Tipos de Cubiertas para Construção

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UNIVERSIDAD MESOAMERICANA 
LICENCIATURA EN ARQUITECTURA 
MADC. MARVING ALLANG ALDRING 
BALLINAS MORENO 
MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS 
DE CONSTRUCCIÓN II 
INVESTIGACIÓN DE CUBIERTAS 
MARTHA LAURA PÉREZ LÓPEZ 
CUARTO SEMESTRE GRUPO B 
 
 
 
 
 
 
 
 
SAN CRISTÓBAL DE LAS CASAS, CHIAPAS. 
3 DE ABRIL DEL 2020 
 
 2 
ÍNDICE 
ÍNDICE .................................................................................................................................................................... 2 
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................... 3 
LOSAS PLEGADAS ..............................................................................................................................................4 
Características ........................................................................................................................................................... 4 
Comportamiento estructural de placas plegadas.............................................................................................. 4 
Función estructural de los diafragmas extremos .............................................................................................. 5 
Sistema de placa doblada ........................................................................................................................................ 5 
Ventajas y desventajas ............................................................................................................................................. 6 
Ejemplo. Bamboo Forest and Corinth Hut, Japón. ........................................................................................... 6 
CASCARONES ...................................................................................................................................................... 6 
Características ........................................................................................................................................................... 7 
Fundamentación estructural................................................................................................................................... 7 
Mecanismos de desviación de cargas ................................................................................................................... 7 
Superficies geométricas ........................................................................................................................................... 9 
Tipo de sistemas estructurales .............................................................................................................................. 9 
Ventajas y desventajas ........................................................................................................................................... 10 
Ejemplo. Axis Mundí Propuesta para la catedral de Estrasburgo, Francia ................................................ 10 
CUBIERTA ESPECIAL ......................................................................................................................................... 11 
Características ......................................................................................................................................................... 11 
Función ...................................................................................................................................................................... 11 
Elementos que conforman el sistema estructural ........................................................................................... 11 
Tipos .......................................................................................................................................................................... 12 
Clasificación ............................................................................................................................................................. 12 
Ejemplo Polideportivo de Palafolls, Barcelona, España. ................................................................................. 13 
CUBIERTA GEODESICA .................................................................................................................................... 15 
PROYECCIÓN ORTOGONAL ............................................................................................................................. 19 
CONCLUSIÓN ..................................................................................................................................................... 20 
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................................... 21 
 
 
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INTRODUCCIÓN 
 
Este trabajo de investigación contiene cuatro tipos de cubiertas: 
 Losas plegadas 
 Cascarones 
 Cubierta especial 
 Cubierta geodésica 
Veremos estos temas con el fin de conocer tanto sus características y funciones, así como 
sus ventajas y desventajas, y porqué son utilizadas en la construcción, 
Es importante conocer los tipos de cubiertas ya que es el elemento que nos protege contra 
agentes climáticos, para resguardo y seguridad para que un espacio diseñado para el ser 
humano sea habitable, y con la estructura adecuada para soportar las cargas necesarias para 
cada proyecto. 
También incluye un diseño en proyección ortogonal de una cubierta, basada en el 
conocimiento adquirido durante la investigación, tanto lo estructural como lo estético. 
 
 4 
LOSAS PLEGADAS 
Características 
Son laminas planas, unidas por sus bordes y aristas, 
y apoyadas en sus extremos. Pueden comportarse 
como losas, en general todas las estructuras pueden 
ser plegadas para aumentar su inercia. Se utiliza 
esta estructura solicitada a flexión, losas y pórticos; 
se presta para el diseño de plantas de edificios en 
altura, para resistir acción de cargas horizontales. 
 Son superficies dobladas, generalmente 
hechas de concreto de poco espesor y reforzado con malla de acero. 
 Los dobleces los hacen rígidos y fuertes. 
 Se obtienen claros más amplios con menos material. 
Comportamiento estructural de placas plegadas 
El comportamiento de las placas plegadas se favorece al tener fuerzas de membrana debido 
a su geometría que hace que, además de las fuerzas debidas a flexión, aparezcan fuerzas 
horizontales que dan resistencia al sistema. Para lograr que la estructura tenga estabilidad 
es necesario restringir su desplazamiento, colocando diafragmas extremos o intermedios. 
Adicionalmente, para resistir torsión y/o flexión, se requieren trabes en las aristas que 
mejoran el comportamiento estructural en general. La única forma de saber el 
comportamiento real de una estructura, al efectuar 
ensayes. Sin lo anterior, la teoría no puede ser 
verificada y por lo tanto, se tiene la incertidumbre 
para construir dichas estructuras. Sin embargo, 
dado lo costoso que es realizar dichas pruebas a 
escala real, los modelos a escala quedan como una 
alternativa. Aunque sigue presente la incertidumbre 
de si el modelo a escala se comportará de la misma 
forma que la estructura real. Es por ello que, a partir 
de un sistema de nueve placas plegadas con la 
configuración de 9 placas, se aplican las 
metodologías propuestas en años anteriores por 
investigadores que han dedicado su vida a encontrar 
métodos prácticos para diseñar las estructuras de 
manera segura y eficiente. 
Hunter's Point South Park. Nueva York, E.U 
Bamboo Forest and Corinth Hut. Osaka, Japón. 
Diagrama de momentos para condición de 
peso propio para el sistema de 6 placas 
plegadas (primera aproximación). 
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Función estructural de los diafragmas extremos 
Se pueden construir de madera, acero, aluminio o concreto armado. Las de concreto armado 
suelen ser económicas, pueses posible preparar su encofrado con tablones rectos, o bien 
prefabricar las losas de concreto en tierra izarlas hasta su lugar y conectarlas soldando las 
barras transversales en el pliegue, con la que se evita la mayor parte del encofrado. 
Para mejorar la estabilidad de un sistema de placas plegadas, se colocan en sus extremos, 
los diafragmas transversales, que pueden ser de dos tipos: 
 Diafragmas completamente rígidos (porciones sólidas). 
 Diafragmas elásticos. 
La estabilidad es dependiente del tipo de apoyo que tenga cada una de las placas 
componentes del sistema. las placas que componen el sistema de placas plegadas, de 
acuerdo al tipo de apoyo que tengan en sus bordes, pueden considerarse como: 
 En cantiliver (en la dirección transversal de la estructura). 
 Como miembro sometido a torsión (viga de arista con rigidez torsional). 
 Placa soportada en tres lados. 
 Placa soportada en cuatro lados, con viga de arista. 
 Placa soportada en cuatro lados, con soporte de muro de tabique. 
 Placa soportada en cuatro lados, con soportes tipo puntal. 
Sistema de placa doblada 
 Prismática 
 Forjado (chapa plegada) 
 Casetón plegado 
 Bóveda de cañón plegada 
 Poliédricas 
 Pliegue piramidal 
 Pliegue triangular 
 Intercepcionadas 
 Biaxal 
 Triaxal 
 Lineales 
 Viga plegada 
 Pórtico plegado 
 Bóveda plegada 
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Ventajas y desventajas 
 
Ejemplo. 
Bamboo Forest and Corinth Hut, Japón. 
 
 
 
VENTAJAS DESVENTAJAS 
Las placas plegadas están siendo usadas 
para sustituir a las cimbras ya que poseen 
mayor estabilidad. 
Tiempos de vida corto 
Mejor visión bajo ambientes iluminados. Proceso de fabricación caro 
Más económicos. Impacto medioambiental 
Más delgadas y flexibles. 
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CASCARONES 
Características 
Son laminas curvas que logran el equilibrio de las 
cargas externas por medio de: combinación de 
esfuerzos de tracción compresión normales a la 
sección estudiada y tangenciales a su curvatura. 
Las superficies estructurales pueden cubrir un 
espacio y soportar cargas sin otros medios 
auxiliares. 
Las superficies portantes trabajan mejor si las 
fuerzas son paralelas a la superficie, y no es adecuado que la carga sea perpendicular (ver 
cargas y esfuerzos), es decir se busca construir superficies verticales ya que las cargas por 
gravedad “bajan”, pero no son propias para cubrir un espacio. 
Fundamentación estructural 
 Para lograr la funcionalidad espacial de las superficies se busca que las fuerzas sean 
oblicuas a las superficies, o dicho de otra manera, se mezcla la virtud estructural de 
un “muro” con la capacidad de cubierta de una losa o placa, y se logran superficies 
funcionales. 
 Continuidad de la superficie y una forma adecuada, se pueden considerar como el 
segundo requisito de las superficies portantes. 
 Geometría para garantizar trabajo estructural y estética. 
Las superficies portantes trabajan mejor si las fuerzas son paralelas a la superficie, y no es 
adecuado que la carga sea perpendicular (ver cargas y esfuerzos), es decir se busca construir 
superficies verticales ya que las cargas por gravedad “bajan”, pero no son propias para cubrir 
un espacio. 
Mecanismos de desviación de cargas 
Las láminas resisten por la descomposición de las 
cargas, generando así esfuerzos de tracción y 
compresión, combinados así en cada cm2 de la 
estructura. Las cascaras resisten por su 
continuidad superficial y no por la cantidad del 
material, basándose en el momento de inercia, 
definiéndose como la capacidad de un elemento 
estructural a resistir por su forma. 
 8 
 
Cascarón apoyado sobre tambor, las líneas de 
esfuerzos de tracción y compresión son uniformes, es 
decir son anillos unas y arcos las otras. 
Apoyado sobre columnas, las líneas se condicionan a 
estos apoyos, ambas líneas de esfuerzos los buscan. 
El encuentro entre los arcos y anillos 
genera el corte, el cual es mínimo; la otra 
causa es una deformación de a superficie 
causada por fuerzas externas laterales o 
concentradas, las cuales pretenderán 
“sacar un bocado de la cáscara”. 
Se pueden generar cañones largos o cortos, en estos últimos las tensiones son menores, se 
pueden comportar como pequeñas vigas o losas o arcos sucesivos; los cañones largos sí 
generan tensión en su borde. Generan empuje, también mínimos, se pueden rigidizar y 
estabilizar ya sea con elementos externos en los bordes largos o en los tímpanos, con vigas, 
muros, tensores. 
 
 
 
 
 
 
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Superficies geométricas 
 Superficie de simple curvatura: 
 Los bordes curvos apoyan sobre los tímpanos, elementos característicos de 
esta estructura, es una superficie reglada sobre el plano, y su generatriz no 
tiene forma definida. 
 Superficie de doble curvatura total positiva: 
 Casquetes: debe cumplir requisitos como la continuidad superficial y de sus 
apoyos, pero su generatriz tiene forma libre. 
 Superficie de doble curvatura total negativa: 
 Paraboloide Hiperbólico: es una de las estructuras mas utilizadas, por ser una 
superficie reglada. 
Tipo de sistemas estructurales 
 Clásticas 
 Curvatura simple 
 Cilíndrica 
 Cónica 
 Intercepcionada 
 Sinclásticas 
 Forma de cúpula 
 Rotacional 
 Trasnacional 
 Anticlásticas 
 Forma “silla de montar” 
 Rotacional 
 Traslacional 
 De superficie reglada 
 Lineales 
 Tipo viga 
 tipo pórtico 
 Tipo arco 
Las cascaras las hay construidas en madera, acero y materiales plásticos. Aunque son ideales 
para construir en concreto armado. Las cascaras delgadas permiten la construcción 
económica de cúpulas y otros techos curvos de formas diversas, gran belleza y excepcional 
resistencia. 
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Ventajas y desventajas 
Ventajas Desventajas 
Libertad de forma al diseñar. Impermeabilización mas compleja 
Uso de superficie reglada (encofrado 
simple) 
Aislamiento termino y acústico 
Uso de estructuras neumáticas como 
encofrado recuperable 
Condensación de humedad 
Prefabricación de sectores Costo de mano de obra 
 
Limitación de las luces (debido a 
deformación por dilatación) 
 
Ejemplo. 
Axis Mundí Propuesta para la catedral de Estrasburgo , Francia 
 
 
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CUBIERTA ESPECIAL 
Características 
Es un método constructivo que posee una estructura compuesta por 
un gran número de elementos de acero semejantes, relativamente 
pequeños y estandarizados que conforman una retícula 
tridimensional, estos elementos están unidos a través de nudos de 
acero. Estas estructuras son de formas geométricas muy variadas 
Función 
La función más principal que tiene una cubierta es la protección y aislamiento del edificio. 
Dentro de eso tenemos diferentes funciones: 
 Impermeabilidad 
 Es la principal función de una cubierta, 
impedir que el agua entre en el interior del 
edificio. 
 Estabilidad 
 La cubierta tiene que soportar su propio 
peso y las sobrecargas de nieve, agua y 
viento. También a sus propias dilataciones. 
 Aislamiento 
 La cubierta debe tener aislamiento frente 
a cambios de temperatura, acústicamente 
y resistencia al fuego. 
 Durabilidad 
 La otra función principal de una cubierta, 
es que sea duradera frente a las diferentes 
acciones atmosféricas. 
Elementos que conforman el sistema estructural 
 Correas 
 Vigas portantes 
 Pilares estructurales 
 Pilares de cierre 
 Anclajes 
 Arriostramiento 
 
 Lucernario 
 Canalones 
 Aislamiento térmico 
 Falso Techo 
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Tipos 
 Cerchas: Su estructura se basa 
principalmente en la triangulación 
para soportar una cubierta sin 
apoyos intermedios llamadas 
cerchas. En una cercha se trabaja con barras inclinadas que están sometidas a 
compresión, mientras que las barras horizontales trabajan a tracción. 
 Mallas espaciales (nudos) También, basándose en el principio de triangulación 
(al igual que las cerchas), se construyen las Mallas Espaciales. Se tratan de 
mallas tridimensionales que se forman a partir de la uniónde barras de 
pequeña sección y longitud. Este sistema permite diseños variados; sin 
embargo, su ventaja más importante es el sencillo montaje a la hora de 
efectuar la construcción de la cubierta. 
 Cubiertas colgantes: Las cubiertas colgantes son 
estructuras que pueden estar suspendidas de 
cables catenarios para cubrir grandes luces sin 
componentes estructurales internos a la vista. A 
través de cuerdas trenzadas o cables de acero, quedan suspendidos entre los zunchos 
de compresión del perímetro del hormigón armado o el acero. 
 Cubiertas de chapa Se trata de una cubierta de 
chapa conformada en placas normalizadas de acero 
galvanizado, apoyada sobre correas, dando 
estanqueidad a la cubierta. Esto es aplicable a todos 
los diferentes tipos de cubiertas de acero 
galvanizado de una obra. 
Clasificación 
 Estructuralmente: las estructuras espaciales son un sistema portante que requiere de 
un análisis tridimensional que no puede ser analizado en términos de cooperación de 
elementos en dos dimensiones o planos. 
 Topológicamente: las estructuras espaciales en arquitectura son las estructuras 
destinadas al logro de un mayor espacio o superficie arquitectónica, como son las 
estructuras de cubierta. 
 Arquitectónicamente: las estructuras espaciales definen un espacio impactante, 
envolviendo al espectador en las tres dimensiones. 
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 Funcionalmente: las estructuras espaciales requieren de un espacio en tres 
dimensiones para desarrollar su comportamiento resistente, y se caracterizan por sus 
grandes dimensiones que les permite contener un gran volumen libre. 
Ventajas y Desventajas 
 Ventajas 
 Reparto de las cargas en todos sus elementos. 
 Fácil instalación de servicios (eléctricos, aire acondicionado...) debido a la forma 
de estas estructuras. 
 Gran robustez. Debido al elevado número de elementos que constituyen las mallas 
espaciales, aunque uno (o varios) falle, no se produce el colapso total de la 
estructura. - Empleo de componentes prefabricados. 
 Estructuras ligeras 
 Reducción de gasto de material. 
 Libertad en la localización de los apoyos, ya que pueden soportarse en cada uno 
de sus nudos. 
 Geometría regular, lo que las dota de facilidad en la construcción. 
 Facilidad de elevación. 
 Inconvenientes 
 Coste elevado en comparación con otras estructuras. 
 Dependiendo del sistema de montaje empleado, puede requerir mucho tiempo. 
 Baja resistencia frente al fuego. 
 
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Ejemplo 
Polideportivo de Palafolls, Barcelona, España. 
 
 
 
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CUBIERTA GEODESICA 
Características 
Son estructuras que forman una semiesfera (Mitad de 
una esfera geodésica). La piel o cara puede tener la 
forma de los hexágonos, triángulos o cualquier otro 
polígono con diferentes tamaños, tenemos des pequeñas 
hasta de muchos metros en sus aristas. Las piezas que 
forman la cúpula geodésica se ensambla y une 
correlativamente hasta obtener el “caparazón” cuyos 
vértices deben de coincidir con la superficie de la esfera. 
Normalmente por el tipo de material utilizado en la 
estructura; madera, aluminio… etc. Dispone de poco peso 
con relación a elementos estructurales cotidianos. Su 
forma cumple el teorema de poliedros de Euler (Define 
la relación entre el número de aristas, caras y vértices 
de un poliedro convexo). 
Genesis 
Mediante la subdivisión geométrica de un poliedro, 
generalmente se utiliza el icosaedro proyectando sus 
aristas hacia la esfera imaginaria que lo circunscribe, 
obteniendo un icosaedro esférico. Las barras y los nudos 
mediante los cuales se articulan, conforman los dos 
componentes principales de estas estructuras. Las barras 
se organizan subdividiendo los triángulos que conforman el 
icosaedro esférico; subdivisión que puede tomar también 
otras formas geométricas tales como hexágonos o rombos. 
Es mediante esta subdivisión que se va logrando la malla 
espacial, subdivisión que lleva el nombre de frecuencia y 
que corresponde al número de partes en que está dividido 
cada lado del triángulo esférico básico que forma el 
icosaedro esférico. Obviamente a mayor frecuencia nos 
acercaremos más a la forma esférica, la cual se puede 
definir como una geodésica de frecuencia infinita. 
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Sistema constructivo 
Una de las principales dificultades reside en la determinación de la longitud de las aristas y 
número de triángulos que se traduce en lo que se llama frecuencia basada en las 
matemáticas. 
Nos podemos encontrar con la frecuencia v3, v4, v5, v6… Es la medida que indica el Nº de 
subdivisiones que se practica en el triángulo del icosaedro que formará la cúpula. Si 
aumentamos la frecuencia, mayor serán las divisiones, por lo que tendremos más triángulos 
elevando su resistencia, a la par que también la complejidad en su realización. 
Comportamiento energético 
El ahorro y optimización 
energética de un domo geodésico 
es de merecer su estudio con unas 
ventajas palpables con relación a la 
construcción tradicional, incluso 
algunos expertos auguran ahorros 
energéticos del 50%. Son 
sustentabilidad y eficiencia a partir 
de la geometría. 
Clasificación 
 Los domos monolíticos que se elaboran con bloques de piedra, ladrillo, o nieve 
compactada. Las cúpulas de las iglesias y los iglúes son ejemplos de este tipo de 
domos. 
 Los de membrana que deben su nombre al procedimiento de construcción, donde se 
infla un molde sobre el cual se lanza mezcla de cemento y arena utilizando una 
máquina neumática. Esta clase de domos se asemejan a un cascarón de huevo, pues 
tiene una cáscara delgada de cemento de apariencia esférica. 
 Los domos estructurales, mejor conocidos como domos geodésicos, que deben su 
nombre a que los elementos con los que se le dan forma, son semejantes a curvas 
sobre la esfera. En realidad, son cuerdas que van desde un punto de la esfera a otro. 
En otras palabras, un domo geodésico es un poliedro. 
 
 
 
https://ovacen.com/eficiencia-energetica/
https://ovacen.com/eficiencia-energetica/
https://ovacen.com/wp-content/uploads/2016/10/eficiencia-domos.jpg
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 El domo, aparte de ser usado para los fines específicos mencionados, tienen propiedades 
interesantes debido a su forma , por ejemplo: 
 Facilita la iluminación ya que la luz se refleja de manera más eficiente. 
 Al no necesitar columnas y paredes de soporte, estos espacios dan una sensación 
de libertad. 
 Los espacios libres facilitan la circulación del aire, gracias a que no hay bordes o 
rincones. La temperatura es más uniforme en todo el domo. La buena circulación 
del aire, no permiten el estancamiento de aire que puedan crear proliferación de 
hongo o bacterias. 
 Al no tener esquinas tradicionales el sonido se propaga de una forma armónica. 
Ventajas y desventajas 
 
 Ventajas 
 Disponen de un diseño atractivo y contemporáneo. 
 Un interior diáfano donde la ausencia de esquinas y columnas permite aprovechar el 
espacio, transmitiendo la sensación de amplitud y opciones de versatilidad. 
 Optimización de materiales frente a otras formas de la arquitectura tradicional que 
representa menos gasto de material para construirla. 
 Proporciona una estructura segura, ligera y resistente trabajando de forma 
coordinada. 
 Una cubierta estanca y aunque no lo parezca, son de fácil mantenimiento. 
 Rápida construcción y montaje sea de forma tradicional o con sistemas prefabricados. 
 Adaptables al entono y fáciles de mimetizar. 
 Económicamente viables con precios que oscilan 500 y los 1000 euros por metro 
cuadrado (Estamos hablando de proyectos profesionales, a parte el terreno). 
 Recordando que deberíamos repasar los conceptos básicos de la arquitectura 
bioclimática. 
 Desventajas 
 Su uso no es muy extendido aun, y se requiere de especialistas técnicos calificados. 
 No es muy utilizado en proyectos de baja escala (viviendas). 
 Con el tiempo, presenta leves deflexiones que generanempozamientos del agua de 
las lluvias (sobre todo en grandes luces). 
 El contacto de elementos oxidantes como el agua y el aire harán que las estructuras 
de fierro tengan un tratamiento el cual consistirá en esmaltes alquidálicos 
priorizando las zonas de uniones. 
 
 
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Ejemplo 
Denmark’s Public Housing 
 
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PROYECCIÓN ORTOGONAL 
 
 
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CONCLUSIÓN 
Al realizar esta investigación nos podemos dar cuenta de la importancia de las cubiertas en 
el desarrollo de un proyecto, que cada una de las cubiertas presentadas tienen un uso y 
capacidad de carga diferente. Podemos ver que éstas son muy estéticos y que existe un gran 
claro libre en el sistema de construcción que tiene. 
Como las cargas no son completamente verticales, nos permite jugar con diferentes formas 
y alturas. Estas estructuras llaman mucho la atención porque puede romper con los límites 
que creemos que teníamos, no pierde la función 
Gracias a estas estructuras podemos hacer que la función siga la forma y viceversa, ya que 
engloba una infinidad de posibles proyectos. 
Un proyecto con este sistema constructivo se puede emplear para varios usos siguiendo una 
misma forma. Esto gracias a la geometría y los cálculos que se deben hacer considerando las 
cargas correspondientes. 
Las técnicas y procesos de cada uno tienen un objetivo, y la integración de cada elemento es 
clave para un buen diseño estructural. 
 
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BIBLIOGRAFÍA 
➢ https://www.construmatica.com/construpedia/Partes_de_las_Cubiertas_
Planas 
➢ https://www.cupapizarras.com/es/centro-recursos/faqs/partes-de-una-
cubierta/ 
➢ https://arianasosa.files.wordpress.com/2013/05/sistemas-estructurales-
de-superficies-activas-taller-copia.pdf 
➢ https://slideplayer.es/slide/5458360/17/images/6/FUNDAMENTACIÓN+ESTRUCTUR
AL.jpg 
https://www.construmatica.com/construpedia/Partes_de_las_Cubiertas_Planas
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https://www.cupapizarras.com/es/centro-recursos/faqs/partes-de-una-cubierta/
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https://arianasosa.files.wordpress.com/2013/05/sistemas-estructurales-de-superficies-activas-taller-copia.pdf
https://arianasosa.files.wordpress.com/2013/05/sistemas-estructurales-de-superficies-activas-taller-copia.pdf