Estructura de Hormigón Armado

GeneralidadesLas Estructuras de Hormigón Armado constituyenuna tipología clásica.El tipo estructural más difundido es el entramadode barras con nudos rígidos, realizados ¨in situ¨,con continuidad de sus elementos. En algunoscasos se pueden incorporar uniones con algúngrado de libertad como juntas de dilatación orótulas.

Estas estructuras se han extendido en todas laszonas de industrialización media o alta, con unarelación de costes entre mano de obra ymateriales muy razonable. Elegida también porlas grandes ventajas que ofrece por su rigidez yóptimo comportamiento frente a agentesatmosféricos y al fuego.La estructura normal de hormigón armado estácompuesta por barras que se unen entre síortogonalmente. Las barras son piezasprismáticas en las que predomina el largo sobrela sección, por lo general, cuadrada orectangular; aunque ya veremos otras tipologías.

Materiales del Hormigón Armado

La estructura de hormigón armado está compuesta pordiferentes materiales que trabajan en conjunto frente ala acción de las cargas a que está sometida.

Los materiales que intervienen en su composición son:

Acero: El acero presente en las barras y mallas, en lasArmaduras cumple la misión de ayudar a soportar losesfuerzos de tracción y corte a los que está sometida laestructura.

Hormigón:

El hormigón tiene resistencia a la compresión,mientras que su resistencia a la tracción es casi nula.Tengamos en cuenta que un hormigón convencionalposee una resistencia a la tracción diez veces menorque a la compresión.

Los refuerzos de acero en el hormigón armado otorganductilidad al hormigón, ya que es un material quepuede quebrarse por su fragilidad.

En zonas de actividad sísmica regular, las normas deconstrucción obligan la utilización de cuantías mínimasde acero a fin de conseguir ductilidad en la estructura.

ARMADO

El armado de una barra estructural consiste en disponer unas varillas de acero en sus zonas fraccionadas. Es el acero que colabora con el hormigón en las zonas donde éste no es capaz de resistir los esfuerzos a que está sometida la sección.

La armadura de acero recibe los esfuerzos de tracción y corte, pero en algunos casos es necesario disponerlas para trabajar a la compresión.

REGLA DEL COSIDOPara saber como será la deformación de la barra, es decir, el lugar donde tenderá a fisurarse, se debe conocer el comportamiento y la forma de trabajo dela barra.

Son las fisuras las que indican la posición de la armadura. A ésto se lo llama La Regla del Cosido.

Veamos un ejemplo:

Una losa trabajando en voladizo, por ejemplo: un balcón.

El voladizo debe soportar su propio peso, el de las personas y objetos colocados encima. Frente a estos esfuerzos, el voladizo reacciona doblándose hacia abajo por flexión.

Las fibras superiores se estiran, y las inferiores se comprimen. La rotura de las fibras comienza en una zona cercana al enlace o nudo, porque es allí donde se produce la máxima tracción.

De resultas, la armadura debe ir cosiendo las grietas perpendicularmente, por lo tanto las barras de acero deberán ubicarse de manera longitudinal en la cara superior de la losa.

ESTRIBOSEn los pilares y jácenas, además de la armadura longitudinal, se coloca una armadura transversal conocida como Estribo, cuya función es de refuerzo ya que colabora con la absorción de los esfuerzos de corte que se producen, y genera una mayor resistencia en la pieza sometida a estos esfuerzos.

Elementos Componentes de la Estructura de Hormigón Armado

PilaresLas barras verticales de la estructura se denominan pilares o soportes.

JácenasLas barras horizontales de la estructura son las denominadas vigas, jácenas o riostras.

PórticosLos Pórticos son elementos estructurales de hormigón formados por pilares y jácenas en toda la altura del edificio.

Algunas Contraindicaciones

En algunos casos no se recomienda este sistema:

En estructuras que requieren ejecución en plazos muy cortos, pues el hormigón necesita fraguar en obra, y en un tiempo estimado normalmente en un mes para su desencofrado, lo cual condiciona la velocidad de la obra. De cualquier modo este inconveniente hoy día ya no es problema con el empleo de hormigones de fraguado rápido o con un curado al vapor y sistemas de encofrados altamente industrializados, lo que permiten acortar los tiempos en obra.

Cuando la obra se realiza en terreno deficiente con grandes posibilidades de acusados asientos, pues la estructura rígida es más sensible a estos asientos que una articulada como la estructura metálica.

En construcciones donde se prevean cambios notables en el uso de las cargas; ya que una estructura de hormigón exigida a cargas mayores a las proyectadas, requiere de un nuevo dimensionamiento y adaptación con refuerzos en su estructura.

En construcciones donde se requiera cubrir grandes luces con gálibos limitados.

Soluciones Estructurales

Podemos clasificar las soluciones estructurales normales de un edificio en:

Pórticos Planos Longitudinales Pórticos Planos Transversales Pórticos Longitudinales y Transversales Estructuras Reticuladas Estructuras de Hormigón Armado y

Pretensado Estructuras con Muros Portantes de

Hormigón Armado Muros de Contención

Acciones de Cargas en la EstructuraPara que la estructura logre hallarse estable, se la diseña para resistir con un coeficiente de seguridad suficiente, la acción de las cargas verticales del peso propio y la sobrecarga de uso; y también se deben contemplar las acciones horizontales provocadas por efectos del viento, la nieve, los movimientos debidos a vibraciones o seísmos y a acciones secundarias.Una estructura de mal diseño puede estar muy bien calculada para resistir las acciones antes nombradas, pero lo correcto es diseñarla teniendo en cuenta las características de estas acciones.Los métodos a seguir son: Mediante el núcleo de comunicaciones verticales que se rigidiza

con muros de hormigón. Mediante muros exteriores o muros divisorios (pantallas) de

hormigón armado. Mediante entramados, vigas y soportes de hormigón armado. Un caso particular de incidencia de cargas en la estructura, se

encuentra en los Edificios de Altura.

ESTRUCTURA

La Estructura de un edificio es el esqueleto que soporta todas las cargas.

Las cargas que soporta una estructura son todos aquellos factores que inciden sobre el edificio produciendo deformaciones, ya sean las cargas de su peso propio como otras.

La estructura de un edificio no solo soporta su peso propio sino también otras cargas y situaciones que alteran su carga total inicial.

Deberá soportar modificaciones en la distribución de cargas, en los revestimientos y quizás pueda modificar el uso o actividad.

También actúan sobre la estructura aquellos fenómenos naturales como el viento, la nieve e incluso los movimientos sísmicos, habituales en algunas regiones del plantea.

Las Estructuras de Hormigón Armado se han difundido cubriendo casi toda la gama de edificaciones de baja y media altura por su flexibilidad y eficacia en las construcciones.

Es el sistema constructivo más empleado en el mundo sin ninguna duda.

Existen otros sistemas estructurales , como las Estructuras con Muros Portantes de antigua tradición en la construcción; y otro sistema de gran difusión y desarrollo en algunos países industrializados es el de las Estructuras Metálicas.

ESTRUCTURAS METALICAS

Las estructuras metálicas al

igual que los prefabricados de

hormigón, presentan un buen

porvenir, ya que ha medida que

aumenta el nivel de vida, van

siendo mas económicas las

técnicas que requieren menor

cantidad de mano de obra.

Las construcciones

ejecutadas con estructuras

metálicas permiten luces

mayores especialmente para

centros comerciales,

industrias, donde se requieran

pilares edificios sin pilares

intermedios evitando ocupar

espacios importantes.

Ventajas

Estéticas: dan mucha libertad a arquitectos y diseñadores

transparencia, esbeltez y ligereza de la construcción

vanos más amplios y plantas diáfanas elegancia, simplicidad y colorido tendencia del diseño arquitectónico moderno

Económicas: construcción rápida y fácil montaje rápido producción bajo techo construcción en seco y cimientos más pequeños fácil construcción de las instalaciones buena relación entre capacidad de carga y peso de

la construcción posibilidad de hacer mejoras y cambios fácilmente diseño CAD/CAM de fácil mantenimiento y larga vida útil desmontaje de bajo coste posibilidad de reutilización

Ambientales: material reciclable y respetuoso con el medio ambiente

no contaminan el entorno durante todo su ciclo de vida útil o al final de este

menor tasa de polución ambiental como resultado del transporte y durante la construcción

Técnicas: resistencia del material

se combinan fácilmente con otros materiales

soluciones de sistemas

alta tecnología de rendimiento y soluciones de diseño de calidad acreditadas

Seguridad: peso reducido

seguras en caso de seísmo

rendimiento y montaje se controlan visualmente de forma fácil

Corrosión. Este tipo de materiales pueden presentar

problemas de corrosión dependiendo del lugar y los agentes

corrosivos externos.

Problemática en caso de incendios. Debido a esto, es

conveniente, y en algún caso obligatorio, recubrir este tipo

de estructuras con pintura ignífuga o intumescente para

evitar el colapso de la misma.

Pandeo, ya que se utilizan elementos esbeltos sometidos a

compresión (soportes metálicos). No obstante, las

estructuras se calculan evitando estos fenómenos.

Coste económico de la estructura y su posterior

mantenimiento: pinturas contra la corrosión, paneles de

protección frente al fuego...

DESVENTAJAS

Cada estructura metálica está formada por:

Estructura Metálica Principal

Estructura Metálica Secundaria

Estructura metálica principal

La estructura metálica principal está formada por marcos portantes y elementos estabilizadores que garantizan la estabilidad de las instalaciones y que transfieren las cargas a cimientos de hormigón reforzado. Está protegida con un revestimiento básico y el revestimiento final se aplica en el proceso de producción o durante el montaje.

Estructura metálica secundaria

La estructura metálica secundaria es la subestructura de los cerramientos (fachada y cubierta) y se coloca sobre la principal bien sea metálica o de hormigón.

Ventajas permite numerosas y elegantes soluciones arquitectónicas

el material tiene excelentes características constructivas y de aplicación

respetuosa con el medio ambiente

alto grado de seguridad en caso de seísmo

construcción rápida y fácil

ComposiciónPara las subestructuras de fachadas y cubiertas se utilizan perfiles laminados de paredes finas compuestos de chapa metálica galvanizada.

Información técnica básicaPerfiles laminados en frío de paredes delgadas o perfiles laminados hechos de acero de calidad S 235 (St. 37-2) o S 355 (St. 52-3) según EN 10025. En este caso los perfiles se pulen con chorro de arena hasta el grado SA 2,5 según ISO 12 944/4. La protección anticorrosión es la misma que en las demás estructuras metálicas.

MontajeEs rápido, fácil y adecuado para todo tipo de edificios.

Cimentación

Se denomina cimentaciónal conjunto de elementosestructurales cuya misiónes transmitir las cargas dela edificación al suelo. Es labase del poste de la señalo pilón, que incluye laporción que se entierra enla tierra y la que sobresalepara fijar el poste. Lacimentación soporta todoel peso de la señal,manteniéndola vertical yfirme evitando que seincline por los efectos delviento.

Cimentación

Requerimiento de espacio reducido Requiere el uso de maquinaria específica

Los paneles van soportados por postes de acero, tipo HEB ó HEA, anclados a una cimentación que se deberá calcular en función del estudio del terreno, la resistencia del viento, etc.

Para la sujeción de los paneles a los postes se utilizan perfiles de acero, que se anclan tanto al panel como al perfil.

ZAPATA AISLADA / ZAPATA CORRIDA

Mayor requerimiento de espacio No requiere el uso de maquinaria específica

Ejecución de cimentaciones

Vigas de celosía: Estas vigas están formadas de dos cordones paralelas unidos por barras verticales denominadas montantes y barras inclinadas llamadas diagonales. Los montantes y las diagonales forman la celosía.La diferencia entre los distintos sistemas de vigas consiste en la disposición de la celosía.

VIGAS

Vigas armadas: Pueden ser clasificadas como vigas de celosía aunque son esencialmente diferentes en su disposición. El objeto de las armaduras es crear soportes en los puntos de aplicación de las cargas y transformar el problema de flexión en tracciones y compresiones.

Vigas porta cerchas: Se utilizan para soportar cerchas intermedias en las naves industriales. Cuando se trata de luces pequeñas, las vigas de son alma llena, pero generalmente tiene bastante altura; a veces reciben las cargas de cerchas situadas a diferente cota. La disposición de las barras depende naturalmente de los esfuerzos solicitantes.

LISTONES O RASTRELES

Se emplean en las cubiertas de tejas, pizarras y placas de eternit. Para las placas de eternit la separación es de 0.240 a 0.350, asimismo para las tejas.

Los listones o rastreles metálicos se hacen generalmente de perfiles L 25x25x3 a L 35x35x3 fijados a los cabios por medio de tornillos o pequeños remaches colocados en frio.

Correas

Las correas apoyan sobre cerchas y se colocanparalelamente al eje longitudinal de la nave. En el caso delas cubiertas de tejas, apoyan los cabios; en cambio, latechumbre es de capa ondulada estas se fijan directamentea las correas. Las correas pueden colocarse verticalmente,o bien perpendicularmente a las vertietes. Cualquiera quesea la disposicion admitida se tiene siempre flexioncompuesta

Este tipo de sistemas tienen la característica de ser muy livianos y con una gran

capacidad de soportar cargas. Se utilizan principalmente en construcciones con

luces grandes, como techos de bodegas, almacenes, iglesias y en general

edificaciones con grandes espacios en su interior. Existen diferentes tipos de

cerchas de acuerdo con la solución estructural que se requiere. Su construcción o

ensamble se lleva a cabo uniendo elementos rectos, que primordialmente trabajan

a esfuerzos axiales, en unos puntos que llamamos nudos y conformando una

geometría tal que el sistema se comporta establemente cuando recibe cargas

aplicadas directamente en estos nudos.

CERCHAS

De acuerdo con su uso tenemos cerchas para techos, para puentes o simplemente

para vigas pertenecientes a un sistema de piso.

En las cerchas utilizadas para techos se busca que su geometría conforme o supla la

forma del techo. Por lo general el cordón superior conforma las pendientes del techo

y el inferior es un tensor horizontal. En techos con luces grandes esto obligaría a

tener una cercha muy alta en el centro, en ese caso se puede también hacer la

cuerda inferior inclinada.

TIPOS DE CUBIERTA

Tejas mecánicas: Tienen la ventaja de proporcionar unatechumbre mas estanca que la conseguida con las tejasflamencas. Los listones y cabios tienen las mismasdimensiones que los empleados para las tejas flamencas. Enlas cubiertas económicas se suprimen los listones y cabioscolocándose directamente los listones sobre las cerchas.

Tejas planas: Esta techumbre se empleas raramente enBélgica, salvo para ciertas ciudades o monumentos.

Pizarras naturales: Las pizarras se clavan sobre unentablado de 12 a 18mm de espesor, fijado a su vez sobrecabios de 60x70, separados unos 500mm. El peso de loscabios y entablado es de 31Kg/mts2 aproximadamente. Laspizarras también pueden fijarse directamente sobre rastrelesde perfiles angulares, entonces es preciso usar ganchosespeciales de cobre.

Cinc: Las cubiertas de cinc pueden realizarse según diferentessistemas: de listoncillos ordinarios; de listoncillos especiales;sistema de rombos; sistema de escamas; cinc ondulada; cincacanaladado y cinc nervado.

Aluminio: La principal ventaja del aluminio radica en su ligeropeso. Una techumbre de aluminio pesa 2.5 a 3Kg/mts2.Normalmente se emplea aluminio puro en un 99.5x100

Plomo: La cubierta de plomo es la mejor de las techumbresmetálicas, pero su precio es bastante elevado. El plomo es muypesado y es preciso soportarlo perfectamente para impedir suhundimiento o excesivas deformaciones. También hay que cuidarextremadamente las dilataciones producidas por las temperaturaselevadas.