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Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Arquitectura
Taller Ramón Marcos Noriega
Sistemas estructurales básicos I
Maestro Carlos Pedro Muñoz
Peña Martínez Yoatzin Itandehui
Semestre 2020-2
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sistemas estructurales uno, Apuntes de Teoria de Estructuras
apuntes de segundo semestre de la carrera de arquitectura en la facultad de arquitectura unam
Tipo: Apuntes
2019/2020
1 / 32
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1
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Arquitectura
Taller Ramón Marcos Noriega
Sistemas estructurales básicos I
Maestro Carlos Pedro Muñoz
Peña Martínez Yoatzin Itandehui
Semestre 2020-
- Fuerza
- Tipos de fuerza 3
- Elementos estructurales 4
- Elementos de la subestructura
- Cimentación superficial 5
- Cimentación profunda 7
- Elementos de la superestructura 9
- Fuerzas colineales 14
- Fuerzas concurrentes 16
- Cargas 17
- Calculo de cargas 19
- Vivas
- Muertas
- Accidentales
- Vibratorias
- Cambio de temperatura
- Flujo de cargas y esfuerzos internos 20
- Fenómeno tensorial 21
- Tipos de esfuerzo 22
- Tracción
- Compresión
- Flexión
- Cortante
- Torsión
- Curva 24
- Caterina 25
- Funicular 25
- Estructuración de un edificio 26
- Construcción a lo largo del tiempo 27
- Configuración de edificios existentes ante caras accidentales 30 2
- Elementos de la subestructura
La estructura se divide en dos :
Nivel 0 de la construcción para abajo subestructura
nivel 0 de la construcción para arriba superestructura
Nivel 0: dependiendo del constructor, a veces el nivel 0 esta 10 metros debajo de la banqueta y otros arriba de la banqueta, todo depende desde donde se empieza a construir
ELEMENTOS DE LA SUBESTRUCTURA
- Cimentación superficial ( asta 5 mts de profundidad) Mampostería Zapatas o Corridas o Aisladas Contratrabes Losa de cimentación
- Cimentación profunda Pilotes Pilas Muros milán
TODOS SON ELEMENTOS ESTRUCTURALES PERO TAMBIEN SON ELEMENTOS CONSTREUCTIVOS
VARILLAS
#1 – alambre grueso #2 – alambrón #3 – 3/8 – 0.948 cm #4 – 4/8 – 1.25 cm #5 – 5/8 – 1.56 cm #6 – 6/8 – 1.87 cm #7 – 7/8 – 2.18 cm #8 – 8/8 – 2.5 cm HAY HASTA EL # 14
F´c= fatiga del concreto
4
MAMPOSTERIA
Todos aquellos elementos constructivos hechos de piedra natural, de preferencia piedra dura Ejemplos: pisos, rampas, bancas, muros, piedra grasa, volcánica (resistente)
Definición
- elemento estructural
- trabaja vertical y volumétricamente
- funciona para equilibrar el peso del edificio
- esta hecha de piedra brasa y pegada con mortero de cal
Arena, cal, cemento y agua
limpia. Por eso al secarse se
ve las juntas blancas
MORTERO DE CAL
ZAPATA
Corrida = muros Aislada = columnas
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LOSA DE CIMENTACION
Definición:
- elemento estructural
- trabaja horizontalmente
- Funciona para equilibrar el peso de un edificio
- Esta hecha de concreto armado con una F´c= 200 kg/cm en adelante con varillas del #4 en adelante y estribos a cada X cm.
Tanto la contratrabe, dado y cimentación llevan una F´c= 200 kg/cm2 en adelante
PILOTES
Son prefabricados y se
compran por piezas.
Se hincan en la tierra.
Cruzara limos, arenas, gravas,
etc., hasta llegar a un manto
resistente.
El diámetro puede ser de 60-
80 , etc.
Trabaja a fricción. Edificios de gran altura usan pilotes
7
Definición
- Elemento estructural de la subestructura y de cimentación profunda
- Trabaja verticalmente, horizontalmente y volumétricamente
- Se usan para edificios de gran altura para equilibrarlos por sus gran peso
- Esta hecho de un armado de acero, varillas de #4 en adelante y concreto F´c= 250 kg/cm2 en adelante. Concreto armado
PILAS Son hechas en el sitio. Son mas anchas que los pilotes. Su armado es hecho en el sitio casi siempre se usan para un gran peso Madrina – pedazos de madera o tabique que van a ajustar y servirán para que no se corra el armado
Definición:
- elemento estructural
- trabaja vertical y horizontalmente
- sirve para equilibrar el peso del edificio
- esta hecho de concreto armado con una F´c = 250 kg/cm2 en adelante y varilla de #.
MURO MILÁN
Esta hecho en el sitio por medio de una almeja se abre el surco para introducir el muro
8
CADENA DE DESPLANTE
Va entre la mampostería y el muro. Definición:
- Elemento estructural
- Trabaja horizontalmente
- Su función es repartir el peso del muro sobre la cadena y a su vez sobre la mampostería.
- Con un concreto armado con un F´c= 150mkg/cm2, varillas del # (4) unidas con estribos del # (alambrón) y van los estribos a cada 20 cm de distancia
CASTILLO Definición:
- Elemento estructural
- Trabaja verticalmente
- Funciona para proteger y reforzar los muros de tabique
- Esta hecho de concretó armado con una F´c= 150 kg/cm2 y 4 varillas del #3 y estribos del # a cada 20 cm
DALA Definición:
- Elemento estructural
- Trabaja horizontalmente
- Funciona para cerrar el marco rígido, además de proteger y reforzar el muro de tabique
- Esta hecha de concreto armado con una F´c= 150 kg/cm2 y lleva varillas del #3 y estribos del #2 a cada 20 cm
10
MUROS
Definición:
- Elemento estructural
- Trabaja vertical y plano
- Funciona para cargar los muros superiores y dividir los espacios arquitectónicos
- De tabique rojo recocido, pegado con mortero de cemento ( cemento, arena cernida y agua limpia )
3 TIPOS DE TABIQUES
NARANJA
ROJO
RECOCIDO
TRABES
Definición:
- Elemento estructural
- Trabaja horizontal y oblicuamente
- Funciona para distribuir y repartir las cargas a sus apoyos
- Esta hecho de varillas #4 en adelante y un F´c = 250 kg/ cm en adelante 11
Están las:
Losas reticulares
Solas vigueta y bovedilla
Losas cero
Definición:
Elemento estructural
Trabaja horizontal, oblicua y plana
Su función es la de cubrir el espacio arquitectónico
Esta hecho de concreto armado con varilla del #4 en adelante y una F´c= 250 kg/cm
CUBIERTAS
Se divide en dos: la armadura y la cubierta en si.
La armadura puede ser de madera o de metal, mientras mas grande el claro se coloca la metálica.
Cubiertas: pueden ser de ; plástico, acrílico, lamina de aluminio, lamina de acero, policarbonato, de vidrio y metales nuevos.
Depende por su material
Definición (plaza peri sur) :
- Elemento estructural
- Trabaja horizontal, oblicuo, curvo y plano
- Cubrir un gran claro (+20mts)
- Estructura tridimensional de acero y laminas de acero y acrílico
13
Fuerzas contenidas en la misma línea de acción
2T
3T
3T
3T
4T
AZ.
PB
4G
ΣF= R= resultante = suma de todas las fuerzas
ΣF= 2T- 3T- 3T - 3T- 4T =15T
Dirección =∡θ = 270°
1)Magnitud = 15T
2) Dirección = 270°
3) posición = 4-G
4) Colocación
𝐶^2 = 𝑎^2 + 𝑏^2
Área
bxh/
Perímetro
a+b+c
9T
7T 5T
4T
5T
30° D
R=8.
∡θ=
Magnitud =8. Dirección= 46°52’57’’ Posición= ‘’D’’ Colocación
5T
Y
X
4T
7T^ 6T
5T
Fx=3.
Fy=3.
7T
14
6T
5T
4T
3T
d=2m d=4m
ΣMeF=MeR -5T(4m)-6T(2m)+4T(2m)-4T(9m)= -20TM-12TM+8TM-27TM=51TM =MeR
Momento – una fuerza en forma de giro
Magnitud- 51TM Dirección- Posición - ‘’E’’
E
A B
2m 1m 1m 1m 1m
3T 5T 3T 4T 7T
𝑋𝐴
𝑋𝑐
3T 3T LA.
d=2m
McF= -3T(2m)=-6T
16
-3T-5T-3T-4T-7T=R
22T=R ∡θ=270°
-5T(2M)-3T(3M)-4T(4M)-7T(5M)=MaR 10TM-9TM-16TM-35TM=MaR MaR=70TM 70=22xd= M/F =70TM/22T=3.18M ΣMbF=MbR +7T(1M)+4T(2M)+3T(3M)+5T(4M)+3T(6M)=MbR +7TM+8TM+9TM+20TM+18TM=MbR MvR= 62TM M=F x d M/F=d 62TM/22T=2.8 MDB
Magnitud 22t Dirección 270° Posición ‘’D’’=3.18 m
son las fuerzas externas ejercidas a los elementos resistentes o
también a su propio peso.
¿Qué son?
Las cargas se expresan en
unidades de peso, en unidades
de peso por longitud o en
unidades de peso por superficie
unitaria, o sea, kg; kg/m y
kg/m².
Estas cargas son aplicadas a los
diferentes elementos de las
estructuras de las edificaciones,
los que constituyen a su vez, un
conjunto de miembros
estructurales.
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CARGAS VIBRATORIAS
Todos los sólidos tienen las propiedades de resistencia y rigidez, son capaces de resistir cargas, dentro de unas limitaciones sin romperse y sin sufrir grandes variaciones en sus dimensiones geométricas.
CAMBIO DE TEMPERATURA En los casos en que uno o más componentes o grupos de ellos en una construcción estén sujetos a variaciones de temperatura que puedan introducir esfuerzos significativos en los miembros de la estructura, estos esfuerzos deberán considerarse al revisar las condiciones de seguridad ante los estados límite de falla y de servicio de la misma, en combinación con los debidos a los efectos de las acciones permanentes.
Carga muerta Análisis del peso de una losa llena de entrepiso hecha con concreto de refuerzo F´c=200kg/cm2 de 10cm de espesor 1- Se saca el peso de un m2 de cada material y se hacen las operaciones -Vitropiso = 1.27kg/m -Concreto armado = 1m (largo)x 1m (ancho)x 0.10m (altura)x 2400kg/m3 (lo que pesa un metro cubico de concreto) =240kg -Enjarre de yeso = 1m (largo) x1m (ancho) x 0.01m (espesor de enjarre) x 2600kg/m3 (lo que pesa un metro cubico de yeso) = 26kg 2 -se suman los resultados -1.27kg/m2+240kg+26kg= 267.2kg/m Carga viva Análisis del peso de una losa llena de entrepiso hecha con concreto de refuerzo F´c=200kg/cm2 de 10cm de espesor (Mismo ejercicio de cálculo de cargas muertas) 1-cálculo de carga viva Se usa la siguiente ecuación para una casa habitación. En este caso, propondremos 90m2 de superficie (que es la variable x) 120 + ( 420 √x ) -120 + ( 420 √90)= 120+44.27= 164. -- 165kg
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proceso que explica cómo una estructura recoge, canaliza y desvía las cargas que resultan de fuerzas externas hacia los cimientos; las cargas se inician en la cubierta y cada carga se convierte en fuerza que actúa sobre los miembros inferiores. También llamado bajada de cargas, descenso de cargas.
ESFUERZOS INTERNOS Los esfuerzos internos sobre una sección transversal plana de un elemento estructural se definen como un conjunto de fuerzas y momentos estáticamente equivalentes a la distribución de tensiones internas sobre el área de esa sección.
- ESFUERZO NORMAL (normal o perpendicular al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones normales σ, es decir, perpendiculares, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo normal.
- ESFUERZO CORTANTE (tangencial al plano considerado), es el que viene dado por la resultante de tensiones cortantes τ, es decir, tangenciales, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo cortantes.
FLUJO DE CARGA
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