Tema 11 Construccin ETSA

8/3/2019 Tema 11 Construccin ETSA

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Tema 11:Vigas, pilares y prticos

1. Vigas. El trabajo a flexin: canto y rigidez.

2. Pilares. El trabajo a compresin y el Pandeo.

3. Uniones de elementos estructurales lineales: nudos.

4. El prtico como sistema.

5. Procedimientos constructivos in-situ y prefabricados.

6. Elementos entramados: cerchas y celosas.

7. Estructuras espaciales.

CONSTRUCCINCurso 2010-2011. Escuela Tcnica Superior de Arquitectura.

Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Objetivos docentes del Tema 11:

Conocer e identificar los elementos

constitutivos de las estructuras reticuladas:vigas, pilares y prticos.

Identificar y analizar el proceso constructivo,

soluciones de unin y el comportamiento de

estructuras porticadas.

Conocer los tipos de elementos estructuralesentramados y las estructuras espaciales


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Estructuras Reticuladas

Son sistemas estructurales en los que predominan loselementos lineales (vigas, arcos y pilares).

Los elementos se organizan de acuerdo con una redplana (planos) o malla tridimensional (espaciales).

Pueden organizarse en dos direcciones perpendiculares(vigas y pilares) o en varias direcciones (cerchas yestructuras trianguladas).

Se distinguen:

elementos de soporte, que trabajan principalmente acompresin,

elementos horizontales o inclinados que trabajan aflexin

otros elementos lineales, dispuestos en cualquier direccin, quetrabajan a compresin o traccin

Estructuras Reticuladas


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Canto y rigidez de vigas

Las dimensiones de la seccin de la viga (anchura y

canto) se proporcionan a las cargas que debe trasladar y

a la distancia entre apoyos (luz).

El canto (altura mecnica) de la viga condiciona el

estado tensional y la deformacin en el centro de vano

(el canto influye al cuadrado en la capacidad mecnica).

Para optimizar el material de la viga, se tiende a

secciones de mayor canto con el material concentrado en

los cordones (alas) y un alma de espesor reducido (quetrabaja a cortante).

Hay que limitar la esbeltezde la seccin (alma).

Los esfuerzos no previstos (torsin) pueden producir

deformaciones locales.

Canto y rigidez

Secciones de viga de acero

Secciones de viga de hormign Viga mixta acero/hormign


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Canto y rigidez

Torsin en viga de borde Pandeo lateral por cortante

El trabajo a Compresin: Pilares

Los pilares son elementos estructurales lineales que

trabajanprincipalmente a compresin.

Recogen las cargas de las vigas o losas y las transfieren a

la cimentacin.

La excentricidad de las cargas (desplazadas respecto al eje

mecnico) y el tipo de unin (empotramientos) producen

esfuerzos de flexin (y de cortante).

Pueden ser de seccin cuadrada (flexin en dos

direcciones) o apantallados (una direccinpredominante).

Pueden tener seccin llena, alas y alma o hueca (tubular).


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El trabajo a Compresin:

Pilares

El pandeo de los pilares

Es la deformacin debida a la inestabilidad lateral de los

elementos comprimidos.

Depende de:

nivel y tipo de carga,

la unin del pilaren sus extremos (posibilidad de giro)

la esbeltez geomtrica (relacin canto/altura de pandeo).

Altura de pandeo: longitud mecnica terica del pilar.

Depende del tipo de unin en base y en cabeza

Se puede produciren todas las direcciones del planohorizontal.

Se incrementa con las solicitaciones de flexin

(excentricidad de carga, empujes laterales, viento).


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Rigidez mecnica y

esbeltez (pandeo)

Nudos de estructuras reticuladas

La transferencia de carga de las vigas a los pilares

se realiza en el nudo (encuentro entre ambos).

Requiere de un desarrollo espacialque permita el

paso de la carga (una parte del pilar y de la viga). El comportamiento de las vigas depende del grado

de empotramiento en el nudo, y ste del tipo de

unin con los pilares (apoyo, articulado o rgido).

En las estructuras de viga/pilar no empotrado, las

vigas trabajan slo en momentos positivos y los

pilares principalmente a compresin.

En las de nudos rgidos (prticos) pilares y vigas

trabajan conjuntamente (giro de los nudos).


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Nudos

El prtico como un sistema

Los prticos son estructuras entramadas planas que

combinan elementos verticales (pilares) y horizontales

(vigas) unidos mediante nudos rgidos.

La unin rgida produce la flexin conjunta de amboselementos frente a cargas gravitatorias y horizontales,

incrementando la rigidez y reduciendo la deformacin.

Los materiales ms habituales son acero y hormign.

La combinacin de varios prticos en planos

perpendiculares constituye un sistema entramado espacial(aumenta el monolitismo del conjunto y posibilita

soluciones modulares)


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Estructura porticada de madera Estructura porticada de acero


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Procedimientos constructivos

Las tcnicas constructivas empleadas en las

estructuras dependen en gran medida del material

empleado y de los medios auxiliares disponibles.

En las estructuras de madera y de acero, las piezas

viene preparadas de taller y en obra se realizan las

uniones secas (atornilladas, soldadas o adhesivas)

Las estructuras de hormignpueden ejecutarse in-

situ (elementos y uniones se realizan a la vez) o

estarprefabricadas (las piezas llegan acabadas aobra y se unen una vez posicionadas)


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Procedimientos constructivos (madera)

Procedimientos constructivos (acero)


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Construccin in situ de prticos de hormign

Se realizapor niveles, disponiendo plantas de pilares y,

una vez endurecidos, vigas, nudos (rgidos) y forjados.

Las vigas tienen continuidad de hormigonado.

Los pilares obtienen la continuidad porsolape de las

armaduras.

Procedimiento de ejecucin:

Construccin/montaje del encofrado (molde)

Colocacin de armaduras (ferralla) Vertido/bombeado y compactado del hormign

Curado (proteccin e hidratacin durante varios das)

Descimbrado (tras alguna semana)

Construccin in situ de prticos


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Estructuras porticadas prefabricadas

Constituidas por elementos prefabricados (vigas,

pilares o marcos).

Las uniones se realizan in-situ y pueden ser:

Uniones secas: por sistemas de atornillado, soldado o

uniones adhesivas (Se pueden poner en carga tras su

ejecucin o al poco tiempo).

Uniones hmedas: por hormigonado o inyeccin de

pastas o morteros (grouts). (Hay que esperar hasta que

el material frage antes de la puesta en carga).

Para evitar problemas de falta de empotramiento,

las uniones se suelen constituir en puntos de poca

exigencia mecnica (momentos flectores nulos).

Estructuras

prefabricadas


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Elementos entramados: Cerchas y celosas

Estn compuestos por elementos lineales que trabajan

a compresin o a traccin (cargas en nudos).

Permiten cubrir grandes luces evitando esfuerzos deflexin en las barras (con grandes flechas).

Los nudos son articulados, para evitar flexiones

Pueden ser planos (barras coplanares):

Cercha: Entramado triangulado con silueta a dos o ms

aguas. Se utiliza para cubrir grandes luces y conformar los

faldones de cubierta.

Viga de celosa: Entramado triangulado con cordones

inferior y superior paralelos (horizontales) unidos a

intervalos por elementos verticales (montantes) o

inclinados (diagonales o tornapuntas).

Elementos entramados: Cerchas y celosas


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Cerchas y celosas

Cerchas y

celosas


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Estructuras Espaciales

Son soluciones entramadas trianguladas que

combinan barras en diferentes planos, creando

una estructura espacial.

Se consiguen descomponiendo superficies en

elementos lineales unidos mediante articulaciones.

Para evitar flexiones en las barras, los nudos se

trazan con exactitud geomtrica.

Segn la geometra de la estructura, se distinguen: forman varios planos (pabelln, flecha, chapitel)

Forman una superficie (plana o curva). Hay que

considerara el espesor asociado a la superficie.


Biosphere, Buckminster Fuller


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1. Vigas. El trabajo a flexin: canto y esbeltez.

2. Pilares. El trabajo a compresin y el Pandeo.

3. Uniones de elementos estructurales lineales: nudos.

4. El prtico como sistema.

5. Procedimientos constructivos in-situ y prefabricados.

6. Elementos entramados: cerchas y celosas.

7. Estructuras espaciales.

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Bibliografa de consulta recomendada

TORROJA, E. Razn y ser de los tiposestructurales. Editorial IccET. Madrid.

(Captulos VI, IX y X)

MONJO (y otros). Tratado de construccin.

Sistemas constructivos. Munilla-Lera. Madrid,

2000 (Captulo 7).

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