IC-Las Estructuras

Ingeniería Estructural

Semana 2 - Sesión 2

Ingeniería Estructural

Proyectos representativos

Burj Khalifa

Altura máxima: 828 m

Termino: 2010

Ubicación: Dubai,

Emiratos Árabes Unidos

Pisos: 163

Pingan International Finance
Centre
Altura máxima: 648 m
Termino: 2015
Ubicación: Shenzhen, China
Pisos: 115

Shanghai Tower

Altura máxima: 632 m.

Termino: 2014

Ubicación: Shanghai, China

Pisos: 128

Makkah Royal Clock Tower Hotel

(Abraj al bait tower)

Altura máxima: 601 m

Termino: 2011

Ubicación: Mecca, Arabia saudi

Pisos: 95

Edificios más altos del Perú.

Fuente: skyscraperpage.com

Viaductos

Tren eléctrico:
Metro de Lima

Silos

Cimentación de máquinas

Pilotes

Puentes

Casas

Reservorios Apoyados

Puertos

Estadios

Adoquines

Losas industriales

Pavimentos de
concreto

Tuberías de
concreto

Presas

Viaductos

Silos Celulares

Silos de acero

Torres de Transmisión

Reservorios Elevados

Etc.

Al finalizar la sesión, el estudiante identifica las
principales características que corresponden al
diseño estructural.

Logro de la sesión

Multiple Choice

Cual de los siguientes es el edifico más alto de lima?

• Torre Scotiabank

• Torre Centro Cívico

• Jw Marriott Hotel & Torre Parque Mar

• Torre interbank

Match

Selecciones la imagen que corresponda...

reservorios elevados

Silos celulares

reservorios apoyados

Silos de acero

reservorios naturales

• reservorios elevados

• Silos celulares

• reservorios apoyados

• Silos de acero

• reservorios naturales

• El proceso de diseño en la ingeniería

• El diseño estructural

Temario

El proceso de diseño en la ingeniería

1

• Es la rama de ingeniería civil que permite el

planeamiento y el diseño de las partes que forman
el esqueleto resistente de las edificaciones, tales
como

edificios,

construcciones

industriales,

puentes, estructuras de desarrollo hidráulico, etc.

• El esqueleto estructural forma un sistema

integrado de partes, denominados elementos
estructurales: zapatas, columnas, placas, vigas,
losas y otros.

Definiciones de Ingeniería estructural

• La ingeniería estructural es una rama clásica que

se ocupa del diseño y calculo de la parte
estructural en las edificaciones con la finalidad de
conseguir estructuras funcionales que resulten
adecuadas desde el punto de vista de la
resistencia de materiales.

• Es la aplicación de los conocimientos de física

(estática y dinámica), química y geología a la
elaboración de infraestructura, principalmente
edificios, obras hidráulicas y de transporte.

Esqueleto estructural de un edificio de tres pisos

Elementos Estructurales

Losas

Zapatas

Vigas

Columnas

Esqueletos estructurales

Proceso de diseño en la Ingeniería

• En

general

se

inicia

con

un

bosquejo

arquitectónico de la futura edificación.

• Este anteproyecto arquitectónico sirve al ingeniero

estructural para plantear soluciones, alternativas y
dimensiones de los elementos estructurales.

• Definidas las características geométricas generales

preliminares, se pasa al predimensionamiento de
los

elementos

estructurales:

cimentación

(zapatas), columnas, vigas, losas, escaleras, etc.

Proceso de diseño en la Ingeniería

• Análisis de reacciones y deformaciones sobre el

esqueleto estructural.

• Los análisis están formados por una serie de

procedimientos que apoyan en las condiciones de
equilibrio estático.

• En zonas donde hay vientos, sismos se debe

seleccionar sistemas estructurales apropiados
para resistir con seguridad a tales fenómenos en la
futura edificación (una labor a la cual esta
asociada una alta incertidumbre).

Proceso de diseño en la Ingeniería

• Estos análisis y diseño estructural se apoyan

fundamentalmente en la dinámica y ciencias
estudiadas en detalle por la física clásica.

• La necesidad de tener en cuenta deformaciones

del esqueleto mecánico de la edificación impone a
los ingenieros estructurales el estudio de las
características de deformación bajo carga de los
materiales de construcción.

• Como sabemos estas cargas son: cargas muertas

(peso propio de los materiales), cargas vivas
(muebles y personas) y cargas eventuales (viento y
sismo)

Proceso de diseño en la Ingeniería

• Las cargas eventuales como el sismo o el viento,

hace que el ingeniero selecciones sistemas
resistentes

adecuados,

con

deformaciones

tolerables.

• Los materiales empleados en edificación, tiene sus

propias características de composición y acomodo.

• Mientras el equilibrio estático se mantenga, no

hay problemas de desplazamientos y/o rotaciones.

Proceso de diseño en la Ingeniería

• Cuando actúan las fuerzas sísmicas y/o viento el

panorama cambia y el desequilibrio se produce,
pudiendo llegar a la falla de la estructura.

• El ingeniero estructural debe poseer conocimiento

de orden práctico que le permitan desarrollar
proyectos

que

faciliten

las

condiciones

constructivas; las características tecnológicas y
socioeconómicas regionales o locales, así como los
costos de los materiales a emplear.

Los Tipos de Materiales

• En términos generales se emplean materiales

homogéneos y compuestos.

• Los homogéneos: Acero estructural, madera,

aluminio, plástico, etc.

• Los compuestos: Concreto armado, estructura

metálica, cimentaciones de zapatas con pilotes,
etc.

Actividad del Ingeniero Estructural

• La actividad de vanguardia en la actualidad esta

concentrada en la investigación de relaciones
constitutivas de materiales térreos, del concreto y
el acero al ser sometidos a efectos cíclicos
intensos y repetidos.

• De igual manera hay una gran actividad en la

actualización de los códigos de construcción
teniendo en cuenta la experiencia del buen y mal
comportamiento estructural de las edificaciones
sacudidas

por

intensos

sismos

en

épocas

recientes.

Actividad del Ingeniero Estructural

• Se presenta una gran actividad en la difusión de

nuevas ideas y procedimientos de calculo de la
estabilidad de taludes y terraplenes, así como de
todo lo relacionado con la microzonificación
sísmica de áreas urbanas para tener en cuenta los
efectos

locales

de

diferentes

condiciones

geomecánicas y geométricas.

• La especialidad en el futuro cercano será la

Ingeniería Sísmica.

ESTRUCTURAS EN OBRAS VIALES

PONTONES

PUENTES

Prueba de carga

Prueba de carga

Prueba de Carga

Prueba de Carga

MUROS DE CONTENCION

Tarapoto - Yurimaguas

Obras de Construcción y Mejoramiento

Iniciales

Excavación para
Ensanchamiento

Tarapoto - Yurimaguas

Obras de Construcción y Mejoramiento

Iniciales

Excavación para
Ensanchamiento

Tarapoto - Yurimaguas

Obras de Construcción y Mejoramiento

Iniciales

Excavación para
Ensanchamiento

Muros de Contención para

Ensanchamiento de la pista y
Protección de la Plataforma

Tarapoto - Yurimaguas

Obras de Construcción y Mejoramiento

Iniciales

Muros de Contención para

Ensanchamiento de la pista y
Protección de la Plataforma

Construcción de

Carpeta en Pavimento
Asfáltico en Caliente

Excavación para
Ensanchamiento

Tarapoto - Yurimaguas

Obras de Construcción y Mejoramiento

Iniciales

Muros de Contención para

Ensanchamiento de la pista y
Protección de la Plataforma

Construcción de

Carpeta en Pavimento
Asfáltico en Caliente

Construcción de
Drenajes (Cuneta,
Alcantarilla y Otras)

Excavación para
Ensanchamiento

Tarapoto - Yurimaguas

Obras de Construcción y Mejoramiento

Iniciales

MUROS

Muro Convencional

Muro Cajón con Voladizo

Muro tipo cajón con voladizo

FUERZA DE ANCLAJE2.00 ton/m

SECCION TRANSVERSAL TIPICA G-G

Perfil de ubicación de Pilares

Secciones de ubicación de Pilares

ELEVACION TIPICA DE PILAR PARA TRES LOSAS

MEDIO PUENTE L= 5.00m.

MEDIO PUENTE Longitud = 5m.

Pilar para tres (3) Losas

ELEVACION TIPICA DE PILAR PARA TRES LOSAS

ELEVACION TIPICA DE PILAR PARA LOSAS

MEDIO PUENTE L=10.00m.

MEDIO PUENTE L= 5.00m.

MEDIO PUENTE Longitud 10m

Pilar para LOSA

SECCION TIPICA EN CENTRO LUZ

MEDIO PUENTE L= 5.00m.

SECCION TIPICA EN CENTRO LUZ

MEDIO PUENTE L= 10.00m.

MEDIO PUENTE Longitud 5.0m

SECCION TIPICA EN CENTRO LUZ

MEDIO PUENTE L= 5.00m.

SECCION TIPICA EN CENTRO LUZ

MEDIO PUENTE L= 10.00m.

MEDIO PUENTE Longitud = 10m

PROYECTOS HIDRÁULICOS

 Las estructuras requieren de un análisis

adecuado ya que al estar en servicio son usadas
y/o habitadas por el hombre.

 Las estructuras no son solo usadas en edificios.

 Debe identificarse claramente las cargas que

actúan sobre una estructura

No olvides que…

• reflexión sobre...

•

Reflexiona un momento

El diseño estructural

2

Secuencia de un proyecto de estructuras

1. Determinación del uso de la estructura

2. Estimación de cargas

3. Concepto estructural

4. Predimensionamiento

5. Análisis estructural

6. Evaluación de resultados

7. Toma de decisiones

8. Diseño estructural:

a) Planos

b) Especificaciones técnicas

c) Memoria Descriptiva

d) Memoria de cálculo

e) Otros.

Secuencia en EDIFICIOS

ARQUITECTURA

ESQUEMA

DISEÑO ESTRUCTURAL

PLANOS

Ejemplo: Puentes

Esquema Estructural Puente

Neopreno

Estribos en
voladizo

Vigas prefabricadas

•Cargas externas

–Cargas muertas

–Sobrecarga AASHTO HL-93

–Empuje del terreno

–Efectos de temperatura

•Cargas internas

–Contracción de fragua

–Efectos secundarios debido al
postensado

Puentes

Cargas Externas

A) Diseño de las vigas postensadas

AAHSTO HL-93

Cargas de
gravedad

Cable postensor

Carga balanceada

Cargas internas

Puentes

Empuje
activo

Sobrecarga vehicular

Sismo

Modelo estructural

B) Diseño de los Estribos

Mononobe Okabe

Puentes

2) AASHTO HL-93
1) Cargas de
gravedad

3)Empuje
activo

5) Sobrecarga en el relleno

4) Sismo

6) Temperatura

Modelo estructural

C) Estado Final

Muros de contención

Empuje activo

Sobrecarga vehicular

Sismo

Esquema de cargas externas

Diseño estructural

a) Verificación por Resistencia:

Flexión

Compresión

Tracción

Corte

Torsión

Combinación de lo anterior

b) Verificación por Servicio

Control de fisuras

Control de deflexiones

Control de vibración

Resistencia a flexión

Control de Deflexiones

Control de fisuración

Control de vibraciones

• Las Vibraciones pueden ser generadas por:

–Personas

–Máquinas

–El Viento

–El Tráfico

88

¿Cómo es el Diseño Sismo Resistente?

• Entender lo que pasó en los últimos terremotos.

• Entender

cómo

materiales,

miembros

y

estructuras.

• Prueba básica de los materiales.

• Prueba física de elementos individuales

• Pruebas a pequeña escala de estructuras.

• Incorporar

conocimiento

en

el

análisis

computacional para simular las demandas de un
terremoto

 La Ingeniería Estructural es una rama de la

Ingeniería Civil que se encarga de diseñar los
elementos de la infraestructura que están al
servicio de la humanidad.

 En ella se aplican conocimientos de física,

química y geología para la elaboración de
infraestructura, principalmente edificios, obras
hidráulicas y de transporte.

Conclusiones

 GALLEGOS VARGAS, Héctor (2011) La ingeniería: el éxito de las fallas. Lima: Colegio de

Ingenieros del Perú. Consejo Departamental de Lima. (620.00452 GALL 2011)

 GORDON, John Edward (2006) Estructuras o por que las cosas no se caen.

 TORROJA, Eduardo (1957) FUNDAMENTOS PARA EL CÁLCULO DE ESTRUCTURAS LINEALES

PLANAS. 3ª edición. Instituto Técnico de la Construcción y del Cemento.

Bibliografía

Preguntas…

Si, luego del estudio de este
material,

tienes

dudas

sobre

alguno de los temas, ingresa al
Aula Virtual y participa en el foro
de dudas académicas de la unidad.

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