blog- grupo.Br.Luisangge Arenas- Br. Yaneth Curiel-Br. Rossmal Hernandez. proyecto de estructuras

Blog •

PROYECTO DE ESTRUCTURAS

Br. Luisangge Arenas C.I 28.189.379 Ext-Porlamar Br. Yaneth Curiel C.I 26.827.029 Ext- Ciudad Ojeda Br. Rossmal Hernández C.I 23.801.474 Ext- Maracay

• Aporte

CONTENIDO

•

Perfiles Metálicos Estructurales y de Carpintería Metálica

•

Cerchas Metálicas.

•

Mallas Espaciales

•

Losa Acero.

• Membranas • Concreto Armado •

Muros portantes

•

Madera como Elemento Estructural.

• Aporte

Las estructuras no se construyen solamente para que resistan, sean estables, mantengan sus formas, soporten la agresión del medio, tengan un aspecto estético,...; se construyen, también, para que cumplan unas determinadas finalidades o funciones (soporte, aislamiento, contención, transmisión de esfuerzos,...) cuya consecución en el tiempo es lo que condiciona, generalmente, su tipología y las características exigibles a su comportamiento; el

conocimiento y comprensión de estas funciones es imprescindible en el proceso de diseño y cálculo de una estructura. Con la toma en consideración de estos factores (probablemente con énfasis diferentes de un caso a otro) así como de los posibles condicionantes o limitaciones (comportamiento del material disponible, técnica constructiva, costo) ha de comenzar el proceso de planteamiento del problema que trata de resolver el Ingeniero. Que se quiere de una estructura resistencia, rigidez, estabilidad, economía.

La construcción en seco involucra una estructura metálica compuesta de perfiles de acero galvanizado liviano, pero es fundamental saber que existe un perfil para cada aplicación. La correcta elección de la perfilería es el primer paso que debemos dar antes de ejecutar la estructura. ¿De qué depende esta elección? En principio, tenemos que saber si la estructura que realizaremos soportará o no cargas estructurales, es decir, si formará parte de una pared que recibirá una carga adicional a la de su propio peso y placas de cerramiento.

Por ejemplo, si queremos realizar una división interior que no recibirá carga estructural, la perfilería a elegir será aquella denominada “para

construcción en seco”, fácilmente reconocible por su moleteado o identado , que nos muestra una superficie punteada bajo relieve en todo el perfil.

Este perfil, además, presenta perforaciones en forma de letra H. Pero, ¿es este sistema de construcción igual de seguro que el tradicional? La respuesta es afirmativa. Pero, para que este sistema garantice las más

altas prestaciones, debe contar con lo acorde en el sistema tradicional a un “cemento” especial que asegure la calidad y seguridad a la estructura: los perfiles metálicos.

Y es que, la perfilería metálica para los sistemas constructivos en seco tiene una gran importancia. De una buena calidad de los productos y su ensamblaje dependen no solo la estructura del edificio u obra en sí, sino también otros factores como un buen aislamiento térmico y acústico, una buena resistencia mecánica, y una buena protección al fuego y a la corrosión.

A continuación conoceremos de perfiles utilizados en la construcción, perfiles según el tipo de elemento estructural ya que no es igual utilizar un perfil que trabaje como una viga a un perfil que trabaje como una columna. Es de acotar que los perfiles son empleados de acuerdo al país que nos encontremos.

Aporte adicional -Br. Luisangge Arenas

El uso de perfiles de acero inoxidable se

caracteriza por una alta Los perfiles son un grupo de productos laminados, fabricados comúnmente para su empleo en estructuras de edificación o de obra civil, existen diferentes tipos tales como: viga, ángulo, cuadrado, solera, canal, redondo, y perfiles tipo tubería.

flexibilidad en su composición y para lograr realizar

Las vigas son sin lugar a dudas los elementos principales en gran parte de las edificaciones y cualquier tipo de construcción, y se utilizan en las estructuras de acero como soporte de grandes pesos, generalmente horizontales.

Existen 2 clases de vigas :

construcciones en un periodo más corto de tiempo, economizando recursos (a través de la posibilidad de la

VIGA IPR

VIGA IPS

prefabricación en la producción de acero).

Los perfiles de acero inoxidable se desarrollan

sobre todo a partir de residuos y pueden ser reciclados después de su uso, con el consiguiente ahorro de recursos naturales.

La función de las vigas es primordial: Son las encargadas de regular las cargas de las edificaciones y soportar el peso bien sea de los materiales así como también del que se genera por su uso (personas, mobiliario, etc.) La carga que las vigas reciben y al mismo tiempo reparten sobre la estructura provoca tensiones que pueden ser capaces de alcanzar los niveles

máximos en los puntos críticos de la estructura, como puede ser: las partes inferiores de la edificación.

El material de las vigas es generalmente acero, o hierro dulce, cabe destacar que el acero esta formado por la composición de hierro por un ligero porcentaje de carbono manteniendo las propiedades del hierro.

Perfiles

Tabla de Peso de La Viga IPR

IPN Perfiles I de alas inclinadas

HL Perfiles H de alas muy anchas

U Perfiles U comerciales de alas inclinadas

FL Pletinas y llantas

https://es.slideshare.net/carlamescobars /sistemas-estructurales-35284236

HE Perfiles H de alas anchas

L Perfiles angulares de lados iguales y desiguales

SQ Barras cuadradas

H Perfiles H de alas anchas para pilotes

UPE Perfiles U de alas paralelas

UPN Perfiles U de alas inclinadas

HR

T

CARRPINTERÍA METÁLICA- PERFILES

Es uno de los oficios que más se ha consolidado con el paso del tiempo, por las innumerables ventajas que ofrece a los espacios donde se trabaja este tipo de estructuras.

Los materiales como el acero inox, el hierro, el aluminio y el PVC son la base para realizar trabajos de este tipo.

La carpintería metálica ha crecido vertiginosamente por las importantes características que la conforman.

 Ofrece un estilo decorativo elegante y de buen gusto.  Materiales resistentes como el aluminio, acero y PVC.  No genera grandes gastos para su mantenimiento.  Alta durabilidad en el tiempo.  Se aplica prácticamente en todos los sectores de la construcción. Son infinitas el número de aplicaciones que se pueden realizar con la carpintería metálica.  Es lo suficientemente seguro para espacios que requieran mayor seguridad.  Permite personalizar de diversas maneras los diseños que se desee realizar.  Se puede aplicar en espacios interiores y exteriores.

CERCHAS METÁLICAS

Es esencialmente un sistema triangulado de elementos estructurales rectas interconectados.

El uso más común de cerchas es en edificios, donde se proporcionan fácilmente soportes para techos, pisos y cargas internas, como servicios y techos suspendidos.

Las principales razones para usar cerchas son:

 Larga vida.  Ligero.  Deflexión reducida (en comparación con miembros simples).  Oportunidad de soportar cargas considerables.

Una cercha es esencialmente un sistema triangulado de (generalmente) elementos estructurales interconectados rectos; a veces también se conoce como una viga de red abierta. Los elementos individuales están conectados en los nodos; A menudo se supone que

las conexiones están nominalmente ancladas. Las fuerzas externas aplicadas al sistema y las reacciones en los soportes generalmente se aplican en los nodos. Cuando todos los miembros y las fuerzas aplicadas están en el mismo plano, el sistema es un plano o una cercha 2D. La fuerza principal en cada elemento en una cercha es la tensión axial o la compresión.

Tipos de cerchas

Las cerchas comprenden conjuntos de elementos de tensión y compresión. Bajo cargas de gravedad, las cuerdas superior e inferior de la cercha proporcionan la resistencia a la compresión y la tensión a la flexión general, y el arriostramiento resiste las fuerzas de corte.

Se puede crear una amplia gama de formas de cerchas. Cada uno puede variar en la geometría general y en la elección de los elementos individuales. Algunos de los tipos de uso común se muestran a continuación.

ESTABILIDAD LATERAL PROPORCIONADA POR PORTAL DE CERCHAS.

EDIFICIO ARRIOSTRADO EN AMBAS DIRECCIONES.

Cercha Pratt ('N') Las cerchas de Pratt se usan comúnmente en edificios de gran envergadura que varían de 20 a 100 m. En una cercha de Pratt convencional, los miembros diagonales están en tensión para las cargas de gravedad. Este tipo de cercha se usa donde las cargas de gravedad son predominantes . Se muestra una cercha de Pratt alternativa donde los miembros diagonales están en tensión para las cargas de elevación. Este tipo de cercha se usa donde predominan las cargas de levantamiento, lo que puede ser el caso en edificios abiertos como colgadores de aviones.

Cercha tipo Pratt - cargas de gravedad

Cercha tipo Pratt (cargas elevadoras).

Es posible agregar miembros secundarios (como se ilustra a la izquierda) para :

Crear puntos de soporte intermedios para cargas aplicadas.

Limite la longitud de pandeo de los miembros en compresión (aunque en una cercha 2D, la longitud de pandeo solo se modifica en un eje).

Para la cercha Pratt y cualquiera de los tipos de cerchas mencionadas a continuación, es posible proporcionar una pendiente simple o doble a la cuerda superior de una cercha de soporte de techo. A continuación se muestra un ejemplo de un cercha Pratt doble.

Cercha tipo Pratt con miembros secundarios

Cercha tipo Pratt doble

Cercha tipo Warren En este tipo de cerchas, los miembros diagonales están alternativamente en tensión y en compresión. La cercha Warren tiene miembros de la red de compresión y tensión de igual longitud, y menos miembros que una cercha Pratt. Se puede adoptar una cercha Warren modificada donde se introducen miembros adicionales para proporcionar un nodo en (por ejemplo) ubicaciones de correas.

Las cerchas tipo Warren se usan comúnmente en edificios de gran envergadura que varían de 20 a 100 m. Este tipo de cercha también se utiliza para la cercha horizontal de vigas de pórtico / grúa.

Cercha Warren modificada

Las cerchas de Luz del Norte se usan tradicionalmente para tramos cortos en edificios industriales tipo taller. Permiten obtener el máximo beneficio de la iluminación natural mediante el uso de acristalamiento

en la pendiente más empinada que generalmente mira hacia el norte o el noreste para reducir la ganancia solar. En la porción más inclinada de la cercha, es típico tener una cercha que corre perpendicular al plano de la cercha de Luz del Norte, para proporcionar grandes espacios libres de columnas.

Cercha de Luz del Norte

Cercha de Diente de Sierra

Cercha de diente de sierra en marcos estructurales metálicos

Una variación de la cercha de luz del norte es la cercha de diente de sierra que se usa en edificios de varias bahías. Similar a la cercha de la luz del norte, es típico incluir una cercha de la cara vertical que corre perpendicular al plano de la cercha de diente de sierra.

https://www.youtube.com/watch?v=pgQm2x3ecWUN

Cercha de Fink

Cercha de Fink en armaduras metálicas de acero

La cercha Fink ofrece economía en términos de peso de acero para techos de poca altura y altura alta, ya que los miembros se subdividen en elementos más cortos. Hay muchas formas de organizar y subdividir las cuerdas y los miembros internos. Este tipo de cercha se usa comúnmente para construir techos en casas.

https://www.youtube.com/watch?v=-hI2RCK_v74

Geometría general Para un rendimiento estructural eficiente, la relación entre el tramo y la profundidad de la cercha, debe elegirse en el rango de 10 a 15. El diseño arquitectónico del edificio determina su geometría externa y gobierna la pendiente (s) dada a la cuerda superior de la cercha. El uso previsto del espacio interno puede llevar a la elección de una cuerda inferior horizontal, por ejemplo, donde los transportadores deben colgarse debajo de la cuerda, o a una cuerda inferior inclinada, para permitir que se proporcione el máximo espacio.

Para un diseño eficiente de los miembros de la cercha entre las cuerdas, se recomienda lo siguiente : La inclinación de los miembros diagonales en relación con las cuerdas debe estar entre 35 ° y 55 °.

Las cargas puntuales solo deben aplicarse en los nodos.

La orientación de los miembros diagonales debe ser tal que los miembros más largos estén sujetos a tensión (los más cortos están sujetos a compresión). Ángulos atornillados para formar cerchas ligeras de largo alcance Ángulos atornillados para formar cerchas ligeras de largo alcance

Tipos de secciones miembros de la cercha

Secciones transversales de elementos típicos para cerchas de construcción livianas

Diferentes tipos de secciones de acero utilizadas en cerchas.

Para tramos más pequeños, las secciones en T se utilizan con frecuencia para cuerdas, con ángulos utilizados como miembros internos. Los miembros internos pueden estar atornillados o soldados a las tes. Los ángulos o canales consecutivos pueden usarse para tramos más largos o cargas más pesadas, con una placa de refuerzo utilizada en los nodos para conectar los miembros.

Para cerchas grandes y cargas pesadas, que generalmente se encuentran en cerchas de transferencia en edificios, los miembros pueden ser secciones enrolladas. Los nodos suelen estar soldados. Todas las conexiones necesarias se completan con empalmes atornillados dentro de la longitud entre nodos.

Surgen varias preguntas con respecto al modelado de una cercha.

Por lo general, es conveniente trabajar en modelos restringidos. Por ejemplo, para un edificio estándar, es común y generalmente justificado trabajar con modelos 2D (portal, viga de viento, arriostramiento vertical) en lugar de un modelo 3D global. Una cercha se puede modelar sin sus columnas de soporte cuando se articula a las columnas.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que : •Si se utilizan modelos separados, puede ser necesario, para verificar la resistencia de ciertos elementos, combinar los resultados de varios análisis; ejemplo: la cuerda superior de una cercha también sirve como cuerda de la viga del viento.

•Si se utiliza un modelo 3D global y no se proporcionan las liberaciones de miembros apropiadas, se puede observar una flexión 'parasitaria', que a menudo solo crea una precisión ilusoria del comportamiento estructural.

Para cerchas, se usan comúnmente dos modelos de análisis, ya sea: •Cuerdas continuas con partes internas clavadas, o •Juntas fijadas en todo la cercha.

Consideraciones detalladas de diseño para elementos Los miembros de la cercha están sujetos a fuerza axial, pero también pueden estar sujetos a momentos de flexión, por ejemplo, si las cuerdas se han modelado como continuos.

La resistencia de un miembro a la compresión se evalúa teniendo en cuenta los diferentes modos de inestabilidad El pandeo local de la sección se controla mediante la clasificación de la sección.

El pandeo del miembro se controla aplicando un factor de reducción a la resistencia de la sección transversal.

Este factor de reducción se obtiene de la esbeltez del miembro, que depende de la fuerza crítica elástica.

Para el pandeo en el plano de la cercha, la longitud del pandeo se toma igual al 90% de la longitud del sistema , cuando el miembro de la cercha está conectado en cada extremo con al menos dos pernos, o mediante soldadura.

Para pandear fuera del plano de la cercha, la longitud de pandeo debe tomarse entre los puntos de soporte laterales. En el ejemplo trabajado, donde la cercha soporta un techo, con correas al nivel de la cuerda superior de la cercha :

Es una tipología de estructura espacial, un sistema estructural compuesto por elementos lineales unidos de tal modo que las fuerzas son transferidas de forma tridimensional.

Macroscópicamente,

una

estructura

espacial puede tomar forma plana o de superficie curva.

Las mallas espaciales son aquellas en las que todos sus elementos son prefabricados y no precisan para el montaje de medios de unión distintos de los puramente mecánicos1

Las

barras

de

las

mallas

espaciales

funcionan

trabajando a tracción o a compresión, pero no a flexión.

De esta manera las mallas espaciales cumplen lo siguiente:

Las fuerzas exteriores sólo se aplican en los nudos.

Los elementos se configuran en el espacio de tal modo que la rigidez de cada unión se puede considerar despreciable, es decir, cada unión se considera una articulación a efectos de cálculo.

TIPOS MALLAS FORMADAS POR UNA SOLA CAPA MALLAS FORMADAS POR 2 O MÁS CAPAS MALLAS DIRECTAS O TRIANGULADAS MALLAS ESPACIALES COMPENSADAS O DIFERENCIALES

MALLAS ESPACIALES

En una cubierta de acero corrugado, Se utiliza para soportar el hormigón o la membrana aislante del techo. Fue desarrollado para proporcionar productos estructuralmente eficientes para sistemas de techo y piso.

Está diseñado y fabricado para maximizar las características del acero para crear una alta relación resistencia-peso, reduciendo así los costos de material, manipulación y montaje, pero manteniendo la durabilidad satisfactoria que ha sido probada en su alto rendimiento.

Ventajas de usar Losacero •

El galvanizado de la lamina le garantiza una larga vida útil en cualquier condición ambiental.

•

Hay un ahorro considerable ya que se elimina en muchos de los proyectos el uso de puntales.

•

Se obtienen placas mas livianas, lo que aligera el peso de la estructura, 8 a 10 cm de espesor.

•

Su instalación es rápida y limpia.

•

Losacero encuentra sus aplicaciones más importantes en la realización de entrepisos para edificaciones,

ampliaciones y mezaninas, puentes, estacionamientos, techos para viviendas unifamiliares.

•

Actúa como un encofrado, así que cumple un doble propósito.

•

Se usa en viviendas, techos , puentes, estacionamientos, mezzaninas,oficinas, comercios, etc.

Losacero

Son superficies flexibles y delgadas que soportan principalmente cargas generando tensiones de tracción. Pueden estar suspendidos o montados entre pilares, o apoyados por presión de aire. Están diseñados para soportar condiciones extremas de temperatura, luz,

viento, lluvia y nieve. También pueden denominarse términos comúnmente utilizados para referirse a estructuras que mezclan membranas y cables de acero para construir techos grandes. Son muy utilizados en: cubiertas textiles, falladas textiles , cubrimiento/cubierta, control solar , iluminación entre otras funciones.

Propiedades de las membranas arquitectónicas: •

Translucidez

•

Durabilidad

•

Aislante de calor

•

Acústica

•

Bloqueo de rayos UV

Membrana

Concreto armado El concreto en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Para resistir los esfuerzos de torsión es necesario combinarlo con un esqueleto de acero, el cual tiene la misión resistir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura, mientras que el concreto resistirá la compresión. Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayor ductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla.

La técnica constructiva del concreto armado consiste en la utilización de concreto reforzado con barras o mallas de acero, para mejorar su resistencia. También se puede armar con fibras, tales como fibras plásticas, fibras de vidrio, fibras de acero o combinaciones.

El concreto armado se utiliza en todo tipo de edificaciones edificios, puentes, presas, túneles, y obras variadas.

El acero a utilizar debe ser corrugado para formar una pieza mas sólida mejorando la resistencia a la tracción y la compresión.

Muros portantes Los muros de carga son estructuras construidas para hacer la casa más resistente porque le dan fuerza y solidez a la casa. La función del muro de carga es soportar y transferir la carga de cada piso de la casa a los cimientos.

Un conjunto de elementos estructurales, además de sostenerse a sí mismo, también constituye el soporte y soporte de otros sistemas más complejos, el soporte estructural del edificio impone acciones sobre el mismo y las transmite al suelo sobre el que se ubica.

Los muros portantes tienen que transmitir las cargas al terreno, estos a su vez deben de estar dotados de cimentación, para que el muro no se clave en el terreno. La cimentación donde se encuentran los muros de carga es conocida como zapata lineal o corrida.

Los muros son superficies continuas, a los que hay que realizarles aberturas, ya sea para ventanas o puertas, con la finalidad de iluminar, comunicar espacios y ventilar. Es por esto necesario utilizar el dintel o el arco.

La madera como elemento estructural

Las propiedades principales de la madera son resistencia, dureza, rigidez y densidad.

La madera y sus productos son muy utilizados en construcción en cuanto a funciones estructurales como en edificaciones comerciales como en viviendas unifamiliares. Con su utilización se consigue una gran economía y a la vez se cumplen todos los requisitos de seguridad relativos a la construcción.

Estos elementos estructurales, utilizados solos o combinados con otros recubrimientos de madera o de productos derivados de la madera, cumplen las normas y los códigos de construcción relativas a su durabilidad, resistencia

Al fuego y el resto de las características exigidas en

la edificación, por su carácter orgánico- vegetal tiene características propias que la diferencian de otros materiales de construcción por ejemplo el acero y el hormigón, en consecuencia el diseño, cálculo y construcción con madera, debe tener en cuenta sus particularidades.

Las características de la madera, la facilidad y rapidez para trabajarla, su poco peso, la disponibilidad de diversos elementos de unión: ensambles, tornillos, grapas, etc., facilitan el empleo de sistemas Constructivos. Los elementos estructurales en madera se remitirán a esa clasificación: a la compresión y a la flexión. En el primero de los casos tendremos las columnas en madera y las viguetas y vigas en madera.

Los elementos de madera sujetos a la compresión pueden ser de una sola pieza de madera maciza o terciada, o bien estar integradas por

varios elementos ensamblados. La columna compuesta consta de dos o más elementos de madera resistentes a la compresión, cuyos ejes longitudinales son paralelos. Estos elementos están separados por medio de bloques en sus extremos y en sus puntos intermedios, y unidos a los bloques se paradores de los extremos por medio de conectores con resistencia adecuada al esfuerzo cortante. En consideración de la esbeltez que presente o requiera la columna, estas serán cortas, medianas y largas.

En arquitectura y construcción, la estructura es la parte del edificio encargada de soportar el peso, proteger y dar estabilidad al conjunto. Hay veces que la estructura pasa casi desapercibida, y otras en la que está muy presente, da personalidad al edificio e incluso pueden llegar a ser simplemente maravillas de la construcción.

Se podría decir que la estructura es el esqueleto del edificio. Lo que da rigidez, consistencia y hace que todo se mantenga en pie. Es una de las partes más importantes de la construcción, porque sobre ella va todo lo demás, y un fallo o problema estructural puede ser catastrófico.

Existe otra acepción para estructura que es lo que da orden y articula el resto de partes dentro de un conjunto. Pues bien, las estructuras en la construcción también cumplen esta premisa, pues casi siempre condicionan la distribución interior y el aspecto exterior.

https://youtu.be/Y839Yn3xRjg Las formas que se pueden construir son muy diversas. Desde elementos planos sencillos como cerchas, hasta grandes estructuras espaciales como la cubierta de un pabellón deportivo. Es muy común encontrar tipos de estructuras triangulares en puentes, torres eléctricas, grúas…

Aporte adicional-Br. Curiel-Br. Hernández