elementos constructivos estructurales y no estructurales, Monografías, Ensayos de Estructuras y Materiales

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INDICE

DEFINICION DE ELEMENTO CONSTRUCTIVO..................................................................................................................

ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS ESTRUCTURALES............................................................................................................

1. CIMENTACIÓN........................................................................................................................................................

2. FORJADOS..............................................................................................................................................................

Forjados de hormigón armado............................................................................................................................... Forjados mixtos de acero y hormigón.................................................................................................................... Forjados de madera...............................................................................................................................................

3. PILARES Y PILARETES..............................................................................................................................................
4. VIGAS Y VIGUETAS..................................................................................................................................................
5. CUBIERTA...............................................................................................................................................................
6. FACHADA................................................................................................................................................................
7. PARTICIONES INTERIORES......................................................................................................................................

al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura. TIPOS DE CIMENTACIÓN.- La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno. Hay dos tipos fundamentales de cimentación: directas y profundas.  CIMENTACIONES DIRECTAS: Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal. a) Zapatas aisladas Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento flector en la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se asienten más de un pilar.

b) Zapatas combinadas o corridas Este tipo de cimentación se emplea cuando las zapatas aisladas se encuentran muy próximas o incluso se solapan. Las causas que originan esta situación son varias: la proximidad de los pilares, la existencia de fuertes cargas concentradas que pueden dar lugar a elevados asientos diferenciales, la escasa capacidad resistente del terreno o la presencia de discontinuidades en este. Si el número de pilares que soporta es menor de tres se denominan combinadas y corridas en caso contrario. También se utilizan para apoyar muros con capacidad portante (muros de carga o muros de contención de tierras) ya tengan o no soportes embutidos en cuyo caso la anchura de la zapata puede ser variable.

En particular, también cabe emplear este tipo de cimentaciones cuando se diseñan cimentaciones “compensadas”. En ellas el diseño de la edificación incluye la existencia de sótanos de forma que el peso de las tierras excavadas equivale aproximadamente al peso total del edificio; la losa distribuye uniformemente las tensiones en toda la superficie y en este caso los asientos que se esperan son reducidos. Si el edificio se distribuye en varias zonas de distinta altura deberá preverse la distribución proporcional de los sótanos así como juntas estructurales.  CIMENTACIONES PROFUNDAS: Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son: a) Pilotes: Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón.

Los pilotes tienen tres partes: punta, fuste y encepado o apoyo. Su modo de trabajo depende de la naturaleza del terreno y de la profundidad a la que se encuentre un estrato resistente. Cuando no resulta técnica o económicamente viable alcanzar un estrato con resistencia adecuada se diseñan los pilotes para su trabajo por fuste, en cuyo caso se denominan flotantes, y transmiten la carga al terreno por rozamiento. Si existe la posibilidad de llegar a una zona de mayor resistencia se considera que el pilote trabaja por punta, con contribución o no del fuste.

TIPOS:

Según los materiales de construcción: o Forjados de hormigón armado Los forjados de hormigón armado generalmente están conformados por vigas y viguetas de hormigón, bovedillas y capa de compresión de hormigón.  Forjados unidireccionales.- Los forjados unidireccionales se conforman con viguetas (de hormigón armado o metálicas), bovedillas (que se montan entre las viguetas), y una capa de compresión de hormigón. Las viguetas transmiten las cargas desde la capa de compresión a las vigas o zunchos perimetrales. Diferentes tipologias de viguetas y bovedillas:

 Forjados bidireccionales o reticulares.- Los forjados bidireccionales se conforman con casetones (u otro elemento aligerante) dispuestos en retícula; entre y sobre ellos se monta una armadura, de barras de acero llamadas nervios, en ambas direcciones. El conjunto se hormigona. Las cargas se transmiten a los pilares mediante capiteles macizados. Los casetones normalmente suelen ser retirados (recuperados).  Multidireccionales o Losas maciza de hormigón armado.- También existen forjados de hormigón armado macizo, al que se le llama losa. Las losas son la tipología de forjados más pesada, y que más carga soporta. Si a esa losa se le disminuye el espesor puede llegar a trabajar como una lámina. Las losas macizas no contienen aligerantes.

3. PILARES Y PILARETES

4. VIGAS Y VIGUETAS

1. CUBIERTA

Es el techo de un edificio, una de sus partes más importantes. Su misión, al igual que la de las paredes exteriores, es la de suministrar protección contra todos los agentes externos; por su exposición directa a la intemperie necesita estar formada por materiales de gran resistencia a las variaciones térmicas y agentes hidráulicos de la atmósfera. Son tres los elementos principales de cualquier cubierta: el que soporta directamente la exposición, el que sirve como barrera impermeable al agua y el que tiene la misión de dar protección térmica (eventualmente acústica). Si pudiéramos encontrar un material capaz de dar satisfacción total a esas condiciones, tendríamos que exigirle todavía que fuese de fácil colocación y dentro de un costo compatible con la economía. En razón de esta complejidad, la cubierta resulta conformada de tal manera que no puede, además, ser resistente mecánicamente hablando; necesita siempre una estructura que la soporte, una losa de hormigón, un enrejado de cabios (0 cabríos), correas y cabriadas. Este sostén subyacente queda excluido de este capitulo, pues su estudio corresponde mejor al texto destinado al hormigón armado, la madera y el fierro De todos los agentes de la intemperie, el agua es el mas difícil de combatir, la función principal de la cubierta resulta ser, entonces, de rechazar el agua, sea de lluvia o de humedad ambiental. Para ello, el constructor, valiéndose de materiales de definida aptitud- impermeable, aplica -un principio que repetimos varias veces en el texto: disponer las cosas de tal manera que el agua se aleje lo mas rápidamente posible. De aquí la pendiente mas o menos fuerte, pero siempre presente; es precisamente la pendiente la que nos permite establecer los tres grandes grupos en que se dividen las cubiertas son:

1. aquellas de pendiente muy pequeña, de superficie casi horizontal, ejecutadas generalmente sobre una superficie horizontal (por ej.: losa de hormigón armado, cuyo tipo representativo es la azotea; reciben el nombre de cubiertas. planas, en donde esta palabra no esta usada en su sentido geométrico estricto, sino en el sentido mas corriente de llano, horizontal.
2. Aquellas de pendiente acentuada, a veces muy fuerte, ejecutadas sobre una base inclinada (estructura metálica o de madera, generalmente), cuyo tipo representativo es el techo de una o mas aguas; reciben el nombre de cubiertas en pendiente.
3. aquellas de pendiente variable en el sentido vertical, Según directrices curvas en una o mas direcciones; reciben el nombre de bóvedas y cúpulas. La elección del material es un problema de proyecto y en la gran mayoría de los casos se lo resuelve por razones económicas y arquitectónicas, sin que pesen mucho las de orden técnico. Una larga experiencia sobre el comportamiento de las tejas coloniales asegura la eficacia de este techo en toda Ia extensisima zona templada de nuestro país; sabemos también que la cubierta asfáltica a base de fieltros saturados puede aplicarse con seguridad dentro de la misma zona. Pero la expansión nacional hacia zonas marginales de nuestra economía nos pone en presencia de climas extremos, por su temperatura, su contenido de agua, sus lluvias, sus vientos, y nos obliga a examinar con cuidado la experiencia extranjera en situaciones semejantes, sin olvidar que vivimos en un país determinado, con una determinada capacidad industrial que nos impide contar, aveces, con la variedad y calidad de materiales que caracteriza el mercado de países tecnológicamente mas avanzados. La pendiente de un techo depende del material por usar y del modo como se lo coloca, Un material liviano, fuertemente afirmado sobre la infraestructura, puede admitir la pendiente máxima a (90°) y el techo se convierte en una pared: tal el caso de las chapas onduladas de fibrocemento, hierro o aluminio, capaces de formar techo y paramentos. Un

Acero Hierro Fundicion Hierro al cromo (activo) Hierro al cromoniquel (activo) Aleación plomo –estaño para soldadura Plomo Estaño Niquel Laton Bronce Cobre Cuproniquel Hierro al cromo (pasivo) Hierro al cromoniquel (pasivo) Plata Oro Platino Extremo de la corrosión (catódico) La construcción de un techo presenta dificultades especiales en ciertos lugares que llamaremos puntos singulares, tanto mas difíciles cuanto mayor sea el juego de las distintas pendientes; algunos de estos puntos singulares en los techos de tejas o pizarras requieren verdaderos trabajos de artesanía. EI encuentro de un techo con una pared, el encuentro de dos faldones formando valle o cumbre, los bordes de terminación en indistintas situaciones de alero, el paso de cañones de ventilación o chimeneas, etc., son motivo de un tratamiento especial no solo por su importancia en el comporta miento del conjunto, sino también por el valor que pueden tener para la belleza de la obra. En estos puntos se concentran los movimientos del edificio y los propios del techo y en ellos suele también acumularse la máxima energía del agua durante los temporales, aumentando así el peligro de su penetración. Cubiertas planas Son cubiertas planas aquellas de pendiente muy suave aproximadamente del 2 %. Cuando están terminadas de tal manera que se pueda andar por ellas sin mayores restricciones, se llaman azoteas (o terrazas accesibles). Las azoteas son el ejemplo mas completo y complejo de cubiertas planas.

El contrapiso es variable en su espesor, desde un mínimo no inferior a 5 cm en los embudos; no tiene finalidad que la de obtener una superficie inclinada (cuando la obra misma tiene un espesor uniforme, como es obvio se lo suprime). Tratándose de un material que es puramente de relleno, se lo suele ejecutar con hormigón pobre EI aislamiento térmico. ejecutado con un espesor uniforme de materiales aislantes (corcho, vermiculita, hormigón alveolar, chapas de fibra vegetal mineralizada, etc.). eventualmente cumplirá también funciones de aislación acústica. Podría pensarse en hacer del contrapiso y el aislamiento un manto único. es posible y a veces conveniente. Pero en azoteos de grandes dimensiones y con una inconveniente disposición de los embudos, el contrapiso podría llegar a tener en los puntos mas alejados del desagüe un espesor de 20/25 cm y aun mas; en esas condiciones, el relleno ya no puede hacerse con materiales costosos. La impermeabilización o aislamiento hidráulico es de todas las operaciones de la azote la mas importante por su función y por las dificultades que presenta su factura; sobre el particular nos extendemos mas adelante La protección o terminación. colocada en el plano superior de la cubierta con el objeto de recibir los efectos directos de la intemperie y las acciones mecánicas del transito, eventual o permanente. Protegiendo de ese modo a los demás miembros de la azotea. En el caso mas completo, la terminación puede ser un verdadero pavimento. EI aislamiento hidráulico constituye la mas delicada operación en el proyecto y ejecución de una terraza. Dos son las condiciones por cumplir: la primera, se refiere a la rápida evacuación de las aguas. Se logra mediante una cantidad y disposición conveniente de los embudos y una pendiente de la terminación superficial y del monto hidrofugo, nunca menor del 2%. En cuanto a Ia cantidad de los embudos véanse las Norma. de Obras Sanitarias de la Nación, siendo prudente preferir varios caños bien ubicados mas que uno solo de mayor diámetro. La azotea debe ser dividida en partes, de manera que cada embudo no sirva mas que 60 m La segunda condición se refiere a la absoluta carencia dc soluciones de continuidad en la impermeabilización: debe ser un cajón estanco ininterrumpido, sin mas posibilidades de ser atravesado que por donde se encuentran los embudos, dentro de los cuales debe terminar. Para ese fin no son aptos los morteros; su excesiva rigidez no les permite seguir los movimientos de la obra y su elevada contracción facilita la aparición de grietas. Se prefiere los materiales elásticos, capaces de grandes alargamiento sin rotura e inalterables frente a las duras condiciones de la exposición. Las chapas metálicas cumplen con ambos requisitos y son el plomo, el cobre y el aluminio, los que ofrecen las mejores propiedades. Sobre todo el primero, con el que se puede hacer una cubierta gruesa, pesada, muy deformable y totalmente homogénea, sin mas puntos dudosos que los de la línea de superposición de las distintas chapas, cuyo calafateo es sencillo y de fácil control. Con el plomo y el aluminio debe tomarse la precaución de impedir su contacto directo con morteros y hormigones, disponiéndolos entre mantos de “asfalto o fieltros saturados. En razón de su mayor economía, son mas usuales las membranas impermeabilizantes sobre la base de productos bituminosos. Cuando se guardan las debidas precauciones de ejecución, con ellas puede alcanzarse una razonable disminución de servicio eficiente. Cubiertas en pendiente En este apartado se incluyen tres categorías de techos no accesibles:

Fibrocemeto. Este material tiene muy buenas propiedades de resistencia a la intemperie y al fuego con un satisfactorio comportamiento mecánico; es liviano y de fácil colocación. Es inconvenientemente frágil y en sus tipos mas gruesos resulta algo pesado. Los métodos de fijación usuales son dos: por medio de tirafondos, eventualmente clavos, para los cuales las chapas deben ser previamente perforadas, y por medio de grapas. Se recomienda el segundo método de indudables ventajas sobre el primero. Como es un material poco elástico, conviene darle facilidad de movimientos, cosa que se obtiene mejor con las grapas que con los tirafondos; además, un exceso de presión por parte del operario en el ajuste del tirafondo, puede determinar tensiones locales, capaces de trizar el material. La colocación de las chapas resulta facilísima sobre los tirantes de sostén; como estos últimos pueden ser de madera o hierro, Ia grapa vienen ya con la forma adecuada a cada tipo. Finalmente, las chapa pueden recuperarse totalmente sanas como material de demolición. Los pliegos de obras publicas prohiben el uso de clavos y tirafondos. De cualquier manera, tanto la grapa como los tirafondos deben ser galvanizados A mayor espesor mayor resistencia. Los tipos comerciales se producen en espesores de 4, 6, Y 8 mm; por supuesto que no mediando razones de economía deben ser preferidos estos últimos Plástico. Por el momento, estas unidades son de alto costo. Se las fabrica en las mismas medidas que la de fibrocemento, galvanizado y aluminio para su reemplazo directo. Son translúcidas, incolora, o ligeramente coloreadas y se usan para la iluminación, en cuya aplicación resultan un artificio de muy fácil colocación y relativamente barato en comparación con claraboyas, etc. Cubiertas con chapa, metálicas delgada, lisa. Las cubiertas hechas con chapas metálicas lisas, de muy poco espesor, son tal vez el medio mas eficaz y duradero de proteger un techo. Pero a la, grandes ventajas que ofrecen en cuanto sea servicio y vida se oponen dos inconvenientes serios, por lo menos en nuestro país: su alto costo y la gran especialización de la mano de obra necesaria, que influye fuertemente sobre el primero. Como las chapas, por lo mismo que son metálicas, son muy sensibles a los cambios de temperatura, su disposición es tal que permite una inmediata acomodación de las dilataciones; de allí su nombre mas conocido: techos a libre dilatación. Con ellas es posible obtener mínimas pendientes y también el recubrimiento de superficies verticales, aunque para este ultimo menester carecen de atractivo arquitectónico. Superficies curvas y delgadas agujas encuentran en este sistema una inobjetable solución técnica. Los materiales usados son el cobre, el cinc, el aluminio, el hierro galvanizado y el plomo. Estos últimos están menos generalizados: el ultimo, por su costo y el primero por razones de calidad de ninguna manera comparable con la de los demás del grupo. Para los tres metales nombrados en primer termino los detalles constructivos son los mismos. El hierro galvanizado en cambio, menos dúctil se aplica con uniones mas sencillas, y también menos seguras. Finalmente el plomo, por su peso y espesor lleva muy pocos

pliegues; da el cierre mas seguro; es el mas duradero y maleable, se suelda con total facilidad. Es ideal para cubrir con seguridad las mínimas pendientes. En orden de méritos le sigue el cobre y luego el cinc. EI cobre, expuesto a la intemperie, se patina y adquiere una gran belleza. Bóvedas Y Cúpulas No obstante la existencia de la curvatura, doble en el caso de las cúpulas, la mayoría de los materiales de cubierta se adaptan a la formación de estas superficies cilíndricas o esféricas, de donde resulta que pueden hacerse sin modificar lo que hemos dicho sobre cubiertas en pendiente. En efecto, dada la pequeñez de las piezas individuales (tejas, pizarras y aun chapa) en relación con la superficie total de la bóveda esta resulta formada por varios planos que no modifican el aspecto del conjunto. Suelen crear un problema especial las zonas superiores del coronamiento de las bóvedas, donde ya no es fácil disimular las diferencias entre el plano y la curva: se los resuelve con trabajos de zingueria. Cuando la estructura que define la forma es hormigón armado, se preferirá revocarla con material especial para frentes o pintarla con productos elastomericos o recubrirla con azulejos o mosaicos venecianos.

1. FACHADA

La Fachada de un edificio es la pared exterior del cerramiento, o cierre vertical que envuelve dando privacidad al interior y sirve de protección ante los fenómenos climáticos (lluvia, nieve, calor, frío, vientos) y otros agentes para los cuales se emplean diferentes aislaciones o soluciones constructivas. La fachada debe cumplir con todas las exigencias propias de los cerramientos exteriores conforme a la normativa vigente para cada comunidad o localidad. Por otra parte, como expresión arquitectónica, una fachada es, por su diseño, según los materiales empleados, volúmenes, proporciones y otros elementos, lo que determina la identidad del edificio. Es la única parte del edificio que se percibe desde el exterior, motivo por el cual merece una valoración estética y calidad expresiva que defina y de carácter al objeto arquitectónico. Tipologías Constructivas Entre los distintos tipos de fachadas, distinguimos: Fachadas de Fábrica Vista Fachadas de Fábrica para Revestir Fachadas con Paneles Prefabricados Pesados Fachadas con Paneles Prefabricados Livianos