Un soporte estructural es una parte de un edificio o estructura que proporciona la rigidez y resistencia necesarias para resistir las fuerzas internas (fuerzas verticales de gravedad y fuerzas laterales debido al viento y terremotos) y guiarlas de manera segura al suelo. Las cargas externas (acciones de otros cuerpos) que actúan sobre los edificios provocan fuerzas internas (fuerzas y acoplamientos del resto de la estructura) en las estructuras de soporte del edificio. Los soportes pueden estar al final o en cualquier punto intermedio a lo largo de un miembro estructural o una parte constituyente de un edificio y se denominan conexiones, juntas o restricciones. [1]
Las estructuras de soporte de los edificios, independientemente de los materiales que se utilicen, deben dar resultados precisos y seguros. Una estructura depende menos del peso y la rigidez de un material y más de su geometría para la estabilidad. [2] Cualquiera que sea la condición, es necesaria una rigidez específica para los diseños de conexión. El tipo de conexión de soporte tiene efectos sobre la capacidad portante de cada elemento, que conforma un sistema estructural. Cada condición de apoyo influye en el comportamiento de los elementos y, por tanto, en el sistema. Las estructuras pueden ser sistemas de soporte de tramo horizontal (estructuras de piso y techo) o sistemas de estructura de edificio vertical (paredes, marcos, núcleos, etc.) [3]
Estructura
La estructura es necesaria para los edificios, pero la arquitectura, como idea, no requiere estructura. Cada edificio tiene tanto estructuras portantes como partes no portantes. Los elementos estructurales forman sistemas y transfieren las cargas que actúan sobre los sistemas estructurales, a través de una serie de elementos al suelo. Los elementos de la estructura del edificio incluyen línea ( vigas , columnas , cables , marcos o arcos , marcos espaciales , elementos de superficie (muros, losas o conchas ) y forma libre. [3]
Los requisitos funcionales de la estructura reducirán las posibles formas que se pueden considerar. Otros factores como la disponibilidad de materiales, las condiciones de los cimientos, los requisitos estéticos y las limitaciones económicas también juegan un papel importante en el establecimiento de la forma estructural. [4] Los sistemas estructurales o todos sus miembros y partes se consideran en equilibrio si los sistemas están inicialmente en reposo y permanecen en reposo cuando un sistema de fuerzas y pares actúa sobre ellos. [5] No son aspectos de un modelo que deban adivinarse. Para poder analizar una estructura, es necesario tener claro las fuerzas que pueden resultar bastante complicadas.
Hay dos tipos de fuerzas, Fuerzas Externas que son las acciones de otros cuerpos sobre la estructura bajo consideración y Fuerzas Internas que el resto de la estructura ejerce sobre un miembro o porción de la estructura como fuerzas y pares. [6] Se requiere una pequeña desviación o juego para que una estructura proteja otros materiales circundantes de esas fuerzas.
Estructura de soporte
Hay cinco tipos básicos de estructuras de soporte idealizadas, categorizadas por los tipos de deflexión que restringen: rodillo , fija , fija , colgante y soporte simple . [1]
Soportes de rodillos
Un soporte de rodillo permite la expansión y contracción térmica del tramo y evita daños en otros miembros estructurales, como un soporte con pasadores. La aplicación típica de los soportes de rodillos es en grandes puentes. En ingeniería civil, los soportes de rodillos se pueden ver en un extremo de un puente.
Un soporte de rodillo no puede evitar los movimientos de traslación en dirección horizontal o lateral y cualquier movimiento de rotación, pero evita las traslaciones verticales. [1] [5] Su fuerza de reacción es una única fuerza lineal perpendicular a la superficie y alejada de ella (hacia arriba o hacia abajo). Se supone que este tipo de soporte es capaz de resistir el desplazamiento normal.
Pueden ser cojinetes de goma , balancines o un conjunto de engranajes que permiten una cantidad limitada de movimiento lateral. Una estructura sobre patines, por ejemplo, permanece en su lugar mientras solo deba apoyarse a sí misma. Tan pronto como la carga lateral empuja la estructura, una estructura sobre patines se alejará rodando en respuesta a la fuerza.
Soporte fijo
Un soporte con clavos une la única red de una viga a una viga llamada conexión de corte. El soporte puede ejercer una fuerza sobre un miembro que actúa en cualquier dirección y evitar los movimientos de traslación, o el desplazamiento relativo de los extremos del miembro en todas las direcciones, pero no puede evitar ningún movimiento de rotación . [1] Sus fuerzas de reacción son fuerzas lineales simples de dirección desconocida o fuerzas horizontales y verticales que son componentes de la fuerza simple de dirección desconocida. [5]
Un soporte inmovilizado es como un codo humano. Puede extenderse y flexionarse (rotación), pero no puede mover el antebrazo de izquierda a derecha (traslación). Uno de los beneficios de los soportes con pasadores es que no tienen fuerzas de momento internas y solo su fuerza axial juega un papel importante en su diseño. Sin embargo, un solo soporte con pasadores no puede restringir completamente una estructura. Se necesitan al menos dos soportes para resistir el momento. [7] La aplicación en trusses es una forma frecuente en la que podemos utilizar este soporte.
Soporte fijo
Los soportes rígidos o fijos mantienen la relación angular entre los elementos unidos y proporcionan tanto fuerza como resistencia al momento. Ejerce fuerzas que actúan en cualquier dirección y evita todos los movimientos de traslación (horizontal y vertical), así como todos los movimientos de rotación de un miembro. Las fuerzas de reacción de estos soportes son componentes horizontales y verticales de una resultante lineal ; un momento. [5] Es un tipo rígido de soporte o conexión. La aplicación del soporte fijo es beneficiosa cuando solo podemos utilizar un solo soporte, y la gente más usaba este tipo como único soporte para un voladizo . [7] Son comunes en las conexiones de viga a columna de pórticos de acero resistentes al momento y en conexiones de vigas, pilares y losas en pórticos de hormigón.
Soporte de suspensión
Un soporte de suspensión solo ejerce una fuerza y evita que un miembro actúe o se desplace en la dirección de la suspensión. Sin embargo, este soporte no puede evitar el movimiento de traslación en todas las direcciones y cualquier movimiento de rotación. [1] [5] Esta es una de las formas estructurales más simples en las que los elementos están en pura tensión. Las estructuras de este tipo van desde estructuras simples atirantadas o atirantadas hasta grandes sistemas de puentes y techos soportados por cables. [4]
Soporte simple
Un soporte simple es básicamente donde el miembro estructural descansa sobre una estructura externa como en dos bloques de concreto que sostienen una tabla de madera en sus partes superiores. Este soporte es similar al soporte de rodillo en el sentido de que restringe las fuerzas verticales pero no las horizontales. Por lo tanto, no se usa ampliamente en estructuras de la vida real a menos que el ingeniero pueda estar seguro de que el miembro no se traducirá. [7]
Variedades de apoyo
Nombre | Diagrama esquemático | Figura simple | Movimiento permitido | Reacción | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Vertical | Horizontal | Rotación (momento) | Dirección | Número | |||
Soporte de rodillo o simple (móvil) | No | sí | sí | 1 | |||
Soporte con pasador o con bisagras | No | No | sí | 2 | |||
Bisagra intermedia (para miembro axial) | No | No | sí | 2 | |||
Soporte fijo | No | No | No | 3 | |||
Bisagra intermedia (para viga) | No | sí | No | 2 |
Ver también
Referencias
- ↑ a b c d e Ashwani Bedi y Ramsey Dabby (2012). Estructura para arquitectos: una introducción . Canadá: John Wileys and Sons.
- ^ Ching, Francis DK; Onouye, Barry; Zuberbuhler, Douglas (2009). Estructuras de construcción ilustradas: patrones, sistemas y diseño . Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons.
- ^ a b Schueller, Wolfgang (25 de agosto de 2015). "Estructuras de construcción como arquitectura" . SlideShare . LinkedIn Corporation . Consultado el 18 de septiembre de 2018 .
- ^ a b West, Harry H. (1993). Fundamentos del análisis estructural . John Wilsey & Sons, Inc.
- ^ a b c d e "Estática de soportes estructurales" (PDF) . Facultad de Ingeniería de la Universidad de Kentucky . Consultado el 16 de octubre de 2018 .
- ^ Chris H. Luebkeman y Donald Peting (1998). "Tipos de soporte y conexión" . MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) . Búsqueda personalizada de Google . Consultado el 18 de septiembre de 2018 .
- ^ a b c "Soporte de miembros de notas de tipos (civil, estructura arquitectónica)" . SlideShare . LinkedIn Corporation. 2 de febrero de 2017 . Consultado el 22 de octubre de 2018 .
- ^ Tatsurō Sakimoto (1991). Kōzō rikigaku. 001 [ Dinámica estructural 001 ]. Kiso doboku kōgaku shirīzu (en japonés). Morikitashuppan. págs. 36–40. ISBN 4-627-42510-4.