Fundamentos de la Ingeniería Estructural: Agentes, Materiales y Tipologías Constructivas

Requisitos y Agentes en el Proceso de Edificación

Exigencias Técnicas y Administrativas

El desarrollo de un proyecto de edificación está sujeto a diversas exigencias que garantizan su viabilidad, seguridad y funcionalidad:

• Funcionalidad: Utilización y accesibilidad.
• Relativos a la Seguridad:
  • Seguridad estructural (S. estructural).
  • Seguridad en caso de incendio (S. en caso de incendio).
  • Seguridad de utilización (S. utilización).
• Habitabilidad.
• Proyecto.
• Licencia urbanística.
• Acta de replanteo.
• Recepción de obra.

Agentes y Técnicos Involucrados

Los roles clave que intervienen en el proceso constructivo son:

Promotor

Impulsa, programa y financia la obra.

Proyectista

Redacta el proyecto técnico.

Constructor

Asume el compromiso de ejecutar la obra materialmente.

Director de Obra

Dirige el desarrollo de la obra en los aspectos técnicos y estéticos.

Director de la Ejecución de Obra

Dirige la ejecución material de la obra y controla la calidad.

Entidades y Laboratorios de Control

Verifican la calidad de los materiales y la ejecución.

Suministradores de Productos

Proveen los materiales necesarios.

Propietarios y Usuarios

Destinatarios finales de la edificación.

Mecánica de Sólidos y Comportamiento de Materiales

Definición de Sólido

Un sólido es un conjunto de partículas cuyas distancias mutuas permanecen invariables, o un estado de la materia en el que los átomos oscilan alrededor de posiciones fijas.

Clasificación de Sólidos según su Comportamiento

• Sólido Rígido: Conjunto de partículas en el que las distancias permanecen constantes en cualquier circunstancia. Es un sólido ideal.
• Sólido Elástico: Aquel que, ante un esfuerzo exterior, se deforma y recupera su forma primitiva al cesar dicho esfuerzo.
• Sólido Verdadero: Es deformable ante esfuerzos exteriores y mantiene deformaciones permanentes tras la retirada de la carga.

Equilibrio y Deformaciones

Equilibrio Estático

Ocurre cuando un cuerpo está sometido a una serie de fuerzas y se encuentra en equilibrio, debido a que el sistema de fuerzas resultante es nulo.

Tipos de Deformaciones

Las deformaciones serán diferentes según el cuerpo del que se trate:

• Elásticas: Cesa la deformación cuando desaparece la fuerza exterior.
• Permanentes: Subsistirán aun cuando desaparezcan las fuerzas exteriores.
• Rotura: Se rompe el equilibrio interno del material y las fuerzas internas no resisten a las exteriores, provocando el fallo estructural.

Clasificación de Cuerpos y Materiales

Los cuerpos pueden clasificarse en: Elásticos, Plásticos y Frágiles.

Inestabilidad Elástica: Pandeo

El pandeo es la tendencia de una pieza (generalmente de cierta longitud y sección reducida) a combarse por el medio, con tendencia a ceder o romperse, debido a la inestabilidad elástica bajo compresión.

Clasificación de Materiales en Función de su Comportamiento Estructural

• Frágiles.
• Tenaces.
• Formáceos (o Formables).

Elementos Estructurales y Tipologías Constructivas

Elementos de Soporte Vertical

• Soporte: Apoyo, sostén, cualquier cosa que sirva para sostener algo.
• Columna: Apoyo vertical, generalmente cilíndrico, que sirve para sostener techumbres.
• Pilar: Elemento vertical de soporte que, a diferencia de la columna, no es necesariamente cilíndrico.
• Parástade: Pilar adosado a una columna, utilizado para reforzar y sobre el cual suele apoyarse la arquería.

Estructuras de Cubierta y Bóvedas

Arcos

El mayor invento tensional del arte clásico, requiere el apeo (soporte temporal) de las dovelas durante su construcción.

Bóvedas

Es difícil averiguar el reparto tensional en la bóveda y en sus encuentros. Tipos comunes:

• Bóveda de medio cañón.
• Bóveda de cuarto de esfera.
• Bóveda anular.
• Bóveda de arista.
• Bóveda de crucería.
• Bóveda sexpartita.

Cúpulas

Permiten cubrir un área sin soportes intermedios. Producen grandes empujes laterales que deben ser absorbidos con un zuncho (anillo de refuerzo).

Sistemas de Transición

• Trompa: Sistema constructivo que permite superponer dos estructuras de diferente trazado geométrico (generalmente pasar de una base cuadrada a una cúpula circular). Consiste en disponer en los ángulos de superposición unas pequeñas bóvedas semicónicas proyectadas hacia fuera del muro.
• Pechina: Sistema similar al anterior. Consiste en disponer en los ángulos de asentamiento triángulos o trapecios curvilíneos formados por el anillo de la cúpula y dos arcos torales.

Acciones y Cargas en la Edificación

Clasificación de Acciones

Las acciones (fuerzas) que actúan sobre una edificación se clasifican según su permanencia y probabilidad de ocurrencia:

Acciones Permanentes (G)

Actúan en todo instante sobre el edificio con posición constante:

• Peso propio de la estructura.
• Acciones del terreno.

Acciones Variables (Q)

Aquellas que pueden actuar o no sobre el edificio, o cuya magnitud varía significativamente:

• Sobrecarga por uso.
• Acciones climatológicas (viento, nieve).

Acciones Accidentales (A)

Aquellas cuya probabilidad de ocurrencia es pequeña, pero de gran importancia si suceden:

• Sismo.
• Incendio.
• Impacto.

Estudio de las Cargas

Carga Puntual

Fuerza concentrada en un punto específico:

• Perpendicular.
• Oblicua.

Carga Repartida

Fuerza distribuida sobre una línea o superficie:

• Lineal y Superficial:
  • Constante (uniformemente repartida).
  • Variable (ej. triangular).