Sistemas Estructurales en Edificación: Marcos, Vigas, Columnas y Muros

Marcos

Cuando se coloca el dintel sobre dos pilares, la arquitectura empieza a ser. Las vigas, losas, columnas y muros de carga se combinan para formar marcos ortogonales (rectilíneos), el sistema de carga más usado en edificios. Distribuyen las cargas en forma horizontal (por medio de trabes) a las columnas, que transmiten las fuerzas verticalmente a la cimentación de soporte (poste y viga).

Estabilidad Lateral

La resistencia al viento o fuerzas horizontales es necesaria para la estabilidad de marcos ortogonales. Para eso está la triangulación, articulación de rigidez y muros de cortante.

Entreejes

División interna de un marco estructural repetitivo definido por el espaciamiento de columnas o muros de carga.

Marco Rígido

Transfiere el momento de una viga a las columnas de apoyo, lo que da como resultado que las columnas compartan la resistencia a la flexión (y a la torsión) con la viga.

Sistema Balloon

Uno de los primeros sistemas de construcción de bastidor ligero de madera en el que los montantes de los muros corren de continuo del cimiento al techo.

Sistema de Marcos

Transfieren cargas al suelo a través de sus elementos horizontales (como trabes y losas) y elementos verticales (como columnas y muros de carga) que son resistentes a la flexión y al pandeo como resultado de sus momentos de reacción internos.

Columnas

Elemento estructural lineal (comúnmente vertical) sometido a esfuerzos de compresión a lo largo de su eje. Columna corta: falla por ruptura. Columna larga: se pandeará (se doblará lateralmente). La carga de pandeo de una columna depende de su longitud, de su área de sección transversal, de la forma y del tipo de conexiones en sus extremos.

Momento de Inercia

Medida de la distribución de material alrededor del centro de un objeto. Este es menor cuando todo el material está concentrado en el centro.

Apoyos en Extremos

La superficie de apoyo en el movimiento lateral y de rotación de los extremos de una columna esbelta tiene un efecto considerable en su carga de pandeo.

Muros de Carga Paralelos

Comúnmente usados para casas multifamiliares. Proporcionan el apoyo primario para pisos y techos de cada unidad. Aíslan las unidades (ruido y fuego).

Estabilidad Lateral en Muros de Carga

Para que un muro de carga se colapse, la resultante de las fuerzas laterales y verticales debe caer fuera de la base del muro.

Vigas y Losas

Son elementos horizontales de las estructuras.

Vigas

Elemento estructural lineal al que se le aplican cargas perpendiculares a lo largo de su eje; a tales cargas se les conoce como carga de flexión. Los mejores materiales son aquellos con fuerzas similares de tensión y compresión.

Esfuerzos en el Contorno

La tensión ocurre en la parte superior y la compresión en la parte inferior de la viga. Las trayectorias de los esfuerzos se curvan y se intersecan.

Refuerzo de la Tensión

Las vigas de concreto se deben reforzar con varillas de acero para evitar fracturas por tensión. Siempre se localizan en el lado convexo de la viga.

Esfuerzos Cortantes en Viga

Los esfuerzos de tensión y compresión que ocurren en la parte superior e inferior de las caras de la viga son paralelos, pero con direcciones opuestas; se originan esfuerzos cortantes a lo largo de la viga.

Deflexión de Vigas

Factores que afectan: el claro, ancho y peralte, material, localización de la carga, forma de la sección transversal y forma longitudinal. La deflexión a la mitad del claro es afectada por la localización de la carga, y aumenta conforme la carga se mueve desde el apoyo hasta el centro del espacio del claro.

Forma Óptima de Perfil

Mientras más altas sean las placas dobladas, mayor será su resistencia a la flexión sobre un claro dado.