Sistema estructural

El término sistema estructural o marco estructural en ingeniería estructural se refiere al subsistema resistente a cargas de un edificio u objeto. El sistema estructural transfiere cargas a través de elementos o miembros interconectados.

Las estructuras utilizadas comúnmente se pueden clasificar en cinco categorías principales, según el tipo de tensión primaria que pueda surgir en los miembros de las estructuras bajo cargas importantes de diseño. Sin embargo, dos o más de los tipos estructurales básicos que se describen a continuación se pueden combinar en una sola estructura, como un edificio o un puente, para cumplir con los requisitos funcionales de la estructura.

• Estructuras de tracción: Los miembros de las estructuras tensiles están sujetos a una tensión pura bajo la acción de cargas externas. Debido a que el estrés tensivo se distribuye uniformemente en la zona transversal de los miembros, el material de tal estructura se utiliza de la manera más eficiente.
• Estructuras compresivas: Las estructuras de compresión desarrollan principalmente tensiones compresivas bajo la acción de cargas axiales. Debido a que las estructuras compresivas son susceptibles de adelgazamiento o inestabilidad, la posibilidad de estos fallos debe considerarse en su diseño. Si es necesario, se debe proporcionar un bracing adecuado para evitar tales fallos.
• Trusses: Los Trusses se componen de miembros rectos conectados en sus extremos mediante conexiones con cableado para formar una configuración estable. Debido a su peso ligero y alta resistencia, se encuentran entre los tipos de estructura más utilizados.
• Estructuras de lana: Son estructuras como hormigón armado o paredes de madera, que se utilizan en edificios de varios pisos para reducir los movimientos laterales debido a cargas de viento y excitaciones del terremoto. Las estructuras de ojeras se desarrollan principalmente en el plano con tensiones de flexión relativamente pequeñas bajo la acción de cargas externas.
• Estructuras de financiación: Las estructuras dominantes desarrollan principalmente tensiones de flexión bajo la acción de cargas externas. Las tensiones de corte asociadas con los cambios en los momentos de curvatura también pueden ser significativas, y deben ser consideradas en su diseño.

Edificios de gran altura

El sistema estructural de un edificio de gran altura está diseñado para hacer frente a cargas de gravedad verticales, así como cargas laterales causadas por el viento o la actividad sísmica. El sistema estructural consta únicamente de los miembros diseñados para soportar las cargas, y todos los demás miembros se denominan no estructurales.

En 1969, Fazlur Khan introdujo una clasificación para el sistema estructural de un rascacielos y se amplió para incorporar estructuras interiores y exteriores. El sistema primario de resistencia a cargas laterales define si un sistema estructural es interior o exterior. Son posibles las siguientes estructuras interiores:

• Marco acolchado
• Marco rígido
• Marco robusto y marco de pared
• Estructuras exageradas (soportando sobrehangs)

Las siguientes estructuras exteriores son posibles:

• Buttresses
• Diagrid
• Exoskeleton
• Space truss
• Superframe
• Tubo (estructura)