Sistema estructural

Sistema estructural Un sistema estructural es el modelo físico que sirve de marco para los elementos estructurales, y que refleja un modo de trabajo. Un objeto puede tener, a su vez, una mezcla de sistemas estructurales.

Pueden clasificarse por su campo de actuación (informática, molecular...), sistema de trabajo (de vector activo, de compresión, de tracción...) y material (fibra natural, piedra natural, cerámica...).

Sistemas arquitectónicos por tipo y modo de trabajo Sistemas porticados Un sistema porticado es el que utiliza como estructura una serie de pórticos dispuestos en un mismo sentido, sobre los cuales se dispone un forjado. Es independiente de su arriostramiento, que podrá hacerse con pórticos transversales, cruces de San Andrés, pantallas u otros métodos; y del material utilizado, generalmente hormigón o madera. Este sistema es el más utilizado hoy en día en las zonas desarrolladas, especialmente en hormigón desde la patente Domino de Le Corbusier. Los forjados transmiten las cargas a los pilares o muros, y éstos a la cimentación...123

Sistemas abovedados Con un origen hipotético en los primeros hornos de fundición, fue un sistema muy utilizado en Mesopotamia y la Edad Media europea. Se basa en bóvedas, que centran las cargas en arcos reforzados por pilastras o contrafuertes. Para utilizarlo se precisan materiales que aguanten bien los esfuerzos de compresión, por lo que tradicionalmente se han construido en ladrillo cerámico o piedra.

Sistemas tensados Se dice de todos los sistemas que trabajan a tracci贸n, como los de cables. Pueden ejemplificarse en las carpas de los circos. Tambi茅n pueden ser sistemas de barras r铆gidas. Los materiales que se utilizan son los que tienen una elevada resistencia a tracci贸n, como el acero.

Sistemas hinchable Funcionan bajo la presión de un gas comprimido entre membranas. El gas hace que las membranas -telas, plásticos u o materiales sintéticos- se estiren hasta que ya no den más de sí, y la propia presión que genere hace que la estructura no se venga abajo. Los puestos de este tipo que se montan para las competiciones deportivas y las atracciones infantiles en las que los niños se divierten en saltar pueden servir de ejemplo.

Sistemas mixtos Hay sistemas que utilizan propiedades de los anteriormente citados. Por ejemplo, sistemas en voladizo que 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.

Tipos de sistemas estructurales básicos La elección de un sistema estructural adecuado tiene gran influencia en el comportamiento de la estructura ante la ocurrencia de un sismo. El sistema debe poseer: 

Capacidad para resistir todas las cargas gravitacionales de manera eficiente.

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Resistencia ante las solicitaciones sísmicas en cualquier dirección, para así prevenir el colapso.

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Ductilidad, ya que no basta con que se alcance que se alcance el estado límite de resistencia en una sección, lo que podría originar un colapso, sino que también se requiere que posea capacidad de deformarse sosteniendo su carga máxima, e inclusive, que posea una resistencia de capacidad antes del colapso.

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Permitir un flujo continuo de las fuerzas sísmicas hasta la fundación.

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Redundancia, para que los elementos tengan capacidad de deformaciones inelásticas y permitan la disipación de energía sin riesgo a colapso de la edificación.

Las soluciones estructurales que se adopten en el proyecto están sujetas a las restricciones que existen con las interacciones de otros aspectos del proyecto, como el arquitectónico, instalaciones sanitarias, etc., también por limitaciones en costos, procesos constructivos o por tiempo de ejecución. Por otro lado, la adecuada selección del sistema estructural también depende de la altura del edificio, riesgo sísmico que exista en el área, capacidad portante del suelo, etc.

En cualquiera de los sistemas estructurales que se seleccione es muy ventajoso el uso de las losas para que desarrollen la función de diafragma rígido en cada nivel. El diafragma rígido cumple como objetivo el que se distribuya de manera uniforme las cargas laterales a todos los elementos resistentes que posee el edificio.

Es dif铆cil dar recomendaciones de manera general sobre cual sistema estructural se debe utilizar, ya que en cada caso existen factores particulares, que deben ser evaluados por el ingeniero con base a sus conocimientos. El proyectista debe tener en cuenta la eficiencia de los diferentes materiales, elementos estructurales, las diversas condiciones de carga y las consecuencias que produce la elecci贸n del sistema estructural sobre las otras partes del proyecto.

Muros portantes

Sistema dual

Otros sistemas