TEMA 2 :TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL

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TEMA 2 :TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL

ENRIQUE DE JUSTO MOSCARDÓ ANTONIO DELGADO TRUJILLO ANTONIA FERNÁNDEZ SERRANO

MARÍA CONCEPCIÓN BASCÓN HURTADO

Departamento de Mecánica de Medios Continuos, Teoría de Estructuras e Ingeniería de

Terreno. E. T. S. de Arquitectura. Universidad de Sevilla.

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OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

ESQUEMA DE TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ELEMENTOS LINEALES

[1] La Viga

[1.1]Función

[1.2]Solicitaciones

[1.3]Clasificación

[1.4]Materiales

[2] El Pilar

[2.1]Función

[2.2]Solicitaciones

[2.3]Materiales

[3] El Pórtico

[3.1]Funcionamiento

[3.2]Solicitaciones

[4] El Arco

[4.1]Función

[4.2]Solicitaciones

[4.3]Materiales

[5] El Cable y el tirante

[5.1]Función

[5.2]Solicitaciones

[5.3]Materiales

SISTEMAS ESTRUCTURALES

[9] Forjado unidireccional sobre pórticos [Pórticos planos]

[10] Forjado unidireccional sobre pórticos [Pórticos espaciales]

[11] Forjado unidireccional sobre muros

[12] Forjado unidireccional o cubierta sobre arcos

[13] Forjado bidireccional sobre pilares

[14] Forjado bidireccional sobre muros (o vigas)

ESTRUCTURAS ESPECIALES

ÍNDICE

ELEMENTOS SUPERFICIALES

[6] El Muro

[6.1]Función

[6.2]Solicitaciones

[6.3]Materiales

[7] El Forjado Unidireccional

[7.1]Función

[7.2]Funcionamiento

[7.3]Solicitaciones

[7.4]Tipos

[8] El Forjado Bidireccional

[8.1]Función

[8.2]Funcionamiento

[8.3]Solicitaciones

[8.4]Tipos

1

(3)

ESQUEMA DE TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

[LINEALES]

VIGA

PILAR

_ARCO

_CABLE

[SUPERFICIALES]

MURO

_FORJADO

SISTEMAS ESTRUCTURALES

FORJADO UNIDIRECCIONAL

SOBRE PÓRTICOS

FORJADO UNIDIRECCIONAL

SOBRE MUROS

UNIDIRECCIONAL

BIDIRECCIONAL

FORJADO UNIDIRECCIONAL

SOBRE ARCOS

FORJADO BIDIRECCIONAL

SOBRE PILARES

FORJADO BIDIRECCIONAL

SOBRE MUROS

2

(4)

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ELEMENTOS LINEALES

(5)

[1.1] FUNCIÓN

[1.2] SOLICITACIONES

M

F

V

N

1. DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR

2.DIAGRAMA DE CORTANTE

3.DIAGRAMA DE AXIL

1_LA VIGA

LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE UNA VIGA ES RESISTIR CARGAS PERPENDICULARES A SU EJE.

LA VIGA TRABAJA PRINCIPALMENTE A FLEXIÓN. LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDA SON:

A MENUDO LAS VIGAS SUFREN TAMBIÉN AXIL, AUNQUE EN GENERAL ES DE MENOR IMPORTANCIA. Casa HEMEROSCOPIUM [Arquitecto: Antón García- Abril]

_CORTANTE

_MOMENTO FLECTOR

(6)

[1.3] CLASIFICACIÓN

[1.3.2] SEGÚN SU SECCIÓN

1_LA VIGA

VIGA DE ALMA LLENA

VIGA TRIANGULADA

VIGA PRINCIPAL

VIGA SECUNDARIA

LAS VIGAS SECUNDARIAS O VIGUETAS APOYAN EN LA PRINCIPAL. LA VIGA PRINCIPAL APOYA EN LOS PILARES.

[1.3.1] SEGÚN SU FUNCIÓN:

(7)

1_LA VIGA

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1. VIGA RECTANGULAR 2. VIGA DOBLE T 3. VIGA DE CAJA

4. VIGA DE DOBLE CAJA

5. VIGA CON ALMA ONDULADA

6. VIGA CON DOBLE ALMA ONDULADA 1. VIGA

2. VIGA EN U (UPN) 3. VIGA DOBLE T (HEB) 4. VIGA EN CAJÓN 5. VIGA DE PERFIL HUECO 6. VIGA ALVEOLAR (VIGA BOYD)

EN DOBLE T (IPE)

1

1. VIGA 2. VIGA TRAPEZOIDAL 3. VIGA EN T 4. VIGA EN

I

5. LOSA CON NERVIO

6. LOSA CON DOBLE NERVIO RECTANGULAR

1

2

3

4

5

6

LAS VIGAS PUEDEN SER DE HORMIGÓN, ACERO O MADERA.

[1.4.1] HORMIGÓN:

[1.4] MATERIALES:

[1.4.2] ACERO:

[1.4.3] MADERA:

(8)

1. DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR 2.DIAGRAMA DE CORTANTE 3.DIAGRAMA DE AXIL

M

F

V

N

2_EL PILAR

[2.1] FUNCIÓN

[2.2] SOLICITACIONES

EL PILAR TRABAJA PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN, A FLEXIÓN COMPUESTA (AXIL+FLECTOR) O A FLEXIÓN COMPUESTA ESVIADA (AXIL+DOS FLECTORES).

LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDA SON:

A MENUDO, LOS PILARES SUFREN TAMBIÉN ESFUERZO CORTANTE. EN GENERAL, EL CORTANTE EN PILARES ES: LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE LOS PILARES ES MANTENER ELEVADA LA ESTRUCTURA DEL FORJADO SUPERIOR (PUEDE SER LA CUBIERTA O EL SUELO DE LA SIGUIENTE PLANTA).

Edificio CAJA GRANADA [Arquitecto: Alberto Campo Baeza]

- AXIL

- MOMENTO FLECTOR

- PEQUEÑO, PARA ACCIONES VERTICALES. - GRANDE, PARA ACCIONES HORIZONTALES.

(9)

2_EL PILAR

1

1. PILAR RECTANGULAR 2. PILAR CIRCULAR 1. PILAR SIMPLE CON PERFIL HEB

2. PILAR SIMPLE CON PERFIL TUBULAR CIRCULAR 3. PILAR SIMPLE CON PERFIL TUBULAR RECTANGULAR 4. PILAR EN CAJÓN CON DOBLE PERFIL Y PRESILLAS 5. PILAR EN

I

CON DOBLE PERFIL Y PRESILLAS

6. PILAR EN CRUZ CON CUATRO PERFILES ANGULARES 1. PILAR 2. PILAR CIRCULAR RECTANGULAR

1

2

4

5

6

1

2

LOS PILARES PUEDEN SER DE ACERO, HORMIGÓN O MADERA

3

2

8

[2.3.1] HORMIGÓN:

[2.3] MATERIALES:

[2.3.2] ACERO:

[2.3.3] MADERA:

(10)

SI LA UNIÓN ENTRE VIGA Y PILAR ES RÍGIDA, LA VIGA TRANSMITE A LOS PILARES CARGA VERTICAL + MOMENTO (Y A MENUDO, TAMBIÉN CARGA HORIZONTAL). EN ESTE CASO EL PILAR FUNCIONA A FLEXIÓN COMPUESTA (AXIL + FLECTOR)

V

[3.1] FUNCIONAMIENTO

[3.2] SOLICITACIONES

3_LA UNIÓN DE LA VIGA Y EL PILAR: EL PÓRTICO

EL PÓRTICO ES UN SISTEMA ESTRUCTURAL FORMADO POR VIGAS Y PILARES. LAS VIGAS APOYAN SOBRE LOS PILARES TRANSMITIENDOLES LA CARGA.

1.DIAGRAMA DE AXIL

N

SI LA UNIÓN ENTRE VIGA Y PILAR ES ARTICULADA, LA VIGA SÓLO TRANSMITE A LOS PILARES CARGA VERTICAL. EN ESTE CASO LOS PILARES FUNCIONAN A COMPRESIÓN SIMPLE (SÓLO AXIL).

N

M

F 1. DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR 2.DIAGRAMA DE CORTANTE 3.DIAGRAMA DE AXIL

SEDE ARCELOR [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]

Greenwich Academy Upper School [Arquitectos: SOM]

(11)

[4.1] FUNCIÓN

[4.2] SOLICITACIONES

4_EL ARCO

LA FUNCIÓN DEL ARCO ES SOPORTAR CARGAS VERTICALES. A DIFERENCIA DE LA VIGA, Y GRACIAS A SU FORMA, EL ARCO ES UN ELEMENTO QUE FUNCIONA PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN.

EL ARCO TRABAJA A COMPRESIÓN SIMPLE O COMPRESIÓN COMPUESTA. ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO:

AXIL (COMPRESIÓN)

A MENUDO EL ARCO TAMBIÉN ESTÁ SOMETIDO A MOMENTO FLECTOR, AUNQUE EN GENERAL ÉSTE ES DE MENOR IMPORTANCIA QUE EL AXIL

Santuario PADRE PÍO [Arquitecto: Renzo Piano]

Rv

R

H

R

H

M

F

N

AXIL MOMENTO FLECTOR

(12)

[4.3.1] FÁBRICA

[4.3.3] ACERO

4_EL ARCO

[4.3.2] HORMIGÓN

LOS ARCOS PUEDEN SER DE FÁBRICA, HORMIGÓN, ACERO O MADERA.

Arco de Hormigón en KINGSTON

[4.3.4] MADERA

Bodega PEREZ CRUZ [Arquitecto: José Cruz Ovalle] ACUEDUCTO DE SEGOVIA

SANT LOUIS GATEWAY [Arquitecto: Eero Saarinen]

[4.3] MATERIALES:

(13)

[5.1] FUNCIÓN

[5.2] SOLICITACIONES

5_EL CABLE Y EL TIRANTE

LA FUNCIÓN PRINCIPAL DEL CABLE ES UNIR DOS PARTES DE UNA ESTRUCTURA, O UNIR LA ESTRUCTURA AL TERRENO. LOS CABLES SÓLO PUEDEN TRANSMITIR FUERZA EN LA DIRECCIÓN DE SU EJE.

EL CABLE SIEMPRE TRABAJA A TRACCIÓN. ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO

AXIL (TRACCIÓN)

Pabellon de Europa Expo´92 [Karsten K. Krebs]

1.LEY DE AXIL

Puente del Alamillo [Santiago Calatrava]

[5.3] MATERIALES

LOS CABLES/TIRANTES SON DE ACERO.

N

Renault DistributionCentre [Foster + Partners]

(14)

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ELEMENTOS SUPERFICIALES

(15)

[6.1] FUNCIÓN

[6.2] SOLICITACIONES

6_EL MURO

LA FUNCIÓN PRINCIPAL DE LOS MUROS DE CARGA ES, COMO LOS PILARES, SOSTENER LA ESTRUCTURA DEL FORJADO SUPERIOR. LOS MUROS TIENEN LA FUNCIÓN ADICIONAL DE DIVIDIR EL ESPACIO.

EN EL CASO DE MUROS DE CONTENCIÓN, SU FUNCIÓN ES CONTENER EL EMPUJE HORIZONTAL (DE TIERRAS O DE AGUA) QUE SE EJERCE SOBRE UNA DE SUS CARAS.

EL MURO TRABAJA PRINCIPALMENTE A COMPRESIÓN, O A FLEXIÓN COMPUESTA (AXIL + FLECTOR). LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTÁ SOMETIDO SON:

AXIL

MOMENTO FLECTOR

LOS MUROS PUEDEN SUFRIR TAMBIÉN ESFUERZO CORTANTE. ÉSTE ES PARTICULARMENTE IMPORTANTE EN EL CASO DE ACCIONES HORIZONTALES.

e

CARGA CENTRADA CARGA EXCÉNTRICA

=

14

(16)

6_EL MURO

LOS MUROS PUEDEN SER DE FÁBRICA, HORMIGÓN O MADERA.

Villa BORDEAUX [Arquitecto: Rem Koolhaas]

Bodegas DOMINUS [Arquitecto: Herzog & Meuron] Escuela infantil, Isla Cristina [Área Arquitectura, Foto: A. Arévalo]

15

[6.3.1] FÁBRICA:

[6.3] MATERIALES:

(17)

[7.1] FUNCIÓN

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL

[7.3] SOLICITACIONES

LAS FUNCIONES DEL FORJADO UNIDIRECCIONAL SON:

LOS FORJADOS UNIDIRECCIONALES TRANSMITEN LA CARGA EN UNA SOLA DIRECCIÓN. LA DIRECCIÓN DE LA CARGA VIENE MARCADA POR SUS ELEMENTOS RESISTENTES (NERVIOS O VIGUETAS).

LOS FORJADOS UNIDIRECCIONALES SE COMPONEN DE:

ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (VIGUETAS, NERVIOS...)

PIEZAS DE ENTREVIGADO (BOVEDILLAS, TABLONES...)

LOS ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (VIGUETAS, NERVIOS...) DEL FORJADO TRABAJAN PRINCIPALMENTE A FLEXIÓN:

(FLECTOR + CORTANTE)

PUEDEN TAMBIÉN ESTAR SOMETIDOS A ESFUERZO AXIL, AUNQUE ÉSTE SERÁ EN GENERAL DE MENOR IMPORTANCIA.

[7.2] FUNCIONAMIENTO

RESISTIR LAS CARGAS SUPERFICIALES QUE ACTÚAN SOBRE EL PISO DE LA VIVIENDA Y TRANSMITIR ESAS CARGAS A LOS ELEMENTOS SOBRE LOS QUE APOYA (VIGAS O MUROS).

RIGIDIZAR LA PLANTA FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES.

(18)

[7.4] TIPOS

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL

Bovedilla

Capa de compresión

Vigueta

[7.4.1] UNIDIRECCIONAL DE VIGUETAS:

LAS VIGUETAS PUEDEN SER DE MADERA, ACERO U HORMIGÓN (SEMIRRESISTENTES, PRETENSADAS O ARMADAS).

LUCES HABITUALES: 4,5 - 6,5M

(19)

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL

₁₈

[7.4] TIPOS

[7.4.2] UNIDIRECCIONAL DE HORMIGÓN ARMADO IN SITU:

(20)

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL

₁₉

[7.4] TIPOS

[7.4.3] UNIDIRECCIONAL DE PLACAS ALVEOLARES:

(21)

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL

Stahl House [Arquitecto: Pierre Koenig]

Burwash House [Arquitecto: Pierre Koenig]

20

[7.4] TIPOS

[7.4.4] UNIDIRECCIONAL DE CHAPA PERFILADA:

(22)

7_EL FORJADO UNIDIRECCIONAL

₂₁

[7.4] TIPOS

[7.4.5] UNIDIRECCIONAL DE CHAPA COLABORANTE CON HORMIGÓN (MIXTO):

(23)

LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES TRANSMITEN LA CARGA EN DOS DIRECCIONES. PARA ELLO, ESTE TIPO DE FORJADOS POSEEN SUS ELEMENTOS RESISTENTES O NERVIOS EN AMBAS DIRECCIONES, FORMANDO UNA RETÍCULA.

LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES SE COMPONEN DE:

[8.1] FUNCIÓN

8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL

[8.2] FUNCIONAMIENTO

LAS FUNCIONES DEL FORJADO BIDIRECCIONAL SON:

[8.3] SOLICITACIONES

LOS FORJADOS BIDIRECCIONALES TRABAJAN PRINCIPALMENTE A FLEXIÓN EN LAS DOS DIRECCIONES (FLECTOR + CORTANTE). PUEDEN TAMBIÉN ESTAR SOMETIDOS A ESFUERZO AXIL, AUNQUE ÉSTE SERÁ EN GENERAL DE MENOR IMPORTANCIA.

ELEMENTOS LINEALES RESISTENTES (NERVIOS EN LAS DOS DIRECCIONES)

PIEZAS ALIGERANTES (CASETONES)

RESISTIR LAS CARGAS SUPERFICIALES QUE ACTÚAN SOBRE EL PISO DE LA VIVIENDA Y TRANSMITIR ESAS CARGAS A LOS ELEMENTOS SOBRE LOS QUE APOYA (VIGAS O PILARES).

RIGIDIZAR LA PLANTA FRENTE A ACCIONES HORIZONTALES.

(24)

8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL

Pabellón de Alemania en Barcelona [Arquitecto: Mies Van der Rohe]

23

[8.4] TIPOS

[8.4.1] BIDIRECCIONAL DE LOSA MACIZA:

(25)

8_EL FORJADO BIDIRECCIONAL

₂₄

[8.4] TIPOS

[8.4.2] FORJADO RETICULAR (LOSA ALIGERADA):

(26)

SISTEMAS ESTRUCTURALES

₂₅

Ÿ

UNIDIRECCIONALES

(27)

[9.1] FUNCIONAMIENTO

9_

FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE PÓRTICOS

[PÓRTICOS PLANOS]

Bailey House [Arquitecto: Pierre Koenig]

Casa MALIN [Arquitecto: John Lautner] [REPRESENTACIÓN EN PLANTA]

Pórtico 1

Pórtico 2

LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LAS VIGAS DE LOS PÓRTICOS, Y DE ÉSTAS, A LOS PILARES, QUE A SU VEZ LAS LLEVAN HASTA EL TERRENO.

LOS PÓRTICOS SON PARALELOS ENTRE SÍ.

(28)

[10.1] FUNCIONAMIENTO

[REPRESENTACIÓN EN PLANTA] Pórtico 1 Pórtico 2 Pórtico 3 Pórtico 4 Pórtico 5 Pórtico 6 Pórtico 7 Pórtico 8

LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LAS VIGAS DE LOS PÓRTICOS, Y DE ÉSTAS, A LOS PILARES, QUE A SU VEZ LAS LLEVAN HASTA EL TERRENO. A DIFERENCIA DEL CASO ANTERIOR, EN ESTE CASO HAY PÓRTICOS EN DOS DIRECCIONES PERPENDICULARES.

EN LOS PILARES COMPARTIDOS POR DOS PÓRTICOS PERPENDICULARES HABRÁ FLEXIÓN EN LAS DOS DIRECCIONES (FLEXIÓN ESVIADA), ADEMÁS DEL

AXIL DE COMPRESIÓN. PLANTA de forjado unidireccional sobre pórticos espaciales

27

(29)

[11.1] FUNCIONAMIENTO

[REPRESENTACIÓN EN PLANTA]

LAS CARGAS SE TRANSMITEN DEL FORJADO A LOS MUROS SOBRE LOS QUE APOYA, LOS CUALES LA LLEVAN HASTA EL TERRENO. LOS MUROS SON PARALELOS ENTRE SÍ.

28

11_

FORJADO UNIDIRECCIONAL SOBRE MUROS

(30)

[12.1] FUNCIONAMIENTO

EN ESTE CASO, EL FORJADO NORMALMENTE ES DE CUBIERTA, Y TIENE FORMA CURVA, AUNQUE SUS ELEMENTOS RESISTENTES (VIGUETAS, CORREAS) SON RECTOS.

Mercado de Santa Caterina [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue] Mercado de Santa Caterina [Arquitectos: Enric Miralles y Benedetta Tagliabue]

29

(31)

[13.1] FUNCIONAMIENTO

Willis Faber & Dumas Headquarters [Arquitecto: Fosters and Partners]

Stansted Airport Railway Station. Londres

EL FORJADO BIDIRECCIONAL (RETICULAR O LOSA MACIZA) TRANSMITE LA CARGA EN DOS DIRECCIONES, POR LO CUAL NO HACEN FALTA VIGAS. EN ESTE CASO, LA CARGA SE TRANSMITE DIRECTAMENTE DESDE EL FORJADO A LOS PILARES.

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[14.1] FUNCIONAMIENTO

2 Casas en Ponte de Lima [Arquitecto: Soto de Moura]

EL FORJADO BIDIRECCIONAL (RETICULAR O LOSA MACIZA)

TRANSMITE LA CARGA EN LAS DOS DIRECCIONES PERPENDICULARES, A LOS MUROS O VIGAS SOBRE LAS QUE APOYA.

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ESTRUCTURAS ESPECIALES

LÁMINAS

MALLAS DE BARRAS

ESTRUCTURAS TENSADAS

Construcción del restaurante Los Manantiales [Félix Candela] Iglesia de Cuernavaca [Félix Candela] Restaurante Los Manantiales [Félix Candela]

Fiera Milano [Arquitecto: Massimiliano Fuksas] BZ Bank Berlín [Frank O. Gerhy] Museo Británico de Londres [Arquitecto: Norman Foster]

Estadio Olímpico de Múnich [Arquitecto: Frei Otto] Estadio Olímpico de Sidney [Arquitecto: Bligh Voller Nied] Puente del Cristo de la Expiración [Ingeniero: José Luis Manzanares Japón]