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Asignatura: Matemáticas I, Profesor: , Carrera: Fundamentos de Arquitectura, Universidad: US
Tipo: Apuntes
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Departamento de Mecánica de Medios Continuos, Teoría de Estructuras e Ingeniería de Terreno. E. T. S. de Arquitectura. Universidad de Sevilla.
ENRIQUE DE JUSTO MOSCARDÓ ANTONIO DELGADO TRUJILLO MARÍA CONCEPCIÓN BASCÓN HURTADO JAVIER LOZANO MOHEDANO ANTONIA FERNÁNDEZ SERRANO
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Cargas sobre la envolvente del edificio. Las cargas gravitatorias debidas a la nieve y a los ocupantes del edificio hacen que flecten la estructura de la cubierta y forjados y transmiten esfuerzos internos de compresión a los muros. El viento provoca cargas de presión y succión que actúan en todas las superficies exteriores (Angus McDonald. Structure & Architecture).
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Nuevo palacio de exposiciones y congresos de Sevilla. Guillermo Vázquez Consuegra.
Stahl House (vista delantera)
Edificio
Estructura en construcción
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[1.1] DEFINICIONES:
A veces no es fácil distinguir cuál es la estructura dentro de un edificio y cual es la parte no-estructural, que llamaremos envolvente. A veces ambas partes están integradas.
En el ejemplo de un tipi, la estructura (formada por un armazón de varas de madera) y la envolvente (pieles, no tienen rigidez suficiente para sostenerse por sí mismas) están separadas.
En el ejemplo del iglú, en el que los bloques de hielo forman una cúpula auto-portante, la estructura y la envolvente son la misma cosa. (Angus McDonald. Structure & Architecture)
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[1.2] ESTRUCTURA Y ENVOLVENTE:
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La casa Farnsworth, de Mies Van der Rohe, es una estructura de barras
La bóveda del restaurante del Oceanográfico en Valencia, de Félix Candela, es una estructura superficial de hormigón armado.
El modelo estructural es un esquema simplificado de la estructura para el cálculo. En la figura se han marcado los elementos más importantes del modelo. Las barras se representan por su directriz. A efectos de cálculo, las consideraremos como líneas.
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[1.3] ESTRUCTURA REAL Y MODELO ESTRUCTURAL:
Modelo Estructural
Para sostener el edificio en condiciones satisfactorias para sus usuarios, la estructura debe
cumplir tres requisitos esenciales:
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La estructura debe ser capaz de alcanzar un estado de equilibrio ante cualquier estado de cargas que pueda afectarle a lo largo de su vida útil.
Ejemplo: el PÓRTICO ARTICULADO está en equilibrio bajo la acción de las fuerzas verticales, pero es inestable ante cualquier acción horizontal que pueda afectarle (por ejemplo: las cargas de viento).
El PÓRTICO ARTICULADO ARRIOSTRADO, en cambio, cumple el requisito de estabilidad. La diagonal cumple una función estabilizadora frente a acciones horizontales.
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[2.1] ESTABILIDAD:
La aplicación de la carga a una estructura genera reacciones en los vínculos y también una
serie de esfuerzos internos en los elementos que componen la estructura, los cuales deben
tener la resistencia suficiente para soportar estos esfuerzos sin fisurarse.
Para que una estructura satisfaga el requisito de resistencia debemos comprobar que los
niveles de tensión que se alcanzan en cada uno de sus elementos no exceden los límites de
la resistencia del material.
Rotura de una viga de madera a flexión. La rotura se inicia en las fibras inferiores (sometidas a tracción), donde se ha superado la resistencia del material
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[2.2] RESISTENCIA:
El diseño de la estructura es la definición de las características de la estructura.
El análisis de la estructura es la comprobación de que el diseño realizado es adecuado; si no lo es, procedemos a la modificación del diseño y a un nuevo análisis.
El análisis estructural de un edificio requiere:
a) Determinar las situaciones de dimensionado que resulten más desfavorables.
b) Establecer las acciones que deben tenerse en cuenta y los modelos adecuados para la estructura.
c) Realizar el cálculo estructural , adoptando métodos de cálculo adecuados a cada problema.
d) Verificar que, para las situaciones de dimensionado correspondientes, no se sobrepasan los estados límite.
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[3.1] ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DIMENSIONAL:
El objetivo del análisis estructural es determinar los valores de las REACCIONES, ESFUERZOS INTERNOS, TENSIONES y DEFORMACIONES en la estructura y verificar que la estructura se comporta adecuadamente ante ellos. Implica:
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[3.2] FASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL:
En la mayor parte de las estructuras de edificación, especialmente en las hiperestáticas, el análisis estructural no puede realizarse de forma manual, y es preciso recurrir a un programa de cálculo por ordenador.
Diagrama de momento flector de un pórtico obtenido con el programa CYPE NUEVO METAL 3D
Sin embargo, el cálculo manual sigue siendo de gran utilidad por dos motivos:
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[3.4] CALCULAR REACCIONES, ESFUERZOS, TENSIONES Y DEFORMACIONES:
