Estructuras 2

Se le llama puente a la construcción que salva un accidente geográfico como un cañón, un río, una carretera, un valle, una vía férrea, un camino, un cuerpo de agua o cualquier otro impedimento u obstáculo físico. La creación y el diseño de cada puente es distinto dependiendo de la naturaleza y de la función del terreno sobre el cual es construido.

El cálculo y el proyecto del puente se realiza en el ámbito de la ingeniería estructural, existen diversos tipos de diseños que se han utilizado a lo largo de la historia los cuales han sido influidos por las técnicas desarrolladas, los materiales disponibles, las consideraciones económicas y otros factores.

Cuando se va a analizar el diseño de un puente, es sumamente necesario tomar en cuenta el régimen del río y la calidad de la roca o del suelo en la cual se apoyará a fin de garantizar la prolongada vida del puente.

La creación de los puentes se originó debido a la necesidad de los humanos de trasladarse a través de pequeños ríos y arroyos.

Hasta los tiempos actuales, la técnica de la creación de los puentes ha pasado desde una losa simple hasta llegar a enormes puentes colgantes que tienen varios kilómetros de longitud y cruzan bahías.

A lo largo de la historia, los puentes han representado ser un símbolo de la capacidad tecnológica de la humanidad y al mismo tiempo son un elemento básico en la sociedad.

¿CUALES SON SUS PARTES?

1 Partes del Puente

Partes del Puente

Tramo

Esquema básico de las partes de un puente.

Porción del puente en la que se sostienen las pilastras o los bastiones.

Ménsula

Es un recurso arquitectónico de aspecto tradicional en el cual se descarga el sobrepeso de las pilas y de los bastiones.

Bastión

Sirve de apoyo para el tramo en la subestructura.

Asiento

Forma parte del bastión en el cual el tramo descansa, también está ubicado en los extremos de los tramos diferentes de las pilas.

Ripio o Relleno

Es sostenido por los estribos y es un sustituto de materiales removidos como la arena, la tierra y las rocas; también sirve de reforzamiento para la resistencia de las pilastras y los bastiones.

Luz de los bastiones

Es la distancia media que existe entre los bastiones consecutivos y las paredes internas de pilas.

Losa de Acceso

Superficie del rodamiento en la cual la ménsula se apoya.

Tablero

Esta es la base superior del rodaje que se utiliza para repartir la carga a largueros y a vigas en momentos específicos.

La estructura del tablero puede estar elaborada para servir de base a una vía férrea, a un canal de riego o a un canal de navegación, en estos dos últimos casos se le llamaría puente canal y también a una tubería, en el cual su nombre sería puente tubo.

Contraventeo

Este es un sistema que proporciona rigidez a la estructura del puente.

Apoyos

Los apoyos son ensamblajes y placas que son diseñados específicamente para repartir, transmitir y recibir las reacciones de la estructura del puente. Algunos tipos de apoyos son los balancines y los rodines.

Viga Transversal

Es una armadura de conexión que se localiza entre las vigas principales. Una de ellas son las vigas de celosía.

Vientos o arriostrados laterales

Sirven para conectar a las armaduras y proporcionarles rigidez.

Otras secciones diversas

Las juntas de expansión, los goznes, las placas de unión, los marcos rígidos, la superficie de rodamiento y las vigas de distintas categorías.

Cabeza de Puente

Es una fortificación armada que sirve de protección al extremo de un puente que se encuentra cercano a una posición enemiga.

Pretil

El pretil es un murete de seguridad que se elabora en los puentes para impedir caídas o para establecer límites en una zona de tránsito.

Barandilla

También llamada baranda, es una clase de parapeto que está conformado por balaustres y se utiliza como un elemento de protección.

punto 3:Los puentes son estructuras destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, valles, lagos o brazos de mar, y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras, con el fin de poder transportar mercancías, permitir la circulación de las gentes y trasladar sustancias de un sitio a otro.

PUNTO 3:Básicamente un puente está formado por 2 partes principales: el tablero y los apoyos. Normalmente además de estas dos partes también llevan una armadura.
puentes
El tablero se apoya en los apoyos, siendo la distancia entre dos puntos de apoyo lo que se llama vano.
A la hora de plantearse la construcción de un puente, se dividen dos partes separadas:
La superestructura: conjunto de los tramos que salvan los vanos situados entre los soportes.
La infraestructura: formada por los cimientos, los estribos y las pilas que soportan los tramos.

Tipos de Puentes

Hay varias formas de clasificar los tipos de puentes. Primero veremos los tipos de puentes según su forma:
Puentes de viga: Están formados fundamentalmente por elementos horizontales que se apoyan en sus extremos sobre soportes o pilares.

Mientras que la fuerza que se transmite a través de los pilares es vertical y hacia abajo y, por lo tanto, éstos se ven sometidos a esfuerzos de compresión, las vigas o elementos horizontales tienden a flexionarse como consecuencia de las cargas que soportan.
El esfuerzo de flexión supone una compresión en la zona superior de las vigas y una tracción en la inferior. Si no conoces los tipos de esfuerzos te recomendamos este enlace, Las Estructuras, donde se explican los tipos que hay.

puente de viga

Puentes de arco: Están constituidos básicamente por una sección curvada hacia arriba que se apoya en unos soportes o estribos y que abarca una luz o espacio vacío.
En ciertas ocasiones el arco es el que soporta el tablero (arco bajo tablero) del puente sobre el que se circula, mediante una serie de soportes auxiliares, mientras que en otras de él es del que pende el tablero (arco sobre tablero) mediante la utilización de tirantes.
La sección curvada del puente está siempre sometida a esfuerzos de compresión, igual que los soportes, tanto del arco como los auxiliares que sustentan el tablero. Los tirantes soportan esfuerzos de tracción.

puente de arco

Puentes colgantes: Están formados por un tablero por el que se circula, que pende, mediante un gran número de tirantes, de dos grandes cables que forman sendas catenarias y que están anclados en los extremos del puente y sujetos por grandes torres de hormigón o acero.
Con excepción de las torres o pilares que soportan los grandes cables portantes y que están sometidos a esfuerzos de compresión, los demás elementos del puente, es decir, cables y tirantes, están sometidos a esfuerzos de tracción.

puente colgante

Otra Clasificación es según el Material Usado en su construcción:
Puentes de madera: aunque son rápidos de construir y de bajo coste, son poco resistentes y duraderos, ya que son muy sensibles a los agentes atmosféricos, como la lluvia y el viento, por lo que requieren un mantenimiento continuado y costoso.
Su bajo coste (debido a la abundancia de madera, sobre todo en la antigüedad) y la facilidad para labrar la madera pueden explicar que los primeros puentes construidos fueran de madera.

puente de madera

Puentes de piedra: de los que los romanos fueron grandes constructores, son tremendamente resistentes, compactos y duraderos, aunque en la actualidad su construcción es muy costosa.
Los cuidados necesarios para su mantenimiento son escasos, ya que resisten muy bien los agentes climáticos. Desde el hombre consiguió dominar la técnica del arco este tipo de puentes dominó durante siglos.
Sólo la revolución industrial con las nacientes técnicas de construcción con hierro pudo amortiguar este dominio.

puente de piedra

- Puentes metálicos: son muy versátiles, permiten diseños de grandes luces, se construyen con rapidez, pero son caros de construir y además están sometidos a la acción corrosiva, tanto de los agentes atmosféricos como de los gases y humos de las fábricas y ciudades, lo que supone un mantenimiento caro.

El primer puente metálico fue construido en hierro en Coolbrookdale (Inglaterra) , que vemos en la foto.

puente metalico

- Puentes de hormigón armado: son de montaje rápido, ya que admiten en muchas ocasiones elementos prefabricados, son resistentes, permiten superar luces mayores que los puentes de piedra, aunque menores que los de hierro, y tienen unos gastos de mantenimiento muy escasos, ya que son muy resistentes a la acción de los agentes atmosféricos.

El hormigón solo aguanta muy bien esfuerzos de compresión, pero mal los de tracción, es por eso que se introducen unas varillas de acero en su interior para formar el hormigón armado y así también aguanta esfuerzos de tracción. Aquí vemos un puente de hormigón armado y además de vigas, como vimos anteriormente.

puente de viga

Por último, se les puede clasificar según el uso que se les de:

- Acueductos: cuando se emplean para la conducción del agua.

- Viaductos: si soportan el paso de carreteras y vías férreas.

- Pasarelas: están destinados exclusivamente a la circulación de personas.

tipos de puentes

Como vemos un puente puede ser un viaducto, además de hormigón armado y de vigas. Para definir que tipo de puente es tendremos que definir sus tres clasificaciones, según su forma, su material y su uso.
PUNTO 4:

Estructuras mecanicas.

Distribución e interrelación de las diferentes partes que componen un objeto o una idea. Se dice de un cuerpo u objeto que se encuentra construido de diferentes partes; Distribución y orden de las partes importantes de un edificio; Armadura, generalmente de acero u hormigón armado. La estructura es una parte del universo con una limitada extensión en cuanto al espacio (solamente). Es una parte formada por otras partes, las que tienen relaciones espaciales fijas entre sí.

Un término genérico el cual se refiere a la agregación de unidades de datos, sus formatos, y sus relaciones. Un modelo o arreglo entre los elementos de un conjunto tal que algunos elementos son unidos, explícita o implícitamente, a otros.Conjunto de elementos entre los que está organizado un ecosistema. La estructura específica se mide a través de parámetros como la diversidad, la productividad y la estabilidad. La estructura cambia conforme al proceso de sucesión ecológica.

PUNTO 5:

Para citar este articulo en formato APA: Revista ARQHYS. 2012, 12. Estructuras mecanicas. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido 08, 2019, de https://www.arqhys.com/articulos/estructuras-mecanicas.html.

PUNTO 5:

Tipos de estructuras metálicas según su uso

Posted by Valeria Hernández on Sep 9, 2018 11:00:00 AM

Si miramos en retrospectiva, el cambio constante siempre ha sido algo que el ser humano necesita para expresarse. Incorporándonos al tema de edificación, con el paso de los años, arquitectos e ingenieros adoptan nuevas maneras de construir edificios. Esa es la principal razón del por qué, a partir de una base tradicional, se fue experimentando hasta crear nuevos tipos de edificaciones que hoy son algo natural de nuestro paisaje.

¿Qué deseas construir? A continuación te presento los tipos de estructura metálicas más comunes:

Tipos de estructuras metálicas

1. Estructuras Abovedadas

Son estructuras formadas por arcos, cúpulas y bóvedas que permiten cubrir espacios mayores, aumentar los huecos en las estructuras y equilibrar el peso de la construcción. Su forma permite cubrir espacios mayores y dejar huecos para que respire la edificación. Los arcos y bóvedas están formados por piezas llamadas dovelas y estas se encargan de resistir las fuerzas que reciben y transmiten.

2. Estructuras Entramadas

Son estructuras constituidas por barras de madera, concreto o acero unidas de manera rígida formando un emparrillado. Los edificios son ejemplo de este tipo de estructura, y se compone principalmente por vigas, columnas y cimentación.

El suelo sobre el que se colocan las baldosas se conoce como forjado, el forjado transmite la carga a las viguetas y estas a las vigas. Estas a su vez la transmiten a los pilares que por último llevan el peso a los cimientos.

3. Estructuras Trianguladas

Son estructuras formadas por elementos lineales de poca sección denominadas barras que crean superficies estructurales planas o tridimensionales mediante la repetición de formas triangulares. Se caracterizan por la posición de las barras formando triángulos. Una de las ventajas de este tipo de estructuras, es que resultan ser muy resistentes y ligeras a la vez. Este tipo de estructuras suelen utilizarse para la construcción de puentes y torres industriales.

4. Estructuras Colgantes

Son aquellas estructuras que se basan en la utilización de cables o tirantes unidos a soportes muy resistentes, funcionando como tracción para aguantar el peso de otros elementos. Los tirantes estabilizan la estructura y son mayormente empleados para la construcción de diferentes tipos de puentes.

5. Estructuras Laminares

La estructura laminar suele ser delgada y curva. A pesar de dar la impresión de no ser un tipo de material resistente, cuando se conectan las láminas entre sí se forma una capa resistente que aguanta sin problemas cargas exteriores por medio de la compresión. Incluso la característica de ser delgadas evita tensiones de flexión y cortes en su anatomía. Por ello, este tipo de estructuras son empleadas para el armado de automóviles y aviones.

Glosario:

Cúpulas: Bóveda de curvatura uniforme que se erige sobre una base circular de sección semicircular, apuntada o bulbosa y cubre un edificio o parte de él.

Emparrillado: Conjunto de barras cruzadas y trabadas horizontalmente que sirve para dar base firme a los cimientos de un edificio en terrenos flojos.

Baldosas: Pieza de mármol, cerámica o piedra, generalmente fina y pulimentada y de forma cuadrada o rectangular, que se usa en suelos y muros.

PUNTO 6: Para empezar a hablar de Estructuras Metálicas definiremos de forma sencilla y general qué es una estructura.

Una estructura es un conjunto de partes unidas entre si que forman un cuerpo, una forma o un todo, destinadas a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.

La Estructuras Metálicas son las que la mayor parte de los elementos o partes que la forman son de metal (más del 80%), normalmente acero. A una estructura de este tipo se le puede llamar Estructura de Acero.

Recuerda que el acero es una aleación (combinación o mezcla) de hierro (Fe) y carbono (C) siempre que el porcentaje de carbono sea inferior al 2%. Este porcentaje de carbono suele variar entre el 0,05% y el 2% como máximo. A veces se incorpora a la aleación otros materiales como el Cr (Cromo), el Ni (Níquel) o el Mn (Manganeso) con el fin de conseguir determinadas propiedades y se llaman aceros aleados.

El acero tiene 3 grandes ventajas a la hora de construir estructuras:

- Soporta grandes esfuerzos o pesos sin romperse.

- Es flexible. Se puede doblar sin romperse hasta ciertas fuerzas. Un edificio de acero puede flexionar cuando se empuja a un lado por ejemplo, por el viento o un terremoto.

- Tiene Plasticidad. Incluso puede doblarse (plasticidad) sin romperse. Esta propiedad permite que los edificios de acero se deformen, dando así a la advertencia a los habitantes para escapar.

Una estructura de acero rara vez se derrumba. El acero en la mayoría de los casos se comporta mucho mejor en el terremoto que la mayoría de otros materiales debido a sus propiedades.

Una desventaja es que pierden su propiedades en altas temperaturas, lo que hace que no se comporten bien en los incendios.

Como las estructuras están formadas por un conjunto de partes, estas partes deben cumplir unas condiciones.

Condiciones que Debe Cumplir Cualquier Estructura

- Que sea Rígida: Que la estructura no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella.

- Que sea Estable : Que no vuelque.

- Que sea Resistente : Que al aplicarle las fuerzas, cada uno de los elementos que la forman sean capaces de soportar la fuerza a la que se verán sometidos sin romperse o deformarse.

  ¿QUÉ ES UNA ESTRUCTURA METALICA?

Una estructura metálica es cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector industrial porque tienen excelentes características para la construcción, son muy funcionales y su coste de producción suele ser más barato que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniería, arquitectura, etc. utiliza estructuras metálicas.

Si observas en tu día a día podrás darte cuenta de que nuestras vidas dependen prácticamente del uso de los metales, echa un vistazo a tu alrededor y verás metal en todas partes: tu ordenador, tu mp3, las ventanas de tu casa, los edificios, los coches, etc. La mayoría de los metales son fuertes, conducen la electricidad y tienen un punto alto de fusión y ebullición. Tienen estas propiedades debido a su estructura. Aquí puedes ver Las Propiedades de los Materiales

Para que una estructura funcione bien tiene que ser estable, resistente y rígida. Estable para que no vuelque, resistente para que soporte esfuerzos sin romperse y rígida para que su forma no varíe si se le somete a esfuerzos, como por ejemplo el propio peso y el de las personas.

Cada estructura metálica está formada por la estructura metálica principal y la estructura metálica secundaria.

Estructura Metálica Principal: La estructura metálica principal se compone de todos aquellos elementos que estabilizan y transfieren las cargas a los cimientos (que normalmente son de hormigón reforzado). La estructura metálica principal es la que asegura que no se vuelque, que sea resistente y que no se deforme. Normalmente está formada de los siguientes elementos:

   - VIGAS METALICAS: Las vigas metálicas son los elementos horizontales, son barras horizontales que trabajan a flexión. Dependiendo de las acciones a las que se les someta sus fibras inferiores están sometidas a tracción y las superiores a compresión. Existen varios tipos de vigas metálicas y cada una de ellas tiene un propósito ya que según su forma soportan mejor unos esfuerzos u otros como pueden ser:

     o Viguetas: Son las vigas que se colocan muy cerca unas de otras para soportar el techo o el piso de un edificio por ejemplo; cuando vemos un edificio que está sin terminar, suelen ser las vigas que vemos. o Dinteles: Los dinteles son las vigas que se pueden ver sobre una abertura, por ejemplo, las que están sobre las puertas o ventanas.

     o Vigas de Tímpano: Éstas son las que soportan las paredes o también parte del techo de los edificios.

     o Largueros: También conocidas como travesaños o carreras son las que soportan cargas concentradas en puntos aislados a lo largo de la longitud de un edificio.

   - PILARES METALICOS: Los pilares metálicos son los elementos verticales, todos los pilares reciben esfuerzos de tipo axil, es decir, a compresión. También se les llama montantes.

elementos estructuras metalicas

Estructura Metálica Secundaria: Esta estructura corresponde fundamentalmente a la fachada y a la cubierta, lo que llamamos también subestructura y se coloca sobre la estructura metálica principal, y ésta puede ser metálica o de hormigón.

TRANSMISIÓN DE CARGAS EN ESTRUCTURAS METÁLICAS

Las fuerzas o cargas que soportan las estructuras se van repartiendo por los diferentes elementos de la estructura, pero las cargas siempre van a ir a parar al mismo sitio, a los cimientos o zapatas. Veamos como se distribuye la fuerza del peso sobre las vigueta de un piso superior hasta llegar a los cimientos en la siguiente figura:

reparto de cargas en estructuras

El peso sobre las viguetas superiores va a parar a las vigas horizontales y desde de ellas se transmiten a los pilares bajando por ellos hasta llegar al final al terreno o cimientos.

TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS

Partiendo de la base que las estructuras metálicas son artificiales ya que las ha inventado el ser humano podremos entonces destacar qué tipos de estructuras hay:

Estructuras Abovedadas: Estas estructuras son todas aquellas en las que se emplean bóvedas, cúpulas y arcos para repartir y equilibrar el peso de la estructura, como por ejemplo puede verse en las catedrales o iglesias.

Estructuras Entramadas: Estas son las más comunes ya que son las que utilizan la mayoría de los edificios que podemos ver en cualquier ciudad. Emplean una gran cantidad de vigas, pilares, columnas y cimientos, es decir, una gran cantidad de elementos horizontales y verticales para repartir y equilibrar el peso de la estructura. Estas estructuras son más ligeras porque emplean menos elementos que las abovedadas por ejemplo y así pueden conseguirse edificios de gran altura.

Estructuras Trianguladas: Las trianguladas se caracterizan como su propio nombre indica por disponer sus elementos de forma triangular, suelen ser muy ligeras y económicas. Suelen utilizarse para la construcción de puentes y naves industriales. En estos casos hay dos formas que son las más utilizadas, la cercha y la celosía.

estructura metalica en cercha y celosia

Estructuras Colgantes: Las estructuras colgantes o colgadas son aquellas que utilizan cables o barras (tirantes) que van unidos a soportes muy resistentes (cimientos y pilares). Los tirantes estabilizan la estructura, como puede verse por ejemplo en los puentes colgantes.

Estructuras Laminares: Todas aquellas formadas por láminas resistentes que están conectadas entre sí y que sin alguna de ellas la estructura se volvería inestable, como pueden ser las carrocerías y fuselajes de coches y aviones.

Estructuras Geodésicas: Son estructuras poco comunes que están formadas por hexágonos o pentágonos y suelen ser muy resistentes y ligeras. Son estructuras que normalmente tienen forma de esfera o cilindro.

¿CÓMO SE UNEN LAS ESTRUCTURAS METALICAS? TIPOS DE UNIONES
Para que todos los elementos de la estructura metálica se comporten perfectamente según se ha diseñado es necesario que estén ensamblados o unidos de alguna manera. Para escoger el tipo de unión hay que tener en cuenta cómo se comporta la conexión que se va hacer y cómo se va a montar esa conexión. Existen conexiones rígidas, semirrígidas y flexibles. Algunas de esas conexiones a veces necesitan que sean desmontables, que giren, que se deslicen, etc. Dependiendo de ello tendremos dos tipos de uniones fundamentales:

Por Soldadura: La soldadura es la más común en estructuras metálicas de acero y no es más que la unión de dos piezas metálicas mediante el calor. Aplicándoles calor conseguiremos que se fusionen las superficies de las dos piezas, a veces necesitando un material extra para soldar las dos piezas. En el siguiente enlace tienes los tipos de soldadura explicados: Tipos de Soldadura.

Por Tornillo: Los tornillos son conexiones rápidas que normalmente se aplican a estructuras de acero ligeras, como por ejemplo para fijar chapas o vigas ligeras.

EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS METÁLICAS

Para terminar mencionaremos algunos edificios de renombre que han sido diseñados y construidos con base de estructura metálica:

LA TORRE EIFFEL: La Torre Eiffel de París es una estructura metálica triangulada. EL EMPIRE STATE: El edificio Empire State Building es un rascacielos de Nueva York que tiene estructura metálica entramada.

EL PUENTE GOLDEN GATE: El famoso puente Golden Gate de San Francisco es una estructura metálica colgante.

EL MUSEO GUGGENHEIM: El famoso museo Guggenheim de Bilbao es una mezcla de estructura metálica abovedada y geodésica ya que combina elementos cilíndricos y abovedados.

PUNNTO 7:https://www.areatecnologia.com/estructuras/estructuras-metalicas.html

https://blog.laminasyaceros.com/blog/que-necesitas-construir...-tipos-de-estructuras-met%C3%A1licas-seg%C3%BAn-su-uso

https://www.arqhys.com/articulos/estructuras-mecanicas.html

https://www.areatecnologia.com/puentes.htm

https://www.arkiplus.com/tipos-de-elementos-estructurales/

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