Guía Completa de Términos y Definiciones en Ingeniería Estructural

Comprendiendo la Importancia de la Terminología Estructural

Términos Esenciales de Ingeniería Estructural Explicados

Navegar por el mundo de la ingeniería estructural puede ser abrumador debido a su terminología especializada. ¡Pero no te preocupes! Ya seas un futuro ingeniero, un entusiasta de la arquitectura o simplemente alguien curioso, hemos desglosado para ti los términos más esenciales del sector.

Sumérgete en esta guía para desmitificar el lenguaje técnico y obtener una comprensión más clara de los conceptos fundamentales que dan forma a nuestro entorno construido.

Viga: La Columna Vertebral de las Estructuras

Un elemento estructural, generalmente horizontal, cuya función principal es soportar cargas perpendiculares a su eje longitudinal. Estas cargas provocan flexión en la viga. Ejemplos incluyen vigas simples, continuas y en voladizo. Las vigas, bigas principales (girders), viguetas (joists) y cabeceros (headers) colaboran para transferir cargas desde los sistemas de piso y techo hacia las columnas. Véase el elemento azul etiquetado “A” en la figura.

Viga‑Columna: Donde la Viga se Encuentra con la Columna

Elemento estructural que resiste tanto flexión (como una viga) como tracción o compresión axial (como una columna).

Estrés de Apoyo (Bearing Stress): Distribución de Fuerzas

Actúa en dirección normal al eje de la viga y no se suma a los esfuerzos por compresión o flexión. Este esfuerzo ocurre en el punto de apoyo y se evalúa de forma local porque no se propaga a lo largo de la viga.

Estrés Normal por Flexión: Respondiendo a Fuerzas Externas

Surge por cargas verticales u horizontales sobre una viga, generando tensiones de compresión y tracción a lo largo de la sección.

Estrés Cortante por Flexión: Resistencia Interna

Proviene de cargas verticales u horizontales. Al cargarse, las fibras en la viga se alargan y contraen, lo cual genera tensión de corte interna que se transmite capa por capa.

Curvatura (Camber): Curva Ascendente en Vigas

Relacionado con la deflexión; se diseña el elemento con una curvatura opuesta anticipada para que, al cargarse, su deflexión sea menor o nula.

Voladizo (Cantilever): Extensión Sin Apoyo

Similar a un trampolín; es la parte de una viga que sobresale sin soporte en su extremo. En la figura, el tramo izquierdo (Tramo 1) representa un voladizo.

Columna: Pilar Vertical de Soporte

Elemento vertical que soporta cargas axiales de compresión desde otros elementos estructurales y las transmite a la cimentación, paralelamente a su eje. En la figura, los elementos verdes están etiquetados como “B”.

Continuidad (Continuity): Conexión Ininterrumpida

Define la transmisión de cargas internas y externas entre elementos estructurales como si no existieran conexiones visibles.

Amortiguamiento (Damping): Disipación de Energía

Es la tasa de reducción de la amplitud en las vibraciones del piso u otras estructuras.

Carga Muerta (Dead Load): Peso Permanente

Incluye el peso de los elementos permanentes de la estructura (losa, vigas, acabados, etc.).

Deflexión (Deflection): Respuesta Estructural

Desplazamiento de un elemento estructural o sistema bajo carga. Los códigos permiten límites específicos según el tipo de sistema.

Carga Dinámica (Dynamic Load): Fuerzas Variables

Carga que varía con el tiempo, como viento, sismos o tráfico.

Zapata (Footing): Soporte en la Base

Placa de concreto bajo una columna o muro que transfiere cargas al suelo. Es la última etapa de la trayectoria de carga. En la figura, son los bloques grises etiquetados como “C”.

Cimentación (Foundation): Base de los Edificios

Elemento de concreto usado para soportar la estructura y transmitir todas las cargas al terreno.

G‑Type Joist Girder: Sistema Especializado

Tipo de viga‑armadura que utiliza viguetas en los puntos donde los diagonales intersectan el alma superior.

Frontón (Gable): Sección Triangular del Techo

Designa el extremo triangular del tejado cuando baja solo por dos lados, con un frente o fondo más alto que las pendientes.

Calibre (Gage/Gauge): Medida de Espesor

Término que define el espesor de una lámina o el espaciado entre orificios o áreas útiles en un elemento.

Big Main (Girder): Soporte Horizontal Principal

Elemento horizontal que descarga directamente en soportes principales y conecta vigas y losas con los soportes verticales. En la figura, son los elementos rojos etiquetados como “D”.

Madera Laminada Colada (Glulam)

Madera estructural fabricada en capas y unidas con adhesivos. Permite fabricar vigas, columnas y armaduras de gran tamaño a partir de árboles más pequeños.

Grado (Grade): Clasificación de Calidad

Puede referirse al nivel del terreno o, en ingeniería estructural, a la calidad del material (por ejemplo, acero grado A992 o A36).

Cabecero (Header): Elemento Sobre Aberturas

Viga corta que soporta otros elementos, generalmente ubicada sobre huecos amplios, como una viga LVL sobre una gran puerta.

Techo a Cuatro Aguas (Hip Roof)

Techo que desciende por cuatro lados. Común en zonas con viento fuerte o nieve.

Vigueta (Joist): Elemento de Soporte Horizontal

Similar a una viga, pero formado por múltiples piezas más ligeras. Puede ser de alma abierta o “I” de madera ingenierizada, generalmente diseñadas como vigas simplemente apoyadas. En la figura, son los elementos negros delgados, etiquetados como “E”.

Kip (k): Unidad de Fuerza

Equivale a 1 000 libras. Se usa en cargas puntuales, pesos estructurales o fuerzas de corte en la cimentación.

Explorando los Tipos de Cargas en Ingeniería Estructural

Cada edificación, desde imponentes rascacielos hasta acogedoras cabañas, está sometida a diversas fuerzas externas e internas. Estas fuerzas, conocidas como cargas, son el pilar fundamental para la estabilidad y el diseño de cualquier estructura.

En ingeniería estructural, comprender las particularidades de estas cargas es clave para la resiliencia y seguridad de una edificación. Acompáñanos a desentrañar su naturaleza y relevancia en la conformación de nuestro entorno construido.

Carga Activa (Loading): Aplicación de Fuerzas

Describe los tipos de fuerzas que un elemento estructural soportará durante la construcción y uso. Generalmente, múltiples condiciones de carga actúan simultáneamente. Aquí definimos los principales y explicamos brevemente las combinaciones de cargas según el código.

Carga (Load): Fuerzas que Actúan en la Estructura

Fuerza aplicada a cualquier elemento de la estructura o a la edificación misma. En ingeniería estructural, una carga se clasifica en diferentes categorías que se usan en las combinaciones de carga.

Carga por Área (Area Load): Fuerzas Distribuidas en Superficie

Carga distribuida sobre una región, típicamente medida en psf (libras por pie cuadrado). Son comunes en sistemas de piso o techos.

Carga Colateral (Collateral Load): Peso No Ocupacional Adicional

Carga muerta adicional —excluye el peso de personas o de la estructura— como tuberías, conductos o cielorrasos. Normalmente se estima en alrededor de 5 psf.

Carga Muerta (Dead Load): Peso Permanente de la Estructura

Carga estática debida al peso de la propia estructura y sus componentes.

Carga Distribuida (Distributed Load): Fuerzas a lo Largo de una Longitud

Carga aplicada a lo largo de un tramo, expresada en plf (libras por pie). Puede ser uniforme o variar a lo largo del elemento.

Carga Dinámica (Dynamic Load): Fuerzas Variables en el Tiempo

Cargas que cambian con el tiempo, utilizadas en análisis dinámicos. El viento y los sismos son ejemplos, aunque también se usan en análisis estáticos.

Carga Viva (Live Load): Peso Temporal

Carga no permanente, como la ocupación o equipos temporales instalados en la estructura.

Carga Puntual: Fuerza Específica en un Punto

Una carga puntual se expresa en libras (lbs) o kips (k) y representa una cantidad única de fuerza aplicada en un solo punto. Las cargas de área o cargas lineales pueden convertirse en una carga puntual multiplicando por el área o la distancia sobre la que actúa la carga.

En el tramo 3 de la figura anterior, se aplica una única carga puntual sobre la viga.

Carga Viva de Techo: Peso Temporal en la Azotea

Una carga viva que solo se aplica en el nivel del techo, normalmente estimada en alrededor de 20 psf (libras por pie cuadrado).

Carga de Lluvia: Peso por Acumulación de Agua

Carga que surge durante el encharcamiento en el techo, debido a la acumulación de agua de lluvia.

Carga Sísmica: Fuerzas Inducidas por Sismos

Carga aplicada a una estructura como consecuencia del movimiento del suelo durante un terremoto. Estas cargas suelen actuar en la dirección horizontal, tal como se indica en la figura.

Carga de Nieve: Peso por Acumulación en Techos

Carga producida por la acumulación de nieve y corrientes en el techo.

Carga Estática: Fuerzas Invariables en el Tiempo

Tipo de carga que no cambia con el tiempo, e incluye las cargas muerta, viva, viva de techo, de lluvia, de nieve, así como las equivalentes estáticas de viento y sismo.

Carga por Torsión: Fuerzas que Generan Giro

Carga aplicada perpendicular al elemento estructural, generando un momento de torsión alrededor de su eje longitudinal.

Carga de Torsión (Torsion Loads): Fuerzas que Retuercen Miembros

Fuerza aplicada perpendicular al miembro que provoca un giro alrededor de su eje. Un par de fuerzas en un plano perpendicular al eje genera torsión simple.

Expandiendo tu Conocimiento en Ingeniería Estructural

El campo de la ingeniería estructural es extenso, sofisticado y en constante evolución. Como columna vertebral de los paisajes urbanos, fusiona ciencia, arte e innovación para dar forma a estructuras seguras, funcionales y estéticamente armónicas.

Profundizar en esta disciplina permite descubrir conceptos desde la ciencia de materiales hasta el diseño sostenible, y valorar los elementos que sostienen la vida moderna: puentes, rascacielos y hogares.

Combinaciones de Carga: Unión de Tipos de Cargas

Las combinaciones de carga generan condiciones de carga que incorporan múltiples fuerzas actuando simultáneamente, ajustadas estadísticamente según su probabilidad de coincidencia.

Trayectoria de Carga (Load Path): Transferencia Continua de Fuerzas

Describe el recorrido que realizan las cargas hasta llegar al suelo. Asegurar una trayectoria continua es la función esencial del ingeniero estructural.

Módulo de Elasticidad (E): Medida de Rigidez del Material

También llamado módulo de Young, representa la pendiente de la curva tensión-deformación en su zona elástica. Para el acero estructural, E ≈ 29 000 ksi.

Momento: Fuerza Rotacional

Momento es la tendencia de una fuerza a generar rotación alrededor de un punto o eje, lo que provoca tensiones de flexión.

Conexión Rígida o de Momento (Moment Connection)

Conexión que transmite corte y momento, también conocida como conexión fija. Común en marcos rígidos diseñados para resistir fuerzas laterales.

Momento de Inercia (I): Resistencia a la Rotación

Propiedad que cuantifica la resistencia geométrica de un elemento estructural al giro.

Tensión Normal: Esfuerzo Axial en los Elementos

La tensión normal en una viga es el resultado de una carga axial, ya sea de compresión o tracción, que actúa a través del centroide de la sección. Aunque esta tensión puede no distribuirse uniformemente cerca de los puntos de carga, se suele calcular como un promedio para fines de análisis.

Conexión Articulada (Pin Connection): Mecanismo de Soporte Simplificado

Una conexión articulada transfiere únicamente fuerzas de corte hacia la reacción. Es el tipo de conexión más común en estructuras con elementos repetitivos. El soporte B en la figura de ejemplo es una conexión articulada con dos reacciones: una fuerza vertical y una horizontal.

Pendiente (Pitch): Definiendo la Inclinación de un Elemento

La pendiente es la relación entre la elevación total y el ancho total. Es una medida ampliamente utilizada para describir la inclinación de un sistema de techado.

Libras por Pie Lineal (plf): Medición de Cargas Distribuidas

Una carga distribuida que actúa sobre un elemento se expresa en lb/ft (plf). Las dos cargas lineales mostradas en la figura se representan con esta unidad.

Libras por Pie Cuadrado (psf): Medición de Cargas por Área

Una carga de área actúa sobre una superficie y se mide en lb/pie² (psf).

Reacción: Fuerzas en los Apoyos

Una reacción es la fuerza o momento que se produce en un apoyo. Cuando las fuerzas se transfieren de un elemento a otro, la fuerza de reacción es la que se transmite. En cada apoyo del esquema, las reacciones están representadas por flechas rosas.

Corte (Shear): Fuerzas Paralelas y Opuestas

Las fuerzas de corte se describen como fuerzas que actúan de manera paralela y en direcciones opuestas. Estas fuerzas generan deslizamiento entre materiales o elementos estructurales, ya sea en dirección vertical (como en una conexión articulada) o horizontal (como en un muro cortante).

Apoyo Simple (Simply Supported): Mecanismo Básico de Soporte de Vigas

Un elemento cuyo extremo tiene una conexión articulada y el otro un rodillo. Es el tipo de viga más común. El tramo 2, el central de la figura, si estuviera solo, sería una viga simplemente apoyada.

Losa (Slab): Sistema de Piso o Techo de Concreto

Sistema estructural de concreto que forma un piso o techo, con espesores típicos de 3 a 8 pulgadas.

Luz (Span): Distancia entre Apoyos

La luz es la distancia entre dos apoyos que sostienen un mismo elemento estructural.

Rigidez (Stiffness): Resistencia a la Deformación

Es la pendiente de la curva fuerza-desplazamiento. La rigidez indica la capacidad de un elemento para resistir deformaciones.

Acero Estructural: Metal para Elementos Portantes

Acero certificado, adecuado para elementos que soportan cargas dentro de una estructura.

Tirante (Strut): Componente de un Sistema de Arriostramiento

Elemento que forma parte de un sistema de refuerzo, diseñado para resistir fuerzas de tracción y compresión.

Montante (Stud): Elemento Vertical en Paredes

Elemento vertical fabricado en madera (2x) o acero conformado en frío, utilizado en tabiques. Se colocan cada 16″ a 24″ pulgadas de separación. En extremos de muros, a veces se duplican y se denominan “King Stud”.

Tensión Cortante por Torsión: Resultado del Torque

Esfuerzo cortante resultante de un torque aplicado a una viga. Cada sección transversal del elemento experimenta este tipo de tensión en el plano de la sección.

Tensión por Deformación (Warping Stress): Causada por Torque en Vigas No Circulares

Tensión poco considerada en el diseño general de vigas. Surge cuando un torque actúa sobre una viga de sección no circular, lo que produce una deformación fuera del plano y genera tanto tensiones normales como cortantes.

Profundiza en la Ingeniería Estructural

La ingeniería estructural no se limita a vigas, columnas y cálculos de carga; es una sinfonía entre ciencia y creatividad que da vida a los edificios. Al adentrarte en este fascinante campo, descubrirás una riqueza de conceptos, desde la ciencia de los materiales hasta el arte del diseño sostenible. Cada proyecto es un rompecabezas, donde se equilibran estética, funcionalidad y seguridad.

Explorar esta disciplina es valorar a los guardianes silenciosos: puentes que conectan ciudades, rascacielos que acarician las nubes y hogares que protegen familias. Sumérgete en el mundo estructural, donde cada estructura cuenta una historia.

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