Sistemas estructurales - forma activa

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SISTEMAS ESTRUCTURALES
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/index.html
Los ingenieros civiles, los arquitectos  y los constructores han acumulado a lo largo de la historia formas que usan en las estructuras que diseñan y/o construyen. Estas formas se diferencian en función de la configuración geométrica y de las fuerzas internas gobernantes y se combinan para dar comoresultado una determinada estructura.
Para su clasificación en este texto se adoptará la nomenclatura de Heinrich Engel en su famoso texto para estudiantes de arquitectura: Sistemas de Estructuras.
 Según Engel las estructuras se clasifican en cinco categorías: 
1. Estructuras de forma activa; pueden ser a tensión como los cables y a compresión como los arcos y las columnas. Estas estructurasse estudiarán en el próximo capítulo de estas conferencias.
2. Estructuras de vector activo: las cerchas, planas o espaciales. Como el estudio de estas formas y los métodos de análisis de ellas ya se trabajaron en cursos anteriores, se hará una breve presentación en el capítulo cinco (5) de estas conferencias, pero la parte fundamental deberá revisarse en el texto de Salazar, ya mencionado, oen los demás textos de la bibliografía.
3. Estructuras de masa activa: las vigas, los pórticos, las placas o losas; son las estructuras que trabajan a flexión. En el capítulo cuatro (4) se hará una revisión de algunos conceptos aplicables a vigas y se extenderán los conceptos de flexión a los pórticos, haciendo énfasis en el dibujo de los diagramas de fuerzas internas. En la asignaturasiguiente del plan de estudios se hace el estudio del diseño de las placas de concreto reforzado.
4. Estructuras de superficie activa: las placas planas plegadas; y con curvatura: las carpas, membranas, inflables a tensión, y a compresión: los domos y cascarones. En el capítulo cinco (5) se hace una breve presentación de estos sistemas estructurales, cuyo estudio se ha dejado tradicionalmente paracursos de postgrado en ingeniería civil.
5. Estructuras verticales, propias de las torres o edificios altos llamados «rascacielos»; comprenden estructuras de tubo, tubo en tubo, macro pórticos, estructuras con núcleos rígidos, cerchas verticales.

FORMAS ACTIVAS
Son aquellas en que su comportamiento está gobernado, básicamente, por esfuerzos axiales de tensión o compresión. Los cablesrepresentan los elementos a tensión y las columnas y los arcos las estructuras a compresión. Son formas muy eficientes, estructuralmente hablando, pues permiten resistir el máximo de carga con el mínimo de material estructural.
• EL CABLE
Es la estructura a tensión típica. Los cables son las formas más eficientes que se han construido. Son muy flexibles y cambian de forma bajo la acción de cargasconcentradas, no poseen rigidez a la flexión, ni resisten fuerzas de compresión. En la naturaleza, la telaraña, nos sirve de ejemplo y muestra las bondades de su comportamiento.
Bajo la acción de fuerzas concentradas grandes (con peso del cable pequeño con relación a las cargas aplicadas), se deforma, presenta tramos rectos entre los apoyos y los puntos de aplicación de las cargas; pierde superfil original y alcanza el denominado polígono funicular.
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Cuando las cargas son más repartidas se obtienen formas curvas, como la parábola, comúnmente presentada en los puentes colgantes. Para mantener el equilibrio es necesario que en los apoyos del cable, además de la reacción vertical que equilibra las cargas, exista una reacción horizontal hacia afuera. La magnitud de las tensiones(tracciones) en el cable dependerá no solo de las cargas, sino de la magnitud de esa fuerza horizontal y ésta a su vez del inverso de la distancia vertical entre la cuerda que une los apoyos y el cable (denominada flecha). El cable no solo funciona estructuralmente en el plano, sino que se puede usar para cubrir áreas, colocando grupos de cables paralelos, uno junto a otro o usando conjuntos de...
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