Tema 7: Estructuras de Edificación

Tema 7: Estructuras de Edificación

• Se define como estructuras al conjunto de elementos resistentes de una construcción
• Las estructuras soportan las solicitaciones, transmitiéndolas al terreno a través de la cimentación

Clasificación de Elementos Estructurales

• Cimentación: Soporte de la edificación
• Elementos verticales:
  • Pilares: Soportan cargas verticales
  • Muros de carga: Elementos verticales que soportan cargas
• Elementos horizontales: -Vigas o jácenas: Elementos horizontales que soportan cargas
  • Forjados:
    • Unidireccionales: Transmiten cargas en una dirección
    • Bidireccionales: Transmiten cargas en dos direcciones
      • Losas: Elementos planos y horizontales
      • Reticulares: Distribuyen cargas en múltiples direcciones

Tipos de Estructuras

• De hormigón armado: Uso común en la construcción actual
• Metálicas (acero): Utilizadas por su resistencia y durabilidad
• Mixtas (hormigón y acero): Combinan propiedades de ambos materiales

Introducción Histórica a la Madera

• La madera fue un material esencial desde la Antigüedad hasta la era industrial
• El auge de los aceros y hormigones, junto con el alto costo de mantenimiento de la madera, han disminuido su uso general
• La madera se reserva para casos especiales, como edificios públicos representativos

Diseño y Disposición de Estructuras

• Las estructuras comunes se componen de:
  • Jácenas horizontales
  • Pilares verticales
• Estos se organizan en alineaciones o líneas de carga, formando pórticos

Definiciones

• Pórtico: Un conjunto de elementos que sigue una línea de carga
• Crujía: La separación entre los pórticos
• Nervios o viguetas: Se localizan en el forjado sobre el entramado de pilares y jácenas
• Tramo: Una tira continua de nervios

Funciones de vigas y pilares

• Vigas:

  • Reciben cargas de los forjados
  • Distribuyen cargas a los pilares

• Pilares:

  • Agrupan cargas
  • Transmiten cargas a los cimientos

• La organización en pórticos planos permite simplificar el cálculo estructural tridimensional

• Los forjados conectan los pórticos y obligan a colaborar, creando una estructura tridimensional

Disposición de los Pórticos

• En construcciones cerradas los pórticos se ubican perpendiculares a las medianeras con separación de 4, 5 o 6 m
• En edificios aislados, la distribución ideal es una cuadrícula de 5x5 o 6x6 m
• Los forjados de más de 6-6,50 m pueden tener problemas de flechas

Cantos de Forjado

• Los cantos de forjados más adecuados son los de 30 cm, y cada vez más los de 35 cm
• Con cantos de 35 cm se pueden espaciar más los pilares (hasta 7 m) y absorber mejor el canto de las jácenas, evitando exceder la flecha permitida

Disposición de Pórticos para Edificios

• Las opciones con pórticos paralelos son más convenientes
• Los pórticos contrapeados pueden requerir pilares de encuentro o embrochalados que no son tan eficientes en jácenas

Datos Prácticos para el Predimensionado de una Estructura

• Consideraciones para un edificio aislado con sótano para garajes, planta baja comercial y 6 plantas residenciales

Disposición Estructural Inicial

• La estructura debe considerar la situación de los pórticos
• Es útil tener una idea previa de las dimensiones de pilares, jácenas o nervios

Dimensiones Aproximadas en Hormigón Armado para Pilares

• Sótano: 45 x 45 cm
• Planta baja: 40 x 40 cm
• Primeras plantas de viviendas: 35 x 35 cm
• Plantas superiores: Posible reducción hasta 30 x 30 cm (no considerar al dibujar)

Ubicación de Pilares

• Pilares de fachada: Separados de la fachada 5 a 10 cm para revestimiento
• Pilares interiores: No enrasados con tabiques; los tabiques los cubrirán para permitir el paso de conducciones

Criterios para Jácenas y Nervios

• Ancho de jácenas: Aproximadamente 1/10 de la luz (ej., para 5 m de luz, jácena de 50 cm de ancho)
• Considerar retranqueo de 5 cm en jácenas de fachada para revestimiento
• Procurar que el eje de las jácenas coincida con el de los pilares, incluso en fachadas, para evitar torsión
• Zona de escalera y ascensor: Requiere atención especial, con pilares delimitando la zona sin grandes luces
• Nervios de final de forjado: Ancho de 25 cm (ocasionalmente 20-40 cm según cargas y espesor del forjado)
• Tabicones/muros de separación: Requieren un nervio de apoyo

Criterios para Armonizar Estructura y Distribución

• Encajar viviendas según necesidades
• Considerar comunicaciones verticales, normativas de habitabilidad y diseño e instalaciones
• Prever espacios para huecos de escalera, ascensor e instalaciones (fontanería, electricidad, gas, telecomunicaciones, ventilación)

Pasos para Enca la Estructura

• Situar pórticos (líneas de carga) lo más alineados posible, con separación de 5 m
• Evitar tramos descompensados
• Separación entre líneas de carga en torno a 5 m
• Vuelos de hasta 1,50-2,00 m en jácenas y forjados
• Ideal: Formar una "cuadrícula" de 5,00 x 5,00 m
• Resolver las "líneas de carga" (pórticos) en ambos sentidos
• Ubicar pilares sin "destrozar" la distribución
• Considerar el sentido de las jácenas y su espacio para no invadir conductos o huecos de escalera

Ajustes en la Distribución

• "Bajar" pilares y jácenas al sótano y ajustar según espacios de aparcamiento
• Procurar plantas bajas despejadas para locales comerciales
• Adaptar la estructura a áticos con zonas retranqueadas, prolongando pilares o creando nuevos

Recomendaciones Finales

• No olvidar conductos de evacuación de aguas de cubierta
• La distribución debe respetar las reglas de diseño
• Tras encajar estructura se elabora el plano de estructura

Características a Incluir en el Plano de Estructura

• Pórticos longitudinales
• Nervios o zunchos (Z-1) para atar extremos y soportar cerramientos o divisorias
• Delimitación de la caja de escalera con nervios o zunchos (Z-1)
• Huecos para ascensor e instalaciones (Z-2 y Z-3)
• Nervio Z-3 prolongado en voladizo para soportar tabicones divisorios
• Nervios periféricos en zonas voladas (Z-3)
• Encadenado de vuelos (E-V) atando cabezas de viguetas o nervios in situ de los vuelos del forjado
• Acotación de situación de conductos de ventilación y bajantes respecto a ejes de pilares
• Dimensiones libres para huecos de escalera, ascensor e instalaciones
• Anchos variables de jácenas según cálculos, pilares 5-6 ó 7 conectados a jácenas de distintos anchos
• Jácenas de fachada (1-5-9 ó 4-8-12) descentradas respecto al pilar; lo ideal es mover el pilar para centrarlas
• Numeración de pilares e identificación de jácenas
• Viguetas e indicación del armado de negativos (sin especificar)
• El plano debe mostrar la situación de pilares y jácenas sin demasiados datos para evitar confusiones

Hormigón Armado (Materiales)

• Composición: Hormigón en masa (cemento, arena, grava, agua) + armaduras (barras de acero)
• El hormigón se da forma en un encofrado (molde) hasta que fragüe (endurezca)
• Tipos Comunes:
  • Armados:
  • Pretensados:
  • Postensados:

Tipos de hormigón empleados habitualmente

• Estructuras de hormigón armado
• Estructuras metálicas (acero)
• Estructuras mixtas (hormigón y acero)

Historia del Hormigón Armado

• 1865: Josep Monier patenta los primeros objetos construidos con hormigón y alambres
• Alemania: Investigaciones y ensayos para aplicar hormigón armado en estructuras de edificios
• Principios del siglo XX: Inicio del uso en estructuras de edificios

España: Normativa del Hormigón

• 1941: Primera normativa "Norma para el cálculo y ejecución de las obras de hormigón armado" (32 páginas)
• Década de 1960-70: "Boom" de la construcción
• 1968: Primeras normas (Instrucción EH), seguidas por EH-68, EH-73, EH-80, EH-82, EH-88, EH-91, EHE (1998), y la EHE-08 actual, adaptada a la normativa europea (incluye normativa de forjados)

Posibilidad del Hormigón Armado

• El hormigón armado funciona como mezcla porque
  • El hormigón en masa es bueno en compresión
  • El acero es bueno en tracción y compresión
  • Ambos se dilata de forma similar
  • El hormigón se adhiere bien al acero (especialmente a las barras corrugadas)
• Se necesita hormigón en la parte de la estructura que trabaje a compresión y acero donde trabaje a tracción

Ventajas de las Estructuras de Hormigón Armado

• Adaptabilidad de forma (hormigón amorfo, barras doblables), limitado por el encofrado.
• Monolitismo estructural (unión sin juntas) y rigidez para resistir empujes horizontales (viento, seísmos).
• Resistencia al fuego (acero protegido por el hormigón).
• Protección del acero contra la oxidación (si hay poca deformación).
• Más económicas que las de acero (hasta 10-12 plantas).

Inconvenientes de las Estructuras de Hormigón

• Errores en concepción y ejecución en obra
• Posibles deficiencias en los elementos
• Colocación incorrecta en obra
• Curado inadecuado (proceso de fraguado y endurecimiento)
• Exigencia de durabilidad posterior y resistencia a agentes agresivos
• Tiempo de confección largo (apuntaladas por 28 días)
• Clima adverso (calor o frío extremo)
• Elevado peso (2.300 kg/m3 en masa, 2.500 kg/m3 armado)
• Retracción en grandes masas
• Mano de obra especializada
• Necesidad de controles en la ejecución

Materiales Empleados en el Hormigón

• Cemento (material aglomerante)

• Áridos:

  • Grava (árido grueso)
  • Arena (árido fino)

• Agua

• Aditivos y adiciones (en su caso)

• Armaduras (barras de acero)

• La proporción de cada componente define la dosificación del hormigón

El Cemento

• Deben cumplir la Instrucción para la Recepción de Cemento (RC-03)
• Deben ser de clase resistente 32.5 o superior
• Existe diversos tipos de cementos comunes mezclados por diversos componentes

Cemento Portland

• Compuesto solo de piedra caliza y arcilla (mínimo 36%)

• Se calcina a unos 1500º C para formar Clinker

• Clinker + poco de yeso retrasa el fraguado.

• Se le pueden añadir escorias (S), humo de sílice (D), puzolanas (P), cenizas volantes (V) o caliza(L)

• Las letras indican el tipo (CEM seguido de I, II, III, IV, V...) y componentes

• Letras A o B, para cemento con adiciones activas indican la proporción

• El Cemento usado en obras es que llevan algún tipo mezcla con adición activa (CEMII/A-L)

• El Cemento Blanco también forma parte de su designación, así como los cementos especiales

Clases Resistentes de los cementos comunes

• El número que representa la clase resistente significa el punto mínimo de resistencia a la compresión en 28 dia

• La edad signfica que el hormigón ya a adquiriro toda su resistencia, comprobado por probetas

• La resistencia está expresada en (\frac{N}{mm^2}) y multiplicado por 10 nos da la resistencia en (Kgf, Kp ó DN) por (cm^2)

• La resistencia "normal" y los que tienen letra R en alta resistencia inicial y también de endurecimiento lento, normal y rápido

• Los más habituales en las obras hoy en día son los 42'5

Designación de los Cementos

• Se asignarán a los cementos por su tipo y clase resistente, añadido por sus características y seguido por su referencia UNE
• Cementos blancos, se asignarán por los indicados en la columna y añadirá su clase resistente (22'5 - 42'5 - 42'5R - 52'5)

Agua

• El agua utilizada no debe contener dañinos de dañar a los ingredientes que afecte a las propiedades
• Salvo en casos especiales, la de mar no está autorizada

Áridos

• Los áridos es la perte incertez que forma mortero u hormigones
• Tanto los hormigones trae árido que son arenas y las gravas
• La granulometía es la proporción de cada cada uno, y ha de estar reucubierto de cemento

Aditivos

• No mayor a un 5% para añadir a las mezclas
• Plastificantes: Dan una mayor plasticidad y hacen que se deformen mejor
• Fluidificantes: Ayuda a que fluyan, en general van hormigones que tiene poca agua
• Aireantes: Con brujas en el interior y que aminore su densidad, no se usan en estructuras
• Retardadores: Hace que el hormigónno frauge tan rápido
• Acelentantes: Adquiere la resistencia más pronto
• Impermeabilizantes: Con mayor propiedades frente
• Anticongelantes: Evitar que el agua de ama,sado se hiele y "rompiendo " el proceso

Adiciones

• Compuestos inorgánicos que añaden y mejoran algunas propiedades o características
• La E.H.E acepta cenizas volates y humo de sílice
• Artículo 29 y 81.4 de la EH. E

Armaduras de Acero en el Hormigón

• Pasivas: Usadas para el hormigón que no trabajo hasya que se termine el proceso
  • Barras Corugados
  • Mallas Electrosoldadas
  • Armaduras básicas electrosoldadas en Celosía
• Activias: Acero de alta resistencia, que se le inteoduce fuerza Artículos 31 y 32 de a EHE

Tipos de Acero

• las armaduras se usan junto al hormigón, estan formadas por:

  • Barras corrugados
  • Mallas Elextrosoldadas
  • Armaduras básicas electrosoldadas en Celosa

• Para que se mantenga la distancia , se coloca calos para coloccar las barras sobre:

  • las armadura y el encoforado
  • con esto se dade el recubimieto
    • se encuentra en la ÉHE

Barras corrugadas

• las superficies logran una mayor Adherencia, el tipo de acero normaliza en donde también aparecen características mínimas. Aquí vemos unos tipos:

El número (400 o 500) significa el límite elástico

Tipos

• (La S ) significa que es acero soldable

• (La SD) significa que es uno con características de ductilidad.

• Fijate bien su disposición

  • se usa para estructruas sísmicas

• Para identificar la fábrica - debe ser visible la fábrica - también trae las caracteríticas aproximádamente cada un metro

• Se utilizan diámeros en el mm de las barras

  • (6-8-10-12-14-16-20-25-32-35-40)

Barras codificadas

• Barra Corruga Límite ELástico
  • (B-400S y B-500) son Barras corrugadas de Limite eláticos en (\frac{N}{mm^2}) soldables
• Barra Corruga Límite ELástico
  • (B-400SD y B-500) son Barras corrugadas de Limite eláticos en (\frac{N}{mm^2}) son solables (dútiles)
  • se usa para estructruas sísmicas.

Mallas Electrosoldadas

• Mayoritariamente se emplea para forjados, tanto en la armadura como en su capa de compresión

Denominación

• (ME s x s)-(t B /d - dt)(ME )

Designación

• (ME ) cuando es cuadrada o Rectangular la cual coincide con cuadricula base
• El espaciamiento ((S X S)-(t)) está entre los alambres Lonitudinales
• (B) Ahorra Barrras de borde Si el B es menor a (6)
• ((d - dt)) Diamertos alambres

Armaduras Básicas Electrosoldadas en Celosia .

• Se hacen ebn soldanduras eléctricas por un sistema automático, formada por sistema de barra o alambres.
• Hecha a base de: Elementos longitudinales superiores , inferiores así como transversales.
• Si o si el alambre debe ser corrugado

Tipods

• Se usan en forjados unidireccionales
  • los diámetros deben ser lijos o corrugados , deben ajustarse el a serie de ((5-6-7-8-9-10 -12)).
• Todos los electros se hacen con hormigón armado Se tienen en cuenta con hormigón estructural E.H.E

Designacion del Hormigon

• Según la instrucción EHE los hormigones de hacen de las siguiente forma:

Notación

\(T-R/C/TM/ A\) ,

Con : El tipo
- HM : Armado en Masa
- HA : Hormigón Armado
- HP: H hormihón Protensado

(R) : Es la resistencia característica en (\frac{N}{mm^2}) a los 28 dias

Las resistencias minimas son : A) Hormigon en Masa de (20\frac{N}{mm^2}) b) Hormigon Armado de (25\frac{N}{mm^2})

La compresion

• Se recomienda usar la serie (20 , 25, 30, 35, 40 , 45 , 50)

• Dicha resistencia de la compresión a 28 no sera de menor de (20\frac{N}{mm^2}) en armados en masa y menor de (25\frac{N}{mm^2}) en hormigon armado o pretensado

(C): Indica consistencia del hormigón

• definida por el valor en (cm)
• esta consistencia podrá ser indicada en la siguiente tabla.

Descripción y Tipologias

• Las estructuras son 2 tipos :

1. De muros de Carga
2. Entramadas o porticadas: Formados por formados por entramad de pórticos que constituyen un armazón o esqueleto. compuestas por vigas y pilares.

Componentes de un estructira

1. Carga y Contención: Los muros forman a la vez cimentación y estructura. tanto centrales como los perimetrales forman los forjados
2. Estructruas Pórticas: Llevan líneas de póticos , que estará anclados trnasversalmente , estarán construidos por vigas y soportes.

Los soporte

• Son generalmente verticales, compresión que estén soportando por la rigidez de sus nudos. y flexion. o pilares

• Pueden ser de Sección: Rectangulares: en Plantas de Viviendas Circulares (So tanos o Gajes)

• Se armacón con barras

  • Longidunales: 4 minimo (cuadrados ) o 6 (circulares)

• Las armadura transversales que abrazan las que evitan pandeo

• Van recubiertas de Hormigon

  • esta capa es imoprtante

Vigas

• tiene posición horzontal y trasladar todo a los pilares.

• Se puede tener un forjado , se empotran aljacenas

• las acenas embebidas enforjado plano

Los Forjados

• tiene una función primordial de tranmisión a las vigas y soporte

• absorver acciones del verano (viento, sismo etc)

• Pueden ser hechos en : 1 - Maderas 2 - Acero 3 -Hormigón

Así tendremos

Forjado de Viguetas de Madera es una con materiales como Madrea + Entarimado

• Viguetas de madera y bovedillas de yeso

Módulos , con estructuras comi:

1 - Los forjados de viguetas de acero constiyendose de ladrillos machizos con yeso. 2 - Las perfiles puedeb estar hasta ( 1m) alcanzando a colocar tirante a una vigueta

Los Viguetes Auto y Autoresistentes de Homigón

• En cuanto a la autorsietecia o autoprtante Es necesario comentar que estas requiere mucho apuntalamiento

Requisitos a cubrir

• Debe haber una buena capa en su compresión
• Con mayazo el resultado de colocación será muy efectivo

Forjado semi prefabricados o Semirresistentes

• necesita contar apuntalamiento y hormigón

• Da respuestas positiva a a arriostamiento

• Permiten una mejor cocnecuion entre las jacenas. Pueden semivigueta o resisten, se trata de que quede la abosrcion orizontal

Union forjado

• Se produce cuando hace union con viga o metálica
• Permitiédose el recubimiento con encofraco y demas

En forjados unidireccionales con viguetas semirresistetes y armadas

• Partes de un forjado unirirecional de de viguetas semirresistentes armadas
• Es la zona que puede llegar un apoyo o nervio el peso que tenga lo tranmite
• Puede usa la denominación cuando existe una viga y también con homigón
• Viguetas entre (0.4 y 0.5 ) Es importante la capa de comprenison, con eso cubriremos a nivel superior de acabados:Pavimiento, mortero de agarre.
  • Si se sustiuyese podrña ser el alslante de arcilla experndida,

Los forjados in situ o nervados

• Requieren un encofrado total que nos facilite el montaje y a nivel estructural debe estar con el resto de elementos estructurales

• estos forjados pueden se, con nervios unidireccionales , con o sin piezas de entrevistados

• Los nerviso pueden se diseñados para que los extremos queden enlos siguientes diibujos de disposición

• En ella podremois observar las disposicones de armaduras aún así el Monolitisismo no lo es todo

• No obstante por eso en el diseño se realiza de piezas de entrevisatado

Armado de Fojrados Uniredicionales

• Se usa en viguas como elementos prefabricacos y semi resistentes
• Se toma la via como continua , con un ligero empotramiento en el extremo del tramo
• Se diseña con diagrama de momentos, y se distribuye según su signo

Consejos para la construcción de forjados

• Cargar al construirlas piezas que tengasmos más a mano, como
• Escalerea
• Huerco
• Conductos de ventilacion de baños
• Se trazan lineas en ele plano con separación de 70
• Así podemos saber si hay falllos y fallos
• Al final se soluciona , con una buena planificación

EJecucion de Hormigón armdo

• De carácter primordial debe estar la zapata hecha
• No debe faltar ninguna ajughereante
• Tiene que estar limpia
• El encorfrado debe ser limpio
• Debe ser la correcta
• Debe existir la plomabilidad- Debe ser estanco
• Su compactacion y dirección de caida horizontal
  • No debe producirse las disgancinoes Compactarse para evitar que suelten fluidos Ser compacto y plano

Pasos posteriores

• Limpieza del encofraco
• Cuidado enlos desajuestes verticales
• Y con cuidado debe ser el buen frauguado , y reposo el tiempo suficiente

Pilares de hormihon arrqmado

• Hay uqe comoprobar la armadura a usar, su limpieza.

• Marcar con azulejete en el alcorque

• Encordfar u armar con refuerzalos con lo que veamos necesartio

El vibrado horizontal o ligermanete inclinandose o verticlal

• Todo debe tener estar bien ejecutado
• Alrededor todos deben estar bien colocados , deben ser limpios
• Con cuidado por el desajueste

A Las 72 Hores , se realizará:

El derribo , tras haber comprovbado en aspectico y la falta de grietas , procediento a curarlos en seco

Para fojados Unridreccional

En los planos debende haber , cantos, separación, dimensiones la pieza de entrevista , croquis , enlaces

• Lineas
  • sobandas
  • Los diamtetros

Requisitos para construcción

: Estar completamente construidos , a fin de garantizar una base y estructura funcional.

• Repantear huecos a (), de altura como maximo (2cm)
• Tener un buen recubrimientos

4. El forjado, debe tener su base con collarines a su acople y a la vez que debe ser revisada, tiene el nivel marcado.
5. Ls izada , de las piezas y los elementos
6. Conectar las armaduras con ayuda de las riostradas
7. Toda esta estructura deb erá estar regada completamente.
8. Se procede con el descorfraje tras 8 días

Fojo Reticular y Bidericional

• Para ello, el hormigón ya deb haber alcanzado el 40% a los 3 dias, y el 7 dias con (%)
• Deben asegurarse de igual forma las armaduras como el proceso.
• Repantear con esmero todos los detalles.

Estructuras Metálicas

Introducción

• Los materiales de fabricación

  • Hierro , actualmente poco usado
  • Acero, tiene algunas limitaciones
  • Aluminio, es indefermable

• Avisan antes de fallar Tienen poco error humano Son veloces y se disminuyen costes Ocupan poco espacio Admiten variasion Poseen valor residual, si se debe destruir Son combustibles y necesita proteferse de fuego y agua

El acero y estructuras de aceros

• Hay las (S 235 - S275 ( el más ultizaado y S355)

Tipos de perfiles

• Perfil IPN
• Perfil IPE
• Perfil HEM
• Perfiles Angunales (L)
• Perfiles CD
• Perfil (T)
• Chapas (Finas, medias ,gruesas)
• Barras
• Paneles
• Las uniones e estructuras

Existen

1 -Remaches 2 -Tornillos 3 -Eléctricos de Arco (el más usado) Con conductores de polaridad distintos, un electrodo.

Los Tipos de Estructuras

• Se dividen dependiendo el el tipo de enlace de vigas y soportres.
• • Las estratructuras isostáticas** donde sus elementos son a compresión
• • Las estrcturas De Póriticos Riguos* * donde los soportes ,vigias con conforman nudo rígidos

Estructuras espciales

• Aquellas con los mejores alcances y soportes.

Las cerchas metállicas, son muy usadas y permiten que sean rápidas y económicas

Uniones

• A tornillo ( por soldaura o atornillas)
• En base a esto se distitnguen con nombres de estructuras o sus varaintes como: tipo Polonceau ó las conocidas cómo

Howe

1. Pratt,
2. K Warren

Trapezoidal

• Poligonal
• La trapezoidal Dentro del esquema estructural tambien vemos que se producen los brocales.