Hispanopedia WikiUn soporte estructural es una parte de un edificio o estructura que proporciona la rigidez y resistencia necesarias para soportar las fuerzas internas (fuerzas verticales de gravedad y fuerzas laterales debidas al viento y a los terremotos) y conducirlas de forma segura al suelo. Las cargas externas (acciones de otros cuerpos) que actúan sobre los edificios generan fuerzas internas (fuerzas y pares generados por el resto de la estructura) en las estructuras de soporte. Los soportes pueden ubicarse en los extremos o en cualquier punto intermedio a lo largo de un elemento 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 utilizados, deben proporcionar resultados precisos y seguros. La estabilidad de una estructura depende menos del peso y la rigidez del material y más de su geometría. [ 2 ] Cualquiera que sea la condición, se requiere una rigidez específica para el diseño de las conexiones. El tipo de conexión de soporte afecta la capacidad de carga de cada elemento que conforma un sistema estructural. Cada condición de soporte influye en el comportamiento de los elementos y, por lo tanto, del sistema. Las estructuras pueden ser sistemas de soporte de tramos horizontales (estructuras de pisos y techos) o sistemas de estructuras de edificios verticales (muros, marcos, núcleos, etc.). [ 3 ]
Estructura
La estructura es necesaria para los edificios, pero la arquitectura, como concepto, no la requiere. Todo edificio posee estructuras portantes y partes no portantes. Los elementos estructurales forman sistemas y transfieren las cargas que actúan sobre ellos, a través de una serie de elementos, al suelo. Los elementos estructurales de un edificio incluyen líneas ( vigas , columnas , cables , pórticos o arcos) , estructuras espaciales , elementos de superficie (muros, losas o cáscaras ) y formas libres. [ 3 ]
Los requisitos funcionales de la estructura limitarán las posibles formas que se pueden considerar. Otros factores como la disponibilidad de materiales, las condiciones de la cimentación, los requisitos estéticos y las limitaciones económicas también juegan papeles importantes 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 claros los factores que pueden ser bastante complejos.
Existen dos tipos de fuerzas: las fuerzas externas, que son las acciones de otros cuerpos sobre la estructura en cuestión, y las fuerzas internas, que el resto de la estructura ejerce sobre un elemento o parte de la misma en forma de fuerzas y pares. [ 6 ] Se requiere una pequeña deflexión o juego para que una estructura proteja los materiales circundantes de dichas fuerzas.
Estructura de soporte
Existen cinco tipos básicos de estructuras de soporte idealizadas, categorizadas según los tipos de deflexión que restringen: rodillo , articulado , fijo , colgador y soporte simple . [ 1 ]
Soportes de rodillos
Un apoyo de rodillo permite la dilatación y contracción térmica del tramo y evita daños en otros elementos estructurales, como un apoyo articulado. Su aplicación típica se encuentra en grandes puentes. En ingeniería civil, los apoyos de rodillo se pueden observar en un extremo de un puente.
Un soporte de rodillo no puede impedir movimientos de traslación en direcciones horizontales o laterales ni movimientos de rotación, pero sí impide traslaciones verticales. [ 1 ] [ 5 ] Su fuerza de reacción es una fuerza lineal única, perpendicular a la superficie y que se aleja de ella (hacia arriba o hacia abajo). Se supone que este tipo de soporte es capaz de resistir el desplazamiento normal.
Puede tratarse de cojinetes de goma , balancines o un conjunto de engranajes que permiten un movimiento lateral limitado. Una estructura sobre patines, por ejemplo, permanece en su lugar mientras solo tenga que sostenerse a sí misma. Tan pronto como una carga lateral la empuja, la estructura sobre patines se desplazará en respuesta a la fuerza.
Soportes de rodillos debajo de un puente
Rodillos que soportan la cuerda superior de un puente
Junta de dilatación en un puente
Soporte fijado
Un apoyo articulado o de bisagra une el alma de una viga a una viga de apoyo , formando una conexión de cortante. El apoyo puede ejercer una fuerza sobre un elemento en cualquier dirección e impedir movimientos de traslación, o desplazamiento relativo de los extremos del elemento en todas las direcciones, pero no puede impedir movimientos de rotación . [ 1 ] Sus fuerzas de reacción son fuerzas lineales únicas de dirección desconocida o fuerzas horizontales y verticales que son componentes de la fuerza única de dirección desconocida. [ 5 ]
Un apoyo articulado es como un codo humano. Se puede extender y flexionar (rotación), pero no se puede mover el antebrazo de izquierda a derecha (traslación). Una ventaja de los apoyos articulados es que no presentan fuerzas de momento internas, siendo la fuerza axial la que influye significativamente en su diseño. Sin embargo, un solo apoyo articulado no puede restringir completamente una estructura. Se necesitan al menos dos apoyos para resistir el momento. [ 7 ] Su aplicación en cerchas es una forma frecuente de utilizar este tipo de apoyo.
Bisagra en un puente
Bisagra de una puerta
Bisagra en una caja
Soporte fijo
Los apoyos rígidos o fijos mantienen la relación angular entre los elementos unidos y proporcionan resistencia tanto a la fuerza como al momento. Ejercen fuerzas que actúan en cualquier dirección y evitan todos los movimientos de traslación (horizontales y verticales), así como todos los movimientos de rotación de un elemento. Las fuerzas de reacción de estos apoyos son las componentes horizontales y verticales de una resultante lineal ; un momento. [ 5 ] Es un tipo de apoyo o conexión rígida. La aplicación del apoyo fijo es beneficiosa cuando solo podemos usar un apoyo, y se usó ampliamente como único apoyo para un voladizo . [ 7 ] Son comunes en conexiones viga-columna de pórticos de acero resistentes a momento y conexiones viga, columna y losa en pórticos de hormigón.
Refuerzo transversal
Punto de fijación de la base de la columna
Soporte para percha
Un soporte de suspensión solo ejerce una fuerza e impide que un elemento actúe o se traslade en la dirección de la suspensión. Sin embargo, este soporte no puede impedir el movimiento de traslación en todas las direcciones ni ningún movimiento de rotación. [ 1 ] [ 5 ] Esta es una de las formas estructurales más simples en las que los elementos están sometidos a tensión pura. Las estructuras de este tipo abarcan desde estructuras simples arriostradas o con tirantes hasta grandes puentes y sistemas de techos sostenidos por cables. [ 4 ]
Soporte sencillo
Un apoyo simple es básicamente aquel en el que el elemento estructural descansa sobre una estructura externa, como por ejemplo dos bloques de hormigón que sostienen una tabla de madera sobre sus partes superiores. Este apoyo es similar a un apoyo de rodillos en el sentido de que restringe las fuerzas verticales, pero no las horizontales. Por lo tanto, no se utiliza con frecuencia en estructuras reales a menos que el ingeniero tenga la certeza de que el elemento no se desplazará. [ 7 ]
Soporte sencillo para un banco de piedra
Puente sencillo sobre una zanja
Variedades de apoyo
Véase también
- Soporte (arquitectura) , elemento estructural o decorativo que sobresale de una superficie, generalmente para soportar peso o reforzar un ángulo.
- Tecnología de unión , métodos de ensamblaje de estructuras de ingeniería mediante la unión mecánica de dos o más elementos.
Referencias
- 1 2 3 4 5 Ashwani Bedi y Ramsey Dabby (2012). Estructura para arquitectos: una introducción . Canadá: John Wileys and Sons.
- ↑ Ching, Francis DK; Onouye, Barry; Zuberbuhler, Douglas (2009). Building Structures Illustrated: Patterns, Systems and Design . Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons.
- 1 2 Schueller, Wolfgang (25 de agosto de 2015). "Estructuras de construcción como arquitectura" . SlideShare . LinkedIn Corporation . Recuperado el 18 de septiembre de 2018 .
- 1 2 West, Harry H. (1993). Fundamentos del análisis estructural . John Wilsey & Sons, Inc.
- 1 2 3 4 5 "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 Tecnológico de Massachusetts) . Búsqueda personalizada de Google . Consultado el 18 de septiembre de 2018 .
- 1 2 3 "Soporte para tipos de notas de miembros (estructura civil, arquitectónica)" . SlideShare . LinkedIn Corporation. 2 de febrero de 2017. Recuperado el 22 de octubre de 2018 .
- ^ Tatsurō Sakimoto (1991). Kōzō rikigaku. 001 [ Dinámica Estructural 001 ] . Kiso doboku kōgaku shirīzu (en japonés). Morikitashuppan. págs. 36 a 40. ISBN 4-627-42510-4.
- Ingeniería civil
