Estructuras de Edificación: Tipos, Cargas y Esfuerzos, Diapositivas de Estructuras y Materiales

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ESTRUCTURAS

Una estructura es un conjunto de elementos que forma parte de un cuerpo u objeto y que están destinados a soportar las acciones externas para evitar que dicho objeto se rompa o se deforme en exceso. Existen estructuras creadas por la naturaleza y otras artificiales, creadas por el hombre.

Así, la estructura de un edificio será el entramado de elementos que constituye el esqueleto del edificio y que tiene la función de soportar y sostener las cargas o fuerzas que actúan sobre el mismo sin deformarse, así como dar forma al mismo. La estructura del edificio deberá ser estable, resistente y rígida.

También debe ser resistente para soportar sin deformarse y sin romperse los esfuerzos que actúen sobre la misma. Esto dependerá de los materiales que la constituyen y de su forma.

Y por último, también deberá ser rígida , para poder soportar los esfuerzos sin desplazarse o deformarse en exceso. La rigidez dependerá de la forma de la estructura y de las uniones entre sus diferentes partes.

De igual forma, las cargas que actúan sobre el edificio, serán aquellas acciones o fuerzas externas que actúan sobre la estructura total de un edificio o sobre un elemento estructural en particular y que pueden producir deformaciones en los mismos.

Cargas concentradas o puntuales son aquellas que actúan sobre un punto concreto o sobre un área muy pequeña.

Cargas repartidas o distribuidas son aquellas aplicadas a toda la longitud del elemento estructural o a parte del mismo.

Existen diferentes tipos de cargas:

• Cargas permanentes : Provienen de los elementos constructivos fijos que descansan sobre la estructura como cerramientos, tabiques, paredes, pavimentos, ventanas, instalaciones, etc. Pueden varíar en caso de reformas en la construcción, aunque son cargas contínuas y conocidas que dependerán de los materiales empleados.
• Acciones del terreno : Derivadas del empuje del terreno, a los asentamiento del terreno debidos al peso del edificio o a desplazamientos y deformaciones propias del terreno o debidas al empuje de cimentaciones de edificios vecinos.

Acciones variables sobre la edificación

• Sobrecargas de uso : actúan sobre un elemento resistente debido al uso que se hace del mismo. Corresponden al peso de personas, mobiliario, materiales almacenados, etc, según las actividades que se realicen en el mismo. A este tipo de cargas se le adjudica un valor estimado y fijo regulado por la normativa vigente, en función del uso del edificio.
• Acciones sobre barandillas y elementos divisorios : Las barandillas, antepechos de terrazas, miradores, balcones o escaleras deben resistir una fuerza horizontal uniformemente distribuida, debida a estos mismos elementos.

• Nieve : Carga variable en el tiempo, que actuará o no en función de la época del año. Puede acumularse sobre cubiertas y azoteas de un edificio según la ubicación geográfica, el clima del lugar, el tipo de precipitación, el relieve del entorno, la forma del edificio o de la cubierta, etc.

Acciones accidentales sobre la edificación

• Acciones sísmicas : debidas a las sacudidas sísmicas, que transmitirán a la estructura vibraciones verticales y horizontales. Las precauciones a tomar ante estas acciones dependerán del tipo del terreno sobre el que se construya el edificio, del tipo de edifico y del riesgo sísmico de la zona. Están reguladas por la norma sismorresistente.

Tipos de estructuras artificiales

• Estructuras masivas: Son estructuras muy pesadas y macizas formadas por superficies anchas y resistentes. Para construirlas se emplea gran cantidad de material pesado.
• Estructuras laminares o de carcasa: Constituidas por láminas resistentes que envuelven al objeto formando una caja o carcasa que protege y mantiene en su posición a las piezas que lo componen.

• Estructuras colgantes: Soportan el peso de la construcción mediante cables, barras o tirantes unidos a soportes muy resistentes.
• Estructuras abovedadas: Son aquellas en las que predominan bóvedas, cúpulas y arcos, permitiendo dejar un gran espacio libre en su interior.

Tipos de esfuerzos

• Compresión : Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de compresión. Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo.

Los esfuerzos son las tensiones internas que experimentan los objetos cuando actúan fuerzas sobre los mismos. Existen diferentes tipos de esfuerzos:

• Tracción : un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.

• Corte o cizalladura : Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. Sobre la misma se ejerce un esfuerzo perpendicular a la dirección de su eje. Un ejemplo de esfuerzo cortadura lo representa la acción de cortar con tijeras.

• Pilares : Elementos exentos verticales o ligeramente inclinados de una estructura, que sirven como apoyo de otros elementos estructurales y cuya función es recibir cargas verticales para transmitirlas a la cimentación. Tienen normalmente sección cuadrada o rectangular. Si presentan sección circular se denominan columnas. En el caso en que estén adosados a un muro se demoninan pilastras. Trabajan a compresión. Se fabrican de variados materiales.

Elementos estructurales de las edificaciones

• Muros y paredes de carga : Elementos verticales que, como los pilares, tienen la función de sostener las cargas de otros elementos que se apoyarán en su borde superior, transmitiéndolas a los cimientos. Soportan los esfuerzos en toda su longitud, repartiendo las cargas. Cumplen también funciones de cerramiento, división y contención. Trabajan principalmente a compresión. Se fabrican de materiales muy variados: piedra, fábrica de ladrillo, hormigón, etc.

• Losas o placas : Elementos que funcionan como una pieza y que se emplean para cubrir espacios por arriba y/o cerrarlos por la parte inferior. Funcionan de forma similar a las vigas, por lo que los principales esfuerzos que soportan son los de flexión, pero presentan una sección mucho más ancha. En este grupo se incluyen forjados , losas de cimentación , las zapatas de cimentación los tableros y vigas prefabricadas , etc.

Existen muros de contención , que son elementos que soportan los esfuerzos horizontales producidos por los empujes del terreno o del agua además de los esfuerzos verticales de paredes de carga y forjados que se apoyen sobre ellos.