROPIEDADES TECNOLÓGICA TECNOLÓGICAS: S:................. .................................. .................................. .....................12 ....12 Unidad 4: Estructuras Estructuras de Tracció Tracción n Pura .................. .................................... ................................13 ..............13

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Tracción: Tracción: .................................. .................................................... .................................... .................................... ............................13 ..........13 Estructuras Estructuras de Tracción Tracción Pura:......................................... Pura:.......................................................... ........................13 .......13 Materiales para su construcción:.............................................................13 Polígonos Polígonos Funiculares Funiculares:: ...................................... .......................................................... ......................................14 ..................14 Unidad 5: estructuras de Compresión Dominante..................................15 Compresión: Compresión: .................................... ...................................................... .................................... .................................... ....................15 ..15 Conceptos Conceptos generales:.... generales:...................... .................................... ................................... ................................... .....................15 ...15 Pandeo:.................. Pandeo:.................................... .................................... .................................... .................................... ............................15 ..........15 Núcleo Central: Central:.................. .................................... .................................... .................................... ..................................16 ................16 Configuración Antifunicular de las Cargas:.............................................17 Tipologías Tipologías de Apoyos: Apoyos:................... ...................................... ..................................... ..................................... .....................17 ..17 Tipologías de Cubrimiento:......................................................................18

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Unidad 1: Conceptos Generales Definición de Arquitec tur a: Arte, ciencia y técnica de proyectar y construir espacios para que el hombre pueda desarrollar sus actividades adecuadamente, sana, confortable y segura. Debe estar acorde con su tiempo, en conocimientos científicos, situación de contexto, necesidades de la población, etc. Para ello el arquitecto debe conjugar factores tales como la estética, la forma, la función, volúmenes, luz, economía, etc. Debe interpretarse como un todo funcional y no una sumatoria de partes, se puede desglosar para su estudio pero cada parte pierde sentido sin la totalidad.

Definición de Estr Estr uct uras: Es el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio arquitectónico, sin sufrir deformaciones incompatibles.

Exigenc ias básicas básicas de las Estr uct uras: Los requisitos o exigencias básicas que una estructura debe cumplir son: EQUILIBRIO: Se identifica con la garantía de que el edificio no se moverá. Tienen cierto grado de movimiento, pero comparado a las dimensiones del edificio los desplazamientos de este edificio son tan pequeños que a simple vista parece inmóvil y sin deformación alguna. Un cuerpo no se mueve en una sola dirección, si se aplican otras fuerzas de igual magnitud y dirección aplicada en sentido contrario lo anulan. Cuando esto sucede se dice que el cuerpo está en equilibrio. ESTABILIDAD: Se relaciona con el peligro de movimiento inaceptables del edificio en su totalidad. Debe estar bien equilibrado. Cuando un viento huracanado actúa sobre un edificio alto y éste no se halla adecuadamente arraigado en la tierra o equilibrado por su propio peso, puede volcarse sin www.todoarquitectura.com el sitio para estudiantes de arquitectura

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desintegrarse. El edificio es inestable desde el punto de vista rotatorio, éste peligro existe también cuando un edificio no está bien equilibrado y apoya sobre un suelo de resistencia no uniforme. Un edificio construido sobre la ladera de una colina empinada puede mostrar una tendencia a deslizarse hacia abajo por acción de su propio peso. Todos estos casos de inestabilidad se relacionan con el suelo y con los cimientos del edificio. RESISTENCIA: Se relaciona con la integridad de la Estructura y de cada una de sus partes, sometidas a cualquiera y todas las cargas posibles. Para ello se elige primero el sistema estructural y se establecen las cargas que actuarán sobre él y se compara con el tipo y magnitud de las tensiones que el material puede resistir sin peligro. Se usan coeficientes de seguridad de magnitud diversa para tener en cuenta las incertidumbres en cuanto a condiciones de carga y propiedades de los materiales. El proyectista debe verificar la resistencia ante distintas condiciones de carga a fin de obtener la peor configuración de tensiones en puntos significativos de la estructura. FUNCIONALIDAD: Se tendrá en cuenta si se cumplen las condiciones funcionales del edificio ya que éstas son previas al diseño de la obra y por lo tanto la estructura deberá facilitar, o por lo menos no interferir, el buen funcionamiento arquitectónico. La excesiva flexibilidad de una estructura puede menoscabar su funcionalidad si las deformaciones debidas a las cargas estáticas tornan difícil o incómodo el movimiento de las personas sobre aquella. ECONOMÍA: El carácter utilitario de la estructura es tan fundamental que la economía influye sobre los sistemas estructurales de edificios no utilitarios. El costo de la estructura no alcanza por lo común al 20-30% del costo total del edificio. Por lo tanto, aún una disminución sustancial en la estructura rara vez representa una economía superior a un pequeño porcentaje del costo total. Los dos factores más importantes en el costo de una estructura son los materiales y la mano de obra. A este respecto, hoy encontramos en el mundo dos tipos básicos de economía. En la primera, usual en los países industriales más avanzados, el costo de los materiales es relativamente bajo y el de la mano de obra es relativamente alto. En los países menos desarrollados, esta relación se invierte ESTÉTICA: El Arquitecto al decidir el sistema estructural que considera más conveniente para expresar el concepto del edificio, impone además sus postulados estéticos a la obra. Independientemente de ello, por tratarse de un hecho formal, la estructura es de por sí portadora de una emoción estética. Según los espacios arquitectónicos que la estructura contribuye a limitar o sostener, el análisis de los aspectos estéticos será planteado de diferente manera, es posible que la estructura se subordine a la función o que sea una parte activa en la expresión de la arquitectura.

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Unidad 2: Cargas Definición de Carga Carga s: Causa capaz de producir estados tensionales en una estructura.

Clasifi lasificc ación según el tiem po de aplicac aplicac ión las car gas se clasifican en:

PERMANENTES: son las que duran toda la vida útil de la estructura. Comprenden al peso propio de la estructura y el de todas aquellas partes de la construcción rígidas y permanentemente ligadas a ellas. Ejemplo: estructura, instalaciones, cerramientos, revestimientos, contrapisos, etc. ACCIDENTALES: son aquellas que cuya magnitud y/o posición pueden variar a lo largo de la vida útil de la estructura (actúan en forma transitoria, existiendo en determinados momentos solamente). Ejemplo: viento, personas, nieve, muebles, terremotos, etc.

Clasifi lasificc ación según su est ado inercial (que se refiere refiere al estado de reposo o movimiento en que se encuent ra la larga en el mom ento de act uar) éstas se clasifican en: ESTÁTICAS : son las que no cambian nunca su estado de reposo o lo hacen lentamente en el tiempo. En todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado de reposo, y por extensión también aquellas que tienen estado inercial despreciable, es decir que si bien varían en el tiempo lo hacen en forma muy lenta. Ejemplos: peso propio de cerramientos, solados, instalaciones, estructuras, etc.; público en salas de espectáculos; personas en oficinas y viviendas. viviendas. DINÁMICAS: son las que varían rápidamente en el tiempo. En todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado de movimiento (inercial) considerable.

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Según com o sea la direcc ión del del movimiento podemos clasificar las en : MOVILES: son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es perpendicular a la dirección en que se produce la carga.

Ejemplos: desplazamiento de un vehículo; desplazamiento de una grúa móvil sobre sus rieles; desplazamiento de un tren sobre sus rieles. DE IMPACTO: son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es coincidente con la dirección en que se produce la carga. Se caracterizan por un tiempo de aplicación muy breve (instantánea). Ejemplos: choque de un vehículo; movimiento sísmico; publico saltando sobre gradas en estadios deportivos; acción de frenado (sobre paragolpes en estación terminal de trenes); etc. Todas las cargas dinámicas (móviles o de impacto) tienen un efecto posible que es la resonancia. Todas las estructuras son en cierta medida elásticas, en el sentido que poseen la propiedad de deformarse bajo la acción de las cargas y de volver a su posición normal luego de desaparecer dicha acción .Como consecuencia, las estructuras tienden a oscilar. El tiempo en que tarda una estructura en describir una oscilación completa se llama período fundamental.

Clasifi lasificc ación según su ubicac ión en el espacio: espacio: CONCENTRADAS O PUNTUALES: Son las que actúan sobre una superficie muy reducida con respecto a la total. Ejemplos : columna o viga que apoya sobre una viga. Rueda de un puente grúa sobre la vía. Anclaje de un tensor. Distribuidas : Son las que actúan sin solución de continuidad a lo largo de todo el elemento estructural o parte de él. A la vez se dividen en uniformemente distribuidas y distribuidas no uniformes: UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS : son aquellas que mantienen un mismo valor en toda su expansión. Ejemplos de ellas son el peso propio de una losa, la presión de agua sobre el fondo de un depósito, o el público en una sala de espectáculos. NO UN IFOR IFORMEMENTE MEMENTE DISTRIBUIDAS: son aquellas en las que varía su valor en los distintos puntos de su extensión. Ejemplos de ellas son la acción del viento, una pared de altura variable, o la presión en la pared de un tanque.

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Carga del Vient o:

Este tipo de cargas no se tiene en cuenta en edificios de menos de 15 m de altura o que la proporción altura/ancho sea menor o igual a 2. Es una carga difícil de determinar, depende de la velocidad, ubicación geográfica, altura y forma de la construcción. Se recurre a los reglamentos donde se encuentran en valores expresados en kg/m 2 . Se considera dirección en direcciones desfavorables. Carga estática. No uniformemente distribuida ya que disminuye en las capas inferiores por el rozamiento con el suelo. Cargas Sísmic Sísmic as:

Son vibraciones simultáneas en forma vertical y horizontal (más intensas). Se transmiten a través de las fundaciones, son movimientos convulsivos mayores en los pisos mas altos. Cargas por presión del agua:

Cargas por presión del ter reno:

Actúa sobre las paredes de un sótano o muro de contención, originada por el deslizamiento del terreno que trata de contener. La resistencia a desmoronarse depende del terreno. Por ejemplo: La arena seca tiene un menor ángulo de deslizamiento que la tierra compacta que posee una mayor resistencia al desmoronamiento. EMPUJE PASIVO: La tierra tiende a mover la estructura. EMPUJE ACTIVO: El muro se opone al movimiento del suelo.

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Unidad 3: Estática – Resistencia de los Materiales Definición de Estát Estát ica: Se ocupa de las condiciones que deben reunir los sistemas de fuerzas para dejar en equilibrio a los cuerpos sobre los que actúan.

Principios: Hipótesis de rigidez: Se considera a los cuerpos sin movimientos ni deformacones pero esto sólo sucede a simple vista. Acción de una fuerza: Si agregamos o suprimimos un par de fuerzas iguales que actúen sobre una misma recta, y de sentido contrario (Bifuerza), no se altera el estado de equilibrio del cuerpo.

Fuerza Fuerz a ax ial: Fuerza Axial es aquella causa que modifica o tiende a modificar el estado de reposo o movimiento de un cuerpo y provoca efectos en su interior. Se mide en Kg. o en Tn. Se representa mediante vectores. Fuerza Axil normal es la resultante de las fuerzas exteriores, perpendicular al plano de la sección. Fuerzas divergentes = tracción. Fuerzas convergentes = compresión.

Principio de Ac ción y Reac Reac ción: Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otra (acción), este ejerce sobre el primero otra fuerza (reacción) que tiene el mismo valor, la misma recta de acción y sentido contrario que la primera. El principio es evidente, cuando consideramos dos cuerpos en contacto intimo, de forma que la interacción entre ellos es la de dos sistemas de fuerzas distribuidas sobre la superficie de contacto. En cada punto de la superficie en común, la acción mecánica del

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primer cuerpo por el segundo dado que las intensidades de fuerzas son opuestas, una resultante igualmente el negativo de la otra. Como consecuencia de la acción de las cargas o fuerzas externas sobre la estructura, sus elementos componentes se ven solicitados de diferente manera según su forma, posición, etc. de modo tal que la pieza, y por lo tanto el material sufrirán una deformación que será controlada por el esfuerzo del material para preservar las condiciones iniciales, siendo la tensión la medida de dicha fuerza. Llamaremos CARGA a cualquier acción o conjunto de acciones capaces de producir estados tensionales en una estructura. Las SOLICITACIONES son esfuerzos básicos que pueden resistir los materiales estructurales, según su forma, posición, vínculos y tipos de carga. Llamaremos DEFORMACIÓN a todo cambio en el estado de agregación de la moléculas de un cuerpo motivada por la acción de una carga o fuerza externa capaz de modificar las fuerzas que vinculan a las moléculas o fuerzas de cohesión propias de un cuerpo. Los ESFUERZOS varían con la modificación de las distancias intermoleculares, o sea con la deformación y crecen a medida que éstas aumentan, hasta equilibrar la fuerza exterior.

TENSIÓN ADMISIBLE: Es la que resulta de dividir la tensión de fluencia por el coeficiente de seguridad. El coeficiente de seguridad varía según el material del que se trate.

TENSION DE RO ROTU TURA: RA: Es la tensión en la que un material se rompe luego de haber pasado por el período elástico y plástico en el cual las deformaciones no desaparecen al desaparecer la carga.

COEFICI COEF ICIENT ENTE E DE SEGURIDAD: SEGURIDAD: Al no realizar cálculos exactos sobre la resistencia propia de cada material, se debe adoptar una cierta seguridad, es decir sobredimensionar, poner mayor cantidad de material para superar estos imprevistos. Cada material tiene establecidos su coeficiente de seguridad.

PESO ESPECÍFICO: Es el peso de la unidad de volumen γ = Peso/ Volumen. Unidades: T/m3 Kg/m3 Kg/cm3

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ISOTROPÍA: La isotropía es la característica de poseer iguales propiedades en cualquier dirección. Cuando la propiedad elasticidad se manifiesta en igual medida cualquiera sea la dirección en la que se ha producido la deformación o la dirección en la que se deforma, el material se denomina isótropo.

HOMOGENEIDAD: Si un cuerpo tiene en todos sus puntos igual estructura molecular o idénticas propiedades físicas se lo denomina homogéneo.

ELASTICIDAD: Propiedad de los cuerpos deformados de recuperar su posición inicial, una vez desaparecida la fuerza deformante. Es la capacidad de un cuerpo deformado de devolver el trabajo de deformación.

PROPIED PRO PIEDADES ADES FISICA FISICAS: S: Abarca el estudio y conocimiento de las formas y dimensiones en que pueden obtenerse los materiales. PESO ESPECÍFI ESPECÍFI CO : Se refiere al peso por la unidad de volumen, Y= P V Sus unidades de medida son: tn/m3 Kg/m3 Kg/cm3 POROSIDAD: Serefierre a la cantidad de poros o huecos que hay dentro de la masa. Queda expresada por un número absoluto. Valdrá 0 (cero) cuaando el material no tenga poros y tendeeerá aa valer 1(uno) como máximo. P=E P=porosidad Va Va=volumen aparente (se considera al de un sólido con poros o vacíos) COMPACIDAD: Es la inversa de la porosidad. Se refiere al grado de densidad. HIGROSCOPICIDAD: Propiedad de algunos materiales de absorver el agua y variar su Peso.

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PERMEABILIDAD: Capacidad de ciertos materiales para dejarse atravesar por los Líquidos. Puede hacerse por capilaridad, por presión o por ambas cosas a la vez. La Cantidad de líquido que penetra en el cuerpo por capilaridad mide su capacidad de absorción y está vinculado con la porosidad. Depende de la cantidad, forma y grado de comunicación de los espacios vacios del material. IMPERMEABILIDAD: Es la inversa de la permeabilidad. HOMOGENEIDAD: Si un cuerpo tiene en todos sus puntos igual estructura molecular se lo denomina homogeneo, en caso contrario, sera heterogeneo.

PROPIED PRO PIEDADES ADES QUIMICA QUIM ICAS: S: COMPOSICÍON QUIMICA: Su conocimiento es importante porque la presencia o ausencia de ciertos compuestos o elementos en los materiales puede definir algunas de sus características o propiedades. ESTABILIDDAD QUÍMICA: Interesa la resistencia que opone un material al ataque de los agentes agresivos que pudieran alterar sus propiedades.

PROPIED PRO PIEDADES ADES MECANICA MECAN ICAS: S: RESISTENCIA: Se refiere al grado de oposición que presenta un material a las fuerzas que tratan de deformarlo. Este depende de la cohesión molecular. TENACIDAD : Propiedad de admitir una deformación considerable antes de romperse. FRAGILIDAD : Es la inversa de la tenacidad. Propiedad de rommperse con poca deformación. ELASTICIDAD: Propiedad de los cuerpos deformados de recuperar su forma inicialuna vez desaparecida la fuerza deformante. PLASTICIDAD: Es la inversa de la elasticidad. Propiedad de experimentar y mantener la deformación despues de haber desaparecido la carga. ISOTROPÍA: Cuando la propiedad de elasticidad se manifiesta en igual medida, cualquiera sea la dirección en que se ha prodicido la deformación.Los materiales fundidos, tales como el acero se consideran isótropos. ANISOTROPÍA : Es la inversa de la isotropía. Si las condiciones de elasticidad varían según la dirección en que se produzcan las deformaciones, los cuerpos o materiales se califican como anisótropos. www.todoarquitectura.com el sitio para estudiantes de arquitectura

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PROPIED PRO PIEDADES ADES TECNOL TECNOLÓGICAS: ÓGICAS: Son las que permiten a los materiales recibir las formas requeridas para su empleo en construcción. Las operaciones tecnológicas fundamentales son: • de separación ; dan forma y tamaño cortando, separando o dividiendo el material • de agragación ; consiste en la unión de materiales por medios físicos, químicos o mecánicos. • de transformación ; son las que modifican el material sin necesidad de agregados ni supresiones. Las propiedades son: FORJABILIDAD: Calentar y dar forma a través de golpes. MALEABILIDAD: Posibilidad de reducir el material a láminas delgadas. DUCTIBILIDAD: Permite a los materiales estirarse, reduciéndose a hilos. PLASTICIDAD: Capacidad de deformarse y retener la nueva forma permanentemente. SOLDABILIDAD: permite vincular ciertos materiales por soldadura. CLAVADO: permite el vínculo con clavos, ej: maderas ENCOLADO : vínculo por pegado, en maderas y plásticos. RIGIDEZ: Es la capacidad para resistir la deformación. Los materiales son tanto más rígidos cuanto menores sean las deformaciones producidas por un esfuerza dado. DUREZA: Es la resistencia de un sólido a dejarse penetrar por otro por acción de una fuerza.

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Unidad 4: Estructuras de Tracción Pura Tracción: Es el estado de tensión en el cual las partículas del material tienden a separarse. Su causa se puede explicar como dos fuerzas de igual magnitud pero de sentido contrario actuando sobre la misma recta de acción.

Estr uct uras de Trac Trac ción Pura: Pura: Llamamos estructuras de tracción pura a todos a aquellos sistemas estructurales que actúan por su forma y están solicitados exclusivamente a solicitaciones internas de tracción. Denominamos tracción al esfuerzo que hacen las fibras de un elemento estructural en el cual se produce su “estiramiento” por causa de que sus moléculas se separan unas de otras. O sea que estas estructuras no resisten otro tipo de solicitación mas que el de tracción, no es sometido ni a la compresión, flexión, corte o torsión. La deformación característica es el alargamiento en la dirección de la carga y acortamiento en la otras dos dimensiones.

Materiales Materi ales para para su c onstrucc ión: Los materiales aptos para materializar una estructura de tracción se caracterizan por su GRAN FLEXIBILIDAD, o sea pequeño momento de inercia transversal, muy ELEVADA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN y POCO EXTENSIBLES, o sea elevado modulo de elasticidad “E”. Todas estas características son las que hacen que una estructura trabaje bien a la tracción, sin tener deformaciones tanto en la materialidad como en la funcionalidad. Por su forma. Los elementos se pueden clasificar en: LINEALES: Son hilos que tienen escasa sección y gran longitud, por ejemplo: alambres cables de alambres retorcidos, cordones de alambres paralelos, varillas cilíndricas, cadenas, etc. SUPERFICIALES: Son elementos de espesor despreciable y de gran superficie, por ejemplo tejido de alambre, chapas La característica importante es la adaptabilidad de los elementos que constituyen estas estructuras, que, al recibir las cargas adquieren automáticamente una forma de equilibrio funicular. Los materiales mas utilizados son: Acero: resiste igual o mas que otros materiales en una sección mas pequeña lo que ahorra espacio, tiene apariencia de liviandad, es de instalación rápida. www.todoarquitectura.com el sitio para estudiantes de arquitectura

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Aluminio: es de fácil trabajo, tiene buena conductibilidad, es resistente a la corrosión, es un material liviano, y deformable.

Polí olígonos gonos Funicular es: Los polígonos funiculares son las formas naturales para soportar esfuerzos de tracción. A medida que aumenta el numero de cargas, el polígono funicular toma un numero creciente de lados mas pequeños y se va aproximando a 1 curva. Se puede decir que a una cantidad “m” de cargas aplicadas a un cable, el polígono funicular tendrá m+1 lados. Por las cargas de servicio en una Estructura de tracción pura queda definida un polígono funicular de x cantidad de lados. Cuando aumenta esos lados queda definida una curva o al menos se aproxima a ella. La CATENARIA es la forma de equilibrio (polígono funicular de x lados) de una carga repartida a lo largo de un hilo, de una curva. Podemos hablar de la carga de su propio peso en todo el cable. Ejemplo: una cadena; el peso de sus eslabones marca una catenaria La PARÁBOLA para hacerlo más sencillo tomamos el caso de un puente donde las cargas están uniformente distribuidas horizontalmente. Es decir, es la forma de equilibrio de una carga uniformemente distribuidas a lo largo de una recta.

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Unidad 5: estructuras de Compresión Dominante Compresión: Es un estado de tensión en el cual las partículas se aprietan entre sí. Una columna sobre la cual se apoya una carga, se halla sometida a una solicitación a la compresión.

Concept os generales: Se considera como estructuras de “compresión dominante” a aquellas en que durante el transcurso de su vida útil, cualquier sección de los elementos resistentes que la componen, están solicitados exclusivamente a esfuerzos de compresión. la única limitación impuesta es que bajo cualquier estado de cargas de servicio no aparezcan tensiones de tracción en ninguna sección de la estructura. Para concluir con la definición: compresión es el estado de tensión en el cual las partículas se “aprietan” entre si. una columna sobre la cual se apoya un peso se halla sometida a compresión, por ese motivo su altura disminuye por efecto de la carga. la relación entre tensión de compresión y deformación por compresión es el modulo de elasticidad por compresión. Las deformaciones provocadas por la compresión son de sentido contrario a las producidas por tracción, hay un acortamiento en la dirección de la aplicación de la carga y un ensanchamiento perpendicular a esta dirección, esto debido a que la cantidad de masa del cuerpo no varía. Las solicitaciones normales son aquellas fuerzas que actúan de forma perpendicular a la sección; por lo tanto, la compresión es una solicitación normal a la sección ya que en las estructuras de compresión dominante la forma de la estructura coincide con el camino de las cargas hacia los apoyos, de esta forma, las solicitaciones actúan de forma perpendicular provocando que las secciones tienden a acercarse y “apretarse”. En relación con las estructuras de tracción dominante, las solicitaciones a las que están sometidas también actúan de forma perpendicular a la sección, pero en sentido inverso, provocando que las secciones de la estructura se “separen”.

Pandeo: El Pandeo es un comportamiento típico de los elementos estructurales sometidos a esfuerzos de compresión.

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Cuando la carga de compresión aumenta progresivamente llega a un valor en el cual el elemento esbelto, en lugar de limitarse a cortar su altura, curva su eje; una vez que esto ocurre aunque no se incremente el valor de la carga el elemento continúa curvándose hasta el colapso definitivo. El valor de la carga por el cual el elemento puede pandear puede ser sensiblemente inferior a la carga que resiste el material dado. En general la aparición del pandeo puede manifestarse en el tramo próximo al apoyo por ser el más cargado. Ninguna pieza sometido al esfuerzo de compresión está exenta de sufrir el pandeo. Se trata de una flexión lateral que está en relación con la esbeltez. Esbeltez = lp (luz de pandeo) b (lado menor ) La carga de pandeo de una columna depende de su material, su longitud, la forma de su sección transversal, y las restricciones impuestas a sus extremos. La carga de pandeo es proporcional al módulo de elasticidad del material; el acero resiste tres veces mas que el aluminio. Para ser resistentes a la compresión no deben ser delgados, y, sin embargo emplear una cantidad limitada de material, lo primordial es que la mayor parte del material se sitúe lejos del centro, esto se refiere al momento de inercia. En la practica, toda pequeña imperfección en el centrado de las cargas o toda falla en el material facilitan el pandeo. Las cargas de pandeo también aumentan con las restricciones impuestas a los extremos del elemento comprimido, será mayor si algún extremo esta libre. La fórmula de Euler sirve para conocer el valor de la carga a la cual el elemento estructural sufrirá el efecto de Pandeo. Este valor se agregará al calculo de las cargas permanentes. Pk= π2. E . J min Lk2 Pk: Carga crítica de Pandeo. Es el valor máximo de la carga que puede soportar el elemento en cuestión; el valor de la carga de trabajo deberá ser tres veces mayor a la de Pk. E: modulo de elasticidad o módulo de Yang. Mide la oposición del material a ser deformado. A mayor E, menor riesgo de pandeo. J: momento de inercia de la sección. Ubicación del material del modo más racional para obtener mayor resistencia, esto se logra colocando el material lejos del baricentro de la sección. En la fórmula se usa el momento de inercia mínimo. Lp: luz de pandeo. Altura de la columna aumentada o disminuida por las condiciones de sujeción de la misma, a menor altura de la columna menor posibilidad de pandear. Columna empotrada Lp=1/2

apoyada en dos puntos Lp=1

apoyada en un punto Lp=2

Núcleo Central: Se llama al área que rodea al centro g de la sección y cuya distancia máxima a este no podrá superar a 1/3 de la altura de la sección. Todas las cargas que incidan sobre esa área serán esfuerzos de compresión, pasado este límite www.todoarquitectura.com el sitio para estudiantes de arquitectura

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aparecerán esfuerzos de flexión y tracción, los cuales no podrán ser soportados por estas estructuras. Conocer el núcleo central de compresión nos servirá a saber como deben estar orientadas las cargas con respecto ala sección, de tal forma que esta pueda soportarlas sin flexarse. La excentricidad “e” es la distancia entre la fuerza y el baricentro, esta distancia no debe ser mayor a1/6 de la altura total de la sección. La parición de la excentricidad traerá como consecuencia la desuniformidad de las tensiones de compresión en la sección transversal, produciendo un incremento de estas en el borde mas próximo a la curva de presiones, pudiendo aparecer en el borde opuesto tensiones de tracción.

Configuración Ant ifunicular de las Cargas: En las estructuras de tracción pura, la distribución de las cargas a lo largo de la curva responde a la forma de catenaria, en este tipo de estructuras la curva recibe el nombre de “funicular de cargas”; En las estructuras de compresión dominante, la curva también toma la forma de catenaria pero en sentido inverso, por este motivo la curva recibe el nombre de “antifunicular de cargas”. La catenaria no difiere en gran medida de la parábola de 2º grado y que responde a carga repartida a lo largo de una cuerda. Ambas curvas pueden asimilar siempre y cuando la relación entre la luz y la flecha fluctúe del 15% al 25%.

Tipologías de Apoyos: PILAR: estructura de mampostería bajo compresión excéntrica, cuenta con una situación de equilibrio estable cuando a través del plano de su apoyo se genera una fuerza de reacción que equilibra a la fuerza total de acción. MURO: macizo de mampostería que cumple una función estructural portante de soporte de cargas verticales y de contención de empujes. Volumen prismático con dos dimensiones predominantes -largo y alto- sobre la tercera el espesor-. A su vez el muro puede ser considerado como una sucesión de pilares.

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COLUMNAS: son elementos solicitados a compresión. La longitud y la sección transversal (lado mínimo en la sección rectangular, diametro en secciones circulares), debverán estar en relación tal que, por su magnitud, no supere los valores máximos permitidos para los materiales. A dicha relación entre la altura y lado mínimo se la denomina esbeltez.

Tipologías de Cubrim Cubrim ient o: BOVEDAS: son elementos superficiales curvos de espesores importantes. Si su curva generatriz responde al antifunicular de las cargas nos aseguraremos que solo se producen tensiones de compresión, pero al aparecer otro tipo de cargas ocmo las accidentales (ej. viento) modificará el estado de solicitación produciéndose una dirferencia entre el baricentro de la sección y la nueva curva de presiones, distancia llamada excentricidad. CUPULAS: son estructuras de revolución, donde cada meridiano se comporta como una curva funicular solicitada a compresión pura. Las cúpulas son estructuras muy poco deformables ya que los paralelos actúan como anillos que restringen las deformaciones. ARCOS : También pueden ser de soporte. Su forma es la de la curva antifunicular o la de parábola de 2° grado en el caso de las cargas repartidas repart idas a lo largo de la cuerda. Es construido de materiales aptos, no flexibles, capaces de soportar solicitaciones de compresión (ladrillo, hormigón, piedra, acero, etc.) Estos arcos pueden aceptar ciertas flexiones, por efecto de las cargas accidentales, lo que hace que constituyan estructuras estables, si los apoyos son los adecuados.

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