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LAS ESTRUCTURAS MODELACIÓN ESTRUCTURAL 1

Ingº Luis Escobedo Sánchez

ihs_ltc-Febrero2008

“Una estructura puede definirse como cualquier disposición de materiales realizada para soportar cargas”1

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Estructuras o por qué las cosas no se caen (J.E. Gordon)

¿Cómo podemos definir una estructura desde el punto de vista ingenieríl y arquitectónico? 2

Una estructura es un conjunto de elementos estructurales conectados entre sí con el fin de soportar cargas.

2 Diseño de Edificios (ANGEL SAN BARTOLOMÉ)

Según Engel1 las estructuras se clasifican en 5 categorías: 1. 2. 3. 4. 5. 1Se

Forma Activa Vector Activo Masa Activa Superficie Activa Estructuras Verticales

busco usar esta clasificación porque es la manera mas cercana en que el arquitecto analiza o abosorve las estructuras, es decir como un todo, de manera holistica, de esta forma se deja en un segundo plano el estudio de los modelos matemáticos usados tradicionalmente por los ingenieros civiles para estudiar las estructuras.

1. Forma Activa Son aquellas estructuras cuyo comportamiento está gobernado generalmente por esfuerzos axiales de tracción o compresión. Los cables funcionan a tracción en tanto que las columnas y los arcos funcionan a compresión. Son formas muy eficientes; estructuralmente hablando permiten resistir el máximo de carga con el mínimo de material estructural.

Bridge Golden Gate, San Francisco, luz principal 1280 m

Coliseo Romano

Forma Activa Columnas: Su comportamiento está limitado por el pandeo. Para contrarrestarlo es necesario usar secciones transversales que tengan grandes momentos de inercia, como las secciones tubulares y materiales de gran resistencia como el acero.

Columnas

El arco es un elemento capaz de distribuir las cargas hacia los extremos laterales, por eso se utiliza para conseguir espacios vacíos y cubiertos

2. Vector Activo Estas estructuras comprenden a los tijerales, reticulados, cerchas o armaduras; éstas estructuras están conformadas por elementos rectos unidos en sus extremos y dispuestos triangularmente, formando una estructura estable e indeformable con cargas concentradas aplicadas en los nudos, y con fuerzas internas de tracción y/o compresión.

Vector Activo Las solicitaciones de tracción y compresión se generan de forma simultanea en distintas partes del sistema estructural.

3. Masa Activa Aquellas estructuras cuyos elementos estructurales trabajan generalmente a flexión, por ejemplo las vigas, los pórticos, los emparrillados y las losas.

Masa Activa Las vigas se pueden unir rígidamente con elementos verticales a través de los nudos, con la mejora en la capacidad de carga, la disminución de las deflexiones y un aumento en la capacidad de resistir fuerzas horizontales, como las de viento o sismo, conformando los pórticos. Los emparrillados conformados con elementos rectos horizontales en ambas direcciones, unidos rígidadamente a través de nudos, conforman sistemas de masa activa que permiten aumentar la capacidad portante de las vigas y reducir las deflexiones. Cuando la masa se distribuye uniformemente y desaparecen las vigas individuales, se tienen las losas, que permiten más cargas con menores deflexiones, dentro de ciertos rangos de relación entre las luces.

4. Superficie Activa Estas estructuras no solo tienen función estructural, sino que tambien se usan como divisiones del espacio interior y exterior de la edificación. 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 pequeños. El uso de pliegues o curvaturas permiten conciliar la lucha entre una eficacia horizontal para cubrir los espacios y una eficacia vertical para la resistencia frente a fuerzas gravitacionales. Ejemplos de este tipo son: las placas planas plegadas, y las supeficies de curvatura como las membranas y cascarones, usados para cubrir grandes superficies, como coliseos, estadios.

Superficie Activa Las membranas, carpas y estructuras neumáticas tienen esfuerzos básicos de tensión y son de espesor muy reducido.

5. Estructuras Verticales Aquellas estructuras de edificios de gran altura, llamados “rascacielos”. Comprenden estructuras de tubo, tubo en tubo, reticulado vertical, macropórticos, estructuras con núcleos rígidos, celosías verticales o combinaciones de ellos pernmiten soportar las grandes exigencias de los vientos y sismos en edificaciones en altura.

Estructuras Verticales 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, reticulado vertical, tubo en tubo, núcleopantalla y combinaciones de ellos permiten

Las Torres Petronas de Kuala Lumpur, Malasia, rascacielo inaugurado en 1998. Se alza a una altura de 452 m

El Edificio Taipei 101, rascacielo inaugurado en el año 2004 . Se alza 509 metros desde el suelo y tiene 101 pisos de alto. Su elevador opera a una velocidad de 1 010 metros por minuto en ascenso y 600 metros por minuto al descender, lo que equivale a 60.6 kilómetros por hora.

El DUBAI en los Emirato Árabes , rascacielo inaugurado el 4 de enero de 2010 , el edificio más alto del mundo. Se alza en 828 m metros desde el suelo y tiene 122 pisos ,contando con 58 ascensores . Es 320 m mas alto que Taipei 101