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• Daniel Martinez

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Sistemas de Arco HISTORIA El arco apareció en Mesopotamia, y en la cultura del valle del Indo. Se utilizó en el Antiguo Egipto, Asiria, Etruria y más adelante en la Roma Antigua. El arco se utilizaba en edificaciones auxiliares, estructuras subterráneas y de drenaje; fueron los romanos los primeros en usarlos en edificios monumentales, aunque se pensaba que los romanos aprendieron su uso de los etruscos. El arco ha sido usado en algunos puentes en China desde las dinastía Sui y en tumbas desde la dinastía Han. El denominado arco romano es de forma semicircular y construido a partir de un número impar de dovelas, para que haya una dovela central o clave.

FUNCIONAMIENTO

TIPO DE ARCOS

Medio punto

Herradura

Rebajado Ojival (apuntado)

Conopial

Carpanel

Tudor MATERIALES Tradicionalmente un arco está compuesto por piezas elaboradas con piedra tallada, ladrillo o adobe, aunque también se hace con madera o concreto. SENSIBILIZACION DEL ESPACIO Los tipos de espacios generados dependen del sitio en donde se encuentre el arco, y también del tipo de arco que se tiene. Se pueden tener distintas situaciones, por ejemplo; puede ser un portal o puede ser una bóveda de cañón. Algo característico es que un arco siempre va a cubrir grandes claros o luces por lo que da la sensación de amplitud a el espacio en donde se encuentre.

Sistemas de Vigas Una viga es un elemento constructivo lineal, que trabaja sometido principalmente a esfuerzos de flexión, compuesto por tensiones de tracción y compresión. HISTORIA Y MATERIALES A lo largo de la historia, las vigas se han realizado de diversos materiales; el más idóneo de los materiales tradicionales ha sido la madera, puesto que puede soportar grandes esfuerzos de tracción. La madera sin embargo es material ortotrópico que presenta diferentes rigideces y resistencias según los esfuerzos aplicados sean paralelos a la fibra de la madera o transversales. El cálculo moderno de elementos de madera requiere bajo solicitaciones complejas un estudio más completo que la teoría de Navier-Bernouilli, anteriormente expuesta. A partir de la revolución industrial, las vigas se fabricaron en acero. El acero tiene la ventaja de ser un material con una relación resistencia/peso superior a la del concreto, además de que puede resistir tanto tracciones como compresiones mucho más elevadas. A partir de la segunda mitad del siglo XIX, en arquitectura, se ha venido usando concreto armado y algo más tardíamente el pretensado y el postensado.

FUNCIONAMIENTO

Distribución de cargas

Deformación

Distribución de esfuerzos (viga de sección rectangular)

Sistemas curvos triangulados Este sistema se caracteriza por su conformación de superficies curvas por soportes de distintos materiales. Estos soportes o vigas, están formados con una sucesión de elementos lineales triangulados que permitan flexionar la forma de la superficie. Los sistemas curvos triangulados destacan por la combinación del elemento en forma de arco y la estructura aligerada que lo conforma. Esta estructura con un mínimo de peso permite alcanzar grandes claros con una máxima resistencia. TIPO DE SISTEMAS CURVOS TRIANGULADOS Existen tres tipos de sistemas curvos triangulados: Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies de simple curvatura, por ejemplo; superficies cilíndricas. La combinación de estos sectores puede cubrir plantas de forma triangular, cuadrada, rectangular, hexagonal, octogonal, etc. Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies doble curvatura total negativa, por ejemplo superficies con forma de paraboloide hiperbólico. Con la combinación de varios sectores se pueden cubrir plantas de forma triangular, cuadrada, rectangular, hexagonal, octogonal, etc. Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies de doble curvatura total positiva, por ejemplo superficies esféricas. Con estas superficies se pueden cubrir plantas de variadas formas, pero fundamentalmente para cubrir plantas circulares. Las cúpulas geodésicas son unos de los más interesantes tipos de superficies de doble curvatura total positiva, éstas se basan en la mutación de un icosaedro. La principal ventaja de estas cúpulas reside en que el número de elementos, figuras, superficies y lados desiguales, se reduce a un mínimo lo que permite la prefabricación de estas estructuras.

Sistemas planos triangulados Una de las características principales de este sistema es que resiste notablemente la acción de las distintas cargas de servicio en relación a su peso propio. Esta ventaja permite su aplicación en espacios de grandes claros.

HISTORIA Y TIPOS DE PLANOS TRIANGULADOS De acuerdo con el uso y disposición de las cargas conviene una u otra tipología o disposición de montantes verticales y diagonales. Algunas de las tipologías más usadas se conocen por el nombre propio de las personas que las patentaron o estudiaron en detalle por ver primera. En las celosías horizontales con cargas gravitatorias verticales generalmente el cordón superior (conjunto de barras horizontales o inclinadas situadas más arriba) está sometido a esfuerzos de compresión, mientras que el cordón inferior está sometido a esfuerzos de tracción. En cambio, los montantes y las diagonales presentan más variabilidad. Según la inclinación de las diagonales a uno u otro lado pueden estar todas traccionadas, todas comprimidas, con compresiones y tracciones alternas, o con una distribución de esfuerzos aún más compleja. El esfuerzo de los montantes a su vez suele ser contrario al de las diagonales adyacentes, aunque esto no es una regla general. Celosía Long: Este tipo de celosía debe su nombre a Stephen H. Long (1784-1864), y tiene su origen hacia 1835. Los cordones superior e inferior horizontales se unen mediante montantes verticales todos ellos arriostrados por diagonales dobles.

Celosía Howe: fue patentada en 1840 por William Howe, aunque ya había sido usada con anterioridad. Se usó mucho en el diseño de celosías de madera, está compuesta por montantes verticales entre el cordón superior e inferior. Las diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón superior o inferior (formando Λ's). Con esa disposición las diagonales están sometidas a compresión, mientras que los montantes trabajan a tracción. Esta tipología no constituye un buen diseño si toda la celosía es del mismo material. Históricamente se usó mucho en la construcción de los primeros puentes de ferrocarril. Con la disposición Howe se lograba que los elementos verticales que eran metálicos y más cortos estuviera traccionados, mientras que las diagonales más largas estaban comprimidas, lo cual era económico puesto que los elementos metálicos eran más caros y con la disposición Howe se minimizaba su longitud.

Celosía Pratt: Originalmente fue diseñada por Thomas y Caleb Pratt en 1844, representa la adaptación de las celosías al uso más generalizado de un nuevo material de construcción de la época: el acero. A diferencia de una celosía Howe, aquí las barras están inclinadas en sentido contrario (ahora forman V's), de manera que las diagonales están sometidas a tracción mientras que las barras verticales están comprimidas. Eso representa ventajas si toda la celosía es de acero, ya que los elementos traccionados no presentan problemas de pandeo aunque sean largos mientras que los sometidos a compresión si pueden presentar pandeo, lo que obliga a hacerlos de mayor espesor. Puesto que el efecto del pandeo es proporcional a la longitud de las barras interesa que los elementos más cortos sean los que sufren la compresión. La celosía Pratt puede presentar variaciones, normalmente consistentes en barras suplementarias que van desde las diagonales hasta el cordón superior, dichas barras son usadas para reducir la longitud efectiva de pandeo.

La celosía Warren: fue patentada por los ingleses James Warren y Willboughby Monzoni en 1848. El rasgo característico de este tipo de celosías es que forman una serie de triángulos isósceles (o equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud. Típicamente en una celosía de este tipo y con cargas aplicadas verticales en sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y tracción. Esto, que es desfavorable desde el punto de vista resistente, presenta en cambio una ventaja constructiva. Si las cargas son variables sobre la parte superior de la celosía (como por ejemplo en una pasarela) la celosía presenta resistencia similar para diversas configuraciones de carga.

La celosía Vierendeel: en honor al ingeniero belga A. Vierendeel, tiene como características principales las uniones obligatoriamente rígidas y la ausencia de diagonales inclinadas. De esta manera, en una celosía Vierendeel, no aparecen formas triangulares como en la mayoría de celosías, sino una serie de marcos rectangulares. Se trata por tanto de una celosía empleada en edificación por el aprovechamiento de sus aperturas.

Sistemas laminares plegados, prismáticos y piramidales DESCRIPCION El plegado de un elemento superficial a los efectos de incrementar su momento de inercia. El requisito previo para materializar un plegado es que el material y espesores adoptados tengan la suficiente resistencia superficial para tomar esfuerzos axiles de tracción y compresión, y esfuerzos tangenciales de corte. El mecanismo del plegado consiste en una racional distribución del material en la sección de manera que se logre una estructura con un gran momento de inercia con un bajo peso propio y a la vez una importante disminución de costos y esfuerzos en los materiales. El aumento de inercia permite absorber fuertes momentos en estructuras flexionadas y asegurar estabilidad al pandeo en estructuras comprimidas.

MATERIALES Materiales para claros cubiertos con plegados. * En Acero: luces de 20 a 60 m. con espesores de 2 a 4 mm. * En Fibrocemento: luces de 7 m. con espesor de 8 mm. * En Aluminio: luces de 15 a 35 m. con espesores de 3 a 8 mm. * En madera: luces de 10 a 25 m. con espesores de 1/2'' a 1'' * En PRFV: luces de 20 m. con espesores de 4 mm. TIPOS DE SISTEMAS LAMINARES Se clasifican de 2 maneras: Por analogía estructural: a) Losa. b) Viga. c) Pórtico. d) Bóveda o Arco. e) Cúpula. Por forma: a) De aristas paralelas o prismáticas. b) de Aristas no paralelas o piramidales (o semipiramidales)

FUNCIONAMIENTO El comportamiento estructural de una estructura plegada varía de acuerdo a la posición de las cargas que inciden en el sistema. a) LOSA: Cargas perpendiculares al plano medio de la lámina, a > separación entre apoyos < capacidad resistente. b) VIGA: Cargas coincidentes con el plano medio, a > dimensión en la dirección de la carga (altura de la viga) > capacidad resistente. Inclinando la superficie hacia la dirección de la fuerza actuante por medio del plegado o curvado es posible conciliar la oposición entre una eficacia horizontal para cubrir espacios y una eficacia vertical en la resistencia frente a fuerzas gravitatorias. El mecanismo de trasmisión de cargas de un plegado se basa en una acción longitudinal o de viga entre apoyos del mismo y en una acción transversal o de losa entre aristas del plegado. El ángulo entre las caras de un plegado deberá estar entre 35º y 150º, siendo más convenientes los valores entre 40º y 60º en cuyo caso se podrá despreciar el efecto de deformación de las aristas debido a la gran rigidez que en este caso tiene el plegado.

Sistemas de transmisión para cargas gravitacionales INTRODUCCION Los elementos estructurales verticales con aquellos cuya dimensión vertical es sustancialmente mayor que si mínima dimensión horizontal y se encuentran erguidos libremente o soportados por los elementos estructurales verticales o fijados a ellos, o anclados solamente a las losas de entrepiso. Incluyen fachadas, muros no estructurales, particiones, recubrimiento de muros, enchapes, decoración arquitectónica, ventanas, puertas, y ductos verticales de servicio. HISTORIA La verticalidad en la arquitectura del mundo nace en el siglo XIX; la combinación del hierro y del concreto, y de los avances tecnológicos como la invención del la bombilla eléctrica y el elevador hicieron posible que nuestros edificios tocaran el cielo; de esta forma se introdujo la revolución técnica más grande de la historia arquitectónica de la humanidad: “se pudo sustituir la construcción maciza por la construcción de entramados, que hacia posible erigir edificios de cualquier altura y extensión con piezas prefabricadas y en un tiempo mínimo”. En nuestros tiempos no ha cambiado mucho el sistema estructural para los edificios verticales, solo se han complementado con tecnología de punta que hacen más fácil y complaciente su elevación. Una carga es una fuerza o acción y un esfuerzo es una reacción a esa carga, por lo tanto en una estructura podemos encontrar fuerzas y esfuerzos horizontales, verticales e inclinados, de acuerdo al plano o punto de la estructura donde se presenten. La física elemental nos dice: que para el equilibrio en una estructura, a cada acción se opone una reacción igual y contraria; de esta forma es que los elementos estructurales están sometidos a fuerzas y esfuerzos; el análisis y estudio de estos factores produce un “Calculo Estructural”.