FÍSICA PARA ARQUITECTOS

LA ESTRUCTURA RESISTENTE EN ARQUITECTURA ACTUAL

PRESENTADO POR:

MELISSA ATENCIAMITZY BOLAÑO

JEISI TOBÓN

LA ESTRUCTURA RESISTENTE EN LA ARQUITECTURA ACTUAL

La estructura resistente de un

edificio

Relación entre

El edificio mismo según las últimas tendencias

arquitectónicas

Actualmente la ingeniería civil ha desarrollado de tal forma las posibilidades resistentes, en cuanto a materiales, disposiciones estructurales y procesos

constructivos de cualquier planteamiento arquitectónico.

1. DESCONSTRUCCIÓN

“La deconstrucción no es, pues, mera destrucción, sino más bien descomposición, desmantelamiento, subversión de los sistemas.”

No solo se refiere a la configuración de muros, paredes, techos sino también hay múltiples manifestaciones, todos ellos dirigidos a subvertir el orden arquitectónico imperante de una u

otra manera.

Para los edificios muy altos se va a la piel exterior, triangulándola, para obtener la máxima ménsula posible, los materiales resistentes son los mismos, hormigón y acero, y sólo han evolucionado en su capacidad resistente, que es mucho más alta.

2. E

DIFIC

IOS

EN A

LTURA

Obligatoriamente este núcleo se une a los soportes de fachada a través de las losas de pisos, aporticándose con ellos y obteniendo en esta disposición un mecanismo complementario de resistencia ante el viento.

La Casa de M˙sica de Oporto de Rem Koolhas

- Formados por 2 estructuras separadas: una exterior de hormigón, de cristal y acero

- Toda lámina poliédrica de hormigón, encuentra en sus aristas un apoyo, fijo o elástico, muy eficaz o poco eficaz en función de su geometría y situación

Kursaal de San Sebasti·n, de Moneo

- Formados por 2 estructuras separadas: una exterior de hormigón y de gran luz superior

- En el interior es una auténtica lámina plegada poliédrica que encuentra, en su forma, la capacidad resistente para soportar los grandes graderíos, inferior y superior del anfiteatro central.

3. P

OLIE

DRO

S Y

CUBO

S

- Son tubos de papel de 12 cm de diámetro y 22 mm de espesor. Se fabrica enrollando en espiral, sobre un tubo metálico que sirve de molde.

4. SHIGERU BAN: PABELLÓN DE JAPÓN. FERIA HANNOVER 2000

- La estructura se realiza disponiendo en un plano las dos familias de tubos de papel cruzados a 90º y dispuestos ambos a 45º con el eje del pabellón.

- Una vez adquirida su forma definitiva se dispone una familia transversal de arcos.

- El emparrillado está realizado con vigas de papel con nudos de co, inventiva y originalidad, dentro de la más estricta ortodoxia resistente. aluminio y contrachapado de madera.

Toyo Hito: Auténticas conchas de moluscos marinos conseguidas con tubos delgados que en lugar de cerrarse en perfiles transversales clásicos se enrollan en espiral. Su escaso tamaño no produce esfuerzos significativos y la estructura se resuelve con una simplicidad asombrosa.

5. F

ORM

AS

BLA

NDA

SLa celosía espacial, muy utilizada en la deconstrucción, es una tipología estructural que al desarrollar capacidad de resistencia por forma, necesita de rigidez a flexión para resistir los esfuerzos producidos al adoptar cualquier forma exterior.

FÍSICA PARA ARQUITECTOSCiencia que estudia las propiedades generales de la naturaleza y con la asistencia del lenguaje matemático, establece las leyes de los fenómenos naturales, se encarga de las propiedades de la materia, la energía, el tiempo y sus interacciones.

PARTES DE LA FíSICA

- ACÚSTICA: Estudia la propagación y absorción de las ondas sonoras

- ONDULATORIA: Estudio de las ondas producidas por el sonido y las vibraciones

- ELECTRICIDAD-Electrostática: Estudia los fenómenos producidos por distribuciones de cargaseléctricas, esto es, el campo electrostático de un cuerpo cargado. Electrodinámica: Estudia la corriente eléctrica

- MAGNETISMO-Electromagnetismo: Interacción de campos eléctricos y magnéticos. -Electrónica: Estudia las propiedades de los electrones.

-FÍSICA ATÓMICA: Estudio teórico y experimental las propiedades y leyes del átomo aislado.

-MECÁNICA: Estudia las leyes relacionadas con las fuerzas y el movimiento de la materia. -Estática: Estudia las leyes de equilibrio de los cuerpos sometidos a la acción de las fuerzas.-Cinemática: Estudia el movimiento de los objetos con independencia de las fuerzas que lo producen.

-FLUÍDOS -Hidrostática: Estudia el equilibrio de los fluidos en reposo -Hidrodinámica: Estudia el movimiento de los fluidos

-ÓPTICA: Estudia la producción, propagación y absorción de las ondas visibles

-TERMOLOGÍA: Estudia los fenómenos en los cuales intervienen el calor y la temperatura. -Calor: Energía que se manifiesta por un aumento de temperatura, se origina por movimientos vibratorios de átomos y moléculas que forman los cuerpos-Temperatura o efectos del calor: La temperatura es la medida del valor medio de la energía cinética de las moléculas aisladas.

ESTÁTICA● Estudia las leyes de equilibrio de los cuerpos

sometidos a la acción de las fuerzas

● Problemas de equilibrio de los cuerpos rígidos (aunque ningún cuerpo es absolutamente rígido y todos los cuerpos se deforman bajo la acción de las cargas)

● La estática establece las condiciones que deben cumplir las fuerzas que se aplican a un cuerpo para que este se halle en equilibrio.

FUERZA: Toda acción que tiende a alterar el estado de reposo de un cuerpo.

● Fuerza de gravitación o peso propio. ● Presión del viento sobre las paredes de un

edificio.○ Presión atmosférica.○ Resistencia de rozamiento

entre dos superficies.○ Fuerzas sísmicas.

VECTOR: Es la representación de una fuerza. Una fuerza es definida por:magnitud, sentido y punto de aplicación.

MAGNITUD: La magnitud de una fuerza se representa mediante la longitud del vector.

DIRECCIÓN & SENTIDO: Se representan mediante la dirección de la flecha.

PUNTO DE APLICACIÓN: Es el punto del cuerpo en el que puede suponerse concentrada o aplicada la fuerza.

EQUILIBRIO: Estado de reposo de un cuerpo resultante de la acción de fuerzas que se contrarrestan. ● Consiste en hallar las condiciones que el

sistema debe cumplir para mantener el equilibrio del cuerpo

PRINCIPIOS DE LA ESTÁTICA

PRIMER PRINCIPIO: Paralelogramo de fuerzas.

Una fuerza es equivalente a sus componentes y viceversa.

Tracción

Compresión

TERCER PRINCIPIO: Cualquier presión ejercida sobre un apoyo determina una presión y de sentido contrario por parte del apoyo● De manera que acción y reacción son dos

fuerzas iguales y de sentido contrario.

La sumatoria de las fuerzas de acción es igual a la sumatoria de las reacciones.

2P + 2P + 2P = R1 + R2

SEGUNDO PRINCIPIO: Dos fuerzas pueden estar en equilibrio únicamente si tienen igual magnitud y que actuando a lo largo de la misma recta tengan direcciones opuestas.

2P 2P 2P

R1=3P R1=3P

LEY DE LAS PALANCAS● Barra rígida, móvil alrededor de un punto

de apoyo que transmite una fuerza.

● Se utiliza para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar la distancia recorrida o su velocidad en respuesta a la aplicación de una fuerza.

Palanca de dos brazosEn esta el punto de apoyo C se encuentra

situado entre la palanca & la fuerza (potencia) y la carga (resistencia)

● Se utiliza para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar la distancia recorrida o su velocidad en respuesta a la aplicación de una fuerza.

Palanca de un solo brazo En esta la carga (resistencia) se encuentra entre

el punto de apoyo C y la fuerza (potencia)

El funcionamiento de la palanca está basado en una Ley que se denomina Ley de los

momentos.El momento de una fuerza se obtiene

multiplicando la longitud del brazo por el valor de la fuerza. M1 = - (a x P )

Fuerza x brazo = Carga x brazo M2 = + (b x R) M1 = -(90 x 1.20 ) = 108 k-m M2 = +( 54 x 2.0 ) = 108 k-mLos momentos son iguales; esta es la condición de equilibrio de una palanca y la ley de equilibrio de los momentos.

MOMENTO DE GIRO ● Fuerza que produce un momento

cuando hay una distancia diferente de cero entre la fuerza y sus reacciones

● Cuando actua en un material rígido capaz de absorber momentos.

M1= - a x P { M = 0 M2 = + b x S

PAR DE FUERZAS ● Sistema de dos fuerzas iguales y

paralelas que actúan al mismo tiempo sobre un cuerpo en direcciones opuestas.

● No puede reducirse a una única fuerza resultante por estar compuesto por dos fuerzas paralelas.

Un cuerpo está en equilibrio bajo la acción de las cargas externas (W y H), cuando se cumplen las tres condiciones :

● S Fuerzas verticales = 0● S Fuerzas horizontales = 0 ● S Momentos = 0

BARICENTRO O CENTRO DE GRAVEDAD

En Geometría: De una superficie contenida en una figura geométrica plana es un punto tal

que cualquier recta que pasa por el, la divide en dos partes de igual momento respecto a

dicha recta.En Física: Cuerpo material coincide con el centro de las masas del mismo, cuando el

cuerpo es homogéneo (densidad uniforme)

CENTRO DE GRAVEDAD

Punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las

distintas masas materiales de un cuerpo.

● El Centro de gravedad en las figuras regulares se encuentra en el cruce de las

diagonales.

CARGASAgente físico capaz de producir estados

tensionales en un cuerpo (esfuerzos).

Son fuerzas u otras solicitaciones que actúan sobre el sistema estructural y provienen del

peso de todos los elementos permanentes en la construcción.

Se consideran como cargas de una estructura toda las acciones externas que producen en ella esfuerzos,

deformaciones.

CARGAS MUERTAS: Cargas verticales debidas al peso de todos los elementos permanentes, ya sean estructurales o no. Incluyen todos los elementos de la construcción, y todas aquellas cargas que no son causadas por la ocupación y uso de la edificación.

CARGAS VIVAS● Son carga debidas al uso y ocupación de

la edificación.

CARGAS EN CUBIERTAS son aquellas causadas por materiales, equipos y trabajadores utilizados en el mantenimiento y las causadas por objetos móviles y por las personas que tengan acceso a ellas.

CARGAS DE IMPACTOCuando una estructura

queda sometida a carga viva generadora de

impacto, la carga viva debe incrementarse en los siguientes valores:

● Soportes de elevadores y ascensores 100%

● Vigas de puente grúas con cabina de operación

y sus conexiones 25% ● Vigas de puente grúas

operados por control remoto y sus

conexiones 10% ● Apoyos de maquinaria

liviana movida mediante motor eléctrico o por un

eje 20%

● Las cargas vivas que se utilicen en el diseño de la estructura deben ser las

cargas máximas que se espera ocurran en la edificación, debidas al uso que

ésta va a tener.