La finalidad es centrarnos en el tema de las estructuras, del cual muestra un panorama de los tipos de estructuras, la función que cumple, las uniones y conexiones, las fuerzas que se deben considerar al construirlo, los materiales y metales utilizados, entre otros.

1. ESTRUCTURAS
TEMARIO:
1. INTRODUCCION
2. ESTRUCTURA
3. FUNCIONES DE LA ESTRUCTURA
4. ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA
5. MATERIALES DE CONSTRUCCION
6. UNIONES
7. CONEXIONES
8. FUERZAS QUE SOPORTA UNA ESTRUCTURA
9. METALES EMPELEADOS EN LA ESTRUCTURA

2. INTRODUCCION
Todos los cuerpos poseen algún tipo
de estructura. Las estructuras se
encuentran en la naturaleza y
comprenden desde las conchas de los
moluscos hasta los edificios, desde el
esqueleto de los animales …, pero el
ser humano ha sabido construir las
suyas para resolver sus necesidades.
Pero ¿ que tienen tantas cosas
distintas tienen todas en común para
ser llamados estructuras ?
 1. Están compuestos por elementos
simples unidos entre sí
 2. Resisten las fuerzas a las que está
sometido sin destruirse
 3. Todas conservan su forma básica

3.  Una estructura es un conjunto de
elemento resistentes unidos entre sí
capaces de soportar las fuerzas que
actúan sobre ella, con el objeto de
conservar su forma a través de un cierto
tiempo determinado. Las fuerzas que
actúan sobre una estructura se
denominan cargas y pueden ser de dos
tipos: Fijas como el peso propio de un
puente, que siempre actúa sobre los
cuerpos; o variables, como el viento que
no siempre actúa sobre los objetos. Las
estructuras pueden ser naturales (creadas
por la naturaleza como el esqueleto, las
cuevas, los barrancos, etc.) o artificiales
(creadas por el hombre como las
viviendas, los vehículos, las carreteras, los
aviones, etc.).
ESTRUCTURA

4. ¿Qué condiciones debe cumplir una estructura para que funcione bien?
1: Soportar cargas. Es la principal función de toda estructura ya que las fuerzas o
cargas siempre están presentes en la naturaleza: la gravedad, el viento, el oleaje,
etc.
2: Mantener la forma. Es fundamental que las estructuras no se deformen, ya que
si esto ocurriese, los cuerpos podrían romperse. Es lo que ocurre cuando los
esfuerzos son muy grandes. Por ejemplo, en un accidente de coche, la carrocería
siempre se deforma o araña dependiendo de la gravedad del impacto.
3: Proteger partes delicadas. Una estructura debe proteger las partes delicadas de
los objetos que los poseen. Por ejemplo, el esqueleto protege nuestros órganos
internos, la carcasa de un ordenador protege el microprocesador, las tarjetas, etc.
Pero hay estructuras que no tienen partes internas que proteger, como los puentes
o las grúas.
4: Ligeras: Las estructuras deben ser lo más ligeras posibles. Si la estructura fuese
muy pesada, podría venirse abajo y, además se derrocharían muchos materiales.
5: Estable: La estructura no puede volcar o caerse aunque reciba diferentes cargas.
FUNCIONES DE LA ESTRUCTURA

5. Las estructuras pueden ser masivas como una cueva o una presa.
Pero lo normal es que estén formadas por partes, de manera que se
forman por la unión de diferentes clases de elementos estructurales
debidamente colocadas. De esta forma se construyen puentes,
edificios, naves industriales, etc. Los principales elementos
estructurales, llamados elementos estructurales simples o elementos
resistentes, son:
1: Forjado: Es el suelo y el techo de los edificios.
2: Pilares: Son los elementos verticales de una estructura y se
encargan de soportar el peso de toda la estructura. Por ejemplo las
patas de la mesa, las de la silla (que como ves no son exactamente
horizontales), los travesaños verticales del marco de la ventana, etc.
En un edificio, los pilares soportan el forjado que tienen justo encima,
además del peso del resto del edificio. Si los pilares son redondos, se
llaman columnas.
ELEMENTOS DE UNA ESTRCUTURA

6. 3: Vigas: Son elementos estructurales que normalmente se colocan en posición
horizontal, que se apoyan sobre los pilares, destinados a soportar cargas. En un
edificio forman parte del forjado. Ejemplos de vigas son, los rieles de las cortinas,
los travesaños horizontales de debajo del tablero en el pupitre o en la silla, el
marco de la ventana o de la puerta, etc.
4: Dintel: Viga maciza que se apoya horizontalmente sobre dos soportes verticales
y que cierra huecos tales como ventanas y puertas.
5: Arco: es el elemento estructural, de forma curvada, que salva el espacio entre
dos pilares o muros. Es muy útil para salvar espacios relativamente grandes
6: Tirantes: Con objeto de dar rigidez a las estructuras se dispone de unos
elementos simples que se colocan entre las vigas y los pilares. Por ejemplo las
tijeras de los andamios (oblicuas), esa barra horizontal donde apoyas los pies en el
pupitre, etc.
7: Tensores: Su misión es parecida a la de los tirantes pero éstos son normalmente
cables, como los cables que sostienen la barra de gimnasia, o sujetan una tienda
de camping, etc.
8: Cerchas que son un caso especial de vigas formada por un conjunto de barras
formando una estructura triangular. Se usan normalmente en los techos de las
naves industriales. Es decir, es una estructura triangular construida con barras de
acero o madera que forman tejados.

8. 9: Los perfiles: son todos aquellas barras
de acero que tienen una forma especial.
se emplean para conseguir estructuras
más ligeras que soportan grandes pesos
con poca cantidad de material. El nombre
del perfil viene dado por la forma de la
superficie lateral: I, U, T, L… Estos aceros se
usan en las vigas, pilares y tirantes.
10: Cimientos: es el elemento encargado
de soportar y repartir por el suelo todo el
peso de la estructura. Gracias a la
cimentación, el peso total de la estructura
no va directamente al el suelo (sin
cimientos un edificio podría hundirse
como una estructura de palillos levantada
sobre mantequilla) y los pilares de la
estructura no se clavan en el terreno y se
hunden en él. Los cimientos funcionan
como los zapatos del edificio. En definitiva,
con los cimientos evitamos que el edificio
se hunda en el terreno y al mismo tiempo
logramos que permanezca estable.

9. CONSTRUCCION DE CONCRETO
Normalmente, para construir edificios,
puentes, túneles, etc., suelen usarse varios
elementos: ladrillos, bloques, cemento,
agua, arena, grava, aceros, hormigón, etc. El
hormigón es el material más usado en la
construcción. El hormigón es una mezcla de
cemento, arena, grava y agua. Si al hormigón
se le añade un entramado de acero para
hacerlo mas resistente, se lo denomina
hormigón armado. Tienes que tener en
cuenta que durante el fraguado del cemento
(el secado) se desprende mucho calor y se
forman gases en el interior de los elementos
construidos. Si el cemento en este proceso
no se refresca (normalmente con agua), se
forman grietas en la estructura por las que
salen los gases y el calor. Por eso los
albañiles remojan el cemento, el hormigón y
el hormigón armado mientras fraguan. Tiene
gran capacidad para resistir la compresión
debido a lo que esta constituido y es un
material extremadamente barato
MATERIALES DE CONSTRUCCION

10. CONSTRUCCION DE ACERO
Las características físicas de este material lo
hacen perfecto para la construcción, pues es
muy resistente para lo que representa su
peso, relativamente barato y se encuentra
disponible en básicamente cualquier parte
del mundo.
El acero es el material idóneo cuando se trata
de construcción comercial o industrial a base
de armaduras. Una armadura es una
combinación de barras unidas entre ellas
logrando un conjunto de triángulos; Gracias a
esta geometría, las armaduras pueden dotar
de gran estabilidad sobre grandes distancias
con muy poco peso. La construcción con
base de articulaciones de acero ya sea
dentro de las armaduras o no, trabaja a
compresión y a tensión para poder dar
soporte a la estructura, ya que cuando se
trata de tensión, el acero es uno de los
materiales mas efectivos. Las articulaciones
es el punto donde coinciden todos los
elementos de acero y al mismo tiempo se
logra un equilibrio perfecto entre la tensión y
la compresión, siendo la suma de estos dos
cero. La falta de este equilibrio puede causar
que la estructura se empiece a mover hasta
que logre llegar a cero o esta falle.

11. CONSTRUCCIONES DE MEMBRANA
Estas construcciones son estructuras elaboradas con
postes, cables y textiles tensionados que permiten
diseños de gran variedad y belleza y pueden utilizarse
como cubiertas y cerramientos en estadios, coliseos,
parques, centros comerciales, aeropuertos, plazoletas
de comidas, terminales de transporte, instalaciones
deportivas y centros recreativos. Se diseñan a partir de
cuatro formas básicas -plana, cóncava, convexa y la
parábola hiperbólica- se obtienen gran cantidad de
configuraciones geométricas, a las cuales se agregan
características físicas poco comunes para lograr
estructuras únicas.
Las membranas arquitectónicas tienen muchas
cualidades técnicas y estéticas:
• Permiten ilimitadas posibilidades de diseño.
• Se pueden instalar en todos los climas
• Producen ahorros en cimentación y estructura
porque son muy livianas.
• Son de larga duración y fácil mantenimiento.
• No se manchan fácilmente.
• La iluminación interna genera reflejos nocturnos
muy especiales.
• Son translúcidas.
• Evitan que pase el calor y mantienen ambientes
confortables en clima cálido.
Permiten ahorros de energía en iluminación y
climatización.

12. ESTRUCTURAS DE ACERO HSS
HSS por sus siglas en ingles «Hollow
Structural Sections» «Secciones
Estructurales Huecas», es un sistema
constructivo basado en elementos
tubulares que pueden tener forma
cuadrangular, rectangular o circular. Es
producido con 4 diferentes
especificaciones por la Sociedad
Americana para Pruebas y Materiales
(American Society for Testing and
Materials, ASTM). Estas especificaciones
son las ASMT-A500, ASMT-A847, ASMT-
A501 y ASMT-A618; donde las primeras 2
son reducidas tomando en cuenta el
Proceso de Resistencia Eléctrica a la
Soldadura («ERW o Electric Resistan
Welding»); la especificación ASMT-A501
esta relacionado con los elementos HSS
moldeados por medio de calor y toma en
cuenta los diferentes tipos de formas de
los elementos de acero y la especificación
ASMT-A618 es de menor aleación y
mayor fortaleza

13. ESTRUCTURAS TRIANGULARES
Si se analiza cualquier estructura
formada por la unión de perfiles
simples, como las de las grúas
de la construcción, algunos
puentes, las torres de alta
tensión, etc.; vemos que la
rigidez de estas estructuras no
se debe a lo compacto de su
construcción, sino al entramado
triangular de su forma. Es decir,
su rigidez se basa en la
triangulación. Si te fijas en los
ejemplos, la estructura
cuadrada puede deformarse
fácilmente, al igual que la
pentagonal. Pero la triangular es
muy estable e indeformable. Por
eso, las otras formas
geométricas se triangulan para
darles rigidez. Es decir, la
triangulación hace que las
estructuras no se deformen y
que sean muy estables.

14.  Las uniones estructurales son todas aquellas que juntan dos
elementos resistentes (sistema estructural de un edificio), con el
fin principal de transmitir una carga de un miembro a otro. Los
tipos de uniones son:
UNIONES

15. Las conexiones que se utilizan generalmente para las estructuras son:
TORNILLOS
Los tornillos son conexiones rápidas utilizadas en estructuras de acero livianas, para fijar
chapas o para perfiles conformados de bajo espesor (Steel framing). Las fuerzas que
transfieren este tipo de conexiones son comparativamente bajas, por lo que normalmente se
tienen que insertar una cantidad mayor de tornillos (hay que tener presente que los tornillos
deben ser utilizados preferentemente para unir chapas delgadas). Los tornillos pueden ser
autorroscantes o autoperforantes (no necesitan de perforación guía y se pueden utilizar para
metales más pesados). Entre las ventajas de estas conexiones hay que destacar que son
fáciles de transportar, existe una gran variedad de medidas, largos, diámetros y resistencia; y
finalmente, que son fáciles de remover, factor importante para el montaje y desmontaje de
los componentes de la estructura. e usan con frecuencia para conectar las lámina de cubierta
y muro a los polines correspondientes.
CONEXIONES

16. SOLDADURA
La soldadura es la forma más común de conexión del acero
estructural y consiste en unir dos piezas de acero mediante la
fusión superficial de las caras a unir en presencia de calor y con
o sin aporte de material agregado. Las ventajas de las
conexiones soldadas son lograr una mayor rigidez en las
conexiones, eventuales menores costos por reducción de
perforaciones, menor cantidad de acero para materializarlas
logrando una mayor limpieza y acabado en las estructuras. Las
conexiones soldadas requieren de procedimientos
estandarizados de aplicación de calor para fundir los extremos
de los miembros a conectar, formando una unión homogénea.
La fuente de calor normalmente la origina la resistencia del
metal al paso de la corriente eléctrica. La soldadura es una
operación que requiere un trabajo delicado, realizado por un
operario calificado. Una soldadura mal realizada puede quedar
porosa y frágil y expone a la totalidad de la estructura a un
desempeño diferente al que ha sido diseñado con el
consecuente riesgo de colapso.

17. PERNOS
Otra forma frecuente de materializar uniones entre elementos de una estructura
metálica es mediante pernos. Hoy, el desarrollo de la tecnología ha permitido
fabricar pernos de alta resistencia, por lo que estas uniones logran excelentes
resultados.
Las conexiones con pernos requieren del habilitado previo de agujeros en los
miembros a conectar para la colocación de tornillos. El tornillo estructural típico
es el tornillo de alta resistencia que consiste normalmente de una cabeza
hexagonal con vástago roscado para recibir una tuerca.
Se tienen como sujetadores los pernos y los tornillos. La tuerca debe ser adecuada
para el tornillo A-325 o A-490. Los tornillos de alta resistencia son de ½” en
adelante. La resistencia de un tornillo en tensión o cortante puede limitar la carga
que puede trasmitirse. La resistencia de la conexión atornillada también puede ser
función del aplastamiento del tornillo a los miembros a unir. Los tornillos pueden y
en ocasiones se pre-tensionan, por tanto, crean una carga de fricción entre las
superficies de los elementos conectados.

18. Una estructura tiene que soportar su propio
peso, el de las cargas que sujetan y también
fuerzas exteriores como el viento, las olas,
etc. Por eso, cada elemento de una estructura
tiene que resistir diversos tipos de fuerzas sin
deformarse ni romperse. Los tipos de fuerza
más importantes que soportan son:
1: Tracción: Si sobre los extremos de un
cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que
tienden a estirarlo, el cuerpo sufre tracción.
Es el tipo de esfuerzo que soportan los
tirantes y los tensores.
2: Compresión: Si sobre los extremos de un
cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que
tienden a comprimirlo, el cuerpo sufre
compresión. Es el tipo de esfuerzo que
soportan los pilares y los cimientos.
FUERZAS QUE SOPORTA UNA ESTRUCTURA

19. 3: Flexión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblarlo, el cuerpo
sufre flexión. Es el tipo de esfuerzo que soportan las vigas y las cerchas.
4: Torsión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a retorcerlo, el cuerpo
sufre torsión. Es el tipo de esfuerzo que soporta una llave girando en una
cerradura.
5: Cortadura o cizalladura: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a
cortarlo o desgarrarlo, el cuerpo sufre cortadura. Es el tipo de esfuerzo que sufre
la zona del trampolín de piscina unida a la torre o la zona de unión entre una viga
y un pilar.

20. Los metales que se emplean en estructuras metálicas son principalmente
el acero ordinario, el acero autopatinable, el acero inoxidable y el
aluminio.
ACERO ORDINARIO
Es el mas empleado. Según la norma EN 10027 existen los tipos de
S235JR, S275JR, S355JR, S235J0, S275J0, S355J0, S355K2, S235J2,
S275J2, S355J2. La primera sigla es una S(de Steel acero en lengua
ingles), la siguiente cantidad numérica es el limite elástico en MPa., en
elementos cuyo espesor no supere los 16 mm. En espesores superiores la
resistencia de calculo es menor. Las ultimas siglas indican su sensibilidad a
la rotura frágil y su soldabilidad. JR para construcciones ordinarias. J0
cuando se requiere alta soldabilidad y resistencia a la rotura frágil. J2
cuando se requiere exigencias especiales de resilencia, resistencia a la
rotura frágil. Con objeto de que no sean excesivamente frágiles, uno de
los parámetros que se exige a estos aceros es que su alargamiento de
rotura sea superior al 15 %.
METALES EMPLEADOS EN LA ESTRUCTURA

21. ACEROS AUTOPATINABLES
Tienen la misma nomenclatura y composición que los aceros ordinarios y tienen
como característica que en su composición entra una pequeña cantidad de cobre.
Tienen un buen comportamiento ante la corrosión atmosférica, dado que se
produce en su superficie una capa de oxido que es la que la protege. Por tanto hay
que procurar que a lo largo de su vida útil no estén en contacto con elementos que
les produzcan roces y limpien esta capa. Así mismo en zonas de circulación de
personas son susceptibles de manchar los transeúntes con dicho oxido.
ACEROS INOXIDABLES
Se emplean en estructuras sometidas a ambientes agresivos. En edificación se
emplean los siguientes tipos:

22. Los mas habitualmente empleados y fáciles de encontrar en stock son
los 1.4301 y 1.4401. comercialmente se venden en chapas, flejes y
barras lisas, roscadas o corrugadas. Los perfiles estructurales
corrientes existentes en el mercado a base de chapas conformados en
frio. La nomenclatura americana se adjunta porque es la
habitualmente empleada por las industriales y almacenistas. Los
1.4301, 1.4307 y 14541 se prestan a ser empleados en ambientes
benignos rurales y urbanos con poca contaminación atmosférica. Los
1.4401, 1.4404, 1.4571 y 1.4362 se emplean en ambientes marítimos
y con atmosfera contaminada. El 1.4462 en ambientes marítimos o
contaminados muy agresivos. Los 1.4307 y 1.4404 tiene la
particularidad de que tienen poco carbono y así las soldaduras son
menos sensibles a la corrosión. Los 1.4541 y 1.4571 contienen una
pequeña cantidad de titanio, consiguiendo un efecto similar.
Los aceros inoxidables austeniticos a pesar de tener poca resistencia,
comparados con un acero corriente, tienen un alargamiento de
rotura muy grande y por tanto son muy apropiados para su uso
estructural por la seguridad que ofrecen.

23. Los aceros inoxidables dúplex tienen la misma resistencia mecánica que
los aceros ordinarios de uso estructural mas resistentes (S420 Y S460) y
un alargamiento de rotura mas que aceptable (20-25%).
Algunas precauciones a tener en cuenta:
No emplear herramientas, discos de corte u otro utillaje que sirviera para
trabajar otro metales.
No poner en contacto directo las partes de hierro o acero de cadenas,
ganchos, grúas, camiones, transpalets, etc. con el material.
Evitar la suciedad
Evitar diseñar piezas y uniones con superficies susceptibles de acumular
suciedad.
Los elementos estructurales en forma de cajón cerrado deben de tener
desagües.
ALUMINIO
Aunque ha tenido un gran desarrollo en la industria aeronáutica, en
edificación se limita por el momento a carpas y construcciones
desmontables, dada su ligereza.