Conceptos Estructurales en Arquitectura: Tipos y Materiales

Conceptos estructurales
CATEDRÁTICO: FARIAS OLIVIA ELMA
ALUMNA: LIDIA ICCEN CRISTOBAL ORTIZ
CARRERA: ARQUITECTURA
PRIMER UNIDAD
• ¿Qué es y para que nos sirve aprender la importancia
de la estructura a la hora de diseñar?
• Es el conjunto de elementos resistentes
convenientemente vinculados entre si, se accionan y
relacionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es
resistir y trasmitir las cargas del edificio a los apoyos
manteniendo el espacio arquitectónico sin sufrir
transformaciones
• La relación concepto-forma y diseño-estructura dan
como resultante una importante relación, ya que es
imposible diseñar sin antes haber planeado la
estructura. Es importante recordar que aunque nuestro
concepto sea solo una palabra o algo intangible siempre
tiene que tener una forma, y es de ahí donde entra el
concepto estructural y su importancia de saber como
implementarlo
Recursos para el diseño estructural
Estructura física: Es la disposición y orden de las
partes dentro de un todo
Carga: Es cualquier tipo de carga que se ejercen
sobre un cuerpo
Esfuerzo: Es la tensión interna que
experimentan los elementos de estructura
cuando son sometidas a la acción de una o
varias fuerzas
Torsión: Son las que hacen de un elemento
tienda a torcerse sobre su eje central
cizallamiento: Se produce cuando se aplican
fuerzas perpendiculares al elemento, haciendo
que las partículas tiendan a resbalar
¿Cuáles son las partes de la estructura física?
Elementos soportados: su misión es transmitir a la
cimentación de las cargas que soporta la estructura a
los elementos soportantes de la misma, son
elementos horizontales como piso, entrepiso, losa,
que se apoyan sobre elementos citados
Elementos soportantes: Es la parte de la estructura
cuya misión es transmitir a la cimentación la cargas
que soportan el resto de la estructura y el peso de
esta. Estos elementos verticales pueden ser muros de
carga o columnas, entre otras, se apoyan sobre la
cimentación
Cimentación: Es la parte del edificio que transmite las
cargas al terreno
5 tipos de
sistemas de
estructua
FORMA ACTIVA
Es un sistema portante de material,
flexible, no rígido, se fija, no rígido.
Son aquellas en que su
comportamiento predominan,
básicamente los esfuerzos auxiliares
de comprensión o tensión
Características: Desarrollan en su
puntos de anclaje esfuerzos
horizontales. Las absorción de estos
esfuerzos es el problema esencial al
proyectar un sistema estructural de
forma activa. Transmiten las cargas
´por un camino directo que puede
considera como vigas lineales.
El sistema es valido para las redes de
cables, membranas o cúpulas
reticulares en la que la transmisión
de cargas a pesar de realizarse en
varios ejes es lineal por ausencia del
mecanismo de esfuerzo constante
Estructura de cables: apropiadas para
estructuras de grandes luces con materiales
livianos donde el elemento estructural es el
cable y la tracción
Estructura de tiendas: Soluciones estructurales
livianas y flexibles que se encuadran dentro
de las que resisten la tracción, con posibilidad
de adaptar su forma al funicular de cargas
externas
Estructura de neumáticas: El volumen de aire
encerrado en un elemento flexible y resistente
a tracciones se comporta como un solido
homogéneo y elástico
Estructura de arcos: Estructura comprimida
utilizada para cubrir grandes y pequeñas luces
empleando la mínima cantidad de material posible
Vector activo
Son sistemas portantes formados por
elementos lineales en los que la
transmisión de fuerza se realiza por
descomposición vectorial.
El vector activo se presenta en dos formas
Bidimensional: Se hace en vigas y columnas de acero, es de
configuración triangular en los trayectos interiores
Sus sistemas (cordones, barras)
trabajan en un sistema mixto de
compresión y tracción
Las características principales son la
triangulación y la unión mediante
nudos
Trabaja a compresión y tracción
formado por elementos lineales de
forma triangular, este sistema
comprende cercas y armaduras.
Se presenta en cualquier tipo de
edificación, posee alta resistencia y
rigidez, otorgando amplitud a espacios
interiores y razonando ante todo el
esfuerzo y momento que se presenta
una edificación
Tridimensional: Es en estructura estereométrica de
conformación espacial (la geometría de las ismas pueden
verse claramente en las cubiertas de surtidores de gasolina
que utilizan pocos puntos de apoyo)
Superficie activa
Se transmite a las fuerzas externas
que se le aplican basándose en
continuidad de la superficie.
En las estructuras de superficie
activa es fundamental una forma
adecuada que transmita las fuerzas
actuantes y las reparta por todas las
superficies en tensiones de pequeña
magnitud. El conseguir una forma
eficaz para la superficie según los
puntos estructural utilitario y
estético es un acto considerado arte.
La continuidad construida de los
elementos es en dos ejes, es decir, la
resistencia superficial entre las
fuerzas de comprensión, tracción y
cortantes
Es diseñado de forma más estética
gracias a la continuidad de la
superficie
Existen tres categorías en las que se divide la
superficie activa
Laminas planas:
Lamina continua
Lamina de voladiza
Laminas cruzadas.
Placas planas plegadas: Son laminas o curvas
unidas por artistas de losas delgadas, de forma
que forma que crea una estructura espacial
permite cubrir luces mayores que las losas. Se
utiliza para el diseño de edificios con mucha altura
para resistir la acción de cargas horizontales
Membranas: Usada para cubrir grandes
superficies (coliseos, estadios). Elemento
estructural o de cerramiento
Sección activa
Son sistemas estructurales de elementos lineales rígidos y solidos en los que la transmisión se efectúa por movilización de fuerzas seleccionables
Los elementos están sometidos en primero lugar a la flexión, es decir, a esfuerzos internos de comprensión, tracción y cortantes
Vigas: La mayor parte de las cargas son verticales y la
mayoría de las superficie son horizontales. Por lo tanto
las vigas transmiten horizontalmente las cargas
verticales. Lo que indica una acción de corte y flexión
Las vigas trabajan solo a flexión. En una viga
simplemente apoyada en dos pilares, una carga
ampliada al punto medio se transmite por mitades a
ambos lados.
Pórticos: EL pórtico (de un vano) se comporta de forma
monolítica y es más resistente tanto a cargas verticales
como horizontales
La estructura resistente del edificio se convierte de una
forma con una serie de mallas rectangulares que
permiten libremente la circulación en el interior y es
capaz de resistir cargas horizontales y verticales,
paralelos entre sí y unidos por viga horizontales
construyen la estructura tipo “jaula” que se encuentra
en la mayoría de los edificios de acero u hormigón
armado
Altura activa
Rascacielos reticulares:
Es una retícula en la que los puntos de contracción de las cargas están
distribuidas uniformemente en toda la planta
Variantes: Porticadas, en celosías, de pilares, laminares
• Son sistemas estructurales que recogen
las cargas de los pisos horizontales
colocados uno encima del otro y las
transmiten verticalmente a los apoyos.
Debido a su altura y las acciones
horizontales de viento y sismo, su
estabilidad lateral es un componente
principal de la edificación. Para el
soporte de las cargas y su estabilidad se
requiere una masa considerable en la
sección de los apoyos o columnas, que
reduce la disponibilidad arquitectónica
de la planta del edificio.
Son las estructuras usadas en los
modernos «rascacielos», que ya
sobrepasan los 100 pisos de altura. Los
sistemas de tubo, cercha vertical, tubo
en tubo, núcleo- pantalla y
combinaciones de ellos permiten
soportar las grandes exigencias de los
vientos y sismos en edificaciones en
altura.
Rascacielos perimetrales:
La contracción de las fuerzas están citadas en puntos en el perímetro para
mantener la estructura rigidizada al mismo tiempo
Variantes: Pórticos, celosías, pilares, laminas
Rascacielos nucleares:
Pueden soportar en la zona de contracción de las cargas que se
encuentran en el centro
Variantes: Voladizo, portante indirecto, combinado
Segunda unidad:
Materiales: Es la porcion finial de materia que cumple
ciertos requisites, tales como la dureza, resistencia
mecánica, Resistencia al fuego o facilidad de limpieza.
Se clasifica en:
• Naturales: aquellos que no han sido transformados,
por ejemplo, la piedra, el bamnú, adobe, barro, tierra,
madera y palma
• Artificiales: Son fabricados a partir de otros
materiales, por ejemplo el vidrio, yeso, cales, cemento,
ceramicas, etc.
Petreos
Los materiales pétreos utilizados como
material son las rocas. Éstas son agregados de
partículas minerales muy grandes y sin forma
determinada que se encuentran en la
naturaleza.
• Estos son materiales muy apreciados en la
construcción, por ser muy resistentes a las
condiciones medioambientales, pero
presentan el inconveniente de tener un
coste alto y ser muy pesados.
• Características principales:
• Son materiales duros y frágiles.
• Son resistentes al desgaste.
• Son muy resistentes a la oxidación y a la
corrosión.
• Puntos de fusión altos.
• Poca resistencia a la tracción.
• Económicamente accesibles.
• Suelen ser inertes (no tóxicos)
Metales
• En la naturaleza existe una
considerable cantidad de metales
que se pueden obtener. Pocos de
estos metales se encuentran de
forma nativa en la naturaleza; estos
pueden encontrarse químicamente
combinados formando diversos
compuestos minerales.
• Principales propiedades:
• Maleabilidad.
• Ductilidad.
• Tenacidad
• Fragilidad.
• Forjabilidad.
• Soldabilidad.
• Temple
• Oxidación.
• Resistencia de esfuerzos de Tensión
Madera
• La madera es uno de los materiales
empleado desde el inicio de la
existencia del ser humano. Las
primeras viviendas, las cabañas, se
construyeron con piedra y ramas.
Debido su buena resistencia
mecánica la madera pronto se
empleó para construir elementos
estructurales como vigas y soportes.
Plastico
• Grupo de materiales de origen orgánico de gran importancia en
muchos sectores como transportes, embalajes, envases, medicina,
construcción. La característica fundamental de estos materiales y que le
da nombre es su capacidad de ser moldeados con relativa facilidad.
•
Están constituidos por macromoléculas denominadas polímeros
•
cuyo principal componente es el carbono (obtenido del petróleo).
•
Propiedades:
•
Tienen una densidad baja.
•
Tienen también un punto fusión bajo.
•
No se disuelven en agua.
•
Son aislantes térmicos y eléctricos.
•
La acción de los agentes atmosféricos los vuelve quebradizos.
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Tipo de plasticos
Acrílico
El polietileno
El PVC
El polipropileno.
El poliestireno.
El nylon.
El acetato de polivinilo.
La melanina.
Poliuretano.
La resina epoxi.
El formaldehído.
El ureaformaldehído.
Metales
• El vidrio es un material que, en la
construcción, tiene diversos usos:
encontramos ladrillos de vidrio y placas de
vidrio, baldosas de vidrio, y cristales o
vidrios planos.
• Hay distintos tipos de vidrio que se usan en
construcción y que se obtienen a través de
variados procesos de fabricación, y
agregando distintos materiales a la materia
prima básica de todos los vidrios: arena de
sílice, caliza y carbonato o sulfato de sodio.
• Propiedades:
• La superficie a cubrir.
• La seguridad requerida: resistencia a la
compresión, flexión, tracción y tensión.
• Las condiciones de confort buscadas:
control de ruido, temperatura,
iluminación, ahorro energético, etc.
• La estética: hay vidrios metálicos,
coloreados, vidrios cerámicos, vidrio laser,
impreso, tintado, serigrafiado, etc.
Textiles
• Un tejido es el género obtenido en forma de lámina
más o menos resistente, elástica y flexible, mediante
el cruzamiento y enlace de series de hilos o fibras de
manera coherente al entrelazarlos o al unirlos por
otros medios.
• Las naturales: proceden de plantas o animales,
como la lana, el algodón, la seda y el lino.
• Las fibras sintéticas: se producen por procesos
químicos, como el poliéster, el nailon y el acetato.
• Las fibras artificiales: están manufacturadas a partir
de materia prima natural.
• Propiedades:
• Resistencia o tenacidad.
• Elongación.
• Elasticidad.
• Fricción.
• Resiliencia.
• Longitud.
• Diámetro y finura.
Criterios técnicos para la selección de
materiales
• Comportamiento antes acciones externas: ¿Térmico, eléctrico, transparente, permeable?
• Comportamiento ante el ambiente ¿Toxico, volátil, reciclable, reutilizable, genera excesivo
residuos, ahorra energía?
• Comportamiento mecánico; ¿Resistente a tracción?
• Criterio de fabricación y en obra: disponibilidad de materia en el area local, regional o
internacional
• Visibilidad de ejecución: Costos, mano de obra especializada
• Criterios de adecuación, compatibilidad y durabilidad: Función ornamental y contructiva
• Criterios de diseño: Adaptabilidad, expresión de material y adecuación.
Ejemplo de selección de materiales por
criterios
Mater
ial
Made
ra
Criterio de fabricación y
en obra
La disponibilidad de
este material es facil y
segura, no necesita
mano de obra
especializada
Vinil
Quizá no se maneja
demasiado en la región
pero no es difícil de
conseguir y es fácil de
manejar
Requiere de mano de
obra especializada o
mano de obra extra,
pero es muy común su
uso para este tipo de
espacios
Acero
Criterio de adecuación
Es ecologica en general,
por aislamiento termico,
constructibilidad,
escacez de residuo, etc.
Su compatibilidad con
cualquier material es
muy ventajoza,
Criterio de diseño
Es un material que
se puede usar en
todo tipo de
gustos, es
adecuado para el
proyecto y da
mucha vista por la
variedad de
colores y texturas
que ofrece
Aunque su durabilidad es Es variada en
poca para este proyecto colores y texturas,
en general, sigue siendo esto es de gran
barata y fácil de
ventaja para
reemplazar
cualquier ocasión
Su durabilidad es
Es simple pero se
extensa, comparte muy
adapta muy bien a
bien con otros
las necesidades.
materiales y se adecúa
muy bien
Mater
ial
Made
ra
Criterio de fabricación y
en obra
La disponibilidad de este
material es fácil y
segura, no necesita
mano de obra
especializada
Criterio de adecuación
Criterio de diseño
Es ecológica en general,
por aislamiento térmico,
constructibilidad,
escasez de residuo, etc.
Su compatibilidad con
cualquier material es
muy ventajosa,
Hormi
gon
arma
do
Es facil de encontrar y
manejar, no requiere de
una mano de obra
especializada
Alta durabilidad y
rendimiendo, facil de
montar
Es un material que
se puede usar en
todo tipo de
gustos, es
adecuado para el
proyecto y da
mucha vista por la
variedad de
colores y texturas
que ofrece
Como estructural
no requiere de
diversidad de
textura o color
Acero
Requiere de mano de
obra especializada o
mano de obra extra,
pero es muy comun su
uso para este tipo de
espacios
Su durabilidad es
extensa, comparte muy
bien con otros
materiales y se adecúa
muy bien
Es simple pero se
adapta muy bien a
las necesidades.
Bibliografía
• https://es.slideshare.net/johanr94/sistemas-estructural-de-vector-activo
• https://es.slideshare.net/darioutd/sistemas-de-estructuras-forma-activa
• https://prezi.com/4o09odfh54mk/sistemas-estructurales-formaactiva/https://prezi.com/axdrnwlacnnh/superficie-activa/
• https://es.slideshare.net/jrvh/the-venus-project77475094?next_slideshow=1
• http://searquiunam.blogspot.com/2011/06/altura-activa-sonsistemas.html
• https://es.slideshare.net/woodcarmelle/7-sistemas-estructurales-deforma-activa-el-cable