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Estructuras de Hormigón Armado
Estructuras
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.
Tipología y Generalidades
Las Estructuras de Hormigón Armado constituyen una tipología clásica.
El tipo estructural más difundido es el entramado de barras con nudos rígidos, realizados ¨in situ¨, con continuidad de sus elementos. En algunos casos se pueden incorporar uniones con algún grado de libertad como juntas de dilatación o rótulas.
Estas estructuras se han extendido en todas las zonas de industrialización media o alta, con una relación de costes entre mano de obra y materiales muy razonable. Elegida también por las grandes ventajas que ofrece por su rigidez y óptimo comportamiento frente a agentes atmosféricos y al fuego.
La estructura normal de hormigón armado está compuesta por barras que se unen entre sí ortogonalmente. Las barras son piezas prismáticas en las que predomina el largo sobre la sección, por lo general, cuadrada o rectangular; aunque ya veremos otras tipologías.
Materiales del Hormigón Armado
La estructura de hormigón armado está compuesta por diferentes materiales que trabajan en conjunto frente a la 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 las Armaduras cumple la misión de ayudar a soportar los esfuerzos de tracción y corte a los que está sometida la estructura.
- Hormigón:
El hormigón tiene resistencia a la compresión, mientras que su resistencia a la tracción es casi nula. Tengamos en cuenta que un hormigón convencional posee una resistencia a la tracción diez veces menor que a la compresión.
Los refuerzos de acero en el hormigón armado otorgan ductilidad al hormigón, ya que es un material que puede quebrarse por su fragilidad.
En zonas de actividad sísmica regular, las normas de construcción obligan la utilización de cuantías mínimas de 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 traccionadas. 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 Cosido
Para 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.
Estribos
En 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
Las barras verticales de la estructura se denominan pilares o soportes.
Las barras horizontales de la estructura son las denominadas vigas, jácenas o riostras.
Los 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:
Acciones de Cargas en la Estructura
Para 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.
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Enlaces Externos
Libros sobre Cálculo de Estructuras de Hormigón
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- Artículos Técnicos sobre Cálculo de Estructuras de Hormigón
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