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                            ÍNDICE
Página
EL DISEÑO ESTRUCTURAL
	PRINCIPALES MATERIALES ESTRUCTURALES
Elementos planos
Elementos de superficie curva
PRINCIPALES SISTEMAS ESTRUCTURALES
Sistemas formados por barras
Sistemas a base de placas
Otros sistemas estructurales
Sistemas de piso
Sistemas para edificios de varios pisos
	INTRODUCCIÓN
	Diseño de estructuras de concreto
		CARGA AXIAL
Notación
Fórmulas
	Datos
		Cálculo de la resistencia
			Po=317,699 kg
			Ejemplo 2
	Datos
		Constantes (como f´c < 250 se utilizan las siguientes ecuaciones)
	Revisión de la sección helicoidal
	Cálculo de la resistencia
		Ejercicios
TENSIÓN
	Notación
		Fórmulas
		Ejemplo
Datos
Fras= 0.90
	Cálculo de la resistencia
		Ft= 174,646.8 kg
	Problemas
FLEXIÓN SIMPLE
Notación
Fórmulas
	Ejemplo 1
	Datos
	Constantes
		Problemas
			CORTANTE
Notación
	Fórmulas
		Ejemplo
	Datos
	Constantes
		Vcsr= 10,327.88 kg
			Problemas
			Notación
			Fórmulas
			Fórmulas
			Ejemplo
	Datos
		Problemas
			CIMIENTOS DE CONCRETO
Notación
Fórmulas
	Ejemplo
	Datos
		Problemas
CIMENTACIONES PROFUNDAS
	PILAS
	PILOTES
Notación
Fórmulas
	Ejemplo
	Datos
	Constantes
Cálculo
	Problemas
		VIGAS
Notación
Fórmulas
VIGAS HIPERESTÁTICAS
	Ejemplo
		COLUMNAS
Notación
Fórmulas
Ejemplo
	Datos
	Constantes
		INTRODUCCIÓN
Tipos de Aceros y su resistencia
	Ventajas y Desventajas
		Ventajas
			TENSIÓN
			COMPRESIÓN
Notación
	Fórmulas
Ejemplo
	Datos
Ejercicios
	NIVEL
		FLEXIÓN
Notación
Fórmulas
	Ejercicios
		CORTANTE
		Capítulo IV
Maderas estructurales
TENSIÓN
Notación
Fórmulas
	COMPRESIÓN
Notación
Fórmulas
	FLEXIÓN
Notación
Fórmulas
	CORTANTE
Notación
Fórmulas
	Proyecto arquitectónico
	Memoria de cálculo estructural
	Procedimiento
Pesos volumétricos de los materiales
Diámetros, pesos y áreas de varillas
	Tipo 1
Momentos flexionantes y cortantes en vigas y losas
                        
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Page 1

Diseño de estructuras para arquitectura

ÍNDICE

Página
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

CAP. I. EL DISEÑO ESTRUCTURAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Principales materiales estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Elementos estructurales básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Principales sistemas estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
CAP. II. CONCRETO REFORZADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Carga axial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Flexión simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Cortante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Diseño por viento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Cimentaciones superficiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Cimentaciones profundas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Losas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Vigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Columnas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
CAP. III. ESTRUCTURAS DE ACERO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Cortante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
CAP. IV. ESTRUCTURAS DE MADERA . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Cortante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

Ejercicios finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Anexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149


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Diseño de estructuras para arquitectura

INTRODUCCIÓN

Para la mente humana, todo aquello que existe posee una estructura; para los sentidos, todo lo per-
ceptible tiene forma. Estructura y forma son productos de la constante comunicación entre el ser y
el universo; son conocimiento e información particulares de los componentes, relaciones, contornos,
masa, proporción y cualidades de los cuerpos existentes; son el ordenamiento mental y material de
elementos significativos dentro de la experiencia humana.

Aquello que carece de estructura definida es un fenómeno perceptual o imaginario que sólo po-
see forma tangible o posible. Aquello que carece de forma, no existe para el ser humano; puede
estar dentro de lo desconocido, lo imperceptible; la nada. No está ni dentro de lo habitual ni dentro
de lo posible. Es la anti-forma.

La estructura del universo es producto de la capacidad humana para discernir relaciones signifi-
cativas y ordenar los fenómenos que percibe o imagina; capacidad de aprehender el universo, rela-
cionar sus partes, delimitar esferas de desempeño y calificar sus comportamientos. Es al mismo
tiempo, resultado de la necesidad humana de rehacer constantemente el universo en nuevas relacio-
nes, nuevas partes, nuevos significados.

La forma es el límite espacio-temporal de cuerpos y conceptos. Desde el mínimo elemento o
partícula hasta el máximo universo, la forma define límites y establece contornos; otorga identidad
y comunicabilidad a cuerpos y conceptos. La forma es producto de la capacidad para aprehender
perceptualmente el universo y elaborar imágenes significativas y es el resultado de las necesidades
de rehacer el universo mediante transformaciones que generan nuevos cuerpos y conceptos, con un
desempeño asignado del propósito o la finalidad, con un significado particular y una apariencia
definida.

La verdadera innovación es aquella que afecta tanto a la estructura como a la forma de la vida.
Lo que afecta sólo a la forma es insubstancial, lo que afecta sólo la estructura es trascendental, pero
incompleto.

Estructura y forma son producto de fases importantes del comportamiento humano: análisis co-
nocimiento comprensión; invención y producción. El arquitecto muchas veces se dirige hacia la
estructura a través de la forma; pero el arquitecto creativo se dirige hacia la forma a través de la
estructura, no con carácter exclusivo sino como un alternar de estados de relación. El ser científico-
creativo es aquel ideal que antaño representaron Leonardo y Miguel Angel. El ser comprometido
necesita conocer la estructura y transformar la forma de su universo. La especialización ha llevado a
disociar en nosotros el interés científico y el afán creativo. En el futuro se deben integrar en el ba-
lance de la actitud objetiva y distante del científico y la actitud compasiva y expresiva del creador,
en todos los aspectos de la existencia humana. Los postulados que aíslan la posibilidad de generar
un universo formalmente gratificante, de una búsqueda de estructuración interna de la sociedad, en
cualquiera de los dos sentidos, presentan un aspecto incompleto del futuro. Por atender a un solo
aspecto se descuida el otro. Pero la existencia humana es integral y exige atender no sólo a su per-
fección o adecuación estructural, sino también a su formalización, no sólo correcta sino creativa. En
lo creativo se unen estructura y forma en una relación en la cual, cada una de ellas está resuelta
correctamente y se trasciende el contenido para enriquecer el aspecto; se allana lo puramente utilita-
rio y se busca la gratificación.

Antiguamente, se construía con mampostería y madera con métodos artesanales, que tenían una
tradición secular. Las posibilidades contenidas eran limitadas y los sistemas de ejecución fueron
posteriormente los mismos durante largo tiempo. Todo esto debe estar relacionado con el hecho de
que salieran a la luz, pocos, pero muy definidos y característicos, estilos arquitectónicos. Dentro de
este marco técnicamente limitado, el diseñador exterior, generalmente muy despierto y estrecha-
mente ligado al arte de la profesión, hacía posible una variedad asombrosa.

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Diseño de estructuras para arquitectura


Ya habiendo determinado el peralte efectivo, d, y los momentos flexionantes, se calcula el re-

fuerzo necesario con las ecuaciones de flexión de vigas, con las gráficas correspondientes. El re-
fuerzo obtenido se coloca en dirección paralela a las franjas, o sea, en la dirección del claro conside-
rado. En dirección perpendicular es necesario colocar también refuerzo para resistir los esfuerzos
producidos por contracción del concreto y por cambios de temperatura, y por falta de uniformidad
de la carga. Tanto el refuerzo por flexión como el de contracción y cambios de temperatura, deben
satisfacer ciertos requisitos de cuantía y separación que se mencionan a continuación.

Las NTC especifican que el refuerzo por flexión sea el mínimo para vigas o sea:

Asmin = {(0.7 f’c)/fy}bd

El ancho b se considera de 100 cm y el área obtenida de esta manera es la necesaria para una
franja de un metro de ancho. La separación del refuerzo no debe ser superior a la especificada para
el refuerzo por contracción y temperatura. Para este refuerzo las NTC recomiendan la misma área
mínima que para otros elementos estructurales que tengan una dimensión mínima de 1.50 m. la
ecuación correspondiente para una franja de un metro de ancho es la siguiente:

Ascontr = {45000 h/fy (h + 100)}

donde h es el espesor de la losa.

La NTC permiten calcular el refuerzo por contracción y temperaturas en forma simplificada
usando una relación de refuerzo p, de 0.002 para losas no expuestas a la intemperie y de 0.004 para
el caso de que sí lo estén. En el dimensionamiento de losas es frecuente calcular primero el área de
acero por metro de ancho de losa, después elegir el diámetro de la barra, y, por último, calcular la
separación entre barras. Este último cálculo puede hacerse en forma rápida con la siguiente ecua-
ción:

s = 100 Ab/As

donde s es la separación entre barras; Ab, el área de cada barra, y As, el área por metro de ancho de
losa. En la siguiente ilustración se muestran algunas recomendaciones típicas para la colocación del
refuerzo por flexión.



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Diseño de estructuras para arquitectura



Notación

f´c (kg/cm2): resistencia del concreto
fy (kg/cm2): esfuerzo de fluencia del acero
w (kg/m2): carga total sobre la losa
d (cm): peralte efectivo
h (cm): altura total de la sección
r (cm): recubrimiento del refuerzo
M- (kg-m): momento negativo
M+ (kg-m): momento positivo
l (cm): largo de la sección
Fr (adimensional): factor de reducción (0.9)

(adimensional): constante
p (adimensional): cuantía de acero
pmin (adimensional): cuantía mínima de acero
As (cm2): área de acero
Asmin (cm2): área mínima de acero
s (cm): separación del refuerzo
Ascontr (cm2): área de acero por contracción
scontr (cm): separación del refuerzo por contracción

Fórmulas

1. Cálculo del espesor


20
l

h si es libremente apoyada

24
l

h si tiene un extremo continuo

28
l

h si tiene los dos extremos continuos

10
l

h si está en voladizo


2. Cálculo de momentos


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Diseño de estructuras para arquitectura

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Similer Documents