Criterios Estructurales en Arquitectura: Ensayo de Estática

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Arquitectura
Mtro.: Arq. Carlos Aparicio Moreno
Alumno: Elan Gustavo Moncada Portillo
Ensayo sobre criterios estructurales
Estática
México D.F., México
29 de enero de 2022
Criterios Estructurales
Introducción: ................................................................................................................................................. 1
Estructuras .................................................................................................................................................... 2
Mesopotamia ................................................................................................................................................ 2
Estructuras Egipcias ...................................................................................................................................... 3
Estructuras Griegas ....................................................................................................................................... 5
Estructuras Romanas .................................................................................................................................... 6
Estructuras Góticas: ...................................................................................................................................... 7
El sistema Abovedado ............................................................................................................................... 9
El sistema adintelado ................................................................................................................................ 9
El arco...................................................................................................................................................... 10
Estructura funicular..................................................................................................................................... 11
Estructura Antifunicular .............................................................................................................................. 11
Esfuerzos mecánicos en una estructura ..................................................................................................... 12
Cargas Estructurales................................................................................................................................ 14
Principios básicos fundamentales ............................................................................................................... 14
Conclusión ............................................................................................................................................... 16
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Introducción:
En esta ocasión me gustaría compartir la importancia de uno de los elementos a tomar
en cuenta en el momento de diseñar. En mi opinión la forma, sigue la función, por lo tanto el
saber distribuir elementos estructurales durante el proceso de diseño, es esencial.
Una estructura es, para un arquitecto, cualquier tipo de construcción formada por uno o varios
elementos enlazados entre sí que están destinados a soportar la acción de una serie de fuerzas
aplicadas sobre ellos.
Esta definición es quizás excesivamente simplista, ya que al emplear los términos
“elementos enlazados entre sí”, se induce a pensar en estructuras formadas por componentes
discretos, por lo que sólo puede servir como una primera definición. La realidad es que las
estructuras con componentes discretos son muy frecuentes en la práctica por lo que su estudio
resulta del máximo interés. Además lo habitual es que los elementos sean lineales,
del tipo pieza prismática, conocidos como vigas o barras. Con la definición anterior serían
ejemplos de estructuras una viga, un puente metálico, una torre de conducción de energía, la
estructura de un edificio, un eje...
Las estructuras se han dado, gracias a la observación de los elementos que los rodean
a partir de principios básicos fundamentales de la naturaleza. Podemos decir o asegurar que
las estructuras no es algo nuevo, ya que si nos referimos a lo creado o trasformado por el
hombre, desde la antigüedad podemos ver la necesidad de estructurar espacios para que
sean habitables o sirvan de almacenamiento para sus alimentos.
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Estructuras
Para dar inicio con esta temática, es necesario conocer el significado de estructuras en
el área de Arquitectura.
Parafraseando la palabra estructuras, “Estructura” es aquel elemento que soporta todas
las cargas del edificio; ya sean vigas, pilares, muros, para finalmente transmitir estas cargas al
terreno a través de los elementos de cimentación.
Las estructuras se han dado, gracias a la observación de los elementos que los rodean
a partir de principios básicos fundamentales de la naturaleza. Podemos decir o asegurar que
las estructuras no es algo nuevo, ya que si nos referimos a lo creado o trasformado por el
hombre, desde la antigüedad podemos ver la necesidad de estructurar espacios para que
sean habitables o sirvan de almacenamiento para sus alimentos.
Ilustración 1Estructuras
Nota: Estructuras
Fuente: https://wikimedia.org
Mesopotamia
Vamos a retroceder 4,000 años a.C. donde la historia nos hace referencia a tiempos de
nomadismo; pero el hombre fue viendo la necesidad de habitar en una zona, donde se diera la
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agricultura y la ganadería. Puedo decir que los inicios al sedentarismo o donde se
desarrollaron las primeras civilizaciones fue en el valle fértil de Mesopotamia. Y es allí donde
inician las construcciones mas formales.
Los mesopotámicos construían sin mortero, y cuando un edificio ya no era seguro o
no cumplía su tarea se derribaba y se volvía a construir en el mismo emplazamiento, o se
rellenaba y se construía encima. A lo largo de los milenios esta práctica dio lugar a que las
ciudades mesopotámicas se encontrasen elevadas en suaves colinas sobre el territorio que las
circundaba.
Ilustración 2Zigurat
Nota: Estructuras Mesopotamicas
Fuente: https://es.quora.com/
Estructuras Egipcias
Luego pasamos a la arquitectura egipcia, donde sus obras eran construcciones
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monumentales, las cuales estaban asentadas sobre una base cuadrangular, las mismas
surgieron en civilizaciones distintas que no se comunicaban entre sí, lo cual ha sido motivo
para especulaciones de todo tipo. El material más utilizado por los egipcios era la piedra, ya
que gracias a ésta los edificios más importantes eran imperecederos. Este tipo de
construcciones nos dejaron enseñanzas estructurarles, ya que hasta la vez siguen en pie
gracias a sus materiales utilizados, también gracias a la distribución de equilibrio, lo cual le
permitió dar estabilidad y resistencia a la estructura.
Ilustración 3
Nota: Pirámides Egipcias
Fuente: https://www.culturagenial.com/
La naturaleza nos enseña a distribuir el peso, por ejemplo: al observar un árbol con su
pequeño tallo sosteniendo muchas ramos, nos hace preguntarnos ¿como es posible?
Esto es posible gracias a sus raíces, la profundidad que adquieren durante su etapa de vida, y
la distribución de sus raíces secundarias.
De esta misma forma podemos mencionar la estructura de la tela de araña, los bosques, los
nidos que construyen las aves, los panales que construyen las abejas, entre muchos otros
ejemplos.
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Gracias a la observación de la naturaleza el hombre se ha podido inspirar, y así
determinar 3 principios básicos para estructurar en la construcción:
 Estabilidad
 Equilibrio
 Resistencia
Las estructuras están formadas por: pilares, forjados, escaleras, vigas, cimientos.
Los materiales habituales en su construcción suelen ser: el acero, el hormigón y la madera o
cualquier elemento que otorga una resistencia conveniente a la carga o a la tensión a absorber
o sumir.
Estructuras Griegas
Comentando sobre algunos de los aportes de las diferentes civilizaciones en cuanto a
estructura, puedo decir que la civilización griega nos dejo un gran legado. Sus estructuras
dejaron a un lado lo monumental y pasaron a construir a base de la escala humana. Sus
templos eran plantas arquitectónicas rectangulares.
Sus edificios eran construcciones concebidos para ser admirados desde afuera,
dándolemayor importancia a los exteriores, que a los interiores.
Su arquitectura se distingue por sus características altamente formalizadas
tanto de estructura como de decoración.
La Arquitectura para los griegos fue una ciencia casi exacta ya que le dieron mucho
énfasis a las proporciones humanas, me hizo pensar mucho el termino de “ciencia casi
exacta”, yes que resulta que la ciencia se equivoca constantemente pero va generando un
cuerpo de conocimiento que es verificable de manera constante. La arquitectura griega se
regia por normas o órdenes, siendo tres los ordenes que los griegos nos heredaron.
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Es una arquitectura con una perfección y armonía, tiene formas muy equilibradas todo esta
hecho con una medida, un cano.El elemento básico e imprescindible es la columna.
Utilizaban como sistema constructivo el arquitrabado, lo cual consistía en una
piezahorizontal llamado entablamento, sostenida por elementos puntuales verticales
(columnas).
Ilustración 4
Nota: El Gran Partenón
Fuente: https://www.culturagenial.com/
Estructuras Romanas
Y así como hacia mención sobre la arquitectura griega, de esa misma manera se
fueron desarrollando muchas civilizaciones, y muchos de sus aportes aun se siguen utilizando
en la actualidad.
El mundo griego fue fundamental para el desarrollo de la Arquitectura Romana, ya
que emplearon el uso de los ordenes arquitectónicos griegos, y a estos agregaron dos tipos de
columnas, las cuales fueron modificaciones realizadas a las columnas dóricas y corintias, a
las cuales llamaron: columna compuesta y la columna toscana.
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Emplearon el uso de la bóveda y el arco, gracias a los etruscos. Esto permitiéndoles
dejar la formalidad de la arquitectura griega. Al igual desarrollaron o construyeron
construcciones con grandes cúpulas.
Ellos emplearon tanto el sistema adintelado como abovedado en sus estructuras. El
principal elemento sustentante fue el muro quitándole muchas veces su función a las
columnas.
Ilustración 5
Nota: Colisseum Romano
Fuente: https://en.wikipedia.org/
Estructuras Góticas:
Los elementos esenciales que caracterizan el estilo gótico ya existían con anterioridad
al nacimiento de este estilo arquitectónico, toda vez que se hallan dispersos en edificios de
edades anteriores.
El arco apuntado fue conocido por los egipcios, asirios, indios y persas de la dinastía
sasánida, aunque su uso no era muy corriente.
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La bóveda de crucería, fue empleada en construcciones árabes de Córdoba del siglo
IX y en algunas mozárabes del siglo X y aún virtualmente en las bóvedas romanas desde el
primer siglo del Imperio cuando entraban en ellas arcos diagonales embebidos en las mismas.
Los arbotantes se encuentran originariamente y de forma rudimentaria en las bóvedas de
cuarto de cañón cuando sirven de contrarresto.
El principio y distinción de elementos activos y pasivos que caracteriza la arquitectura
ojival se extendió y aplicó por los antiguos asirios.
Parece claro que pudo existir una transmisión de estos elementos a través de las
visitas realizadas por los cruzados a Jerusalén y a través del norte de África para llegar a
España y de ahí al resto de Europa.
Fue sin embargo la nueva relación entre todos estos elementos la que dio como
resultado un nuevo tipo de edificio con unas proporciones diferentes, mucho más esbelto que
los edificios románicos y con mayor luminosidad, en el que los muros pueden casi llegar a
desaparecer.
Aportes
 Arbotante
 Pináculos
 Arcos apuntados
 Grandes alturas en sus edificaciones gracias a los arbotantes
 Bóveda de cruceria para cubrir grandes espacios
 Desarrollaron espacios armoniosos, con mucha luz natural
 Sus muros eran mas delgados
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Ilustración 6
Nota: Catedral estilo gótico
Fuente: https://en.wikipedia.org/
El sistema Abovedado
El sistema abovedado les permitió cubrir espacios mucho mas amplios.
Los Romanos aportaron a la arquitectura, los contrafuertes y muros gruesos; para
resistir el empuje de las bóvedas o cúpulas.
El sistema adintelado
El dintel o sistema adintelado que construyeron las civilizaciones pasadas, es
elemento horizontal que apoyado sobre las jambas cubre el vano de una puerta o ventana y
sirve de sostén del muro superior. Los dinteles pueden ser: aparejados o dovelados, nos sirven
para soportar cargas.
 Dovelado: forma de cuña.
 Aparejado: piezas de forma regular.
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Existen tres tipos de cerramientos:
 Rectos
 Quebrados o maya
 Curvos.
Cada uno de estos elementos son los que se han ido desarrollando durante la historia ,
y estos gracias a la observación de los elementos que los rodean a partir de principios básicos
fundamentales de la naturaleza.
El arco
El arco, también es un elemento el cual nos ayuda a distribuir las cargas, es un
cerramiento curvo, es una curva que describe la parte superior de un vano.
Podemos mencionar muchos estilos que se han ido desarrollando a lo largo de los
tiempos, entre ellos:
 Arco de medio punto
 Arco peraltado
 Arco rebajado
 Arco de herradura
 Arco apuntado
 Arco adintelado
 Arco trilobulado
 Arco de tres centros, entre otros.
Cada uno de estos elementos nos permiten distribuir las cargas de una manera mas
eficiente, y a la vez nos permiten hacer edificaciones con mejor ventilación, mayor
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Conceptualización y adaptación al contexto mediato.
Ilustración 7
Nota: Tipos de arcos
Fuente: https://www.culturagenial.com/
Estructura funicular
Estructura predeterminada para soportar una carga determinada mediante fuerzas
laterales o de compresión. polígono funicular: Forma que adopta un cable sometido a un
conjunto de cargas puntuales. ... También llamada estructura estáticamente determinada.
Funicular significa significa cuerda delgada o pequeña.
Estructura Antifunicular
Es un tipo de estructura, caracterizado por el significado de funicular, donde su
significado es cuerda delgada o pequeña, Lugar geométrico que hace que una estructura
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trabaje a compresión.
da uno de estos elementos son los que se han ido desarrollando durante la historia , y
estos gracias a la observación de los elementos que los rodean a partir de principios básicos
fundamentales de la naturaleza.
Ilustración 8
Nota: Estructura funicular
Fuente: https://monumentum.fr/
Esfuerzos mecánicos en una estructura
1. Tracción: se denomina tracción al esfuerzo interno al que está sometido un cuerpo
por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo.
2. Compresión: El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o
presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque
tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en
determinada dirección.
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3. Flexión: se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento
estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. ... Un caso típico
son las vigas, las que están diseñas para trabajar, principalmente, por flexión.
Ilustración 9
Nota: Flexión
Fuente: https://es.wikipedia.org/
4. Cortante: Se dice del Esfuerzo que ejercen las vigas hacia arriba en las zonas
cercanas a los apoyos.
5. Torsión: Curvatura de un viga que resulta del giro de sus bordes en direcciones
opuestas; también llamada alabeo.
Ilustración 10
Nota: Torsión
Fuente: https://monumentum.fr/
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Cargas Estructurales
Es el peso que tiene que resistir la estructura., cargas vivas, cargas muertas, cargas
accidentales (de viento o sismicas).
Principios básicos fundamentales
Para finalizar, quiero dar un pequeño, pero importante aporte, las estructuras se han
dado, gracias a la observación de los elementos que los rodean a partir de principios básicos
fundamentales de la naturaleza.
Principio del trilito: se trata del principio por el cual se sustenta una viga sobre dos
apoyos, es el mas antiguo de los principios estáticos.
Principio de la bóveda: También considerado como el principio del arco se basa en
la estaticidad de un elemento que soporta cargas a compresión, ya sea arco o bóveda.
Principio del pórtico: no es un principio puramente estático como los anteriores, este
principio se basa en la naturaleza de los materiales, es el principio estructural mas actual.
Principio del triangulo: a utilización de triángulos, permite la estaticidad de las
estructuras basándose en la descomposición de fuerzas en dos principales, empuje y pesos.
Principio del cable: este principio basa la estaticidad de la estructura en elementos
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sostenidos unicamente a tracción.
Ilustración 11
Nota: Puente atirantado
Fuente: https://es.wikipedia.org/
Principio del hongo: se trata de buscar una estructura estática a través de la
sustentación mediante un único pilar de una estructura horizontal.
Principio del neumático: basan su funcionamiento en una envoltura hinchable
generada por la introducción de aire de forma constante.
Ilustración 12
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Nota: Edifico Celanese
Fuente: https://mxcity.mx/
Conclusión
La estructura en la arquitectura desempeña un papel muy importante en cualquier
edificación, ya que es el esqueleto que lo sostiene y gracias a él se puede levantar y detener.
Otra razón por la cual la estructura es sumamente importante es porque es
determinante en la organización de todos los espacios, existen varias ventajas y desventajas
sobre la elección de la estructura y conforme los años han pasado esta ha ido evolucionando
hasta nuestros días teniendo los métodos más modernos para lograr cosas realmente
increíbles que el hombre nunca imagino crear.
La relación entre espacio y estructura se puede entender de diferentes maneras, ya que
en algunos casos podemos dejar que la estructura rija a nuestro edificio definiendo los lugares
que uno quiere crear o que nuestro edificio rija la estructura forzando que esta se adapte a
nuestros espacios.
Hoy en día muchos arquitectos y movimientos artísticos han preferido independizar
completamente el orden estructural de la organización espacial y la creación de lugares.