TEMA 2 :TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL -...

TEMA 2 :TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL

ENRIQUE DE JUSTO MOSCARDÓANTONIO DELGADO TRUJILLOANTONIA FERNÁNDEZ SERRANOMARÍA CONCEPCIÓN BASCÓN HURTADO

Departamento de Mecánica de Medios Continuos, Teoría de Estructuras e Ingeniería de Terreno. E. T. S. de Arquitectura. Universidad de Sevilla.

ESTRUCTURAS 1

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

ESQUEMA DE TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ELEMENTOS LINEALES[1] La Viga

[1.1]Función[1.2]Solicitaciones[1.3]Clasificación[1.4]Materiales

[2] El Pilar[2.1]Función[2.2]Solicitaciones[2.3]Materiales

[3] El Pórtico[3.1]Funcionamiento[3.2]Solicitaciones

[4] El Arco[4.1]Función[4.2]Solicitaciones[4.3]Materiales

[5] El Cable y el tirante[5.1]Función[5.2]Solicitaciones[5.3]Materiales

SISTEMAS ESTRUCTURALES

[9] Forjado unidireccional sobre pórticos [Pórticos planos][10] Forjado unidireccional sobre pórticos [Pórticos espaciales][11] Forjado unidireccional sobre muros[12] Forjado unidireccional o cubierta sobre arcos[13] Forjado bidireccional sobre pilares[14] Forjado bidireccional sobre muros (o vigas)

ESTRUCTURAS ESPECIALES

ÍNDICE

ELEMENTOS SUPERFICIALES[6] El Muro

[6.1]Función[6.2]Solicitaciones[6.3]Materiales

[7] El Forjado Unidireccional[7.1]Función[7.2]Funcionamiento[7.3]Solicitaciones[7.4]Tipos

[8] El Forjado Bidireccional[8.1]Función[8.2]Funcionamiento[8.3]Solicitaciones[8.4]Tipos

1

ESQUEMA DE TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL


[LINEALES]

VIGA PILAR ARCO CABLE

[SUPERFICIALES]

MURO FORJADO

SISTEMAS ESTRUCTURALES

FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE PÓRTICOS

FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE MUROS

UNIDIRECCIONAL

BIDIRECCIONAL

FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE ARCOS

FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE PILARES

FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE MUROS

2


ELEMENTOS LINEALES

3

[1.1] FUNCIÓN [1.2] SOLICITACIONES

MF

V

N

1. DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

2.DIAGRAMA DE CORTANTE

3.DIAGRAMA DE AXIL

1_LA VIGA

LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE UNA VIGA ES RESISTIR CARGAS PERPENDICULARES A SU EJE.

LA VIGA TRABAJA PRINCIPALMENTE A FLEXIÓN.

LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDA SON:

A MENUDO LAS VIGAS SUFREN TAMBIÉN AXIL, AUNQUE EN GENERAL ES DE MENOR IMPORTANCIA.

Casa HEMEROSCOPIUM [Arquitecto: Antón García- Abril]

_CORTANTE_MOMENTO FLECTOR

4

[1.3] CLASIFICACIÓN

[1.3.2] SEGÚN SU SECCIÓN

1_LA VIGA

VIGA DE ALMA LLENA

VIGA TRIANGULADA

VIGA PRINCIPAL

VIGA SECUNDARIA

LAS VIGAS SECUNDARIAS O VIGUETAS APOYAN EN LA PRINCIPAL.

LA VIGA PRINCIPAL APOYA EN LOS PILARES.

[1.3.1] SEGÚN SU FUNCIÓN:

5

1_LA VIGA

1 2 3 4 5 6 6 1 2 3 4 5 6

1. VIGA RECTANGULAR2. VIGA DOBLE T3. VIGA DE CAJA4. VIGA DE DOBLE CAJA5. VIGA CON ALMA ONDULADA6. VIGA CON DOBLE ALMA ONDULADA

1. VIGA 2. VIGA EN U (UPN)3. VIGA DOBLE T (HEB)4. VIGA EN CAJÓN5. VIGA DE PERFIL HUECO6. VIGA ALVEOLAR (VIGA BOYD)

EN DOBLE T (IPE)

1

1. VIGA 2. VIGA TRAPEZOIDAL3. VIGA EN T

4. VIGA EN I5. LOSA CON NERVIO6. LOSA CON DOBLE NERVIO

RECTANGULAR

1 2 3 4 5 6

LAS VIGAS PUEDEN SER DE HORMIGÓN, ACERO O MADERA.

[1.4.1] HORMIGÓN:

[1.4] MATERIALES:

[1.4.2] ACERO: [1.4.3] MADERA:

6

1. DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

2.DIAGRAMA DE CORTANTE

3.DIAGRAMA DE AXIL

MF V N

2_EL PILAR


EL PILAR TRABAJA PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN, A FLEXIÓN COMPUESTA (AXIL+FLECTOR) O A FLEXIÓN

COMPUESTA ESVIADA (AXIL+DOS FLECTORES).

LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDA SON:

A MENUDO, LOS PILARES SUFREN TAMBIÉN ESFUERZO CORTANTE. EN GENERAL, EL CORTANTE EN PILARES ES:

LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE LOS PILARES ES MANTENER ELEVADA LA ESTRUCTURA DEL FORJADO SUPERIOR (PUEDE

SER LA CUBIERTA O EL SUELO DE LA SIGUIENTE PLANTA).

Edificio CAJA GRANADA [Arquitecto: Alberto Campo Baeza]

- AXIL- MOMENTO FLECTOR

- PEQUEÑO, PARA ACCIONES VERTICALES.- GRANDE, PARA ACCIONES HORIZONTALES.

7

2_EL PILAR

1

1. PILAR RECTANGULAR2. PILAR CIRCULAR

1. PILAR SIMPLE CON PERFIL HEB2. PILAR SIMPLE CON PERFIL TUBULAR CIRCULAR3. PILAR SIMPLE CON PERFIL TUBULAR RECTANGULAR4. PILAR EN CAJÓN CON DOBLE PERFIL Y PRESILLAS

5. PILAR EN I CON DOBLE PERFIL Y PRESILLAS6. PILAR EN CRUZ CON CUATRO PERFILES ANGULARES

1. PILAR 2. PILAR CIRCULAR

RECTANGULAR

1 2

4 5 6

1 2

LOS PILARES PUEDEN SER DE ACERO, HORMIGÓN O MADERA

32

8

[2.3.1] HORMIGÓN:

[2.3] MATERIALES:

[2.3.2] ACERO: [2.3.3] MADERA:

SI LA UNIÓN ENTRE VIGA Y PILAR ES RÍGIDA, LA VIGA TRANSMITE A LOS PILARES CARGA

VERTICAL + MOMENTO (Y A MENUDO, TAMBIÉN CARGA HORIZONTAL). EN ESTE CASO

EL PILAR FUNCIONA A FLEXIÓN COMPUESTA (AXIL + FLECTOR)

V

[3.1] FUNCIONAMIENTO [3.2] SOLICITACIONES

3_LA UNIÓN DE LA VIGA Y EL PILAR: EL PÓRTICO

EL PÓRTICO ES UN SISTEMA ESTRUCTURAL FORMADO POR VIGAS Y PILARES. LAS

VIGAS APOYAN SOBRE LOS PILARES TRANSMITIENDOLES LA CARGA.

1.DIAGRAMA DE AXIL

N

SI LA UNIÓN ENTRE VIGA Y PILAR ES ARTICULADA, LA VIGA SÓLO TRANSMITE A LOS

PILARES CARGA VERTICAL. EN ESTE CASO LOS PILARES FUNCIONAN A COMPRESIÓN

SIMPLE (SÓLO AXIL).

NMF

1. DIAGRAMA DE MOMENTO

FLECTOR

2.DIAGRAMADE CORTANTE

3.DIAGRAMA DE AXIL

SEDE ARCELOR [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]

Greenwich Academy Upper School [Arquitectos: SOM]

9


4_EL ARCO

LA FUNCIÓN DEL ARCO ES SOPORTAR CARGAS VERTICALES. A DIFERENCIA DE LA

VIGA, Y GRACIAS A SU FORMA, EL ARCO ES UN ELEMENTO QUE FUNCIONA

PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN.

EL ARCO TRABAJA A COMPRESIÓN SIMPLE O COMPRESIÓN COMPUESTA.

ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO:

AXIL (COMPRESIÓN)

A MENUDO EL ARCO TAMBIÉN ESTÁ SOMETIDO A MOMENTO FLECTOR, AUNQUE

EN GENERAL ÉSTE ES DE MENOR IMPORTANCIA QUE EL AXIL

Santuario PADRE PÍO [Arquitecto: Renzo Piano]

Rv Rv

RH RH

MFN

AXIL MOMENTO FLECTOR

10

[4.3.1] FÁBRICA

[4.3.3] ACERO

4_EL ARCO

[4.3.2] HORMIGÓN

LOS ARCOS PUEDEN SER DE FÁBRICA, HORMIGÓN, ACERO O MADERA.

Arco de Hormigón en KINGSTON

[4.3.4] MADERA

Bodega PEREZ CRUZ [Arquitecto: José Cruz Ovalle]

ACUEDUCTO DE SEGOVIA

SANT LOUIS GATEWAY [Arquitecto: Eero Saarinen]

[4.3] MATERIALES:

11


5_EL CABLE Y EL TIRANTE

LA FUNCIÓN PRINCIPAL DEL CABLE ES UNIR DOS PARTES DE UNA ESTRUCTURA, O UNIR

LA ESTRUCTURA AL TERRENO. LOS CABLES SÓLO PUEDEN TRANSMITIR FUERZA EN LA

DIRECCIÓN DE SU EJE.

EL CABLE SIEMPRE TRABAJA A TRACCIÓN.

ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO

AXIL (TRACCIÓN)

Pabellon de Europa Expo´92 [Karsten K. Krebs]

1.LEY DE AXIL

Puente del Alamillo [Santiago Calatrava]

[5.3] MATERIALES

LOS CABLES/TIRANTES SON DE ACERO.

N

Renault Distribution Centre [Foster + Partners]

12


ELEMENTOS SUPERFICIALES

13


6_EL MURO

LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE LOS MUROS DE CARGA ES, COMO LOS PILARES, SOSTENER

LA ESTRUCTURA DEL FORJADO SUPERIOR. LOS MUROS TIENEN LA FUNCIÓN

ADICIONAL DE DIVIDIR EL ESPACIO.

EN EL CASO DE MUROS DE CONTENCIÓN, SU FUNCIÓN ES CONTENER EL EMPUJE

HORIZONTAL (DE TIERRAS O DE AGUA) QUE SE EJERCE SOBRE UNA DE SUS CARAS.

EL MURO TRABAJA PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN, O A FLEXIÓN COMPUESTA

(AXIL + FLECTOR). LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO SON:

AXILMOMENTO FLECTOR

LOS MUROS PUEDEN SUFRIR TAMBIÉN ESFUERZO CORTANTE. ÉSTE ES

PARTICULARMENTE IMPORTANTE EN EL CASO DE ACCIONES HORIZONTALES.

e

CARGA CENTRADACARGA EXCÉNTRICA

=

14

CARGA CENTRADA + MOMENTO

6_EL MURO

LOS MUROS PUEDEN SER DE FÁBRICA, HORMIGÓN O MADERA.

Villa BORDEAUX [Arquitecto: Rem Koolhaas]Bodegas DOMINUS [Arquitecto: Herzog & Meuron] Escuela infantil, Isla Cristina [Área Arquitectura, Foto: A. Arévalo]

15

[6.3.1] FÁBRICA:

[6.3] MATERIALES:

[6.3.2] HORMIGÓN: [6.3.3] MADERA (ENTRAMADO):

[7.1] FUNCIÓN

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL

[7.3] SOLICITACIONES

LAS FUNCIONES DEL FORJADO UNIDIRECCIONAL SON:

LOS FORJADOS UNIDIRECCIONALES TRANSMITEN LA CARGA EN UNA SOLA DIRECCIÓN.

LA DIRECCIÓN DE LA CARGA VIENE MARCADA POR SUS ELEMENTOS RESISTENTES (NERVIOS O

VIGUETAS).

LOS FORJADOS UNIDIRECCIONALES SE COMPONEN DE:

ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (VIGUETAS, NERVIOS...)

PIEZAS DE ENTREVIGADO(BOVEDILLAS, TABLONES...)

LOS ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (VIGUETAS, NERVIOS...) DEL

FORJADO TRABAJAN PRINCIPALMENTE A FLEXIÓN:

(FLECTOR + CORTANTE)

PUEDEN TAMBIÉN ESTAR SOMETIDOS A ESFUERZO AXIL, AUNQUE

ÉSTE SERÁ EN GENERAL DE MENOR IMPORTANCIA.

[7.2] FUNCIONAMIENTO

RESISTIR LAS CARGAS SUPERFICIALES QUE ACTÚAN SOBRE EL PISO DE LA VIVIENDA Y TRANSMITIR

ESAS CARGAS A LOS ELEMENTOS SOBRE LOS QUE APOYA (VIGAS O MUROS).

RIGIDIZAR LA PLANTA FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES.

16

[7.4] TIPOS


Bovedilla

Capa de compresión

Vigueta

[7.4.1] UNIDIRECCIONAL DE VIGUETAS:LAS VIGUETAS PUEDEN SER DE MADERA, ACERO U HORMIGÓN (SEMIRRESISTENTES, PRETENSADAS O ARMADAS).

LUCES HABITUALES: 4,5 - 6,5M

17

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL18

[7.4] TIPOS

[7.4.2] UNIDIRECCIONAL DE HORMIGÓN ARMADO IN SITU:

LUCES HABITUALES: 5 - 7M


[7.4] TIPOS

[7.4.3] UNIDIRECCIONAL DE PLACAS ALVEOLARES:



Stahl House [Arquitecto: Pierre Koenig]

Burwash House [Arquitecto: Pierre Koenig]

20

[7.4] TIPOS

[7.4.4] UNIDIRECCIONAL DE CHAPA PERFILADA:

LUCES HABITUALES: 1,5 - 2,5M


[7.4] TIPOS

[7.4.5] UNIDIRECCIONAL DE CHAPA COLABORANTE CON HORMIGÓN (MIXTO):

LUCES HABITUALES: 3,5 - 4M

LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES TRANSMITEN LA CARGA EN DOS DIRECCIONES. PARA ELLO, ESTE TIPO DE

FORJADOS POSEEN SUS ELEMENTOS RESISTENTES O NERVIOS EN AMBAS DIRECCIONES, FORMANDO UNA

RETÍCULA.

LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES SE COMPONEN DE:

[8.1] FUNCIÓN

8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL


LAS FUNCIONES DEL FORJADO BIDIRECCIONAL SON:

[8.3] SOLICITACIONES

LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES TRABAJAN PRINCIPALMENTE A

FLEXIÓN EN LAS DOS DIRECCIONES (FLECTOR + CORTANTE).

PUEDEN TAMBIÉN ESTAR SOMETIDOS A ESFUERZO AXIL, AUNQUE

ÉSTE SERÁ EN GENERAL DE MENOR IMPORTANCIA.

ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (NERVIOS EN LAS DOS DIRECCIONES)

PIEZAS ALIGERANTES (CASETONES)

RESISTIR LAS CARGAS SUPERFICIALES QUE ACTÚAN SOBRE EL PISO DE LA VIVIENDA

Y TRANSMITIR ESAS CARGAS A LOS ELEMENTOS SOBRE LOS QUE APOYA (VIGAS O

PILARES).

RIGIDIZAR LA PLANTA FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES.

22

8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL

Pabellón de Alemania en Barcelona [Arquitecto: Mies Van der Rohe]

23

[8.4] TIPOS

[8.4.1] BIDIRECCIONAL DE LOSA MACIZA:


8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL24

[8.4] TIPOS

[8.4.2] FORJADO RETICULAR (LOSA ALIGERADA):


SISTEMAS ESTRUCTURALES 25

ŸUNIDIRECCIONALES

ŸBIDIRECCIONALES


9_FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE PÓRTICOS [PÓRTICOS PLANOS]

Bailey House [Arquitecto: Pierre Koenig]

Casa MALIN [Arquitecto: John Lautner][REPRESENTACIÓN EN PLANTA]

Pórtico 1

Pórtico 2

LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LAS VIGAS DE LOS

PÓRTICOS, Y DE ÉSTAS, A LOS PILARES, QUE A SU VEZ LAS LLEVAN

HASTA EL TERRENO.

LOS PÓRTICOS SON PARALELOS ENTRE SÍ.

26


[REPRESENTACIÓN EN PLANTA]

Pórtico 1

Pórtico 2

Pórt

ico 3

Pórt

ico 4

Pórt

ico 5

Pórt

ico 6

Pórtico 7

Pórtico 8

LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LAS VIGAS DE LOS PÓRTICOS,

Y DE ÉSTAS, A LOS PILARES, QUE A SU VEZ LAS LLEVAN HASTA EL TERRENO.

A DIFERENCIA DEL CASO ANTERIOR, EN ESTE CASO HAY PÓRTICOS EN DOS

DIRECCIONES PERPENDICULARES.

EN LOS PILARES COMPARTIDOS POR DOS PÓRTICOS PERPENDICULARES

HABRÁ FLEXIÓN EN LAS DOS DIRECCIONES (FLEXIÓN ESVIADA), ADEMÁS DEL

AXIL DE COMPRESIÓN. PLANTA de forjado unidireccional sobre pórticos espaciales

2710_FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE PÓRTICOS [PÓRTICOS ESPACIALES]



LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LOS MUROS SOBRE

LOS QUE APOYA, LOS CUALES LA LLEVAN HASTA EL TERRENO.

LOS MUROS SON PARALELOS ENTRE SÍ.

2811_FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE MUROS

Iglesia de San Román


EN ESTE CASO, EL FORJADO NORMALMENTE ES DE CUBIERTA, Y TIENE FORMA CURVA, AUNQUE SUS

ELEMENTOS RESISTENTES (VIGUETAS, CORREAS) SON RECTOS.Mercado de Santa Caterina [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]

Mercado de Santa Caterina [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]

2912_FORJADO UNIDIRECCIONAL O CUBIERTA SOBRE ARCOS


Willis Faber & Dumas Headquarters [Arquitecto: Fosters and Partners]

Stansted Airport Railway Station. Londres [REPRESENTACIÓN EN PLANTA]

EL FORJADO BIDIRECCIONAL (RETICULAR O LOSA MACIZA)

TRANSMITE LA CARGA EN DOS DIRECCIONES, POR LO CUAL NO

HACEN FALTA VIGAS. EN ESTE CASO, LA CARGA SE TRANSMITE

DIRECTAMENTE DESDE EL FORJADO A LOS PILARES.

3013_FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE PILARES


2 Casas en Ponte de Lima [Arquitecto: Soto de Moura]


EL FORJADO BIDIRECCIONAL (RETICULAR O LOSA MACIZA)

TRANSMITE LA CARGA EN LAS DOS DIRECCIONES PERPENDICULARES,

A LOS MUROS O VIGAS SOBRE LAS QUE APOYA.

3114_FORJADO BIDIRECCIONAL SOBRE MUROS [O VIGAS]

ESTRUCTURAS ESPECIALES

LÁMINAS

MALLAS DE BARRAS

ESTRUCTURAS TENSADAS

Construcción del restaurante Los Manantiales [Félix Candela] Iglesia de Cuernavaca [Félix Candela] Restaurante Los Manantiales [Félix Candela]

Fiera Milano [Arquitecto: Massimiliano Fuksas] BZ Bank Berlín [Frank O. Gerhy] Museo Británico de Londres [Arquitecto: Norman Foster]

Estadio Olímpico de Múnich [Arquitecto: Frei Otto] Estadio Olímpico de Sidney [Arquitecto: Bligh Voller Nied] Puente del Cristo de la Expiración [Ingeniero: José Luis Manzanares Japón]

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