Sistemas Estructurales

Sistemas estructurales

SISTEMA ESTRUCTURAL:

Es un ensamblaje de miembros o elementos independientes para conformar un cuerpo único y cuyo objetivo es darle solución (cargas y forma) a un problema civil determinado.

El sistema estructural constituye el soporte básico, el armazón o esqueleto de la estructura total y él transmite las fuerzas actuantes a sus apoyos de tal manera que se garantice seguridad, funcionalidad y economía.

ASPECTOS DE UNA ESTRUCTURA:

En una estructura se combinan y se juega con tres aspectos:

• FORMA

• MATERIALES Y DIMENSIONES DE ELEMENTOS

• CARGAS

Los cuales determinan la funcionalidad, economía y estética de la solución propuesta.

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES

ESTRUCTURAS MACIZAS: Son aquellas en las que la resistencia y la estabilidad se logran mediante la masa, aun cuando la estructura no se completamente sólida.

ESTRUCTURAS RETICULARES: Consiste en una red de elementos ensamblados

ESTRUCTURAS SUPERFICIALES: Pueden tener alto rendimiento debido a su función doble como estructura y envolvente, pueden ser muy estables y fuertes.

TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES

Básicamente tenemos cuatro tipos de sistemas estructurales:

Autosoportantes: Es aquel sistema estructural que tiene la propiedad de garantizar que la carga aplicada sea soportada y luego transmitida. Entre estas estructuras tenemos: Torres, Puentes, Columnas, Etc.

Reticulados o marcos: Estos pueden ser:

• Marcos estables en su exterior:

- Articulados: Transmiten fuerzas y carga axial, no pueden girar y tienen mayor desplazamientos.

- Rígidos: Tienen la capacidad de girar y transmitir momentos, además de transmitir los cortantes y cargas axiales por tener mayor capacidad de carga.

• Marcos arriostrados o estables en su exterior e interior:

Se introducen elementos que trabajan bajo carga axial a tensión y a compresión para disminuir aún más el desplazamiento lateral.

Cajón o muros: básicamente el sistema estructural está compuesto por elementos de área, en pocas palabras podemos decir que se desarrollara una resistencia a cortante utilizando armónicamente los muros y las losas como elementos colectores y distribuidores. El único problema que no se pueden cubrir grandes claros sin utilizar arriostres laterales.

Tipos de muros y cortes:

a. Muros de madera: Esqueleto, su función es para garantizar la distribución de la carga en ambas direcciones. La cubierta absorbe la fuerza a cortante en los conectores (Clavos, Tornillos y Pernos), recordemos que aquí es donde se presentan las fallas y estas son por extracción de los mismos conectores.

b. Muros de mamposterías: Estos pueden ser de mampostería confinada o mampostería reforzada. Recordemos que este tipo de muros tiene su funcionalidad en la unión armónica de los bloques, el mortero, el concreto y el acero pero esto varía según el sistema.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES MÁS COMUNES

Elemento tipo Cable: No posee rigidez para soportar esfuerzos de flexión, compresión o cortantes. Al someter a cargas a un cable este cambia su geometría de tal manera que las cargas son soportadas por esfuerzos de tracción a lo largo del elemento. Siempre encontraremos que cuando aplicamos una fuerza el cable tendrá otra geometría.

Un cable bajo su propio peso adquiere la forma del diagrama de momentos de tal manera que al encontrar las fuerzas internas en cualquiera de sus puntos el valor del momento sea cero y solo presente componente de tracción.

Un cable bajo carga puntual se deforma de tal manera que el momento interno en todo el tramo sea igual a cero. Los cables no tienen rigidez a flexión.

Es un elemento con poca I (inercia) y poca A transversal (área) pero con una gran resistencia a la tracción.

Elemento tipo Columna: Es un elemento con dos dimensiones pequeñas comparadas con la tercera dimensión. Las cargas principales actúan paralelas al eje del elemento y por lo tanto trabaja principalmente a compresión. También puede verse sometido a esfuerzos combinados de compresión y flexión.

Elemento tipo viga: Es un elemento que tiene dos de sus dimensiones mucho menores que la otra y recibe cargas en el sentido perpendicular a la dimensión mayor. Estas características geométricas y de carga hacen que el elemento principalmente esté sometido a esfuerzos internos de flexión y de cortante. Es un elemento que debe tener la suficiente I (inercia transversal) y A (área transversal) para soportar estos tipos de esfuerzos.

Elementos tipo Arco: Se comporta o es similar a un cable invertido aunque posee rigidez y resistencia a flexión. Esta característica lo hace conservar su forma ante cargas distribuidas y puntuales. Debido a su forma los esfuerzos de compresión son mucho más significativos que los de flexión y corte.

Sus esfuerzos principales son compresión y esto permite que su sección transversal sea pequeña relacionada con la luz o claro entre sus apoyos. En el caso de cargas asimétricas el esfuerzo de flexión empieza a ser notable y el arco debe tornarse más grueso.

Elementos tipo Cercha: Es un elemento cuya área transversal es pequeña comparada con su longitud y está sometido a cargas netamente axiales aplicadas en sus extremos. Por su geometría y tipo de cargas actuantes soporta solamente fuerzas de tracción y de compresión.

Su comportamiento netamente axial exige que sus conexiones a otros elementos o soportes sean rotulas sin rozamiento. Sin embargo en la práctica se construyen uniones rígidas que obligan a mantener la geometría de la sección y la posición de los nudos. Esto hace que las pequeñas deformaciones de alargamiento o acortamiento de los elementos por sus tensiones axiales, no se disipen en deformaciones de los nudos y producen entonces esfuerzos de flexión en los elementos.

Estos esfuerzos de flexión son muy pequeños comparados con sus grandes fuerzas axiales y no se tienen en cuenta en su análisis y diseño.

Elementos tipo cascaron: Pueden ser flexibles, en este caso se denominan membranas, o rígidos y se denominan placas.

Membrana: no soporta esfuerzos de flexión, es como si fueran cables pegados. Trabaja por tracción netamente

Cascaron o placa: tiene rigidez a flexión es decir trabaja principalmente por compresión, pero se asocia con esfuerzos cortantes y flectores mínimos.

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