ESTRUCTURAS HISTÓRICAS DE FÁBRICAS Y DE MADERA. ANÁLISIS ESTRUCTURAL. APLICACIÓN PRÁCTICA Curso de postgrado de la UEX. Perfeccionamiento en proyecto, cálculo y construcción de estructuras históricas de fábricas de mampostería y de madera. 6 créditos. Curso académico 2017-18. Campus virtual de la UEX PROFESORES: Manuel Fortea Luna, arquitecto José-Carlos Salcedo Hernández, arquitecto

UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA ESCUELA POLITÉCNICA Departamento de Construcción Grupo de Investigación de Construcciones Arquitectónicas Copyright© Registro General de la Propiedad Intelectual. Expte. CC-114-2015. Asiento registral nº 14/2015/450. Primera edición. Titular de los derechos: J.C. Salcedo y M. Fortea. Prohibida la reproducción y la difusión fuera del curso de Estructuras Históricas de la UEX. Se recomienda a los alumnos que reciban el enlace, la actualización a la última versión.

Estructuras históricas de fábricas y de madera. ESCUELA POLITÉCNICA DE CÁCERES

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ESTRUCTURAS HISTÓRICAS DE FÁBRICAS Y DE MADERA El curso completo está estructurado en 4 módulos

Módulo I: Generalidades Módulo II: Análisis estructural. Aplicación práctica Módulo III: Patología. Ejemplos Módulo IV: Construcción. Ejemplos

Profesores M. Fortea y J.C. Salcedo. © 2015. Grupo de Investigación de Construcciones Arquitectónicas de la UEX.

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ESTRUCTURAS HISTÓRICAS DE FÁBRICAS Y DE MADERA

Módulo I: Generalidades Módulo II: Análisis estructural. Aplicación práctica Módulo III: Patología. Ejemplos Módulo IV: Construcción. Ejemplos

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ESTRUCTURAS HISTÓRICAS DE FÁBRICAS Y DE MADERA. ANÁLISIS ESTRUCTURAL 1. Teoría de los Estados Límite en las fábricas 2. Línea de Empujes en arcos y bóvedas 3. Comportamiento estructural de arcos y bóvedas 4. Capacidad portante en estructuras de muros 5. Dimensionado de vigas de madera 6. Dimensionado de puntales de madera 6. Seguridad contra incendios en madera Consta este Módulo 2, “Análisis Estructural.” de los capítulos siguientes: Profesores M. Fortea y J.C. Salcedo. © 2016. Grupo de Investigación de Construcciones Arquitectónicas de la UEX.

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ESTRUCTURAS HISTÓRICAS DE FÁBRICAS Y DE MADERA. ANÁLISIS ESTRUCTURAL 1. Teoría de los Estados Límite en las fábricas 2. Línea de Empujes en arcos y bóvedas 3. Comportamiento estructural de arcos y bóvedas 4. Capacidad portante en estructuras de muros 5. Dimensionado de vigas de madera 6. Dimensionado de puntales de madera 6. Seguridad contra incendios en madera Consta este Módulo 2, “Análisis Estructural.” de los capítulos siguientes: Profesores M. Fortea y J.C. Salcedo. © 2016. Grupo de Investigación de Construcciones Arquitectónicas de la UEX.

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Estructuras históricas de fábricas y de madera. Módulo 2. Análisis Estructural

Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

FÁBRICAS. TEORÍA DE LOS ESTADOS LÍMITES 1.- Historia 2.- Sólido rígido 3.- Sólido elástico 4.- Sólido plástico 5.- Estados límites: Principios 6.- Estados límites: Teoremas

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Estructuras históricas de fábricas y de madera. Módulo 2. Análisis Estructural

Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

FÁBRICAS. TEORÍA DE LOS ESTADOS LÍMITES 1.- Historia 2.- Sólido rígido 3.- Sólido elástico 4.- Sólido plástico 5.- Estados límites: Principios 6.- Estados límites: Teoremas

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

GALILEO GALILEI

Procedimiento gráfico para determinar la anchura del muro en función de la luz del arco. Galileo (1564, 1642), ya en edad avanzada, cuando la Inquisición le prohibió enseñar la “nueva astronomía”, se dedicó a la Mecánica, cuyas ideas plasmó en la obra titulada “Los diálogos sobre Dos Nuevas Ciencias”. El libro tiene forma de diálogo en Simplicio, un aristotélico, Salviati que representa al propio Galileo, y Segredo, un buen hombre dispuesto a aprender de todo. En él resume todas las investigaciones sobre la Mecánica constituyendo realmente la introducción de la mecánica estructural analítica.

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

P1

MÉTODOS GRÁFICOS

A

P2

Regla de Blondel: Procedimiento gráfico para determinar la anchura del muro en función de la luz del arco Sea un arco de centro O y sus arranques C y B y su clave A. Se divide el arco en tres partes iguales obteniendo los puntos P1 y P2 (El punto P1 más próximo al C y el P2 al B). Tracemos un arco con centro en B y radio B-P2. Tracemos la recta B P2 y la continuamos hasta que corte al arco anterior. Su intersección nos dará el punto P3. Trazamos una vertical por este punto y así obtenemos el grosor que debe tener el apoyo del arco CAB.

C

B O

P4

P3

Esta regla la popularizó Blondel en su curso de arquitectura de 1675 de ahí que se la conozca con el nombre de “Regla de Blondel.

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORÍA ESTADOS LÍMITES

Jacques Heyman publica en 1966 su artículo “The stone skeleton” en el que con enorme originalidad y lucidez explica la adaptación de la teoría plástica al campo de la construcción tradicional de fábrica. Hasta ahora el modelo que mas se aproxima a la realidad

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

EVOLUCIÓN DEL MODELO TEÓRICO Desde los métodos gráficos utilizados en la antigüedad, hasta las teorías desarrolladas los modelos teóricos han ido evolucionando en paralelo con la evolución del conocimiento. Pero nunca se ha construido “a la ligera”. Cada maestrillo ha tenido su librillo.

P1

C

A

P2

B O

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P4

P3

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

FÁBRICAS. TEORÍA DE LOS ESTADOS LÍMITES 1.- Historia 2.- Sólido rígido 3.- Sólido elástico 4.- Sólido plástico 5.- Estados límites: Principios 6.- Estados límites: Teoremas

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA SÓLIDO RÍGIDO: ECUACIONES UN SOLO TIPO DE ECUACIONES 1. Ecuaciones de equilibrio. equilibrio

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA SÓLIDO RÍGIDO

1. El cuerpo sometido a una acción NO se deforma. Puede desequilibrarse 2. Cuando la acción desaparece el cuerpo NO recupera el equilibrio inicial

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

FÁBRICAS. TEORÍA DE LOS ESTADOS LÍMITES 1.- Historia 2.- Sólido rígido 3.- Sólido elástico 4.- Sólido plástico 5.- Estados límites: Principios 6.- Estados límites: Teoremas

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA SÓLIDO ELÁSTICO: ECUACIONES DOS TIPOS DE ECUACIONES 1. Ecuaciones de equilibrio. 2. Las tensiones internas no deben superar la tensión límite del material

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA SÓLIDO ELÁSTICO

1. El cuerpo sometido a una acción se deforma. 2. Cuando la acción desaparece el cuerpo recupera la geometría inicial 3. La deformación es proporcional a la acción

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

FÁBRICAS. TEORÍA DE LOS ESTADOS LÍMITES 1.- Historia 2.- Sólido rígido 3.- Sólido elástico 4.- Sólido plástico 5.- Estados límites: Principios 6.- Estados límites: Teoremas

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA SÓLIDO PLÁSTICO: ECUACIONES TRES TIPOS DE ECUACIONES 1. Ecuaciones de equilibrio. 2. Las tensiones internas no deben superar la tensión límite del material 3. Para el colapso de la estructura debe producirse un mecanismo. mecanismo

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA SÓLIDO PLÁSTICO

1.- El cuerpo sometido a una acción se deforma. 2.- Cuando la acción desaparece el cuerpo no recupera la geometría inicial

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

FÁBRICAS. TEORÍA DE LOS ESTADOS LÍMITES 1.- Historia 2.- Sólido rígido 3.- Sólido elástico 4.- Sólido plástico 5.- Estados límites: Principios 6.- Estados límites: Teoremas

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA PLÁSTICA PARA FÁBRICAS (HEYMAN) PRINCIPIOS 1. La piedra no tiene resistencia a tracción. 2. La resistencia a compresión de la piedra es infinita 3. No se puede producir el deslizamiento de una piedra sobre otra

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA PLÁSTICA PARA FÁBRICAS (HEYMAN) PRINCIPIOS 1. La piedra no tiene resistencia a tracción. 2. La resistencia a compresión de la piedra es infinita 3. No se puede producir el deslizamiento de una piedra sobre otra

Las dovelas no trabajan a tracción entre sí, incluso aunque exista mortero entre ambas. Se considera que solamente trabajan a compresión

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA PLÁSTICA PARA FÁBRICAS (HEYMAN) PRINCIPIOS 1. La piedra no tiene resistencia a tracción. 2. La resistencia a compresión de la piedra es infinita 3. No se puede producir el deslizamiento de una piedra sobre otra

Las dovelas no trabajan a tracción entre sí, incluso aunque exista mortero entre ambas. Se considera que solamente trabajan a compresión

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA PLÁSTICA PARA FÁBRICAS (HEYMAN) PRINCIPIOS 1. La piedra no tiene resistencia a tracción. 2. La resistencia a compresión de la piedra es infinita 3. No se puede producir el deslizamiento de una piedra sobre otra

Entre las dovelas existe un rozamiento que le impide deslizar unas sobre otras.

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA PLÁSTICA PARA FÁBRICAS (HEYMAN) PRINCIPIOS: 1. La piedra no tiene resistencia a tracción. 2. La resistencia a compresión de la piedra es infinita 3. No se puede producir el deslizamiento de una piedra sobre otra TRES TIPOS DE ECUACIONES: 1. Ecuaciones de equilibrio. 2. Las tensiones internas no deben superar la tensión límite del material 3. Para el colapso de la estructura debe producirse un mecanismo.

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEORIA PLÁSTICA PARA FÁBRICAS (HEYMAN) ESTADOS LÍMITES PARA FÁBRICAS 1.A efectos de cálculo las fábricas se considera que solo trabajan a compresión 2.No es necesario comprobar las tensiones del material pues se supone que admiten tensiones de compresión infinitas 3. Se deben de cumplir las ecuaciones de equilibrio 4. Para el colapso de la estructura debe producirse un mecanismo.

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

FÁBRICAS. TEORÍA DE LOS ESTADOS LÍMITES 1.- Historia 2.- Sólido rígido 3.- Sólido elástico 4.- Sólido plástico 5.- Estados límites: Principios 6.- Estados límites: Teoremas

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEOREMA DE LA SEGURIDAD (HEYMAN)

Si el proyectista puede encontrar un modo en que la estructura se comporte adecuadamente bajo la aplicación de cargas específicas. Entonces la estructura es segura.

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEOREMA DE LA SEGURIDAD (HEYMAN) Independientemente de que el proyectista encuentre una situación de equilibrio, la propia estructura puede encontrar otro sistema de equilibrio que al proyectista ni se le haya pasado por la cabeza. El Teorema de Seguridad viene a decir que si hay una situación de equilibrio, no debemos preocuparnos porque la propia estructura será capaz de encontrarla Profesores M. Fortea y J.C. Salcedo. © 2016. Grupo de Investigación de Construcciones Arquitectónicas de la UEX.

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Capítulo 1. Teoría de los Estados Límites en las fábricas

TEOREMA DE LA SEGURIDAD (HEYMAN) En la fotografía adjunta, aún estando las dovelas colocadas a la inversa, la estructura ha encontrado una situación de equilibrio. Hay al menos una “Línea de Empujes que está dentro de la sección.

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