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R Las estructuras son un elemento esencial del proceso de construcción y constituyen, E L sin embargo, uno de los conceptos más difíciles de aprehender por parte de los arquitectos. H U Si bien los ingenieros de estructuras son los responsables de realizar el cálculo estructural B de un edificio, los arquitectos deben tener los conocimientos adecuados y suficientes sobre R E teoría y análisis estructural para proyectarlo. GB U NZ Bajo el sello inconfundible del maestro del dibujo arquitectónico Francis D. K. Ching, IS HA este manual ilustrado propone un nuevo enfoque del diseño estructural que pone de relieve L CG la relación de los sistemas estructurales de un edificio —entendidos como un conjunto U .O integrado de elementos con sus propios patrones, sistema y escala— con los aspectos KD fundamentales del proyecto arquitectónico. Los sistemas estructurales en los edificios se · D.E abordan a partir de distintos aspectos, como la composición formal y espacial, la adecuación Y U al programa, la coordinación con otros sistemas del edificio y el cumplimiento de la SO normativa técnica, o la revisión del desarrollo histórico de los materiales y las estructuras IN CO empleadas en la arquitectura. N. S AY R Manual de estructuras ilustrado es, en definitiva, una guía práctica del diseño de RR A estructuras que no solo concibe el diseño estructural como una parte más del proyecto sino F B que también proporciona a estudiantes y profesionales toda la información necesaria para tomar decisiones bien fundamentadas durante su proceso de desarrollo. O Francis D. K. Ching (Honolulú, 1943) es profesor emérito del College of Built Environments D de la University of Washington (Seattle), donde ha ejercido la mayor parte de su larga trayectoria como docente. Desde la edición en 1974 de Architectural Graphics (Manual de A MANUAL dibujo arquitectónico, 1976), la primera de una larga serie de obras que han hecho R internacionalmente famoso a este maestro del dibujo arquitectónico, Ching ha publicado T títulos tan importantes como Diccionario visual de arquitectura (1997), Dibujo y S DE ESTRUCTURAS proyecto (con S. P. Juroszek 1999), Diseño de interiores (con C. Binggeli, 2011) y Una historia U universal de la arquitectura (con M. M. Jarzombek y V. Prakash, 2011), todos ellos editados por la Editorial Gustavo Gili. L I ILUSTRADO Barry S. Onouye es ingeniero y profesor emérito de la University of Washington (Seattle), S donde imparte cursos sobre estructuras en el College of the Built Environment. Es coautor A de Statics and Strength of Materials for Architecture and Building Construction (2011). R FRANCIS D. K. CHING U Douglas Zuberbuhler es arquitecto y profesor de la University of Washington (Seattle), donde imparte clases de proyectos. También es decano adjunto del College of the Built T BARRY S. ONOUYE · DOUGLAS ZUBERBUHLER Environment. C U R T S E .d e vre s E e D r sthg ir llA L .iliG o A va tsu G U la iro N tidE .9 0 A 02 © M thg iryp o C 15:26:45. manual de estructuras ilustrado.indd 1 26/01/14 19:17 Manual de estructuras ilustrado .d e vre s e r sth g ir llA .iliG o va tsu G la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C 15:11:28. .d e vre se r sth g ir llA .iliG o va tsu G la iro tid E .9 0 0 Editorial Gustavo Gili, SL 2 © th Rosselló, 87-89, 08029 Barcelona, España. Tel. (+34) 93 322 81 61 g iryp Valle Bravo, 21, 53050 Naucalpan, México. Tel. (+52) 55 55 60 60 11 o C 15:11:28. Manual de estructuras ilustrado Francis D. K. Ching Barry Onouye .de Douglas Zuberbuhler vre se r sth g ir llA .iliG o va tsu Traducción de Carlos Jiménez Romea G la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C 15:11:28. Título original: Building Structures Illustrated, publicado por John Wiley & Sons, Inc., Hoboken (Nueva Jersey), 2009. Diseño de la cubierta: RafamateoStudio Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a la Cedro (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.conlicencia. com) si necesita reproducir algún fragmento de esta obra. La Editorial no se pronuncia ni expresa ni implícitamente respecto a la exactitud de la información contenida en este libro, razón por la cual no puede asumir ningún tipo de responsabilidad en caso de error u omisión. Todos los derechos reservados. Esta traducción se publica con la autorización del editor original en lengua inglesa John Wiley & Sons Inc. © de la traducción: Carlos Jiménez Romea © John Wiley & Sons, Inc., 2009 y para esta edición © Editorial Gustavo Gili, SL, Barcelona, 2014 ISBN: 978-84-252-2241-2 (digital PDF) www.ggili.com .d e vre se r sth g ir llA .iliG o va tsu G la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C 15:11:28. Índice Prólogo… vii 1 Estructuras…1 2 Esquemas estructurales…39 3 Elementos portantes horizontales…81 4 Elementos portantes verticales…135 5 Estabilidad lateral…179 6 Estructuras de grandes luces…217 7 Estructuras de edificios en altura…249 8 Integración de instalaciones…273 Bibliografía…303 Índice…305 .d e vre se r sth g ir llA .iliG o va tsu G la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C 15:11:28. .d e vre se r sth g ir llA .iliG o va tsu G la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C 15:11:28. Prólogo El ámbito de las estructuras cuenta con numerosos textos y muy destacados. Unos centran su atención en aspectos como la estática y la resistencia de materiales, en el diseño y el análisis de elementos estructurales, como vigas y pilares, o en determinados materiales estructurales. Para los profesionales es fundamental comprender el comportamiento de los distintos elementos estructurales bajo distintos estados de carga, ya que de ahí se deriva la habilidad de elegir los materiales, las formas, las dimensiones y los sistemas constructivos más adecuados en cada caso. Este libro centra sus esfuerzos en presentar las estructuras como sistemas de elementos interrelacionados que sirven para crear y dar soporte a los entornos habitables que denominamos arquitectura. Una característica esencial de esta publicación es que se aproxima a las estructuras de una forma global. Parte de una revisión concisa de la evolución de los sistemas estructurales a lo largo de la historia, y plantea la idea de que estos esquemas estructurales, patrones de soportes y vigas, no solo sirven para fines estructurales, sino que también refuerzan una determinada idea arquitectónica. El núcleo de este libro consiste en un examen de los sistemas horizontales y verticales que albergan nuestras actividades, y cómo contribuyen a las dimensiones verticales de la forma y el espacio. A continuación revisa los aspectos críticos de la estabilidad y las cargas laterales, las propiedades específicas de las estructuras de grandes luces y las estrategias actuales para edificios de gran altura. El capítulo final contiene una breve e importante revisión de la integración de los sistemas estructurales con otros elementos de la edificación. Aunque este texto evita deliberadamente una aproximación estrictamente matemática a las estructuras, no deja de lado los principios fundamentales que gobiernan el comportamiento de los elementos, sus conexiones y sistemas estructurales. Con el fin de servir de guía en el proceso preliminar de proyecto, todos los temas están ilustrados con numerosas ilustraciones que informan, instruyen y, tal vez, inspirarán ideas sobre cómo un modelo estructural puede apoyar una idea de proyecto. Los autores confían en que este trabajo tan pródigo en ilustraciones sirva como recurso de consulta tanto para estudiantes de arquitectura como para jóvenes profesionales, a la hora de comprender los sistemas estructurales como parte esencial e integral del proceso y de la ejecución del proyecto. Equivalentes métricos El Sistema Internacional (SI) de unidades es un sistema de unidades físicas coherentes aceptado en el ámbito internacional. Emplea el metro, el kilogramo, el segundo, el amperio, el grado kelvin y la candela como unidades básicas de longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura e intensidad luminosa respectivamente. Para reforzar la comprensión del SI, a lo largo del libro se .d proporcionan equivalentes métricos de acuerdo con las siguientes convenciones: e vre ser sth • Todas las cifras se indican en metros (m), centímetros (cm) o milímetros (mm) g conforme a las convenciones de los distintos oficios del sector de la construcción. ir llA • Se han incluido entre paréntesis las medidas en pies y en pulgadas en aquellos casos .iliG en los cuales se ha considerado relevante o informativo (por ejemplo, por tratarse o vatsu de productos comerciales que se fabrican siguiendo dicho sistema de unidades). G • 1 pie = 0,305 m; 1 pulgada = 1” = 25,4 mm. la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C vii 15:11:28. .d e vre se r sth g ir llA .iliG o va tsu G la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C 15:11:28. 1 Estructuras .d e vre se r sth g ir llA .iliG o va tsu G la iro tid E .9 0 0 2 © th g iryp o C 13:57:30.