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Las estructuras constan de múltiples componentes que están conectados entre sí y funcionan para transferir bien las cargas al suelo.
La ingeniería estructural moderna proporciona un cuerpo de conocimiento extenso y detallado que puede predecir con precisión el rendimiento de las diversas formas y materiales utilizados en las estructuras para soportar cargas y tensiones.
En ingeniería civil, las estructuras se clasifican en términos generales en ocho tipos diferentes.
1. Estructura portante
2. Estructura de armadura
3. Estructura del marco
4. Estructura de cable y arco.
5. Estructura prediseñada
6. Estructura de masa
7. Estructura extensible
8. Estructura compuesta
Tabla de contenido
1. Estructura portante
Una estructura portante es un tipo de estructura que incluye componentes de construcción que soportan y distribuyen cargas en el suelo de manera segura. El peso de la estructura se transfiere a las paredes como resultado de que el techo y el piso están directamente soportados por la estructura portante.
Los cimientos de las paredes son económicos y adecuados para 2 a 4 pisos donde las paredes transfieren el peso al suelo de abajo.
Hoy en día, solo las construcciones temporales o menores están soportadas por estructuras de carga.
Ventajas de las estructuras portantes.
- La estructura construida es muy sólida y robusta.
- Estos edificios son resistentes al fuego.
- Las piezas de mampostería vienen en una variedad de colores y texturas, lo que le brinda infinitas posibilidades creativas.
- Estas estructuras no requieren mucha planificación.
- tienen un aspecto divertido.
- Las herramientas y equipos para la construcción de mampostería son asequibles.
Desventajas de las estructuras portantes.
- Estas estructuras no funcionan bien durante los terremotos.
- Incluyen el uso extensivo de unidades de mampostería. Construirlos requiere más trabajo.
- Menos confiable debido a las costosas unidades de mampostería utilizadas en la construcción de estos edificios.
- Este tipo de estructuras son más pesadas.
- Estas estructuras tienen una capacidad de aislamiento térmico muy baja.
2. Estructura de armadura
Las estructuras con grandes luces y pequeños cantos se conocen como cerchas. Una armadura consta de componentes triangulares delgados dispuestos en un orden específico. Las armaduras planas, que a menudo se usan en puentes, tienen todas las partes en el mismo plano.
Hay componentes tridimensionales que forman una armadura espacial. Una armadura convierte los pesos en tensión y compresión, doblando la armadura. Con estas ventajas, las armaduras constan de segmentos largos y delgados y usan menos material que las vigas.
Las cerchas le permiten construir estructuras que abarcan áreas tan grandes como 122 metros (400 pies) o 9 metros (30 pies). La aplicación de cargas en los nudos y la suposición de que los elementos se unen en los nudos mediante conexiones sin fricción también son características de los análisis de armaduras.
3. Estructura del marco
Las vigas y las columnas se unen mediante pasadores u otras conexiones fijas para formar un marco. Si las conexiones de las juntas son rígidas, la estructura es indeterminada y el marco se puede estirar en 2 o 3 dimensiones.
Un tipo de estructura de marco en ingeniería civil.
3.1 Estructura de marco rígido
Estos marcos se construyen en el sitio. Aumentan la estabilidad y resisten eficazmente la rotación en muchos tipos de estructuras de edificios.
3.2 Estructura del marco de arriostramiento
Esta estructura de marco resiste las fuerzas laterales al reforzar los miembros diagonales que se usan para resistir las fuerzas laterales. Las estructuras se refuerzan insertando miembros estructurales diagonales en áreas rectangulares del marco estructural.
4. Estructura de cable y arco.
En situaciones en las que las armaduras no son factibles, los tramos largos se soportan con cables, lo que aumenta considerablemente el costo y el tamaño de la estructura. Estas estructuras se utilizan para tramos de más de 46 metros (150 pies) y pueden soportar peso en tensión. Se utilizan en la construcción de puentes donde el uso de cables está limitado por el peso, la holgura y los métodos de anclaje.
Los arcos consisten en miembros curvos sobre soportes. Se utiliza para estructuras de gran envergadura, como hangares de aviones y estructuras de gran envergadura.
5. Estructura prediseñada
Un edificio prediseñado (PEB) es construido por un proveedor o fabricante utilizando un diseño único que se puede construir utilizando una variedad de materiales y técnicas de fabricación para cumplir con una variedad de requisitos de diseño estructural y estético.
Las estructuras prediseñadas tienen la ventaja de ser fáciles de montar, robustas y fácilmente adaptables. Desafortunadamente, son mucho más caros que otros tipos de edificios y el diseño debe ser cuadrado o rectangular.
6. Estructura de masa
Las estructuras masivas se fabrican ensamblando materiales similares en formas o patrones específicos. A pesar de estar construidos con materiales de baja calidad, a menudo son muy gruesos y se forman apilando materiales en patrones o formas específicas.
Ejemplos de estructuras masivas hechas por el hombre incluyen castillos de arena, represas, pirámides y otras estructuras hechas por el hombre, y ejemplos de estructuras masivas naturales incluyen arrecifes de coral, montañas y otras estructuras masivas naturales.
7. Estructura extensible
Una estructura que solo está en tensión y no tiene compresión ni flexión se llama estructura en tensión. El tipo más común de construcción de capa delgada es la tracción. Usando membranas como fibra de vidrio o PVC recubiertas con PTFE, estas estructuras ofrecen a los diseñadores y usuarios finales una variedad de diseños de marquesinas de forma libre estéticamente atractivos.
Los ejemplos de estructuras de membrana extensible incluyen instalaciones deportivas, almacenes y estructuras de almacenamiento y salas de exposiciones.
8. Estructura compuesta
Combinación de estructuras de carga y estructuras de marco para formar estructuras compuestas. La estructura interior de columnas y vigas puede soportar el piso y el techo, mientras que las paredes exteriores pueden ser estructuras de carga.
Estas estructuras se utilizan a menudo como cobertizos o almacenes industriales de gran envergadura.
Ventajas de las estructuras compuestas
- El calor y la electricidad no son una preocupación en un edificio compuesto.
- Las estructuras compuestas son más ligeras que las tradicionales y más fáciles de transportar y montar.
- Estas estructuras son versátiles, lo que permite a los ingenieros diseñar edificios que se adapten a sus necesidades.
Desventajas de las estructuras compuestas
- El costo de la materia prima es alto, los costos de fabricación y ensamblaje suelen ser altos y la resistencia en la dirección fuera del plano, donde la matriz soporta la carga principal, es baja.
- Las estructuras compuestas son más susceptibles al daño por impacto y son más difíciles de reparar que las estructuras metálicas.
Preguntas más frecuentes
Los diferentes tipos de estructuras en ingeniería civil son:
1. Estructura portante
2. Estructura de armadura
3. Estructura del marco
4. Estructura de cable y arco.
5. Estructura prediseñada
6. Estructura de masa
7. Estructura extensible
8. Estructura compuesta
Hay dos tipos de estructuras de marco:
1. Estructura de marco rígido
Estos marcos se construyen en el sitio. Aumentan la estabilidad y resisten eficazmente la rotación en muchos tipos de estructuras de edificios.
2. Estructura del marco de refuerzo
Esta estructura de marco resiste las fuerzas laterales al reforzar los miembros diagonales que se usan para resistir las fuerzas laterales. Las estructuras se refuerzan insertando miembros estructurales diagonales en áreas rectangulares del marco estructural.
Las ventajas de las estructuras mixtas son:
1. El calor y la electricidad son irrelevantes para los edificios mixtos.
2. Las estructuras compuestas son más livianas que las tradicionales y más fáciles de transportar y ensamblar.
3. Estas estructuras son versátiles, lo que permite a los ingenieros diseñar edificios que se adapten a sus necesidades.
Las desventajas de las estructuras compuestas son:
1. Altos costos de materia prima, generalmente altos costos de fabricación y ensamblaje, y baja resistencia en la dirección fuera del plano, donde se carga principalmente la matriz.
2. Las estructuras compuestas son más susceptibles al daño por impacto y son más difíciles de reparar que las estructuras metálicas.
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