SEMANA 03

¿QUÉ ES ESTRUCTURA?

DEFINICIONES:

·         ESTRUCTURA es la parte de un edificio encargada de resistir las cargas que actúan sobre él.

·         El edificio se puede ver simplemente como una envolvente que recubre y subdivide un espacio para protegerlo del ambiente exterior.

·         Las superficies que forman esa envolvente, es decir, las paredes, los suelos y la cubierta del edificio, están expuestas a distintos tipos de cargas.

La estructura se encarga de proporcionar la resistencia, rigidez y estabilidad necesarias para evitar que el edificio colapse, y es la encargada de conducir las cargas desde su punto de aplicación hasta el terreno.

ESTRUCTURA Y ENVOLVENTE:

A veces no es fácil distinguir cuál es la estructura dentro de un edificio y cual es la parte no-estructural, que llamaremos envolvente. A veces ambas partes están integradas.

ESTRUCTURAS DE BARRAS:

·         Nuestro campo de estudio, en este curso introductorio, se centrará principalmente en las estructuras de barras.

·         De momento, el análisis de las estructuras superficiales (muros, losas, láminas, membranas, etc…), queda fuera de nuestro alcance.

ESTRUCTURA REAL Y MODELO ESTRUCTURAL:

El modelo estructural es un esquema simplificado de la estructura para el cálculo. En la figura se han marcado los elementos más importantes del modelo. Las barras se representan por su directriz. A efectos de cálculo, las consideraremos como líneas.

REQUISITOS ESTRUCTURALES

Para sostener el edificio en condiciones satisfactorias para sus usuarios, la estructura debe cumplir tres requisitos esenciales:

1. Estabilidad.

2. Resistencia.

3. Rigidez.

ESTABILIDAD:

Las estructuras deben ser capaces de alcanzar un estado de equilibrio bajo la acción de las fuerzas aplicadas. Para ello, los enlaces de la estructura al terreno deben ser tales que permitan generar las reacciones necesarias para equilibrar las fuerzas externas (acciones) que van a actuar sobre la estructura.

ESTABILIDAD:

La estructura debe ser capaz de alcanzar un estado de equilibrio ante cualquier estado de cargas que pueda afectarle a lo largo de su vida útil.

Ejemplo: el PÓRTICO ARTICULADO está en equilibrio bajo la acción de las fuerzas verticales, pero es inestable ante cualquier acción horizontal que pueda afectarle (por ejemplo: las cargas de viento).

El PÓRTICO ARTICULADO ARRIOSTRADO, en cambio, cumple el requisito de estabilidad. La diagonal cumple una función estabilizadora frente a acciones horizontales.

RESISTENCIA:

La aplicación de la carga a una estructura genera reacciones en los vínculos y también una serie de esfuerzos internos en los elementos que componen la estructura, los cuales deben tener la resistencia suficiente para soportar estos esfuerzos sin fisurarse. Para que una estructura satisfaga el requisito de resistencia debemos comprobar que los niveles de tensión que se alcanzan en cada uno de sus elementos no exceden los límites de la resistencia del material.

Rotura de una viga de madera a flexión. La rotura se inicia en las fibras inferiores (sometidas a tracción), donde se ha superado la resistencia del material

RIGIDEZ:

Además de resistir las cargas, la estructura debe tener la rigidez necesaria para no deformarse excesivamente bajo la acción de estas.

Deformaciones "excesivas" son las que afectan al confort y al bienestar de los usuarios o de terceras personas, al correcto funcionamiento del edificio o a la apariencia de la construcción (Código Técnico de la Edificación).

Una deformación excesiva de las vigas de la estructura puede provocar grietas en los tabiques que estas soportan. Las deformaciones máximas que pueden sufrir los elementos de un edificio están definidas en el Código Técnico, y debemos asegurarnos de que nuestra estructura no las supere.

ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DIMENSIONAL:

El diseño de la estructura es la definición de las características de la estructura.

El análisis de la estructura es la comprobación de que el diseño realizado es adecuado; si no lo es, procedemos a la modificación del diseño y a un nuevo análisis.

El análisis estructural de un edificio requiere:

 a) Determinar las situaciones de dimensionado que resulten más desfavorables.

b) Establecer las acciones que deben tenerse en cuenta y los modelos adecuados para la estructura.

 c) Realizar el cálculo estructural, adoptando métodos de cálculo adecuados a cada problema.

d) Verificar que, para las situaciones de dimensionado correspondientes, no se sobrepasan los estados límite.

FASES DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL:

El objetivo del análisis estructural es determinar los valores de las REACCIONES, ESFUERZOS INTERNOS, TENSIONES y DEFORMACIONES en la estructura y verificar que la estructura se comporta adecuadamente ante ellos. Implica:

 • Estimar las acciones

• Calcular las REACCIONES en la estructura.

 • Calcular los ESFUERZOS INTERNOS en todas las barras.

• Calcular las TENSIONES en las secciones más desfavorables de cada barra.

• Calcular las DEFORMACIONES de todas las barras.

• Verificar que las tensiones y deformaciones son aceptables, o sea que con ellos se cumplen los requisitos      de resistencia y rigidez

• Para estimar las acciones que actúan sobre una estructura hay que prever las distintas situaciones de carga    que le afectarán a lo largo de toda su vida útil y cuantificar sus valores máximos y las posibles             combinaciones de éstas, lo cual es una tarea bastante complicada.

• Los valores de las acciones que deben considerarse en el proyecto, vienen recogidos en la norma CTE DBSE-AE.

CALCULAR REACCIONES, ESFUERZOS, TENSIONES Y DEFORMACIONES:

En la mayor parte de las estructuras de edificación, especialmente en las hiperestáticas, el análisis estructural no puede realizarse de forma manual, y es preciso recurrir a un programa de cálculo por ordenador.

Sin embargo, el cálculo manual sigue siendo de gran utilidad por dos motivos:

• Para desarrollar una intuición estructural, que permita prever aproximadamente el comportamiento         estructural.

• Para realizar comprobaciones sencillas que permitan verificar que la solución obtenida por medio del     ordenador es fiable