Estructura resistente

La estructura resistente (o estructura de edificación ), en edificación , indica una estructura de edificación de un edificio expresamente destinada a absorber la carga estructural y las acciones externas a las que está sometido el edificio durante toda su vida útil.

La enciclopedia Treccani define la estructura del edificio también como "el conjunto de elementos de construcción que constituyen la columna vertebral de un edificio o un artefacto". [1]

Descripción

Definición general

Con una definición más general, se puede llamar estructura a un cuerpo que, durante todo el período de su vida útil , para asegurar los niveles de rendimiento predeterminados, está destinado a estar sujeto a un sistema de fuerzas, en equilibrio entre sí, pero aplicadas en puntos diferentes, mientras que un elemento estructural una porción de dicho cuerpo cuyo comportamiento real, generalmente muy complejo, puede sin embargo expresarse mediante fórmulas directas, características de un modelo simple, comúnmente llamado elemento finito .

Tipología de estructuras de edificación

La estructura puede estar formada por elementos estructurales individuales como pilares y vigas , o por el conjunto de estos elementos estructurales.

Las estructuras enmarcadas ( marcos ) que forman la columna vertebral de un edificio , tableros de puentes , cerchas , etc. son parte de las estructuras complejas .

Los telares son ciertamente, por razones históricas y de importancia práctica, la estructura por excelencia.

En los esquemas de pórticos más comunes, dotados de regularidad geométrica, se distinguen varios órdenes de pilares y vigas .

Las estructuras particulares, cuyos principales elementos constitutivos están sujetos principalmente a esfuerzos de tracción , se denominan estructuras de tracción .

Materiales constituyentes

En base a los materiales utilizados para la construcción de las estructuras se puede tener:

estructuras de mampostería portante ;
estructuras de hormigón armado (moldeadas en obra y/o con elementos prefabricados en hormigón armado o cap );
estructuras de madera ;
estructuras de acero ;
estructuras mixtas (a partir del uso simultáneo de dos o más materiales).

Características generales

Las estructuras portantes deben dotar a la construcción de niveles adecuados de:

resistencia;
eficiencia;
durabilidad ;
robustez _

Un comportamiento estructural eficiente, con referencia específica a los pórticos, es la consecuencia de un concepto constructivo basado en:

simplicidad estructural;
uniformidad y simetría;
hiperestática (redundancia y robustez);
resistencia a la flexión y rigidez de la construcción en su conjunto en dos direcciones ortogonales;
resistencia y rigidez torsional de la construcción;
resistencia y rigidez de los pisos en su planta;
adecuación de los cimientos .

Principios de diseño estructural

Los principios básicos para el diseño de una estructura se pueden resumir en los siguientes 10 puntos:

1) la estructura debe ser ligera.
2) los componentes no estructurales deben ser livianos .

Las tensiones estructurales están relacionadas en gran medida con el peso del edificio.
Consideremos, por ejemplo, que en el caso de edificios de gran altura, las cargas verticales (pesos propios, sobrecargas permanentes y variables) constituyen el conjunto de acciones que suelen ser decisivas a efectos de dimensionamiento estructural.
Para edificios con estructura portante de hormigón armado, la incidencia de los pesos propios sobre el peso total de la estructura (incluyendo por tanto las cargas variables) es elevada y puede variar entre un 30% y un 50%.
Se aplican consideraciones similares a las tensiones derivadas de la acción sísmica, que dependen directamente de las masas puestas en vibración por el movimiento del suelo.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el peso propio no siempre proporciona tensiones a la estructura en detrimento de su estabilidad. En algunos casos, por el contrario, se utiliza el peso estructural para asegurar el equilibrio de la construcción ( presas de gravedad , muros de contención ).

3) el edificio y su estructura portante deben ser simples, simétricos y regulares, tanto en planta como en alzado.

De esta forma, con motivo de acciones sísmicas, se previene la aparición de fuerzas de torsión importantes, evitando valores de la relación alto - ancho y grandes dimensiones del área de la planta de edificación.
Otro punto a destacar se refiere a los efectos de la irregularidad de la construcción sobre los drenajes de la cimentación. De hecho, una distribución desigual de estos últimos puede contribuir a imponer asientos diferenciales en la estructura, a menudo causa de molestos fallos de funcionamiento en la estructura y/o en los elementos de terminación. La solución a todos estos problemas puede obtenerse fácilmente dividiendo un edificio de planta irregular en muchos cuerpos distintos, cada uno de los cuales se caracteriza por la regularidad y la simetría.

4) el edificio y su estructura de soporte deben tener una distribución uniforme y continua de masa, rigidez y resistencia.

De hecho, durante el evento sísmico, al sacudir el edificio, el movimiento del suelo busca las partes más débiles de una estructura para resaltarlas y dañarlas. Estas situaciones de debilidad suelen estar creadas por cambios bruscos de rigidez, resistencia y ductilidad y sus efectos se ven acentuados por una mala distribución de las masas reactivas. Un ejemplo típico lo proporciona el caso de edificios con piso blando .

5) la estructura debe tener luces limitadas y también se deben evitar voladizos largos.
6) los elementos no estructurales se pueden separar de la estructura portante, para no interactuar con ella, o alternativamente se pueden integrar con la estructura.

En el segundo caso, la estructura debe tener suficiente rigidez lateral y también debe mostrar un comportamiento histerético estable (estable en resistencia, rigidez y deformabilidad), en presencia de deformaciones cíclicas repetidas. Cuanto más rígida sea la estructura, menos sensible será a la interacción con los elementos no estructurales y esto evitará la rotura no deseada de los elementos no estructurales que interactúan con ella. Un ejemplo de este fenómeno es la formación de lesiones en cruz de San Andrés que se forman en las paredes tompagno de un edificio de estructura después de un evento sísmico.

7) los detalles estructurales deben diseñarse de tal manera que las deformaciones inelásticas estén delimitadas y controladas solo en ciertas regiones dentro de la estructura y de acuerdo con jerarquías predeterminadas.
8) La estructura debe tener el mayor número de líneas de defensa (redundancia).

La estructura debe estar compuesta por diferentes subsistemas estructurales resistentes que interactúan entre sí o que están interconectados por elementos estructurales de alta resistencia y cuyo comportamiento inelástico puede permitir que toda la estructura encuentre el camino para evitar fases catastróficas en su respuesta (ductilidad, resistencia, comportamiento cíclico estable, jerarquía de resistencia , distribución de plastificación en un número suficientemente alto de elementos estructurales.

9) la estructura debe mostrar un equilibrio entre rigidez y resistencia en cuanto a los elementos que la componen, las conexiones y las restricciones.

De nada sirve prever la adopción de elementos resistentes, rígidos y dúctiles, si no se utilizan adecuadamente y, finalmente, se conectan.

Las áreas más dúctiles se dimensionan para ser sacrificadas (plastificación) para proteger las regiones frágiles que están destinadas a permanecer en el rango elástico.

10) la resistencia y rigidez de la estructura deben ser compatibles con las del suelo de cimentación.

Notas

^ Ad vocem , treccani.it

Otros proyectos

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Enlaces externos

( EN ) Estructura resistente , en Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.