Sistemas Estructurales en Venezuela

Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”

Extensión BarquisimetoDepartamento de Arquitectura

Alumna:Gina Valentina Gil CI. 21.054.906Arquitecto: Cedily Guedez Catedra: Proyecto de Estructura

Barquisimeto, Noviembre 2015

Estructuras Mixtas

Son aquellas estructuras resistentes que poseen secciones mixtas, es decir secciones resistentes en las cuales el acero estructural (Estructura Metálica) y el hormigo ( Estructuras de hormigón armado) trabajan en forma solida.

Se agregan a estos elementos básicos otros materiales como armaduras pasivas, armaduras de pretensar , entre otros.

Elementos Estructurales

Una pieza mixta está compuesta básicamente por tres elementos estructurales diferenciados:

oLa sección del hormigón oLa sección metálicaoLos conectores

Éstos últimos pueden llegar a reemplazarse total o parcialmente por la adherencia entre el acero y el hormigón.

Como el hormigón colabora con el acero, además de funcionar como distribuidor de cargas, está sometido a posibles deformaciones por la acción de ciertos elementos incluidos en el hormigón y solidarios con las piezas metálicas.

La misión de estos elementos llamados conectadores es evitar o controlar los deslizamientos relativos de ambos materiales. Así, el hormigón colabora en la zona comprimida aumentando la resistencia del conjunto

Uso de la Estructura Mixta El empleo de estas estructuras mixtas para forjados, dinteles y soportes, ha ido ganado posiciones por sus ventajas como: apropiada rigidez, monolitismo y arriostramientos sin fragilidad, economía de bajos costes.

Además ofrece grandes posibilidades para el uso de los materiales prefabricados por la facilidad de las uniones, permitiendo la fácil y rápida ejecución. Para el refuerzo de antiguas estructuras metálicas o de hormigón, es una de las formas más adecuadas para incrementar la capacidad portante del edificio.

Al transformar la estructura a mixta, logra soportar el aumento de las sobrecargas si es el caso en que se cambia la función del edificio por nuevas necesidades, y con este recurso consigue sobrepasar y reforzar en forma óptima los dimensionamientos a que fueron calculadas inicialmente.

El estudio de las acciones mixtas se aplica a casos límite en que el acero estructural desaparece, quedando la sección mixta reducida a una sección típica de hormigón armado o pretensado.

Aplicación

siendo aquí también de validez el paso al límite de la teoría de las secciones mixtas, en este caso en particular.De cualquier modo, ambas extrapolaciones , hormigón o metálica, no son consideradas como secciones propiamente mixtas.

Cada material por separado ofrece soluciones valiosas en el ámbito de la construcción; por ello, el empleo racional y combinado donde se aprovechan las cualidades de cada uno, limitando o eliminando lo desfavorable, se complementan con una apropiada utilización de técnicas, considerando variables como la zonificación, maquinarias, mano de obra, plazos de ejecución entre otros.De esta manera se puede obtener una solución con amplias posibilidades de diseño.

Si alternativamente se omite el hormigón, la sección mixta se reduce a una sección ordinaria de acero estructural,

Una estructura metálica es cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector industrial porque tienen excelentes características para la construcción, son muy funcionales y su coste de producción suele ser más barato que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniería, arquitectura, etc utiliza estructuras metálicas.

Estructuras Metálicas

Las estructuras metálicas constituyen un sistema construcción muy utilizado en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización. Además, posee una gran capacidad de resistencia, ya que utiliza primordialmente el acero

Elementos

Una estructura metálica está compuesta por marcos (rígidos, semi-rígidos o libremente apoyados) los cuales a su vez están compuestos por columnas, vigas y conexiones entre estos elementos.

Pueden existir una serie de combinaciones entre vigas y columnas de diferente configuración y materiales (concreto reforzado y acero estructural); por ejemplo se puede hacer la combinación de columna y viga de alma llena (vigas de acero laminadas comerciales o fabricadas), o bien la combinación de columna de alma llena y armadura como viga (elementos fabricados en taller), también la columna de concreto y la viga de armadura o bien la columna de celosía y la viga de armadura a este tipo de combinaciones se le conoce como marco rígido compuesto.

Los marcos generalmente son distribuidos de acuerdo a requisitos del diseño arquitectónico, a aspectos económicos y funcionamiento de la estructura. La función de estos elementos como se observa es soportar las cargas gravitacionales y laterales transmitidas por los elementos que sobre estos descansan, conocidos como largueros, la elección de este tipo de elementos depende de la separación entre marcos, de la separación entre estos mismos y del tipo de cubierta que se empleara, los largueros tienen la función de soportar el material utilizado como techo o cubierta.

Finalmente como parte principal de la estructura se colocan los elementos conocidos como contraventeos los cuales son colocados verticalmente entre columna y columna y horizontalmente en el sistema de techo, la función principal de estos elementos es transmitir las cargas producidas por las fuerzas de sismo o de viento al sistema de cimentación.

Se utilizan en la construcción de edificios, ya sea de

Aplicación

Otros usos pueden ser para construir monumentos, escenarios, contención de tierras ( en excavaciones profundas), estructuras para elevadores ya sea definitivos o provisionales durante la ejecución de la obra, puentes, barcos de gran calado, torres de alta tensión, estructuras de grandes grúas como las de barcos o astilleros

Las estructuras metálicas constituyen un sistema construcción muy utilizado en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización. Además, posee una gran capacidad de resistencia, ya que utiliza primordialmente el acero.

Esto le da la posibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, convirtiéndose en la mejor opción para la edificación de proyectos de gran tamaño y volumen elevado de estructuras.

Uso

Esta clase de material se ha constituido en un sistema muy eficiente del cual se han elaborado estructuras metálicas de acero, elegidas por sus ventajas entre las que se encuentran: plazos cortos en terminación de obra, menor cantidad de dinero invertido o financiación, entre otros.

Otra ventaja de las estructuras metálicas es la probabilidad de crecimiento así como de cambios de función o de cargas. En terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales apreciables, en estos casos se prefiere los entramados con nudos articulados.

De esa manera al contar con piezas prefabricadas y medios de unión de gran flexibilidad, se acortan los plazos en la puesta en marcha de centros urbanos o industriales en los que se prevén accesos y acopios dificultosos, optimizando los procesos de construcción.

oficinas o habitacionales.

Su denominación deriva de una palabra latina, cuya implicancia es la de crecer en unidad o bien la de liar, unir, atar. Al mismo tiempo, significa tener la cualidad de la maleabilidad, la posibilidad de que se le de una determinada forma o contextura a la materia.

En cuanto a la composición del concreto armado, cabe decirse que es el resultado de la mezcla de uno o más conglomerantes, como el caso del cemento, que es el empleado con mayor frecuencia. A dichos conglomerantes se los une con ciertos áridos, tales como la arena, la gravilla y la grava. Asimismo, se le suma el agua y otros aditivos en la amalgama.

Concreto Armado Aplicaciones

Las estructuras de concreto armado son aquellas que se emplean en las modernas construcciones de edificios, lozas, complejos habitacionales y demás edificaciones que requieren una construcción rápida y económica con el fin de ahorrar costos tanto en materiales como en mano de obra y tiempo de terminación. Hay que considerar que por lo general la construcción con este tipo de sistema no requiere mucho acabado final ya que su empleo combinado con encofrados de acero, proporciona un producto liso al tacto, necesitándose retoques mínimos.

La técnica constructiva del concreto armado consiste en la utilización de concreto con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El concreto armado se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de concreto proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.

Uso

El concreto al igual que otros materiales, se diseña para utilizarse en elementos estructurales que soportaran esfuerzos de carga a la compresión y a la flexión, en el primero de los casos elementos como las cimentaciones, pavimentos, columnas, y en el segundo caso las vigas, o que soporte una combinación de estas cargas como las losas de piso. Es necesario indicar que el concreto por si solo no puede soportar grandes cargas y esfuerzos, para soportar cargas de compresión en un pavimento este puede variar sus resistencias dependiendo del uso que se de a este, pero si va a soportar cargas que impliquen flexión este deberá ser reforzado con un alma de acero, conformadas con varillas de acero corrugadas, que conjunto con el concreto, conforman lo que seconoce como, concreto u hormigón armado.

Estructura de madera

La madera como recurso natural renovable es explotada en la mayor parte de los países y usada extensivamente en forma industrializada para la construcción de viviendas. La madera ha sido un material importante para la construcción de edificios a través de la historia de todas las regiones del mundo. Los países industrializados (EEUU, Canadá, Inglaterra, Alemania y Francia, entre otros), han utilizado desde hace muchos años la madera como material de construcción, bien sea sola o en combinación con otros materiales.

Pero a pesar de que Venezuela es un país con amplios recursos forestales, los sistemas constructivos tradicionalmente empleados para la construcción de los programas habitacionales se han fundamentado principalmente en el uso de materiales de construcción como el concreto y el acero, entre otros

Elementos

Es uno de los elementos estructurales que forman parte del conjunto de las estructuras de forma activa, es una composición de barras rectas unidas entre sí en sus extremos para constituir una armazón rígida de forma triangular, capaz de soportar cargas; a la hora de su diseño se debe tomar en cuenta

oElevada resistencia a la flexión, sobre todo en relación a su peso propio (la relación resistencia/peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la del hormigón).

o Alta capacidad de resistencia a tracción y compresión en dirección paralela a la fibra.

oEscasa resistencia a cortante. Esta limitación se presenta también en el hormigón pero no en el acero.

o Escasa resistencia a compresión y a tracción en dirección perpendicular a la fibra. Sobre todo en tracción, lo que supone una característica muy particular frente a los otros materiales.

oBajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero.

Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente.

oBuen comportamiento en situación de incendio.

La madera se utiliza frecuentemente en combinación con otros materiales, por ejemplo, para cerchas de cubiertas y viguetas de techo de madera en estructuras de fábrica. La madera también se utiliza con frecuencia en casas de madera prefabricadas, estructuras de madera laminada encolada, así como también torres o incluso en montañas rusas. Los techos y muros compuestos de madera laminada se están convirtiendo cada vez más importantes. En este ámbito, se construyen edificios de múltiples plantas.

Uso

Estructuraso CerramientooRevestimientooPisosoAberturaso Muebles

Tenso Estructura

Las tensoestructuras son formas arquitectónicas creadas a partir de membranas tensadas. Según a magnitud y dirección de las fuerzas se crean formas únicas combinando curvaturas en más de un eje al mismo tiempo, obteniendo formas extremadamente resistentes y de alto valor estético. Dentro de la industria del diseño arquitectónico y de la construcción, éstas cubiertas se vinculan a varios términos como:“tenso formas”, “membranas arquitectónicas”, “membranas textiles tensostáticas”, “envolturas textiles”, “tenso estructuras”; no obstante, todos los términos convergen en la definición de Arquitectura Textil

El mercado existen numerosos productos utilizados para la elaboración de coberturas, sin embargo para una tensoestructura se recomienda y exige por normativa algunas características de seguridad, principalmente las propiedades anti flama para evitar poner en riesgo la seguridad de los usuarios, también cabe mencionar las siguientes propiedades:

oLongevidad y durabilidad en óptimas condiciones•

o Resistencia al rasgado

oAusencia de deformación y estabilidad dimensional

oResistencia a los rayos Ultravioleta

oSeguridad contra incendios con materiales anti flama (indispensable )

oTratamiento de la superficie contra aparición de hongos

oEn el caso de membranas de PVC o fibra de vidrio, se recomienda recubrimiento con capas acrílicas, compuestos fluorados o teflón para mantenimiento simplificado de la suciedad y polvo. Para obtener estas propiedades, las actuales membranas están fabricadas con varias capas de distintos materiales para lograr los estándares de seguridad y requerimientos que la normativa internacional exige.

Elementos

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Ellas se componen principalmente por elementos totalmente flexibles, entre éstos tenemos la membrana textil y los cables. Además de ellos existen elementos rígidos como lo son el mástil y los puntos de anclaje que soportan y mantienen la tensión de los otros elementos. De esta manera se forma un sistema basado en la flexibilidad y la tensión

Aplicación

Las aplicaciones de las tenso estructuras van desde las pequeñas membranas textiles tensadas para terrazas privadas y jardines hasta las construcciones más complejas simulando a las grandes construcciones de obra.

Las membranas de las tenso estructuras se caracterizan por presentar una doble curvatura que hace que adopten formas tridimensionales. Gracias a la tecnología y a la ayuda de programas informáticos es posible diseñar y calcular el patronaje idóneo del tejido para una óptima resistencia ante las condiciones meteorológicas.

UsoActualmente, la arquitectura textil ya no se usa exclusivamente para la realización de cubiertas tensadas, sino que comienza a usarse también para cubrir las fachadas de los edificios, cubiertas neumáticas. Además, ha llegado al mercado industrial, para la realización de grandes espacios cubiertos, silos de almacenaje, depósitos de gas, etc.

Las tenso-estructuras abarcan diversas categorías que van desde las membranas textiles, las redes de cables pretensados, cables en forma de celosías o vigas, estructuras neumáticas soportadas por aire y algunas membranas de concreto armado.

Estas han sido usadas de diversas formas como encerramientos y techos, estructuras suspendidas (puentes), en elementos decorativos y otros, mostrando una eficiencia estructural y formas artísticamente estéticas.

La capacidad y facilidad a la hora de cubrir grandes espacios le da una característica adicional que contrasta inmediatamente con otros sistemas tradicionales. Esto permite desarrollar tenso-estructuras de gigantes dimensiones que cubren grandes estadios y pabellones de exhibición, hasta pequeñas cubiertas y marquesinas cuya función no va más allá de proteger del sol y la lluvia.