Estructuras de Edificios y Espaciales II

ESTRUCTURAS DE EDIFICIOS Y ESPACIALES  Arq. César Augusto Covarrubias Flores

SISTEMAS DE ESTABILIZACIÓN LATERAL 

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El diseño eficiente de sistemas estructurales que desarrollen resistencia, rigidez y ductilidad ante la acción de las cargas accidentales de viento o sismo requiere del conocimiento de las opciones básicas para su formulación: - Contraventeo - Muro rígido - Marco rígido - Marco tubular

CONTRAVENTEO 

Sistema que permite distribuir de forma uniforme las cargas estructurales disipando aquellas fuerzas variables transitorias como viento o sismos. Permiten que la estructura reticular de marco y muro rígido pueda alcanzar mayores alturas, además es utilizado como sistema de refuerzo en edificaciones que han sufrido algún daño estructural.

MURO RÍGIDO 

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Placa que posee rigidez transversal gracias a su naturaleza monolítica, esto le permite lograr mayor altura y menor deformación lateral.

Sin embargo no tiene rigidez para cargas perpendiculares al plano, tiene menor flexibilidad en cuanto a diseño por lo que no permite plantas libres.

Es factible de utilizar en casa habitación y hoteles. Este sistema puede utilizarse también como núcleo para albergar elevadores, escaleras, ductos de instalaciones, entre otros.

M ARCO RÍGIDO 

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El sistema tripartita de columnas y viga sólo sirve para tomar cargas horizontales cuando se rigidizan los nudos obteniéndose un marco, mismo que posee rigidez transversal.

En edificios de altura este sistema se multiplica en ambos vectores formando una red tridimensional capaz de resistir esfuerzos verticales y horizontales.

M ARCO TUBULAR 

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Funciona como una fachada estructural, puede considerarse como muro rígido con grandes vanos o bien marcos de gran rigidez. Su desarrollo se debe fundamentalmente a las pieles y entramados de los materiales que lo componen.

Paredes estructurales se vinculan entre sí mediante aristas y entrepisos obteniendo la rigidez equivalente a la de un tubo, la cual es mucho mayor a considerar los cuatro muros rígidos por separado. Esto permite lograr mayor altura y esbeltez con menor deformación. Actualmente los edificios más altos del mundo poseen esta tipología o están basados en estos principios. Por lo general se construyen en acero.

DISTRIBUCIÓN DE APOYOS VERTICALES EN EDIFICIOS 

Existen una serie de sistemas estructurales favorables para acción de cargas gravitacionales que pueden ser verdaderos aportes al diseño de un proyecto:

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Sistema reticular. (Marco rígido)

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Sistema de apoyo periférico. (Marco tubular)

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Sistema de piso colgante. (Cables)

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Sistema en voladizo. (Vigas)

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Combinaciones de los sistemas anteriores.

SISTEMA DE PISO COLGANTE 

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Utilizan un gran apoyo que funciona a compresión, con un cable a modo de segundo apoyo, que a su vez lleva las cargas al primero. Fundamentalmente, el primer apoyo estará trabajando a compresión compuesta, el voladizo realmente será una viga que funcione a flexión, y el cable trabajará a tracción. La estructura de suspensión a tensión fue utilizada ampliamente por algunas sociedades primitivas, mediante el uso de líneas cuerdas tejidas de fibras o bambú deshebrado. Desde el punto de vista estructural, el cable suspendido es el inverso del arco, tanto en forma como en fuerza interna. La parábola del arco a compresión se jala para producir el cable a tensión. El acero es el principal material para este sistema y el cable es la forma lógica.

SISTEMA EN VOLADIZO Una estructura de elementos lineales conectados mediante juntas o nudos se puede estabilizar de manera independiente por medio de tirantes o paneles con relleno rígido. Para ser estables internamente o por si misma debe cumplir con las siguientes condiciones: o

- Uso de juntas rígidas - Estabilizar una estructura lineal: Por medio de arreglos de los miembros en patrones rectangulares cooplanares o tetraedros espaciales, a este se le llama celosía. Cuando le elemento estructural producido es una unidad para claro plano o voladizo en un plano, se llama armadura. Un elemento completo tiene otra clasificación: arco o torre de celosía.

COMBINACIONES 

Marco rígido y muro rígido. Esta combinación aprovecha las ventajas de cada uno de estos elementos estructurales. El marco absorbe la deformación por corte mientras que el muro toma la deformación por flexión.

SISTEMAS DE PISO EN EDIFICIOS 

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El sistema estructural ideal, es aquel que representa la solución óptima para resistir sin modificación alguna, las cargas verticales de diseño a la par de las cargas laterales. Esto llega a ser cierto sólo para edificios de pocos niveles y regiones donde las acciones de diseño por viento o sismo son moderadas.  A medida que incrementa la altura, los ajustes necesarios para resistir cargas laterales son mayores. El problema se plantea como un cargo adicional que hay que cubrir para contar con la resistencia necesaria a medida que aumentan los niveles. Este aspecto es el dominante al momento de elegir el sistema estructural más apropiado para el proyecto.

C ARACTERÍSTICAS: 

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La función de un sistema de piso es transmitir las cargas verticales hacia los apoyos que a su vez bajan hasta la cimentación. El espesor y características que definen la rigidez de estos sistemas están acotadas por lo general en el cumplimiento de los estados límite de servicio. El espesor total del sistema de piso resulta de la suma de los peraltes necesarios para los elementos individuales. El arreglo de las vigas debe hacer mínimo el espesor necesario de la losa y debe procurar la estandarización de elementos para fines de sencillez y costo de la edificación.

CLASIFICACIONES    

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Por su dirección y apoyo: - Losas en una dirección. - Losas en dos direcciones apoyadas en su perímetro. - Losas en dos direcciones sobre apoyos puntuales.

Por sus materiales y variantes: - Madera - Concreto reforzado - Vigueta y bovedilla. - Losa y viga de concreto fabricada en sitio. - Losa apoyada directamente sobre columnas.

BIBLIOGRAFÍA  

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 Arancibia Carvallo, Fernando (2007). Consultado el 4 de Marzo de 2011 http://facingyconst.blogspot.com/2007/12/sistema-estructurales.html

Canciani, José María y Cecilia Cei (2009). Edificios en altura ² Tipologías estructurales http://www.catedracanciani.com.ar/cancianiweb/E3/viga%20de%20tubo%20calado.pd f 

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