TIPOS DE ESTRUCTURAS Y CARGAS

TIPOS DE ESTRUCTURAS Y CARGAS

1. CLASIFICACIÓN DE ESTRUCTURAS

   • Elementos estructurales
     • TENSORES / PUNTUALES: Son delgados. Suelen ser varillas, barras, ángulos o canales.
     • VIGAS: Elementos rectos horizontales se usan principalmente para soportar cargas verticales. Se diseñan para resistir momentos de flexión.
       • TIPOS DE VIGAS: En voladizo, simplemente apoyada, fija o empotrada y continua.
     • COLUMNAS: Son verticales y resisten cargas de comprensión axial.
       • Las columnas de secciones transversales tubulares y de ala ancha se utilizan columnas de metal. Las columnas de secciones transversales circulares y cuadradas con varillas de refuerzo se utilizan para las columnas de concreto.
   • Tipos de estructuras
     • ARMADURAS: Se utiliza para claros grandes siempre y cuando no afecte el diseño. Pueden cubrir claros desde los 9 metros hasta los 122 metros.Consisten en elementos delgados generalmente colocados en forma triangular. Por disposición geométrica, las cargas de toda la armadura hace que se deforme se convierten en fuerzas de tensión o compresión en los elementos.
       • TIPOS DE ARMADURAS: Armaduras planas (elementos en el mismo plano y se utilizan en techos y puentes), armaduras espaciales (en tres dimensiones y se usan para torres y grúas)
     • CABLES Y ARCO: También se usan para cubrir distancias largas
       • CABLES: Son flexibles, soportan cargas en tensión y se utilizan como soporte en puentes; el uso de cables esta limitado por su colgamientos, peso y los métodos de anclaje que se usen. Claros mayores de 46 metros.
       • ARCO: Su resistencia en base a la compresión, tiene la curvatura inversa a la del cable. Se usan en puentes, cúpulas y aberturas en muros de mampostería.
     • MARCOS: Se suelen usar en edificios y están compuestos por vigas y columnas conectadas por articulaciones o pueden ser rígidas. Cuando la carga en un marco ocasiona flexión y si tiene conexiones rígidas es una estructuras indeterminada.
     • ESTRUCTURAS SUPERFICIALES: Está hecha de un material de espesor pequeño. Se les conoce como tenso estructuras cuando el material es muy flexible y actúa como una membrana que se somete a tensión. También pueden estar de concreto reforzado pueden estar en forma de placa plegables, cilindros, etc. y reciben el nombre de cascarones y soportan cargas de tensión y comprensión.
     • SISTEMA ESTRUCTURAL: La combinación de elementos estructurales y materiales.

2. CARGAS

   • CARGAS MUERTAS: Son los pesos de los elementos estructurales y pesos de todos los objetos que están unidos de manera permanente en la estructura. Como lo son:
     • Las columnas, vigas, trabes, losa del piso, techo paredes, ventanas, fontanería, instalaciones, etc.
     • Las estimaciones de las cargas muertas pueden tener un error del 15 a 20% o más, por eso es importante diseñar las columnas en especial en pisos inferiores.
   • CARGAS VIVAS: Son el peso de los objetos colocados provisionalmente sobre una estructura, vehículos o fuerzas naturales. Estas cargas incluyen una protección adicional contra una deformación excesiva.
   • CARGAS EN EDIFICIOS: Los edificios están sometidos a cargas vivas uniformes. Las cargas mínimas incluyen algún tipo de protección contra la posibilidad de situaciones de emergencia, cargas de construcción.
   • CARGAS EN PUENTES CARRETEROS: Principalmente son las cargas por el tráfico y la más pesada por una serie de camiones. El diseño dependerá de su ubicación, la clase de tráfico y tipo de puente.
   • CARGAS EN PUENTES FERROVIARIOS: Las cargas de un tren implican una serie de fuerzas concentradas y se utilizan tablas y gráficas con líneas de influencia para obtener la carga crítica.
   • CARGAS DEL VIENTO: Cuando las estructuras bloquean el flujo del viento, la energía cinética del viento se convierte en energía potencial de presión. El efecto del viento depende de lo siguiente:
     • De la densidad, velocidad, ángulo del viento, la forma y la rigidez de la estructura y rugosidad de su superficie.
   • CARGAS DE IMPACTO: El % de aumento de las cargas vivas debido al impacto se conoce como factor de impacto (I). En algunos casos es importante tomar previsiones para la carga de impacto sobre la estructura de un edificio.
     • En la maquinaria de ascensores se incrementa el 100%, las cargas sobre cualquier soporte de pisos y balcones se incrementa el 33%.
   • CARGAS DE NIEVE: Las cargas de diseño dependen de la forma general de la construcción, la geometría del techo, exposición del viento, ubicación. De la misma manera que se determinan las cargas del viento se usa para determinar las cargas de nieve.
   • CARGAS DE TERREMOTO: Los terremotos producen cargas sobre la estructura a través de la interacción con el suelo. Esto resulta la distorsión de la estructura a causa del movimiento del suelo y la resistencia lateral de la estructura. Deben considerarse en el diseño de edificios de gran altura o plantas de energía nuclear.
   • PRESIÓN HIDROSTÁTICA Y GEOSTÁTICA: Las estructuras para retener agua, tierra, materiales granulares, la presión se convierte en un criterio importante para el diseño.
   • OTRAS CARGAS NATURALES: Como el efecto de erosión, cambios de temperatura y asentamientos diferenciales de cimientos.
   • Las cargas de diseño suelen estar especificada en los siguientes códigos: Códigos generales de construcción y Códigos de diseño. Pero la responsabilidad recae en el estructuralista.

3. DISEÑO ESTRUCTURAL

   • DEP (Diseño por esfuerzos permisibles) : Tanto las incertidumbres del material como las de las cargas en factor de seguridad. Las cargas pueden ocurrir simultáneamente en una estructura, pero es muy poco probables que todas ocurran al mismo tiempo.
     • El esfuerzo elástico calculado en el material no debe exceder el esfuerzo admisible para cada una de las diferentes combinaciones de carga.
   • DFCR (Diseño por factores de carga y de resistencia) o Diseño por resistencia: Uso de la teoría de probabilidad para separar la incertidumbre del material y las cargas.
   • Es importante considerar las incertidumbres de los materiales y las cargas.
   • Incluye: Una variabilidad en las propiedades, la tensión residual en los materiales, los tamaños prefabricados pueden ser diferentes, cargas debidas a las vibraciones o impactos y la corriosión de materiales.

4. Una estructura es un sistema de partes conectadas que se utiliza para soportar una carga.

   • Para el uso público se debe considerar su seguridad, estética, facilidad de mantenimiento y las limitantes económicas y ambientales