Tipos de estructuras.

Tipologías de estructuras

Una estructura:

Es el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo los efectos de las cargas. Su finalidad es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos sin sufrir deformaciones.

Tipologías de estructuras:

Las estructuras de las que hablaremos serán las siguientes:

1. Forma activa
2. Vector activo
3. Masa activa

A.  Sistemas estructurales de Forma activa:

Estructura o miembro estructural que transmite las fuerzas externas aplicadas basándose en la forma de su material.

Son sistemas portantes de un material no rígido y flexible, en los que la transmisión de cargas es atreves de la forma. Desvían las fuerzas exteriores a través de fuerzas normales. Son sistemas que, bajo cargas de servicio, sus elementos están sometidos a tracción.

Su característica fundamental es que su forma se adapta a un sistema de cargas externas para poder cumplir con la función de transmitir dichas cargas. En su comportamiento predominan, básicamente, los esfuerzos axiales de compresión o tracción. Las características estructurales más típicas son: CATENARIA (LÍNEA DE SUSPENSIÓN) / ARCO FUNICU-LAR / CÍRCULO.

Existen diversos sistemas portantes de Forma Activa:

Cables

Son restructuras flexibles debido a la pequeña sección transversal en relación con la longitud. Esta flexibilidad indica una limitada resistencia a la flexión y también hace que el cable cambie su forma según la carga que se le aplique.

Son estructuras especialmente para cubiertas de grandes luces con materiales ligeros, donde el elemento estructural esencial es el cable y el esfuerzo fundamental es el de tracción.

Un cable no constituye una estructura auto-portante a menos que cuente con medios y procedimientos para absorber su empuje esto se logra canaliza sobre las torres la tracción de cable y anclándolo en tierra.

Las acciones sobre una cubierta se pueden transmitir a cables, que se alargaran traccionándose de manera de encontrar la forma correspondiente al equilibrio.

Cuando las cargas del cable se reparten, se obtienen formas curvas como:

1. Polígono funicular, es la forma que adopta el cable ante fuerzas puntuales. Presente en estructuras mediante muros de bloques o mampostería.
2. Parábola, es la curva que adquiere el cable ante una carga horizontal uniformemente repartida, presente en puentes colgantes.
3. Catenaria, es la figura que forma el cable ante el peso propio del mismo. Presente en el diseño de arcos para la arquitectura.

-Tipo de estructuras de cables:

ESTRUCTURA DE CABLES PARALELOS (estabilización por gravedad, estabilización isoplana de los cables y estabilización alternada de los cables)

ESTRUCTURAS DE CABLES RADIALES (estabilización por gravedad, estabilización isoplana de los cables y estabilización alternada de los cables)

ESTRUCTURAS DE CABLES BIAXIALES (arcos perimetrales de apoyo, vida perimetral y cable perimetral)

CELOSÍAS DE CABLES (alineamiento paralelo y alineamiento radial)

Tienda

Soluciones estructurales ligeras y flexibles, que se encuadran dentro de las que resisten por tracción, con posibilidad a adaptar su forma al funicular de las cargas externas.

A la superficie estructural que se generó por este proceso algunos autores la llaman “a cuatro puntos”. Es la forma más simple de cubierta.

Es una estructura a comprensión utilizada para cubrir grandes luces, mediante un tendido de cables horizontales donde la lona es sostenida por una estructura que se forma con tubos. Suelen tener más solidez que las carpas tradicionales que solo se sostienen con un par de postes y las estructurales tiene más comodidades, suelen estar subdivididas en más de un compartimiento.

-Características principales:

·Tienen la forma de una tienda de campaña.

·Son hechas de tela flexible y cables restirados sobre uno o más postes y ancladas a tierra.

·Los postes crean un punto alto de tensión para la tela y los cables.

·Se pueden cubrir grandes claros.

-Tipo de estructuras de tiendas:

TIENDAS APUNTADAS (apoyo perimetral, apoyo interior y apoyo en arcos)

TIENDAS ONDULADAS (apoyo perimetral y apoyo interior)

TIENDAS APUNTADAS INDIRECTAS (construcción interior y construcción exterior)

Neumáticas

-Las estructuras neumáticas son membranas flexibles pretensadas a base de aire a presión, rigidizadas, en ocasiones, por cables que, frente a la acción de las cargas exteriores, desarrollan esfuerzos de tracción, por lo que constituyen una estructura muy ligera.

-La membrana tensada por presión de aire interior es capaz de resistir fuerzas exteriores, constituyendo así una estructura portante neumática, que puede estar formada tanto por una membrana simple o doble.

-Es decisivo para la construcción y diseño de estas estructuras el conocimiento exacto de los distintos estados de cargas, aunque el cálculo no se realiza para los valores máximos, ya que se puede ir adaptando a los diferentes estados de cargas, aumentando o reduciendo la presión interior. Pero en cualquier caso no deberán generar tensiones de compresión en la membrana.

-Deben cumplir diversas condiciones:

· El material debe resistir tracciones y ser estanco al aire.

· La presión interior debe ser permanente y superior a la suma de todas las fuerzas exteriores.

· La modificación de la forma de la envolvente llevara a una reducción del volumen cerrado.

-Características principales:

· El aire fluido común es el que más se usa.

· Existen dos tipos: inflado con aire o soportado por aire.**

· Es necesaria una fuente continua de aire a presión.

-Tipo de estructuras de neumáticos:

ESTRUCTURAS DE NAVES NEUMATICAS (sobrepresión – naves neumáticas portantes - , depresión y sobre presión y depresión)

ESTRUCTURAS DE COLCHONES DE AIRE (sobrepresión, depresión y sobrepresión y depresión)

ESTRUCTURAS DE TUBO DE AIRE (envolvente espacial auto-portante y esqueleto portante)

Arcos

-El arco ha sido la forma estructural que más ha perdurado en la construcción de puentes y una de las más hermosas conquistas del espíritu humano. Las fuerzas internas principales son de compresión.

El arco no posee la liviandad, ni la flexibilidad geométrica del cable. Por el contrario, el arco funicular soporta compresiones de la misma magnitud que el cable.

Además de la reacción vertical es necesario la existencia de una fuerza horizontal en los apoyos mediante tensores, hacia adentro, que contrarreste la fuerza horizontal hacia afuera que hace el arco. La presencia de esta reacción horizontal se facilita cuando los apoyos se hacen en macizos rocosos; también puede darse en el caso de arcos de luces múltiples, en los que las fuerzas horizontales se anulan en los apoyos interiores o con el uso de tirantes, que unan los extremos del arco o mediante pilotajes en suelos blandos.

Los arcos pueden usarse para cubrir superficies, ya sea colocándolos paralelos, resultando en una superficie en forma de cilindro, o radialmente, dando una superficie de domo.

Los arcos se clasifican según las restricciones de los apoyos en:

Biempotrados

Biarticulados

Triarticulados.

Los arcos biempotrados se construyen generalmente en concreto reforzado y en cañones profundos, donde los apoyos pueden soportarse en roca resistente.

Los biarticulados son los más comunes. En estos, la reacción horizontal algunas veces se da por el terreno y en otras mediante un elemento interno a tensión, son los denominados arcos «atirantados».

Los arcos triarticulados se construyen generalmente en madera estructural laminada o en acero y son estructuras insensibles al asentamiento de los apoyos.

-Tipos de estructuras de arcos:

ARCOS LINEALES (arco funicular, arcos biarticulados y arcos triarticulados)

BÓVEDAS (bóveda de cañón, bóveda de nervios cruzados, bóveda claustral, bóveda apoyada en arcos, bóveda de pechinas y bóveda de trompa)

RETÍCULAS ABOVEDADAS (sección perimetral plana, arco perimetral de maya)

Superficie activa

-Sistemas de superficies flexibles que, a pesar de no resistir flexiones, soportan esfuerzos constantes de tracción y compresión, en los que la redirección de las fuerzas se efectúa mediante la resistencia de la superficie y una forma adecuada de la superficie.

-En este sistema es fundamental la forma adecuada que transmita fuerza. Están clasificados en dos grandes grupos: ESTRUCTURAS LAMINARES Y ESTRUCTURAS PLEGADAS.

Los sistemas funiculares o estructuras plegadas son aquellos cuya forma responde a las cargas aplicadas, de modo que las fuerzas internas resultantes son de compresión o tracción directa. Dentro de estos sistemas tenemos: Cables catenaria, carpas o membranas, estructuras neumáticas, arcos y bóvedas.

-En las estructuras de superficie activa debe existir una forma determinada que permita distribuir las cargas actuantes repartiéndolas por toda la superficie mediante esfuerzos de pequeña magnitud.

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