Constuccion Estructural

Construcción estructural. Una estructura puede concebirse como un sistema, es decir, como un conjunto de partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una función dada. La función puede ser salvar un claro, como en los puentes; encerrar un espacio, como sucede en los distintos tipos de edificios, o contener un empuje, como en los muros de retención, tanques o silos. La estructura debe cumplir la función a la que esta destinada con un grado razonable de seguridad, y de manera que tenga un comportamiento adecuado en las condiciones normales de servicio. Además, deben satisfacerse otros requisitos, tales como mantener el costo dentro de límites económicos y satisfacer determinadas exigencias estéticas. Si los problemas de diseño se contemplan en toda su complejidad, puede afirmarse que no suelen tener solución única, sino solución razonable. En efecto, la labor del ingeniero proyectista tiene algo de arte. Indudablemente, el ingeniero debe aprovechar el cúmulo de información y metodología científica disponible, pero además tiene que tomar en cuenta otros factores que están fuera del campo de las matemáticas y de la física.

El proceso que sigue el proyectista al diseñar una estructura es análogo al utilizarlo en el diseño de cualquier otro sistema. Por lo tanto, son aplicables los métodos que aportan la Ingeniería de Sistema, ya que una de sus finalidades es la racionalización del proceso de diseño. En el diseño estructural, una vez planteado el problema, supuestas ciertas solicitaciones razonables y definidas las dimensiones generales, es necesario ensayar diversas estructuraciones para resolverlo. En esta fase del diseño es donde la intuición y la experiencia del ingeniero desempeñan un papel primordial. La elección del tipo de estructuración, sin duda es uno de los factores que mas afecta el costo de un proyecto. Los refinamientos posteriores en el dimensionamiento de secciones son de mucho menor importancia. La elección de una forma estructural dada implica la elección del material con que se piensa realizar la estructura. Después de elegir provisionalmente una estructuración, se le idealiza para estudiar los efectos de las solicitaciones a las que puede estar sometida.

El análisis estructural, o sea, la determinación de las acciones sobre los elementos de la estructura, implica un conocimiento de las solicitaciones que actúan sobre si misma y de las dimensiones de dichos elementos. La fase final del diseño consiste en comunicar los resultados del proceso descrito a las personas que van a ejecutar la obra. En el diseño de los subsistemas estructurales para edificios, debe tenerse en cuenta su importancia relativa dentro del sistema general. El enfoque de sistemas aporta herramientas de gran utilidad en el diseño. Sin embargo no debe olvidarse que en el proceso de diseño seguirá siendo de gran importancia la intuición y la capacidad creativa e innovadora del proyectista.

Construcción de estructuras de concreto. Las estructuras de concreto reforzado tienen ciertas características, derivadas de los procedimientos constructivos usados en una fabricación, que las distinguen de las estructuras de otros materiales. El concreto se fabrica en estado plástico, lo que obliga a utilizar moldes que lo sostengan mientras adquiere resistencia suficiente para que la estructura sea autosoportante. Esta características exigen ciertas restricciones, pero al mismo tiempo aporta algunas ventajas. Una de estas es su moldeabilidad, propiedad que brinda al proyectista gran libertad en la elección de formas. Gracias a ello, es posible construir estructuras, como los cascarones, que en otro material serian muy difícil de obtener.

Otra característica importante es la facilidad con que puede lograrse la continuidad en la estructura, con todas las ventajas que esto supone. Mientras que en estructuras metalizas el logro de continuidad en las conexiones entre los elementos implica serios problemas en el diseño y en la ejecución, en las de concreto reforzado el monolitismo es consecuencia natural de las características de construcción.

Existen dos procedimientos principales para construir estructuras de concreto. Cuando los elementos estructurales se forman en su posición definitiva, se dice que la estructura ha sido colada in situ o colada en el lugar. Si se fabrican en un lugar distinto al de su posición definitiva en la estructura, el procedimiento recibe el nombre de prefabricación. El primer procedimiento obliga a una secuencia determinada de operaciones, ya que para iniciar cada etapa es necesario esperar a que se haya concluido la anterior. Por ejemplo, no puede procederse a la construcción de un nivel en un edificio hasta que el nivel inferior haya adquirido la resistencia adecuada. Además, es elaborar y transportar el concreto fresco del lugar de fabricación a su posición definitiva, operaciones que influyen decisivamente en el costo. El segundo procedimiento se economiza tanto en la obra falsa como en el transporte del concreto fresco y se pueden realizar simultáneamente varias etapas de construcción. Por otra parte, este procedimiento presenta el inconveniente del costo adicional de montaje y transporte de los elementos prefabricados y, además, el problema de desarrollar conexiones efectivas entre los elementos.

El proyectista debe elegir entre esta dos alternativas, guiándose siempre por las ventajas económicas, constructivas y técnicas que pueden obtenerse en cada caso. Cualquiera que sea la alternativa que escoja, esta elección influye de manera importante en el tipo de estructuración que se adopte. Otra característica peculiar de las estructuras de concreto reforzado es el agrietamiento, que debe tenerse en cuenta al estudiar su comportamiento bajo condiciones de servicio.

Construcción elementos de concreto. Característica acción-respuesta de los elementos de concreto. Se ha dicho que el objeto del diseño consiste en determinar las dimensiones y características de los elementos de una estructura para que esta cumpla cierta función con un grado de seguridad razonable, comportándose además satisfactoriamente una vez en condiciones de servicio. Debido a estos requisitos es preciso conocer las relaciones que existen entre las características de los elementos de una estructura. Las solicitaciones que deben soportar los efectos que dichas solicitaciones producen en la estructura. En otras palabras, es necesario conocer las características acción- respuesta de la estructura estudiada.

Las acciones en una estructura son las solicitaciones a que puede estar sometida. Entre estas se encuentran, por ejemplo, el peso propio, las cargas vivas, las presiones por el viento, las aceleraciones por sismo y los asentamientos del terreno. La respuesta de una estructura, o de un elemento estructural es su comportamiento bajo una acción determinada. Puede expresarse como deformación, agrietamiento, durabilidad, vibración. Desde luego, la respuesta es función de las características de ka estructura, o del elemento estructural considerado.

El problema de la determinación de las relaciones acción-respuesta para estructuras con cualesquiera característica sometidas a toda la gama posible de acciones y combinaciones de esta acciones, es insoluble ya que puede presentarse un numero infinito de combinaciones. Debido a esta situación, fue necesario desarrollar métodos que permitieran basar el estudio de una estructura en conjunto en estudios del comportamiento de sus distintas partes o elementos. Estos métodos, llamados de análisis, permiten determinar en cada uno de los miembros de una estructura las acciones internas resultantes de la aplicación de las solicitaciones exteriores a la estructura total. Esta consideración reduce el problema de la determinación de las características acción-respuesta a dimensiones manejables.

Los criterios modernos de diseño están teniendo a enfoques probabilísticos no obstante las dificultades que implican. Por una parte, todavía no se tiene suficiente información sobre la variabilidad tanto de las solicitaciones que deben considerarse, como de las resistencias de los materiales y elementos utilizados en las estructuras. Por otra parte, es difícil el problema de asignar precio o valor a las consecuencias de una falla, en términos de posible pérdida de vidas y de costo de reposición. A pesar de estas dificultades, el enfoque tiene indudable interés y ya existen proposiciones para formular reglamentos de construcción basados exclusivamente en concepto probabilísticos ya han sido incorporados a algunos reglamentos en relación con la valuación de las características de los materiales y las solicitaciones.

Flexión simple. Son frecuentes los elementos estructurales sujetos a flexión, tales como trabes, vigas o losas que trabajan en una sola dirección. Generalmente, la flexión se presenta acompañada de fuerzas cortante. Sin embargo, la resistencia a flexión puede estimarse con suficiente precisión despreciado el efecto de la fuerza cortante. Podemos ver el comportamiento de elementos sujetos a flexión y efecto de las principales variables, y se presentan métodos para calcular la resistencia. Los principios fundamentales de la flexión y la hipótesis de flexión conocidos para vigas homogéneas van hacer validad para las vigas de concreto reforzado. Por tanto, se cumplirá que: toda sección transversal desarrolla internamente un par de esfuerzos normales a la sección ( de tracción a un lado del elemento y de compresión al otro lado) para resistir el momento flexor y esfuerzo tangencial para resistir el cortante se cumplirán 3 principios que establecen:

1. La

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