Conceptos Clave en Ingeniería Estructural y Materiales de Construcción

Elementos Fundamentales de una Estructura Edificatoria

Componentes Estructurales Clave

• Fundaciones (Cimientos): Parte del edificio que está bajo tierra y sobre la que estriba toda la fábrica. Conjunto de elementos estructurales que transmiten las cargas del edificio al suelo.
• Muros Estructurales: Tienen la función de cerrar, soportar y contener. Pueden ser sólidos (sometidos a compresión y peso propio), como los de piedra, ladrillo, adobe u hormigón.
• Muros de Contención: Soportan cargas horizontales, como las presiones del terreno contiguo.
• Tabiques: Muro no estructural que permite separar y subdividir recintos (elementos de menor espesor o más livianos).
• Muros Estructurales de Entramado Ligero: Cumplen la función de cerrar, soportar y contener. Se componen de elementos como pie derecho, solera superior, solera inferior y cadena/cortafuego.
• Columna/Pilar: Elemento resistente vertical solicitado a cargas de compresión; resiste principalmente cargas externas muy superiores a su peso propio.
• Vigas: Elemento estructural que normalmente se coloca en posición horizontal (o inclinada) y que transfiere la carga lateralmente a lo largo de su longitud hacia los apoyos.
• Vigas Reticuladas: Sistemas indeformables, formadas por barras unidas por articulaciones y sometidas a cargas en los nudos. De esta manera, las barras que conforman estas vigas están sometidas a esfuerzos normales de tracción o compresión.
• Cerchas: Composición de elementos unidos entre sí en forma triangular, donde todos los elementos trabajan a esfuerzos de tracción o compresión, sin la presencia de flexión o corte.
• Losa: Elemento estructural con capacidad de tomar cargas perpendiculares a su plano, teniendo dos dimensiones mucho mayores que la tercera.
• Pórtico: Se compone de un elemento horizontal (dintel), el cual transfiere cargas perpendiculares a su eje, apoyado sobre dos elementos verticales.

Proceso de Diseño Estructural

Fases del Diseño de Estructuras

1. Estructuración: Definición de la forma o tipo estructural, incluyendo el material a utilizar.
2. Análisis: Modelado de la estructura y cálculo de deformaciones y esfuerzos internos de los elementos.
3. Dimensionamiento: O diseño de elementos, requiere la consideración de los esfuerzos internos a que está sometido el elemento, lo que incide en el material y la forma.

Propiedades Mecánicas de Materiales Estructurales

Características Clave de los Materiales

• Elasticidad (E): Cualidad de un material para recuperar su forma original al cesar el esfuerzo que lo deformó. Representa la relación entre la tensión y la deformación (Ley de Hooke).
• Plasticidad: Cualidad de un material de mantener la forma que adquiere al estar sometido a un esfuerzo que lo deformó.

Propiedades Específicas de Materiales Comunes

• Adobe: Alta resistencia a la compresión, pero baja a la flexión.
• Madera: Buena resistencia a la compresión, tracción y flexión.
• Hormigón: Su resistencia a la compresión es aproximadamente 10 veces mayor que su resistencia a la tracción.
• Acero: Gran resistencia a la tracción; dependiendo de su forma, también resiste bien a la compresión y flexión.

El acero es excelente para resistir esfuerzos de tracción y flexión, y también compresión según su configuración. El hormigón armado, por su parte, combina la alta resistencia a la compresión del hormigón con la resistencia a la tracción del acero, siendo ideal para elementos sometidos a flexión.