Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

1.a.Introducción para el diseño de estructuras
Juego de fuerzas y formas Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas Cargas Sistema resistente Análisis estructural / Diseño estructural Concebir una estructura Consideraciones económicas 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado Estructura y envolvente 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad Esfuerzos de tracción Elasticidad Plasticidad Ductilidad Otras propiedades 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia Origen industrial Variedad de secciones Grandes luces Separación estructura y envolvente Sistema de entramado Rehabilitaciones Prefabricación total Montaje y prefabricación Tolerancia Desmontaje y re-uso Reciclaje Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria Duración presentación: 35 minutos

Juego de fuerzas y formas Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Solicitaciones pasivas / Solicitaciones activas / Conducción de esfuerzos hacia el suelo Juego de fuerzas y formas Una estructura es un conjunto de elementos que se interrelacionan para desempeñar una función. En el caso de la arquitectura esta función es de resistencia frente a las solicitaciones pasivas, peso propio y sobrecargas, y activas, viento, sismo, vehículos, y de conducción de estos esfuerzos hasta el suelo. Las estaciones de trenes suburbanos de Hannover, en la fotografía de la izquierda y la axonométrica de la derecha, son un claro ejemplo de una pequeña estructura que es posible de descomponer en partes, las cuales muestran de manera sencilla los esfuerzos a los que es solicitada la estructura. Estación de trenes suburbanos Hannover (1996) Von Gerkan, Marg und Partner Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Punto de aplicación / Soportes Una estructura describe la transferencia de fuerzas desde su punto de aplicación hasta los soportes, quedando recogida con diferentes grados de sinceridad y justeza en su forma construida. Los grados de esta sinceridad lo podemos ver con el contraste de dos estructura. El Domo Millenium de Richard Rogers, a la derecha, en que la estructura se hace parte de la expresión y el Experience Music Project de Frank Gehry, a la izquierda, donde la estructura queda oculta y las formas no dan cuenta del recorrido de las fuerzas. Por su parte, la justeza de una estructura entra en directa relación con su visibilidad y las evidencias que nos entrega de como conduce las cargas y como se optimiza el uso del material. Experience Music Project, Seattle (2000) Frank Gehry Millenium Dome, Londres (1999) Richard Rogers Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Magnitudes / Distribución / Dirección / Puntos de aplicación El sistema de fuerzas de una estructura está definido por las magnitudes, distribución, dirección y puntos de aplicación de las cargas más la posición de los soportes. En la Villa dall ’ Alva de Rem Koolhaas podemos ver un proyecto en el cual su forma es expresión o da cuenta de un sistema de fuerzas. En la siguiente diapositiva podemos ver el sistema de fuerzas de dicha obra. Villa dall’Alva, Bordeaux (1998) Rem Koolhaas Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. El sistema de fuerzas propuesto por Koolhaas para la vivienda es el de una caja elevada y descentrada respecto de su apoyo central, logrando su estabilidad mediante una viga doble T de acero, de la cual cuelga la caja elevada de hormigón armado, y que cuenta en uno de sus extremos con un tensor fijado a un cubo de hormigón que actúa como peso muerto, equilibrando el sistema. En los gráficos de la derecha se puede ver el sistema de fuerzas bajo diferentes condiciones. La caja elevada, el apoyo descentrado, la viga superior y el tensor hacia el suelo son los componentes de este sistema. En las siguientes diapositivas se describe cada uno de estos gráficos. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. En el gráfico ampliado se muestra el sistema de fuerzas en su estado permanente, indicándose las cargas en los extremos de la viga y la carga necesaria en el lado izquierdo para equilibrar (400 kN) la viga dado su apoyo central excéntrico. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. En el gráfico ampliado se muestra el sistema de fuerzas en su estado de solicitación máxima, indicándose las cargas en los extremos de la viga, la sobrecarga en el extremo izquierdo y la carga necesaria en el lado izquierdo, amplificado respecto del sistema de cargas inicial, para equilibrar (1100 kN) la viga dado su apoyo central excéntrico. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. En el gráfico ampliado se muestra el sistema de fuerzas en su estado de solicitación mínima, indicándose las cargas en los extremos de la viga, la sobrecarga en el extremo derecho y la carga necesaria en el lado izquierdo, reducida respecto del sistema de cargas inicial, para equilibrar (-75 kN) la viga dado su apoyo central excéntrico. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Por último, en el gráfico ampliado se muestra el sistema de fuerzas en su estado de solicitación relacionado con la variación de temperaturas y las dilataciones y contracciones de la barra vertical que equilibra la viga dado su apoyo central excéntrico. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Permanentes / Accidentales Las cargas a que es sometida una estructura se diferencian entre cargas permanentes y cargas accidentales y ellas dependen del uso del edificio, de las condiciones climáticas y sísmicas del lugar donde es emplazado. Como ejemplo de las cargas accidentales tenemos el museo de Ciencia Naturales en Matsunoyama de Tezuka Architects, una estructura de acero revestido en acero patinable, es decir, resistente a la corrosión, emplazado en una zona donde en invierno se acumulan mas de 5 metros de nieve, sometiendo a la estructura a una carga de 1,5 Ton/m2. Museo de Ciencia Naturales, Matsunoyama (2003) Tezuka Architects Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Forma /Dimensiones / Soportes / Cargas El sistema resistente está definido por la forma, las dimensiones, los soportes y las cargas, siendo estos los factores básicos para el análisis estructural. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Analizar / Diseñar Para una mayor claridad conceptual se tiene que definir analizar y diseñar. Analizar es distinguir y separar las partes de un todo hasta llegar a conocer sus principios o elementos. Diseñar es proyectar y tiene relación con un acto creativo. La metodología propuesta en este curso considera que el análisis de casos es un proceso previo, necesario para informar el diseño de un proyecto. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. La concepción de una estructura no es algo aleatorio o independiente, sino que deriva de una serie de factores y de su consciente y racional variación. Para ello es fundamental que la concepción arquitectónica desde su misma génesis tenga un compromiso con la estructura. Es decir, el diseño de la estructura de carga de una construcción y su resolución constructiva deriva del concepto arquitectónico. La Mediateca de Sendai, de Toyo Ito, posee una claridad conceptual que se puede ver desde sus primeras intenciones describiendo el edificio como “algas marinas danzando en el agua”. En el bocetos se puede ver que dentro de un rectángulo hay una serie de figuras verticales de ancho variable que cubren toda la altura del rectángulo. Esas figuras verticales sombreadas se transformaran después en una antítesis de la columna tradicional, definiendo unos vacíos que se extienden por todo el edificio. Mediateca de Sendai (2001) Toyo Ito Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. El edificio de la Mediateca se puede reducir a 3 elementos esenciales: placas, tubos y envolvente. La estructura de acero comprende delgadas placas flotantes perforadas verticalmente por tubos entramados de acero ondulantes. La envolvente está constituida por una fachada vidriada sostenida por una leve grilla estructural de cables. En la planta de la estructura, el gráfico del extremo izquierdo, se puede observar como el azar expresado en la elevación tiene un orden constituido por tres franjas en las cuales se disponen las columnas. Mediateca de Sendai (2001) Toyo Ito Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Las consideraciones económicas reducen las infinitas opciones de diseño Uno de los factores que influyen en la elección de un material y sus opciones de diseño para una obra es el económico. Esta selección no se reduce únicamente al costo directo del material, sino que también se extiende a consideraciones como velocidad y facilidad de montaje y desmontaje, costo de mano de obra, precisión y limpieza en la ejecución o posibilidades de reciclaje y reutilización de los componentes. Otros factores son la durabilidad y la secuencia de erección que pueden ser incorporados al proceso proyectual. Un ejemplo de cómo pueden intervenir estas consideraciones económicas en la elección de la materialidad de una obra es el Palacio de Cristal, obra de Joseph Paxton de mediados del siglo XIX. El proyecto inicial, ganador de un concurso, tenía como principal materialidad el ladrillo y según los datos de la época, se tendría que haber paralizado la construcción en ladrillo en Inglaterra durante un año para dotar a la obra del material necesario. Teniendo esta consideración la propuesta de Paxton, en hierro, cumplía con las exigencias de una obra de rápida ejecución y la necesidad de ser desmontada una vez finalizada la exposición. Crystal Palace, Centro de Exposiciones, Londres (1851) Joseph Paxton Velocidad + facilidad montaje / Costo mano obra / Precisión / Limpieza / Reciclaje Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. El edificio del Crystal Palace, emplazado en el Hyde Park, era un edificio de grandes dimensiones para la época; 563 metros de largo por 124 metros de ancho, construido en un plazo reducido de 27 semanas. El edificio, poseía una rigurosa modulación en planta y elevación, con piezas prefabricadas, unidas rígidamente. El pabellón fue desmontado y rearmado en otro sitio. Velocidad + facilidad montaje / Costo mano obra / Precisión / Limpieza / Reciclaje Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Una de las características más importantes del acero es que tiende a ser utilizado en estructuras de entramado, en contraste al hormigón armado y el ladrillo que por lo general tiende a ser estructuras de masa como se ve en las imágenes de la derecha. Esto radica, por lo general, en que las estructuras de acero son más livianas que las mismas estructuras en otros materiales. Pabellón USA , Exposición Universal de Montreal (1967) Buckminster Fuller Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Liviandad BMW Welt, Munich (2007) Coop Himmelb(l)au Los entramados se caracterizan por el uso de elementos lineales que concentran los esfuerzos en barras y nudos. Permiten grande libertades formales y geométricas, a la par de que abre la posibilidad de la estandarización y la optimización de los largos y las secciones de los elementos, junto a los nudos. El Centro George Pompidou, en la fotografía de la derecha, de Richard Rogers y Renzo Piano, se caracteriza por una grilla tridimensional compuesta por piezas industrializadas repetitivas, donde los elementos delatan la solicitación a la que son sometidos por la forma y tamaño de su sección. En el nuevo edificio de la BMW, en la fotografía de la izquierda, de Coop Himmelb(l)au, se puede apreciar el potencial de los sistemas de entramado y los nuevos sistemas de producción en la generación de formas complejas. Centro George Pompidou, Paris (1977) Renzo Piano y Richard Rogers Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Uso elementos lineales Separación estructura y envolvente Es recomendable que en las construcciones en acero se realice la separación entre estructura y envolvente tanto por razones técnicas, constructivas como arquitectónicas, siendo esta una de las principales características que abre las estructuras de acero. Esta diferenciación expone los elementos estructurales y exige al proyectista dar la real importancia a la legibilidad de la lógica estructural. En el Hong Kong and Shangai Bank, la estructura portante, la estructura del cerramiento y el cerramiento mismo, son todos elementos diferenciados que dan cuenta de su función estructural. Hong Kong & Shangai Bank (1986) Norman Foster Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Uso elementos lineales Separación estructura y envolvente En la figura de la derecha, se da cuenta de la estructura primaria formada por unos pilares Vierendeel espaciales, de los cuales cuelgan los entramados de las losas en su zona media reduciendo su luz libre. En la imagen de la izquierda se puede ver en el primer plano el pilar compuesto de la estructura primaria, en un segundo plano los tirantes de los cuales cuelgan las losas y en un tercer plano el cerramiento vidriado. Marcando la profundidad entre estas estructuras se emplaza la celosía horizontal Hong Kong & Shangai Bank (1986) Norman Foster Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Las propiedades mecánicas son las características más importantes de los aceros. Estas propiedades corresponden al comportamiento del acero cuando es expuesto a esfuerzos mecánicos. Con esto se determina su capacidad para resistir, deformarse y transmitir esfuerzos mecánicos, datos importantes para el cálculo de estructuras con dicho material. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Margen de tiempo en falla El acero posee un alto grado de seguridad frente al colapso, dado que la falla de los elementos resistentes no es instantánea como en otros materiales más quebradizos. Además se trata de un material más confiable, por que su producción es industrial en comparación con otros materiales preparados en obra, con mayores dificultades respecto al control de calidad. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

ε = δ = F L AE 1.a.Introducción para el diseño de estructuras
Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Fase elástica / Ley de Hooke Modulo de elasticidad del acero ε = δ = F L AE Donde ε = alargamiento unitario de un material F = fuerza δ = alargamiento longitudinal L = longitud original E = módulo de elasticidad A = sección transversal de la pieza estirada El acero cuando es sometido a esfuerzos de tracción continuos y que se van incrementando pasa por tres fases las cuales están representadas en el gráfico de la izquierda. La primera, la fase elástica, marcada en el gráfico con el área azul, se inscribe en la ley de Hooke la cual establece que la deformación es proporcional al esfuerzo o, como se ve en la formula, que el alargamiento unitario ε de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F. La constante de proporcionalidad se llama módulo de elasticidad y se obtiene con el coeficiente entre tensión y deformación. La deformación elástica es reversible, es decir, el elemento solicitado vuelve a su estado original. Modulo de elasticidad (E) medio y kgf/cm 2 Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Fase elástica / Ley de Hooke Fase plástica Cuando se sobrepasa el límite de deformación proporcional, entramos en la fase plástica, en la cual se producen deformaciones crecientes sin aumento proporcional de los esfuerzos. La deformación plástica es una deformación permanente. Esta segunda fase se puede ver en el gráfico en el área azul. En un primer tramo de la fase plástica se produce un valor constante de la tensión llamado límite de fluencia del acero, donde a diferencia de la primera fase, no es lineal. El limite de fluencia es un valor variable dependiendo del tipo de acero. El límite de fluencia es la constante física más importante en el cálculo de las estructuras de acero. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

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Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Deformación permanente provocada por una tensión igual o superior al límite de fluencia La deformación plástica es una deformación permanente provocada por una tensión igual o superior al límite de fluencia Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Capacidad de deformarse plásticamente sin romperse Ventajas: Redistribución altas tensiones locales Alerta sobre altas solicitaciones a fractura dúctil b fractura moderadamente dúctil c fractura frágil sin deformación plástica La ductilidad de un material es su capacidad de deformarse plásticamente sin romperse. Si la ductilidad de un acero se mide por la reducción de área que sufre su sección transversal ante altas tensiones, un acero será más dúctil mientras mayor sea dicha reducción de sección antes de la ruptura. En la figura superior vemos que el material de la izquierda sufre una gran reducción de su sección transversal antes de romperse o sea es un material dúctil , a diferencia del de la derecha que sufre rotura con mantenimiento de su sección transversal por rotura frágil. Dos ventajas son importantes respecto de la ductilidad en el acero: En una estructura de acero la ductilidad permite la redistribución de altas tensiones locales, Y un elemento de acero dúctil al permitir grandes deformaciones antes de la ruptura alerta sobre la presencia de altas solicitaciones. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Otras propiedades 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Coeficiente de dilatación térmica acero, 0,012 mm. / m °C Resistencia a la corrosión Soldabilidad Otras propiedades a tener en cuenta son: El coeficiente de dilatación del acero, que es un factor importante a considerar en el diseño de estructuras de acero sometidas a amplias variaciones de temperatura. Por ejemplo el Museo de Ciencia Naturales en Matsunoyama situado en un clima con una gran amplitud térmica: 45° C en verano y temperaturas bajo cero en invierno. El edificio fue proyectado y construido con posibilidad de expandirse horizontalmente 20 cm mediante unas conexiones flexibles. La resistencia a la corrosión en aceros patinables que poseen una aleación, por lo general con cobre, que les permite resistir las agresiones del medio atmosférico debido a la formación de una pátina protectora en contacto con el medio ambiente. El mismo museo Matsunoyama esta recubierto con un acero patinable, de lo cual da cuenta su envolvente de color café. Por último, la soldabilidad del acero (fotografía de la izquierda) que permite la unión de dos o más componentes de un elemento estructural conservando la continuidad del material y sus propiedades mecánicas y químicas. Museo de Ciencia Naturales, Matsunoyama (2003) Tezuka Architects Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Resistencia a distintos tipos de esfuerzos Deformación y ruptura. Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Material / Puesta en obra / Ejecución / Ciclo de vida La ventajas del acero abarcan tanto el material como su puesta en obra, su ejecución y su ciclo de vida. Una primera ventaja del acero es su alta resistencia a los distintos tipos de esfuerzos. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. La capacidad de sufrir grandes deformaciones antes de sufrir la ruptura (ductilidad). En la fotografía se puede ver la capacidad plástica en el ensayo de una pieza de acero plano sometida a tracción . Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Una excelente relación masa versus resistencia, redundando en un bajo peso propio de la construcción. Por ejemplo, en edificios de gran altura como la torre John Hancock, en la imagen de la izquierda, el acero posee gran capacidad sustentante con pequeño peso de la estructura portante, lo que implica una reducción en las fundaciones. Se puede comparar esta torre, con su particular sistema de tubo reticulado, donde se utilizó en promedio 44,2 kg de acero por metro cuadrado frente al tradicional sistema de marcos en el que se utilizan en promedio entre 67 y 74 kg de acero por metro cuadrado. Algo similar ocurre en las cubiertas de grandes luces, como la Cubierta del British Museum, en la imagen de la derecha, en la que mediante una forma abovedada se aligeran la dimensión de las barras que lo componen. Torre John-Hancock, Chicago (1970) SOM Cubierta del British Museum, Londres (2000) Norman Foster Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Homogeneidad / Comportamientos conocidos + previsibles Un producto de origen industrial que ofrece garantías de una gestión y control de calidad, que dan por resultado un producto homogéneo, de comportamientos conocidos y previsibles. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Perfil laminado La posibilidad de elegir variedad de secciones que se acomoden a las solicitaciones exigidas. Los perfiles de acero se pueden obtener por laminado , conformado o soldado El proceso de laminado consiste en calentar previamente los semiterminados de acero a una temperatura que permita su deformación, por un proceso de estiramiento y desbaste, que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación. Estos cilindros van conformando el perfil deseado, hasta conseguir las medidas adecuadas. A la izquierda, se muestra la fabricación del semiterminado en la colada continua, que tiene forma de tobogán, a partir del acero líquido del recipiente superior. A continuación, en un plano horizontal, pasa por una cadena de cilindros. A la derecha se muestran los sucesivos pasos que van conformando un perfil canal (U). Estos perfiles laminados, son competitivos en la construcción mediana y pesada en acero. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Perfil laminado Perfil conformado El perfil conformado se obtiene a partir del procesamiento en frío de productos planos tales como chapas o flejes. En la figura, para mejor ilustración, se indica el proceso de conformación por doblado de una chapa. Este proceso es de tipo discontinuo, útil para la fabricación de perfiles complejos y para necesidades especiales. Los perfiles más solicitados (Z) y/o de geometrías más sencillas (C) se fabrican en una máquina continua de conformación (su nombre es línea Yoder) a partir de un fleje. Estos perfiles por tener espesor fino son utilizados en general en la construcción liviana. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

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Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Vemos de izquierda a derecha el perfil H, el perfil I, el perfil canal, todos ellos perfiles laminados. El perfil ángulo, de la cuarta imagen, es un perfil conformado. El perfil tubular, en la quinta imagen, es un perfil conformado y luego soldado. Por último, el perfil de la derecha, es del tipo conformado con un recubrimiento de galvanizado. Algunos perfiles laminados pueden ser reemplazados por perfiles fabricados con chapa soldada, aunque esto se hace principalmente para perfiles no estandarizados Perfil H Perfil I Perfil Canal Perfil ángulo Tubular Perfil conformado Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. Otra de las ventajas de la construcción en acero, es la posibilidad de alcanzar grandes luces con delicadas estructuras, en las cuales la geometría de la sección se adapta a la distribución de los esfuerzos. Esto también permite gran flexibilidad en el uso de las superficies. Por ejemplo en la cubierta del estadio de Munich de Frei Otto o en el aeropuerto de Madrid de Richard Rogers. Cubierta del Estadio Olímpico de Munich (1972) Frei Otto Aeropuerto de Barajas, Madrid (2005) Richard Rogers Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente Sistema de entramado. Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. La separación entre estructura portante y envolvente ofrece la oportunidad de grandes aberturas y diferenciación en los tratamientos. El edificio de la Cámara de Comercio de Berlín, de Nicholas Grimshaw, llamado extraoficialmente “el Armadillo” es expresión de esta diferenciación. De unos gigantescos arcos cuelgan las losas. Los cerramientos en algunos casos se adosan a la estructura protagónica y en otros se distancian. Cámara de Comercio de Berlín (1998) Nicholas Grimshaw Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado Tolerancia. Modificaciones. Desmontaje y reciclaje. La construcción con sistemas de entramados que facilita y flexibiliza los sistemas de instalaciones. Un caso extremo en esta flexibilización de las instalaciones es el Centro George Pompidou de Rogers y Piano donde todas las instalaciones van por fuera del cerramiento, expuestas. Centro George Pompidou (1977) Renzo Piano y Richard Rogers Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Prefabricación total. Separación estructura y envolvente. Sistema de Rehabilitación Desmontaje y reciclaje. Rehabilitación, recuperación y modificación La posibilidad de modificar las estructuras y los cerramientos para recuperarlas o adaptarlas a nuevos usos, permitiendo un alargamiento de la vida útil del edificio. La modificación de la estructura portante puede tener relación con un refuerzo para admitir cargas mayores, un aumento de la distancia entre apoyos, el añadir pisos a un edificio existente o el suprimir una parte del edificio. Modificación de estructuras Refuerzo / aumento de distancia entre apoyos / añadir pisos Adaptación a nuevos usos Alargamiento de la vida útil Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Prefabricación total. Separación estructura y envolvente. Sistema de Rehabilitación Desmontaje y reciclaje. En la fotografía de la izquierda se puede ver el refuerzo de la columna de hormigón armado mediante ángulos de acero en las esquinas y perfiles tubulares rectangulares de conexión horizontal que actúan como un zuncho. Con este refuerzo se mejora la respuesta a las solicitaciones de compresión y pandeo de la columna, junto con la posibilidad de sobrecargar la losa si lo admite. Modificación de estructuras Adaptación a nuevos usos Alargamiento de la vida útil Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Prefabricación total. Separación estructura y envolvente. Sistema de Rehabilitación Desmontaje y reciclaje. Castillo en Trevi (1998) Cautili, & Morganti La elevación central y la fotografía de la derecha corresponden a la rehabilitación y conversión del programa de un castillo del siglo XI, en el pueblo de Trevi, en un centro de informaciones turísticas, un museo arqueológico y una sala de conferencias. Los pisos y cubiertas del castillo colapsaron hace mucho tiempo. El proyecto implica la incorporación de un sistema de circulación vertical y horizontal que reorganizan el edificio. El uso del acero en los elementos sometidos a cargas establece un claro contraste entre los nuevos elementos y aquellos preexistentes. La liviandad y transparencia de la nueva estructura permiten una clara valoración de los antiguos muros del castillo. En la figura de la izquierda se puede apreciar el detalle de los apoyo de las vigas doble T de acero y como quedan embebidas en el nuevo muro de hormigón armado revestido en piedra. Modificación de estructuras Adaptación a nuevos usos Alargamiento de la vida útil Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Prefabricación total Una unión seca y tiempos cortos de construcción, junto con la posibilidad de una prefabricación total, desde los elementos estructurales a los revestimientos y las terminaciones. La prefabricación hace innecesario disponer de grandes superficies a pie de obra. El centro Renault de Norman Foster es un ejemplo en cuanto estructuras diáfanas, compuesta por elementos repetitivos y con la posibilidad de extenderse. El sistema estructural se descompone en columnas inscritas en una grilla de 24 metros por cada lado y vigas I alveoladas arqueadas, formando en su conjunto un sistema de portales. Ambos elementos, columnas y vigas, poseen uniones articuladas las cuales son rigidizadas por un sistema de tirantes que reducen las posibilidades de pandeo de la columna y también reducen las luces de las vigas y por ende sus secciones. De este modo, el sistema estructural, permite entregar un edificio económico y flexible para un ajustado programa de uso. Centro Renault, Swindon (1984) Norman Foster Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Prefabricación total. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Montaje y prefabricación Estación británica Halley VI, Antártica (2008) El montaje de una estructura de acero no depende de las condiciones atmosféricas, permitiendo la construcción en lugares apartados. En contraste, para el hormigón armado hay limitaciones de fraguado a bajas temperaturas. Como ejemplo tenemos la estación británica Halley VI (2008) en la Antártica, donde las difíciles condiciones climáticas permiten trabajar solo en él verano, disponiéndose de un corto período de construcción La estructura primaria, un entramado de acero, y el cerramiento exterior fueron fabricados en ciudad del Cabo, Sudáfrica, y después transportados y montados en la Antártica. Los recintos interiores y las instalaciones fueron también prefabricadas en su totalidad. Construcción en lugares apartados Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Juego de fuerzas y formas. Transferencia de fuerzas. Sistema de fuerzas. Cargas. Sistema resistente. Análisis estructural / Diseño estructural. Concebir una estructura. Consideraciones económicas. 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado. (2) Estructura y envolvente. 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad. Esfuerzos de tracción. (3) Elasticidad. Plasticidad. Ductilidad. Coeficiente de dilatación. 1.d.Ventajas de la construcción en acero Ventajas. Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia. Origen industrial. Variedad de secciones. Grandes luces. Prefabricación total. Separación estructura y envolvente. Sistema de entramado. Montaje y prefabricación En la siguiente serie de imágenes podemos ver el proceso de construcción de un modulo de la estación Halley VI. En la imagen de la izquierda se puede ver la estructura primaria del modulo, un entramado de acero, construido y montado en ciudad del Cabo, Sudáfrica. La estructura, por partes, fue transportada en barco y montada en la Antártica. En la imagen de la derecha, el entramado de la base se dispuso sobre apoyos hidráulicos con esquíes para ser desplazado. Construcción en lugares apartados Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

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Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria
1.a.Introducción para el diseño de estructuras Juego de fuerzas y formas Transferencia de fuerzas Sistema de fuerzas Cargas Sistema resistente Análisis estructural / Diseño estructural Concebir una estructura Consideraciones económicas 1.b.Caracterización de las estructuras de acero Estructuras de entramado Estructura y envolvente 1.c.Propiedades del acero Propiedades mecánicas Seguridad Esfuerzos de tracción Elasticidad Plasticidad Ductilidad Otras propiedades 1.d.Ventajas de la construcción en acero Resistencia a distintos tipos de esfuerzos Deformación y ruptura Relación Masa/Resistencia Origen industrial Variedad de secciones Grandes luces Separación estructura y envolvente Sistema de entramado Rehabilitaciones Prefabricación total Montaje y prefabricación Tolerancia Desmontaje y re-uso Reciclaje Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

Bibliografía Luis Andrade de Mattos Dias (2006) Estructuras de acero. Conceptos, técnicas y lenguaje, Zigurate Editora. Yopanan C. P. Rebello (2000) A concepção estructural e a arquitectura, Zigurate Editora. Hart, Henn y Sontag (1976) El Atlas de la construcción metálica. Casas de pisos, Editorial Gustavo Gili Alan Blanc, Michael McEvoy y Roger Plank (1992) Architecture and Construction in Steel, E & FN Spon. Schulitz, Sobek, Habermann (1999) Atlante del´Acciaio, UTET Reichel, Ackermann, Hentschel, Hochberg (2007) Building with steel. Details. Priciples. Examples, Edition Detail. Capítulo 01: Diseño de una estructura primaria

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