ZAPATA CENTRADA

Cuando la columna está al centro de la zapata. Se usa generalmente para columnas aisladas.


Elementos Estructurales en Edificaciones

Son los elementos que soportan los esfuerzos y deformaciones que tiene una determinada estructura, son parte de la estructura.

Al diseñar debemos tener en cuenta las deformaciones permisibles y los esfuerzos admisibles.

Elementos Estructurales en Edificaciones

Solución de Armaduras Planas

Todo arreglo de elementos y apoyos de armaduras está sujeto a clasificación:

Inestable.- escases de triangulación, demasiados nudos o reacciones insuficientes

Estable y determinada.- equilibrio de elementos, nudos y componentes de reacción.

Estable pero indeterminada.- muchos elementos, pocos nudos y excesos de reacciones.



Existe un método simple para determinar en cuál de las tres categorias queda comprendida una armadura particular. Considérese cia elemento entre nudos como una barra, cuéntese le numero de barras, el numero de nudos y el número de componentes de reacciones, y para la condición dos deben satisfacer la expresión.

Clasificación De las Cerchas (Armaduras) Según su Conformación

Simples: aquellas construidas a base de la figura mínima estable (triángulo) y a partir de ahí por cada dos barras agregadas se agrega un nudo, de tal manera que:



Compuestas: Aquellas construidas por la unión de dos cerchas simples usando 1 barra de unión adicional y un nudo común, o tres barras adicionales o sustituyendo elementos de una estructura principal por cerchas o armaduras secundarias.


Para el análisis se pueden combinar el método de los nudos y las secciones haciendo que la rapidez con que se llegue a la solución dependa de la pericia y experiencia del diseñador. (Todo conocimiento nuevo requiere de momentos de asimilación o etapas hasta llegar al dominio llamado el momento de la sistematización, para llegar a esta etapa debemos analizar muchas y diferentes cerchas de tal manera que en nuestra mente se ha creado ya un concepto general del comportamiento y así sabremos por donde cortar y que nudo analizar para que la solución se encuentre de forma fácil).


Convención: Debido a que las barras solo trabajan a esfuerzos axiales se seguirá la siguiente convención: Barras traccionadas tienen fuerzas positivas (+) y barras comprimidas tienen fuerzas negativas (-).

ESTRUCTURAS ARMADURAS

La armadura es un medio para estabilizar un armazón o estructura de elementos lineales que se acomodan en una cierta forma, con sus extremos conectados por nudos o juntas articulares y conformando una geometría tal que el sistema se comporta establemente cuando recibe cargas aplicadas directamente en estos nudos.

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 intenor.

ESTRUCTURAS ARMADURAS

En la armadura pura se considera que todos los miembros están conectados por nudos en sus extremos, sometidos a solo una de dos posibles acciones internas de fuerzas; tensión axial o compresión axial. La triangulación interior es una necesidad básica para una armadura, además los apoyos externos deben tener ciertas características. Deben existir suficientes componentes de reacción para la estabilidad de la armadura, pero debe permitir que la armadura se deforme libremente bajo las acciones de las cargas.

El triangulo es la unidad básica de la armadura plana, el tetraedro (solido de cuatro lados), lo es para la armadura espacial.

ESTRUCTURAS EN EL PLANO

Son todas aquellas estructuras que solamente se ubican en el plano, sus cargas están aplicadas en los ejes principales de inercia de los elementos estructurales.

Muros Estructurales

Este sistema tiene dos elementos distintivos en la estructura general del edificio:

Muros: utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro. Generalmente son elementos a compresión. Pueden ser monolíticos o entramados ensamblados de muchas piezas. Aunque no se utilizan para transmisión de carga vertical se utilizan, a menudo, para dar estabilidad lateral.

Elementos para cubrir claros: funcionan como pisos y techos. Dentro de estos se encuentran una gran vanedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero.

Sistema de postes y vigas

El uso de troncos y árboles en las culturas primitivas como elementos de construcción fue el origen de este sistema básico, la cual es técnica constructiva importantes del repertorio estructural. Los dos elementos básicos son:

Poste: es un elemento que trabaja a compresión lineal y está sujeto a aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa.


Viga: básicamente es un elemento lineal sujeto a una carga transversal; debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexion y resisteir delfexión excesiva, la estructura de vigas y postes requiere el uso de un sistema estructural secundario de relleno para producir las superficies de los muros, pisos y techos.

Algunas variaciones de este sistema son:

• extensión de los extremos de las vigas
• sujeción rígida de vigas y postes
• sujeción rígida con extensión de los extremos de las vigas
• ensanchamiento de los extremos del poste
• viga continua

Marcos Rígidos

Cuando los elementos de un marco lineal están sujetos rígidamente, es decir, cuando las juntas son capaces de transferir flexión entre los miembros, es sistema asume un carácter particular. Si todas las juntas son rígidas, es imposible cargar algunos de los miembros transversalmente sin provocar la flexión de los demás.

Sistemas para cubrir claros planos

Consiste en producir el sistema máximo beneficio se deriva de iguales. Otro factor importante característica de la flexión de los en dos sentidos del claro, en vez de uno solo. El una claro en dos direcciones si los claros son para incrementar el rendimiento es mejorar la elementos que cubren el claro.

ESTRUCTURAS DE SUPERFICIES

Son aquellas que consisten en superlicies extensas, delgadas y que funcionan para resolver solo fuerzas internas dentro de ellas como; el muro que resiste la compresión, que estabiliza el edificio al resistir el cortante dentro de un plano y al cubrir claros como una viga, actúa como una estnJctura de superficie. La bóveda y la cúpula son estructuras de este tipo.

Las estructuras de superficie más puras son las que están sometidas a tensión, ya que a menudo están hechas de un material incapaz de ofrecer ninguna resistencia significativa fuera del plano. Las superficies a compresión deben de ser más rígidas que las que soportan tensión, debido a la posibilidad de pandeo.

ESTRUCTURAS DE SUPERFICIES

ESTRUCTURAS A TENSIÓN

La estructura de suspensión a tensión fue utilizada ampliamente por algunas sociedades primitivas, mediante el uso de líneas cuerdas tejidas de fibras o bambú deshebrado. Desde el punto de vista estructural, el cable suspendido es el inverso del arco, tanto en forma como en fuerza interna. La parábola del arco a compresión se jala para producir el cable a tensión.

Los problemas adicionales con el elemento de suspensión son la falta de rigidez, que produce posible sacudimiento o vibración. El acero es el principal material para este sistema y el cable es la forma lóca. La estructura también se puede sostener, simplemente con elementos a tensión. Los sistemas en vdJizo o para cubrir claros pueden ser soportados, ya sea al estar suspendidos o al estar apoyados sobre columnas, pilas o muros.

ESTRUCTURAS A TENSIÓN

SISTEMA DE ARCO, BÓVEDA Y CÚPULA

El concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros, mediante el uso de compresión interna solamente. El perfil del arco “puro” puede ser derivado geométricamente de las condiciones de carga y soporte. Para un arco de un solo claro que no está fijo en la forma de resistencia a momento, con apoyos en el mismo nivel y con una carga uniformemente distribuida sobre bdo el claro, la forma resultante es la de una curva de segundo grado o parábola. La forma básica es la curva convexa hacia abajo, si la carga es gravitacional.


Las condiciones básicas son las fuerzas horizontales en la base, debidas al empuje y la relación entre claro y peralte. A medida que aumenta esta relación, aumenta el empuje, produciendo mayor compresión en el arco y mayores fuerzas horizontales en el soporte.

Tanto las formas de bóveda como de cúpula se pueden crear como formas directas de cascaron o nervaduras (es decir, un juego de arcos formando un esqueleto con un cascaron como relleno). Actualmente el concreto preforzado es el material más obvio para las formas de cascarón.

SISTEMA DE ARMADURAS

Es una estructura de elementos lineales conectados mediante juntas o nodos se puede estabilizar de manera independiente por medio de tirantes o paneles con relleno rígido. Para ser estables internamente o por si misma debe cumplir con las siguientes condiciones:

- Uso de juntas rídidas
- Estabilizar una estructura lineal: por medio de arreglos de los miembros en patrones rectangulares coplanares o tetraedros espaciales, a este se le llama celosía.


Cuando el elemento estructural producido es una unidad para claro plano o voladizo en un plano, se llama armadura. Un elemento completo tiene otra clasificación: arco o torre de celosía.

Es infinita la variedad de configuraciones de armaduras. Son consideraciones de diseño la configuración particular, las cargas que soportan, la escala, el material y los métodos de unión.

SISTEMAS PARA CUBRIR CLAROS PLANOS

Consiste en producir el sistema en dos sentidos del claro, en vez de uno solo. El máximo beneficio se deriva de una claro en dos direcciones si los claros son iguales. Para una placa plana simple, la resistencia de carga se puede incrementar así por casi el 50% y reducir la del lexión por un grado mayor. Otro factor importante para incrementar el rendimiento es mejorar la característica de la flexión de los elemenks que cubren el claro.  Igual que en la viga una relación critica en el claro es la relación entre el claro y el peralte. La capacidad de carga disminuye rápidamente a medida que esta relación llega a sus límites. A menudo la resistencia a la deflexión es más crítica que la resistencia a los esfuerzos de flexión o cortante.

También se puede mejorar el funcionamiento mediante la extensión de los elementos monolíticos continuos sobre varios claros, o generando la transmisión de flexión entre el elemento y sus apoyos.

CONSTRUCCIÓN MARCOS RÍGIDOS

Cuando los elementos de un marco lineal están sujetos rígidamente, es decir, cuando las juntas son capaces de transferir flexión entre los miembros, el sistema asume un carácter particular. Si todas las juntas son rígidas, es imposible cargar algunos de los miembros transversalmente sin provocar la flexión de los demás.

CONSTRUCCIÓN MARCOS RÍGIDOS

CONSTRUCCION SISTEMA DE POSTES Y VIGAS

El uso de troncos de árboles en las culturas primitivas como elementos de construcción fue el origen de este sistema básico.



Los dos elementos básicos son el poste y la viga (dintel):

Poste: es un elemento que trabaja a compresión lineal y está sujeto a aplastamiento o pnadeo, dependiendo de su esbeltez relativa.

Viga: básicamente es un elemento linela sujeto a una carga transversal; debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexión y resistir deflexión excesiva.

Aspectos críticos del sistema son la relación entre la longitud y el radio de giro (espesor) del poste y la relación entre peralte y claro de la viga. También es crítica la eficacia de la forma de la sección transversal de la viga, en cuanto a su resistencia a flexión.

Algunas variaciones de este sistema son:

• extensión de los extremos de las vigas
• sujeción rígida de vigas y postes
• sujeción rígida con extensión de los extremos de las vigas
• ensanchamiento de los extremos del poste
• viga continua

Igual que la estrucbra de muros de carga, la de poste y viga requiere el uso de un sistema estructural secundario de relleno para producir las superficies solidas de muros, pisos y techos.

MUROS ESTRUCTURALES

Cuando este sistema se utiliza tiene normalmente, dos elementos distintivos en la estructura general del edificio:

Muros: utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro.  Generalmente son elementos a compresión. Pueden ser  monolíticos o entramados ensamblados de muchas  piezas. Aunque no se utilizan para transmisión de carga  vertical se utilizan, a menudo, para dar estabilidad lateral.

Elementos para cubrir claros: funcionan como pisos y  techos. Dentro de estos se  encuentran una gran  variedad de ensambles, desde simples tableros de  madera y viguetas hasta  unidades de concreto  precolado o armaduras de acero. Aunque no se utilizan para transmisiones de cargas verticales, los muros se usan a menudo, para dar estabilidad lateral. Eso se puede lograr con un muro que actué independientemente o en una interacción combinada con la estructura del edificio.

MUROS ESTRUCTURALES

CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS ESTRUCTURALES

Los sistemas estructurales se pueden clasiticar en varias maneras. Una diferenciación amplia es la que se hace entre una estructura solida, reticulares y estructuras de superficie.

1. Estructuras Macizas: son aquella en las que la resistencia y la estabilidad se logran mediante la masa, aun cuando la estructura no sea completamente solida. Son estructuras resistentes a tuerzas de explosivos, vientos violentos, acción de las olas y vibraciones.


2. Estructuras reticulares: consiste en una red de elementos ensamblados. Los esqueletos de los animales, los sistemas de vigas y columnas de acero y las torres de celosía son ejemplos de estructuras reticulares, se sub dividen en armaduras y pórticos o marcos.



3. Estructuras supeficiales: pueden tener alto rendimiento debido a su función doble como estructura y envolvente, pueden ser muy estables y fuertes, pero están limitadas a recibir cargas concentradas y facilitar discontinuidades repentinas como en los vanos

4. Estructura especiales: son aquellas constituidas por una combinación de los tipos anteriores, aquí estarían las estructuras colgantes. los arcos, las estructuras inflables, etc.

MATERIALES ESTRUCTURALES

Todos los materiales, sólidos, líquidos o gaseosos, tienen alguna naturaleza estructural, el aire que respiramos tiene una naturaleza estructural: resiste a la compresión, el agua soporta los más grandes vehículos hechos por los hombres; enormes barcos transoceánicos. El aceite soporta cargas tan elevadas que se usa en presas hidráulicas entre muchos ejemplos más.

En el estudio o diseño de estructuras, interesan las propiedades particulares de los materiales. Estas propiedades críticas se pueden dividir en propiedades estructurales esenciales y propiedades generales. Las propiedades estructurales esenciales incluyen las siguientes:

• Resistencia: puede variar para los diferentes tipos de fuerzas, en diferentes direcciones, en diferentes edades o diferentes valores de temperatura o contenido de humedad.
• Resistencia a la deformación: grado de rigidez, elasticidad, ductilidad; variación con el tiempo, temperatura, etc.
• Dureza: resistencia al corte de la superficie, raspaduras, abrasión o desgaste.
‘ Resistencia a la fatiga: perdida de la resistencia con el tiempo; tractura progresiva: cambio de forma con el tiempo.
• Uniformidad de estructura física: vetas y nudos en la madera, agrietamiento del concreto, planos cortantes en la roca, efectos de la cristalización en los metales.

Las propiedades generales de interés en el uso y evaluación de materiales estructurales incluyen las siguientes:

• Forma:
natural, remoldeada o reconstituida.
• Peso: como contribuyente a las cargas gravitacionales de la estructura.
• Resistencia al fuego: combustibilidad, conductividad, punto de fusión y comportamiento general de altas temperaturas.
• Coeficiente de expansión térmica: relacionado con los cambios dimensionales debidos a las variaciones de temperatura; critico cuando se acoplan varios materiales.
• Durabilidad: resistencia al clima, pudrición, insectos y desgastes.
• Apariencia: natural o modificada.
• Disponibilidad y uso.

En general la elección de materiales debe hacerse a menudo con base en varias propiedades. tanto estructurales como generales. Además se tiene que categorizar las diversas propiedades, según su importancia.

1. MADERA

Las inovaciones técnicas han superado algunas de las limitaciones tradicionales de la madera. Las técnicas especiales de sujeción han hecho posibles estructuras de mayor tamaño mediante un mejor ensamble. La combustibilidad, la podredumbre y la infestación de insectos se pueden retardar con la utilización de impregnaciones químicas. El tratamiento con vapor o gas amoniacal puede hacer altamente flexible a lamadera, permitiéndole asumir formas plásticas. Los movimientos dimensionales debido a los cambios de temperatura o e humedad, siguen constituyendo un problema para la madera. La resistencia al fuego se puede obtener hasta cierto grado. Los elementos de madera son suaves y se dañan con facilidad; por lo tanto, el daño debido a su manejo y uso es un problema.

Aunque existen cientos de especies el uso estructural para edificios está limitado principalmente a algunas maderas de coníferas: abeto Douglas, pino del sur, pino blanco del norte. La disponibilidad local y el costo son los principales factores en la elección de una especie en particular.

2. ACERO

El acero se usa en gran variedad de tipos y formas en casi cualquier edificio. El acero es el material más versátil de los materiales estructurales comunes. También es el más  fuerte, el más resistente al envejecimiento y el  generalmente el más confiable en cuanto a calidad. El  acero es Lii material completamente industrializado y está  sujeto a estrecho control de su composición y de los  detalles de su moldeo y fabricación. Tiene las cualidades  adicionales deseables de no ser combustible, no pudrirse  y ser estable dimensionalmente con el tiempo y los cambios de temperatura.  Las dos desventajas principales del acero para estructuras son inherentes al material; estas son su rápida absorción de calor y la péiida deresistencia (cuando se expone al fuego), corrosión (cuando se expone a la humedad y al aire).



3. CONCRETO

En la construcción la palabra concreto se usa para describir una variedad de materiales que tienen un elemento en común: el uso de un agente aglutinante o aglomerante para formar una masa solida a partir de un agregado suelto inerte ordinario. Los tres ingredientes básicos del concreto ordinario son agua. agente aglomerante (cemento) y agregado suelto (arena y grava). El concreto ordinario tiene varios atributos, el principal es su bajo costo general y su resistencia a la humedad, la oxidación, los insectos, el fuego y los desgastes, puede tomar una gran variedad de formas. La principal desventaja es la falta de resistencia al esfuerzo de tensión. Por lo que es imperativo el uso de refuerzo inerte o pretensado para cualquier función estructural deflexión o torsión considerables

4. ALUMINIO

El aluminio se usa para una gran variedad de elementos estructurales, decorativos y funcionales en la construcción de edificios. Las principales ventajas son su peso ligero y su alta resistencia a la corrosión. Entre las desventajas están su suavidad, su baja rigidez, sus grandes variaciones de dimensión por su expansión térmica, su baja resistencia al fuego y su costo relativamente alto.

Su uso estructural está limitado por su costo y sus grandes cambios dimensionales causados por la baja rigidez del material reduciendo su resistencia al pandeo.

5. MAMPOSTERIA

Se usa para describir una gran variedad de formaciones que constan de elementos separados unidos entre si por algún relleno aglutinante. Los elementos pueden ser roca bruta o corlada, losetas, entre otros. Tradicionalmente el aglutinante es mortero de cemento-cal, además este producto de construcción no requiere la misma cantidad de cimbra y apuntalamiento temporal como se necesita para una estructura de concreto colado. Dos principales problemas de la estructura de mampostería son la contracción del mortero y el agnetamiento por expansión térmica.

6. PLASTICOS

Representa la mayor variedad de uso en la construcción de edificios. Las múltiples propiedades del material y de los procesos de moldeo proporcionan un campo ilimitado para la imaginación de los proyectistas. Las principales desventajas son su falta de resistencia al fuego, escasa rigidez, grandes variaciones por expansión térmica, entre otras. Algunos de los princales usos en la construcción son: 

Sustituto del vidrio: en forma transparente o translucida, como tragaluces (burbujas, ventanas) 

Revestimiento: rodó, pintura, aplicación de capas (forma liquidad, de películas, laminas) para proteger muros, techos, muros de cimentación y cubiertas de superficies planas.

Adhesivos: resinas epóxicas y pegamentos de matriz para ensamblar y resanar.



Elementos moldeados: moldura, accesorios, tableros y herrería.

Espumas: en elementos prefabricados o colados in situ en forma de espuma, como aislantes o rellenos para diversos usos.

7. MATERIALES DIVERSOS

Vidrio: el vidno ordinario posee considerable resistencia, pero es frágil, y poco resistente al impacto, este material se usa en revestimientos, así como ventanena tranparente.

Fibra de vidrio: un uso especial del vidrio es en su forma fibrosa, su uso conocido es en el que las fibras se suspenden en una resma produciendo plástico reforzado con fibra de vidrio.

Papel: material en forma de hoja, producido con trapo o fibra de madera, se usa en la construcción de edificios, su uso estructural ha sido limitado a funciones menores como; material de moldeo cimbra para concreto precolado.

ESTRUCTURAS Y SUS TIPOS DE FALLAS

Cuando una estructura deja cumplir con su función de una manera adecuada, se dice que ha fallado. Al hablar de falla es preciso aclarar dicho concepto, pues existen diferentes tipos. En general, se clasifican de la siguiente manera:

- Falla por deformación elástica excesiva.
- Falla por deformación permanente.
- Falla por separación parcial.
- Falla por separación total.

La falla por deformación elástica tiene que ver con el funcionamiento de la estructura. Puede causar al usuario miedo de utilizarla; piénsese, por ejemplo, en el temor de muchos a cruzar puentes colgantes que oscilan considerablemente, o a caminar sobre redes o placas muy delgadas. También puede ocasionar problemas constructivos como rotura de vidrios, grietas en los cielos rasos y desajustes de puertas y ventanas. En el caso de piezas de maquinaria puede causar roces que aceleran e desgaste, e incluso puede impedir totalmente el funcionamiento de la máquina. Además, hay ocasiones en que dicha deformación excesiva origina esfuerzos secundarios que ocasionan fallas más graves.

El segundo tipo de falla es la deformación permanente, que se presenta cuando el material se ha sometido a un esfuerzo superior a su límite elástico. En máquinas, dichas deformaciones impiden su funcionamiento normal la mayoría de las veces. Lo mismo puede ocurrir en las estructuras propias de la Ingeniería civil, haciendo necesaria su reparación. Sin embargo, el efecto más notorio para un lego en la materia tiene que ver con el aspecto estético que presenta. Piénsese, si no, en las abolladuras causadas en los choques automovilísticos.

La falla por separación parcial, como su nombre lo indica, se refiere a que en algunas partes del elemento estructural el material presenta separaciones considerablemente mayores que las normales entre partículas. Se dice, entonces, que se han presentado fisuras o grietas. Las primeras son, en muchos casos, imposibles de evitar en algunos materiales como el hormigón y pueden tener importancia o no, dependiendo del fin de la estructura. Si se las descuida, sin embargo, pueden adquirir una gravedad que inicialmente no era muy obvía. Por eemplo. estructuras de hormigón reforzado localizadas en zonas costeras o en ambientes industriales corrosivos han fallado por la reducción en el área del acero de refuerzo, producida por la oxidación que facilitan las grietas.

El último tipo de falla, y el más grave desde el punto de vista de la seguridad, es la falla por separación total o colapso de la estructura. Al producirse ocasiona perjuicios económicos considerables y aun pérdida de vidas. Por esta razón sólo es permitida en el laboratorio, pues conocer el comportamiento estructural hasta la rotura incide en la formulación de las normas de diseño. Es claro que un material o estructura que falla de un modo súbito o explosivo, requiere mayor margen de seguridad que cuando el tipo de falla permite tomar a tiempo medidas correctivas.

CARGAS EN LA ESTRUCTURA

1. Orígenes de las cargas.- El termino carga se refiere a cualquier efecto que resulte de la necesidad de cierto esfuerzo resistente por parte de la estructura. Los principales tipos y orígenes de las cargas sobre estructuras de edificios son los siguientes:

Gravedad

Origen; peso de la estructura, de los ocupantes y contenido del edificio.
Cálculo, determinación del volúmen, la densidad y la distribución de los elementos.
Dirección y sentido; verticalmente hacia abajo, constante en magnitud.

Viento

Origen; aire en movimiento, en su acción de flujo.
Cálculo: velocidades mácimas de viento
Dirección y sentido; como presión, o fricción por deslizamiento, como una fuerza paralela distribuida que actúa sobre el edificio.

Terremotos

Origen: sacudimientos del terreno por fallas subterráneas, etc.
Cálculo: probabilidad de que ocurra con base en la geologia de la región y registros anteriores.
Dirección y sentido; movimiento de lado a lado y de arriba hacia abajo, propiedades dinámica del edificio.

Presión hidráulica

Origen; producida por las agua freáticas
Cálculo: como presión de fluidos, es proporcional a la profundidad del fluido.
Dirección y sentido; presión horizontal sobre los muros

Presión del suelo

Origen: semifluido sobre objetos enterrados en él.
Cálculo; considerar que el suelo es equivalente a un fluido (densidad igual a una fracción de la densidad del suelo)
Dirección y sentido; presión horizontal sobre los muros.

Cambio de temperatura

Origen; variación de temperatura en los materiales del edificio.
Cálculo; registros cronológicos del clima, temperaturas internas de diseño y coeficiente de expansión de los materiales.
Dirección y sentido: deformaciones y esfuerzos dentro de la estructura si las partes conectadas tienen diferentes temperaturas.

Contracción.- reducción del volumen del concreto (fuerzas similares a las causadas rxr efectos térmicos)
Vibración.- causadas por efectos sísmicos, maquinarias vehículos y sonidos de alta frecuencia.
Acciones internas.- producidas por asentamientos de apoyos. deslizamientos de conexiones, pandeo de elementos, etc.
Manejo.- efectos que se consideran en su construcción.

2. Cargas vivas y muertas

Carga viva.- es cualquier cosa que no se aplique permanentemente como una fuerza sobre la estructura.
Carga muerta.- es una carga permanente, como el peso de partes permanentes del edificio.
Duración de la carga.- es el período de aplicación continua de una carga dad, o la suma de los períodos de aplicación intermitente de una misma carga.

3 Distribución de cargas

El peso de una viga o un cable es una carga uniformemente  distribuida a lo largo de una línea. La  base una columna o el extremo de un viga representa cargas concentradas  en lugares pequeños.

Una concentración de carga en un  claro de una viga que es continua a  través de varios claros, puede  ocasionar una deflexión hacia arriba  en los claros adyacentes o el  levantamiento de la viga en alguno de  sus apoyos.



4 Combinación de cargas

Las combinaciones se deben considerar cuidadosamente para determinar aquellas que causan situaciones críticas, y que tienen posibilidades de presentarse.

5 Reacciones

La estructura debe tener suficiente resistencia interna y ñgidez para dirigir las cargas a sus apoyos, sin general esfuerzos excesivos y producir deformaciones. La reción generada por el apoyo debe ser de igual magnitud y de sentido opuesto a la carga combinada, produciendo así un estado de equilibrio estático a la estructura.

ETAPAS DE UN PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN

Fase planeaclón.- la base de planeación suele corrprender el establecimiento de los requisitos de funcionamiento de la estructura propuesta. la consideración de los tipos posibles de estructuras que pueden ser factibles y los tipos de materiales que se van a utilizar. Esta fase también puede comprender la consideración de factores no estructurales, como la estética, el impacto ambiental de la estructura entre otras. por lo común el resultado de esta fase es un sistema estructural que cumple con los requisitos de funcionamiento y que se espera sea el más económico.

Diseño estructural preliminar.- en la fase preliminar del diseño de la estructura, se estiman los tamaños de los diversos miembros del sistema estructural seleccionado como base en un análisis aproximado. la experiencia pasada y los requisitos de los códigos. En la fase siguiente se usan los miembros de los tamaños seleccionados ra estimar el peso de la estructura.

Estimación las cargas.- la estimación de las cargas comprende la determinación de todas las cargas que puede esperarse actúen sobre la estructura.

Análisis estructurral.- en esta fase se usan los valores de las cargas para llevar a cabo un análisis de la estructura para determinar los esfuerzos o las resultantes de esfuerzos en los miembros y las deflexiones en diversos puntos de la estructura.


Análisis estructural.- en esta fase se usan los valores de las cargas para llevar a cabo un análisis de la estructura para determinar los esfuerzos o las resultantes de esfuerzos en los miembros y las deflexiones en diversos puntos de la estructura.

Comprobaciones de seguridad y utilidad.- se usan los resultados del análisis para determinar si la estructura satisface o no los requisitos de seguridad y utilidad de los códigos de diseño. Si estos requisitos se satisfacen entonces, se preparan los dibujos de diseño y las especificaciones de la construcción y se da inicio a la fase de construcción.

Diseño estructural revisado.- si nos satisface los requisitos de los códigos entonces, se revisan los tamaños de los miembros y se repiten las fases de 3 a 5 hasta que se satisfagan todos los requisitos de seguridad y utilidad.

DISIPADORES MECANICOS DE ESTRUCTURAS Y AISLACION DE BASES

El diseño sismo resistente tradicional de edificios reduce las fuerzas dinámicas inducidas por sismos severos por medio de la capacidad de disipación de energía disponible en vigas, columnas y sus conexiones. La disipación de energía se suele concentrar en los extremos de los componentes estructurales debido, entre otros motivos, a la facilidad de proporcionar detalles que incrementen su ductilidad. Un diseño sismoresistente satisfactorio debe asegurar que para un determinado nivel de demanda de ductilidad global la ductilidad seccional y de material disponible no sea superada, en especial teniendo en cuenta las incertidumbres inherentes en la definición de la acción dinámica. En los últimos quince años se ha producido un esfuerzo de investigación importante para encontrar sistemas estructurales dúctiles -tales como los muros de corte  acoplados o los pórticos excéntricos-, en los cuales sea posible localizar la disipación de energía. Más recientemente, y con el fin de mejorar estos eficientes sistemas estructurales, se han propuesto técnicas avanzadas de diseño sismoresistente que incluyen los aisladores dinámicos y los disipadores mecánicos de energía. Estos sistemas estructurales permiten localizar las demandas de ductilidad reduciendo la acción dinámica en la estructura significativa mente comparado con la acción que sería inducida a una estructura tradicional.

El aislamiento de base se puede dividir conceptualmente en dos categorías: aisladores dinámicos con neoprenes reforzados y aisladores dinámicos de fricción (Kelly 1993). Los aisladores dinámicos con neoprenes reforzados reducen las fuerzás sísmicas incrementando el período estructural a valores cercanos a 2-3 segundos. A diferencia de ellos, los aisladores dinámicos de fricción reducen la acción sísmica disipando energía en la junta deslizante del edificio y la cimentación (Bozzo et al. 1989) Los aisladores dinámicos con neoprenes reforzados han sido ampliamente investigados y probados en laboratorios y por ello actualmente son los sistemas más comúnmente empleados en la construcción. Sin embargo estos aisladores tienen algunas limitaciones, tales como el ser sensibles al contenido de frecuencias de un terremoto y su vulnerabilidad a la presencia de pulsos largos que ocurren en registros cercanos al epicentro de un sismo. En contraste con los aisladores de neoprenes, los aisladores de fricción son poco sensitivos al contenido de frecuencias de un sismo y son también más económicos. Sin embargo, en este segundo tipo de aisladores, las amplificaciones no lineales en el rango de períodos cortos también pueden incrementar significativamente los desplazamiento y en particular debido a la presencia de pulsos largos y la proximidad de una falla.

Ambos sistemas de aislamiento de base tienen claras ventajas frente al diseño evidente considerando el gran número de edificios ya construidos en el mundo que emplean estos sistemas. Para la práctica constructiva en Mendoza tienen limitaciones,  por lo que su empleo es recomendable en nuestro medio sólo para edificios muy importantes para los cuales se desee proteger no sólo la seguridad de las personas que los ocupen sino además las instalaciones y equipos disponibles en su interior.

Interacción Suelo-Estructura

Uno de los objetivos en la determinación de las propiedades de esfuerzo-deformación de los suelos es el uso de estas propiedades mecánicas, para estimar desplazamientos verticales y horizontales en la masa del suelo cuando éste se somete a un incremento de esfuerzo. En la interfase de la estructura de cimentación y el suelo se originan desplazamientos debido a las cargas que transmite la cimentación dando lugar a desplazamientos totales y diferenciales. Los desplazamientos diferenciales de la estructura deberán ser iguales a los originados en la superficie de apoyo de la cimentación. Así pues, la estructura de la cimentación junto con las cargas que obran sobre ella y las reacciones que se provocan en el suelo se sujetará a una determinada configuración, igual a la que el suelo adoptará debido a las reacciones que éste aporta a la estructura de cimentación para su equilibrio. La configuración de esfuerzos y deformaciones en la superficie de contacto dependerá de la rigidez de la estructura de la cimentación, de la deformabilidad del subsuelo y de la distribución de cargas que se apliquen sobre a estructura de la cimentación.


La interacción entre la estructura de cimentación y el suelo consistirá en encontrar un sistema de reacciones que aplicadas simultáneamente a la estructura de cimentación y a la masa del suelo produzcan la misma configuración de desplazamientos diferenciales entre los dos elementos. El procedimiento de establecer las expresiones de compatibilidad para el cálculo de los esfuerzos de contacto se designará en adelante por ISE, esto es, Interacción Suelo-Estructura. Para lograr lo anterior, será necesario basarse por un lado en las leyes físicas que rigen el comportamiento de la masa del suelo y por el otro en los procedimientos nominales de cálculo estructural en la determinación de fuerzas y deformaciones, tomando en cuenta las propiedades mecánicas del material del cual será construida la estructura de cimentación.

Es obvio que la masa del subsuelo donde se apoya la estructura de cimentación no se puede simplificar suponiéndola constituida de elementos aislados, si se quiere obtener buena precisión en los cálculo.  Será necesario tratar a la masa del suelo como un medio continuo en donde la acción en un punto i de la masa ejerce su influencia en otro punto j de ella. Así pues, para el cálculo de esfuerzos en la masa del suelo hacemos uso de la Teoría de Elastídad, o alguna de sus modificaciones; aun cuando sabemos que el suelo no es elástico sino más bien es elástico-plástico y viscoso. El cambio de esfuerzos dentro de cierto rango, en general, no es tan grande que no se pueda operar con las propiedades secantes de esfuerzo-deformación. Lo anterior trae como consecuencia el tener que estimar de antemano el nivel de esfuerzos y el cambio de éstos para asignar las propiedades mecánicas del material que deberán ser utilizadas en el cálculo. Lo cual implica, si se requiere aumentar la precisión, el tener que efectuar varios ciclos de cálculo hasta lograr la compatibilidad de las fuerzas y las deformaciones utilizando las propiedades mecánicas de esfuerzo-deformación del suelo. Desde el punto de vista de ingeniería práctica de cimentaciones, en la mayoría de los casos es suficiente estimar el nivel de esfuerzos y los cambios probables de éstos para elegir las propiedades mecánicas a usar en ISE.

La rigidez de la estructura de cimentación y la contribución que a ésta le pueda aportar la superestructura es importante. Lo cual implica tener que conocer de antemano la geometría y propiedades de los elementos que la forman. La incertidumbre que existe cuando las estructuras de cimentación se construyen de concreto armado es conocer su módulo de deformación unitaria, el cual es bien sabido aumenta con el tiempo, (Zeevaert, 1975). Así pues, podría aseverarse que la ISE de una estructura recién construida es diferente a medida que pasa el tiempo y no es sino hasta que ha transcurrido un tiempo suficiente para el cual ya no aumentan las deformaciones plasto-viscosas del concreto cuando la configuración alcanzará una posición estable. En lo que respecta al suelo y principalmente a suelos arcillosos y saturados donde se presentan propiedades dependientes del tiempo podrá decirse que los esfuerzos de contacto también varían en función del tiempo haciendo cambiar los elementos de estabilidad de la estructura de cimentación.

 Aun más, se puede decir que para la elección correcta y cálculo racional de una cimentación es también necesario considerar las condiciones y fuerzas ambientales. Así pues, es necesario conocer la estratigrafía del lugar y en particular de la zona en cuestión, las condiciones hidráulicas que rigen en el momento y los cambios probables que podrían suscitarse en el futuro. Conociendo la estratigrafía y las características de los sedimentos que la constituyen en varios lugares, se podrá conocer la variación probable de las propiedades mecánicas de los sedimentos en el área de la cimentación. El ingeniero de cimentaciones se ve en la necesidad de hacer hipótesis de trabajo simples y conservadoras que le permitan el cálculo de ISE con las herramientas de que dispone. En toda forma deberá conocer como mínimo las propiedades esfuerzo-deformación-tiempo para cada uno de los estratos que forman el subsuelo y hasta una profundidad a la cual ya no le afecten en sus cálculos de ISE. En regiones sísmicas o de vientos de alta velocidad, deberán establecerse modalidades en el diseño de las cimentaciones que permitan hacerlas menos vulnerables a estas fuerzas, especialmente cuando se trata de cimentaciones con pilas o pilotes. En el caso de sismos en donde el movimiento se transmite del suelo a la cimentación, será necesario conocer las propiedades dinámicas de los sedimentos para estimar el comportamiento del subsuelo y la forma en que el movimiento se transmite a la cimentación y los efectos de interacción que se generan. Para el caso de viento u otras fuerzas transitorias, será necesario conocer las propiedades esfuerzo-deformación para cargas aplicadas en períodos cortos y muy cortos, y para las cuales no se permite la deformación visco-plástica del material.

EFECTOS DE LAS ACCIONES DINÁMICAS DEL SISMO

La respuesta de una estructura que está sometida a un sismo, depende de las características dinámicas de la estructura y de las características del sismo. Estas últimas dependen de las propiedades dinámicas del terreno de fundación y la distancia al epicentro. Del tipo de terreno dependen las frecuencias predominantes en las ondas del sismo y la distancia es importante por que las frecuencias más altas se van atenuando a medida que la distancia al foco es mayor.

EFECTOS DE LAS ACCIONES DINÁMICAS DEL SISMO

Es evidente que la naturaleza del terreno tiene una gran importancia en los colapsos de estructuras durante los terremotos. Se ha observado en general, que en suelos firmes. Las construcciones han sufrido menos daños que las estructuras cimentadas en suelos blandos. Pero por otro lado, se han reportado casos en que construcciones situadas en terrenos blandos han sufrido menos daños que otras ubicadas en terrenos firmes. Por ello se recomienda emplear estructuras flexibles en suelos firmes y estructuras rigidas en suelo blando, a pesar de que esto ocasiona problemas de cimentación para las estructuras rigidas apoyadas en suelo blando. Un factor a considerar es que la correlación entre el daño y la duración del sismo es mayor en los suelos blandos.

CARGA QUE DEBE TRANSMITIR LA CIMENTACIÓN SISMO RESISTENTE AL TERRENO

Cuando se habla de cimentaciones se habla también de la parte más importante de una construcción y a la cual no debe ahorrarse ni materiales ni cuidados, pues a su deficiencia se deben siempre las grietas producidas al recibir una cimentación una carga superior a su capacidad resistente. Es un grave error reducir, por economía, las dimensiones, calidad y proporciones de los materiales a emplear en las fundaciones por cuanto será muy costoso pretender subsanar los defectos originados por estas deficiencias, lo cual no se logrará sin recurrir al refuerzo de los cimientos construídos defectuosamente, con el consiguiente incremento del costo original de la estructura.

La función de una cimentación ante un sismo es brindar al edificio una base rigida y capaz de trasmitir al suelo las acciones que se generan por la interacción entre los movimientos del suelo y de la estructura, sin que se produzcan fallas o deformaciones excesivas en el terreno.

De una fundación correcta depende el éxito de una estructura.  La cimentación de un edificio debe cumplir con:

                          Trasmitir al terreno las cargas estáticas.
                          Trasmitir las cargas dinámicas.
                          Dimensiones ajustadas a la capacidad de resistencia del suelo en el tiempo.
                          Que los asentamientos no superen los límites admisibles.
                          Prevenir los asentamientos por sobreconsolidación.
                          Prevenir la licuefacción del suelo en caso de sismos.

Trabajar en conjunto, limitando los desplazamientos diferenciales, horizontales y verticales, entre los apoyos.

Cuando es factible elegir el sitio donde se ubicará el edificio, es conveniente un lugar de terreno firme, libre de problemas de las amplificaciones locales del movimiento del terreno que suelen presentarse en los terrenos blandos, y de asentamientos excesivos y pérdida de capacidad de apoyo que ocurre en alguna arenas poco compactas con un sismo.

Techos Curvos

O abovedados, compuestos por arcos que trabajan puramente a la compresión. Son pesados,  del   tipo de bóveda de cañón corrido,  deben ser  usados en plantas del   tipo  lineal  o simple para no  tener  complicaciones con el uso de encofrados, los que generalmente son difíciles de hacer. Estos techos trabajan a la compresión con el problema dela descarga tangencial de las cargas que se pueden solucionar con  tensores para evitar que se abra la bóveda.

Se lo puede llegar a fabricar en seco, hasta inclusive sin el uso de armaduras (en el caso de ser de mampuestos) dándole una doble capa de ladrillos (doblado de ladrillos) que actúan por su forma de posición, pudiendo éstos, ser dejados a la vista a  manera de cielorrasos. La bóveda se fabrica mediante una cimbra (molde) la que se acuña sobre tacos de madera y correrá por unas guías ubicadas para tal fin. Se trabaja hasta 1 metro por día.

CHAPAS DE FIBROCEMENTO

El fibrocemento (pasta homogénea de cemento, agua  y pequeñas fibrillas de amianto y cemento) es un material muy caro, ya en desuso por la agresividad cancerígena del asbesto cemento. Hoy es reemplazado por cementos con fibras de menor toxicidad que aquel. Son chapas de piezas de mayor tamaño que las de zinc, van solapadas mas no encastradas.  Son de amianto y cemento en forma de placas planas o moldeadas, las que tienen distintos tipos de ondulaciones o perfiles a saber


el material  esencialmente siempre es el mismo, lo que varía es su forma y/o altura de onda: a mayor altura de onda, se obtiene mayor rigidez, lo que en algunos casos permite alcanzar una longitud de hasta 3,80 m de largo, la que por razones   de peso del material es una medida bastante considerable.

Debido a su alto coeficiente de dilatación, se usan grampas como mecanismo de fijación lo que permite su movimiento. No se pueden clavar directamente por su rigidez (se rompería), primero se debe perforar la chapa y luego clavar.

Características:

- al calentarse se dilatan considerablemente y al no ser elásticas los sistemas de fijación deben darse de tal manera que dejen libertad ante dicho movimiento. Las correas deben ubicarse a una distancia de 75 a 90 cm.
- Vienen en piezas cortas de hasta 3,80m de largo, siendo las mas maniobrables (por 2 personas) las que están en el orden de los 2,40 a 2,60 m de largo.
- Son pesadas y difíciles de llevar.
- Tienen una pendiente mayor que las de zinc, de entre 30 y 35 %.
- Por razones de peso del material, necesitan ondas de mayor altura, para ganar inercia y así poder sustentarse.
- Es costosa y de mala terminación (burda) y de ejecución mas o menos segura.
- Son de espesores generosos; de entre 6 y 8 mm; llegando en algunos casos a superponerse hasta 4 chapas, que conforman un espesor de alrededor de 3 cm. La solución es recortar dos chapas en la punta: sedespuntan dos de las chapas a unir, la 1ra de abajo va entera, superponiendo solo 2 de los espesores. Esta solución tiene la contrapartida de constituir riesgo de filtraciones, ya que el solapado gana demasiado espesor  de altura una respecto de otra, lo que a su vez; para solucionarse; exige una mayor pendiente.
- el conjunto debe trabajar holgadamente para permitir el movimiento de la misma


CHAPA DE HIERRO GALVANIZADO SINUSOIDAL

Son de acero galvanizado:  baños electrolíticos en donde el  acero  recibe un baño de zinc que protege al  mismo de  la  corrosión. A mayor micrones (espesor) de baño electrolítico, mayor será la resistencia contra la corrosión.

Consta de ondulaciones dispuestas en el sentido longitudinal de la chapa, las que hacen de nervaduras y le dan rigidez.

Sus espesores vienen tabulados: el mas común es el Nº 24, que tiene un espesor de 0,75 mm, lo que permite una separación  entre correas de 85 a 95 cm de luz. A mayor numeración, menor espesor y por consiguiente la superposición entre una y  otra será mayor.

Para cerrar herméticamente existen molduras plásticas,  que impiden la acción del flujo del viento, es decir el acceso de  agua por presión. Tienen una pendiente del orden del 21 %








En el  solape  lateral   la chapa recibe entre 3 y 4 clavos.  También  puede llevar grampas.

El  principal  problema de  los solapes es  la filtración de agua de  lluvia por succión o a causa del  viento. El  solape mínimo oscila  entre   los   7   a   9   cm,   aumentando   a   la   vez   que   disminuye   la  pendiente, es decir que el solape es proporcional a la pendiente. En  suma:  a mayor  pendiente  >  menor   solape  >  se ahorra  mayor  cantidad de material.

Las chapas no se deben embutir,  ya que pueden  llegar a producir el  colapso o fracturación y consiguiente fisura de  la  estructura (pared – correa – chapa) debido a la diferencia de dinámica térmica (dilatabilidad) entre dichos componentes (la de la chapa es mucho mayor).


TEJAS FRANCESAS: Técnicas y/o características constructivas

Esencialmente es similar al de tejas coloniales, con las siguientes salvedades:

- al igual que en el caso de las tejas planas, existe solo un tipo de listón clavador de teja, el cual se dispone transversalmente  al sentido de la pendiente y su separación se da en función al tamaño de éste tipo de teja: aproximadamente 35 cm.

- se prefiere que vayan atadas y no clavadas,   la parte superior  de cada pieza se encastra al   listón  inmediato superior,   mientras que en la parte inferior, se refuerza el encastre con una atadura, obviamente sobre el listón inferior.

-  la 1ra  teja se apoyará en un  listón compensador  (ubicado sobre el  alero)  para  igualar  el  ángulo de  inclinación de  las restantes.

- para las terminaciones laterales se utilizan piezas especiales de cierre, las que van fijadas a una tabla de 2 x 12 cm.

- su metodología de colocación se da de la siguiente manera: debe comenzarse por la fila inferior del techo y por la derecha. 

Las   tejas   no   deben   quedar  ajustadas   entre   sí,   se   debe  mantener cierto juego en los  encastres.   Conviene   que  vayan   dispuestas   a   junta  cruzada,   dado   que   esta  disposición   mejora   la  trabazón   de   las   piezas   y  evita   la   suma   de   los  caudales   en  los   canalículos  longitudinales.

Como en todos los techos de  tejas,   la   separación   de   los  listones  clavadores,   se dará  en  función del   largo   (parte  visible) de la pieza, en cada  uno de ellos, se atará la teja  superior   y   se   encastrará   la  cabeza de la teja inferior.

TEJAS FRANCESAS: Técnicas y/o características constructivas

TEJAS FRANCESAS

Son de encastre (no se solapan) casi lineales y unitarios, la superior muerde muy poco a la inferior. Constan de una serie de  canalículos, por los cuales se desplaza (escurre) el agua en el sentido de la pendiente, se los une lateral y longitudinalmente por encastre, a junta trabada o junta corrida.


Como material  alternativo,   también pueden  ser  de chapa  de hierro con un manto de arena  con  resinas  epoxis  en  la  superficie o siliconadas, las que presentan una terminación satinada y evita la proliferación de la colonia de hongos. Con la  medida standard entran 16 tejas /m2. En lo posible no se clavan, se las ata con alambre galvanizado o en los mejores caso  con alambre de cobre, a lo que se denomina “cocido de tejas”. Son atadas en la parte central, de forma triangulada contra el  listón. Se debe evitar el clavado de la teja debido a que el agua oxida el clavo.

COMPONENTES TRADICIONALES DE UNA CUBIERTA DE PIZARRAS O DE TEJAS PLANAS

1)  cavio: elemento estructural soporte de la cubierta. Se dispone en el sentido de la pendiente a una distancia que varía entre los 0,60 y los 1,50 m (dada en función de la resistencia del listón clavador de teja) sus dimensiones pueden ser 5 x 10 cm (2” x 3” o 2” x 4”).  

2)  entablonado:  sucesión de  tablas  clavadas  a  los cavios  en  sentido  transversal  a  los mismos  (sentido paralelo a  las correas). en algunas cubiertas de tejas planas puede no existir. Sus medidas típicas son 2 x 15 cm (1” x 5” o 1” x 6”). Su función es dar una superficie que haga de estructura soporte a la aislación hidráulica.  En cubiertas de buena calidad va  machimbrado, si por el contrario se prima el costo por sobre la calidad, se los dispone con una separación de un centímetro. Sobre éste entablonado  se ubica  la aislación hidráulica y  también  (si  así   lo dispone el  constructor)  puede  llevar  una   aislación térmica, generalmente telgopor.

3)  aislación hidráulica: capa delgada (3 mm aproximadamente) de material elástico (fieltro asfáltico, ruberoid o cartón  embreado,   film de polietileno,  etc)  que en algunos  casos   también auspicia de barrera  de vapor.  Usada como medida  preventiva, es importante en caso de filtraciones por eventuales roturas de las piezas.

4)  listón de escurrimiento:  generalmente de forma  trapezoidal,  sus medidas son  1,5 x 3,8 cm,  va uno por cada cavio  (ubicado directamente por encima de éste) es usado para levantar los listones clavadores de las tejas y así pueda escurrir el   agua. la barrera hidráulica pasará por en cima de él, sujetándose a éste mediante un contralistón o listoncillo.
 
5)  listoncillo:  usado para fijar  la barrera hidráulica al  listón de escurrimiento.  Medidas:  1,5 x 1,5 cm. Encima de él  se  coloca el listón clavador de teja.
 
6) listón clavador de teja: usado para recibir los clavos que sujetarán a las piezas. Medidas: 3,5 x 5 cm. Su separación se  dará en función del  solape de  la pieza,  que a su vez dependerá de  la pendiente.  Conviene que se  lo  lime en su parte   superior, para empatar la pendiente real de las tejas y así “agarrarlas” mejor.
 
7) tejas:

8) listón compensador: es la madera de cierre del alero y su función principal es la de dar pendiente a  primera pieza, la   que irá conformando el alero.

TECHOS INCLINADOS - TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS

Se  los considera  inclinados si  superan  la pendiente del  10 %.  Acusan formalmente su pendiente con 2 significados,  el  tecnológico por la rapidez para evacuar las aguas y el simbólico por la estética que pueda llegar a tener. Sus elementos estructurales generalmente son las cabreadas, las serchas o las vigas reticuladas y sobre ellas descansa la  cubierta, la que se conforma de piezas de muy variadas formas y tamaños, este último influirá en la pendiente del techo.

Las piezas que componen estas cubiertas son relativamente pequeñas y se articulan entre si  conformando una piel   tipo cáscara o caparazón,  vinculadas de diversas formas,  pero siempre determinando un gran número de  juntas,  lo que hace mayor   el   riesgo  de  entrada  de  agua  ya  que  cuanto mas   chicas   sean  las  piezas,  habrá  mas   cantidad de  juntas  y por consiguiente mayor deberá ser la inclinación o pendiente del techo, debido a que a mayor pendiente habrá mayor velocidad  de escurrimiento, la que no permitirá el ingreso agua a la cubierta a través de sus juntas.

A MENOR TAMAÑO MAYOR CANTIDAD DE JUNTAS → MAYOR PENDIENTE

Como regla general para todo tipo de cubiertas, la separación entre listones es igual a la longitud de la parte visible de la   pieza, se trate de tejas o chapas indistintamente. La única distancia que varía es la del listón compensador que obviamente  es el primer listón y va ubicado en el alero o arranque del techo.


Clasificación de cubiertas según su material:

Pizarras naturales:

Vienen en  forma de  lajas  o  láminas  extraídas  de canteras,  procesadas  artesanalmente o con máquinas,   son  frágiles  y  costosas. Su pendiente aproximada es de 47 %. Pueden llegar a ser de madera de cedro, pino, etc.

TECHO PLANOS - TECNICAS CONSTRUCTIVAS

Para el  caso de  los  techos planos;  al  estar  constituidos por  Hº  Aº  como estructura soporte;  se consideran  los mismos  problemas que tienen los muros (tensiones térmicas, hídricas y vapor) solo que encarados de una manera mas compleja. Térmicamente hablando, debe considerarse que cuando menos expuestos al calor estén los materiales (que componen la cubierta), habrá menor volumen de dilatación en dicha cubierta o techo. Esto quiere decir que cuanto mas arriba está la  protección térmica, mejor.

Técnicas constructivas:

Haciendo una definición grosera de lo que es un techo, podemos decir que se trata de una sumatoria de capas, las que en  forma conjunta protegen al ambiente interior de los factores externos (climáticos, etc). Dichas capas son:


a) Losa: Es el soporte estructural de la cubierta. Comúnmente se componen de hormigón  macizo o es nervurado de tipo cerámico semi – prefabricado (viguetas y bloques huecos con capa de compresión) con un barrido de lechada de cemento como única  preparación.

b) Barrera de vapor: se ubicará inmediatamente por encima de la losa. No debe ser totalmente impermeable (debe permitir un leve paso de la  humedad) para que el vapor contenido debajo de ella (ya que proviene del interior del local) no alcance a ganar presiones considerables que afecten nocivamente a los componentes de la cubierta, en particular las aislaciones,  especialmente las  porosas (térmicas). El vapor afecta a la cubierta (a sus materiales) de dos maneras, según la época del año o el tipo de clima en el que nos  encontremos:

1) En invierno o frío: se pone en contacto con una superficie fría, se condensa (estando dentro del material aislante) y  si  el  material  aislante es muy absorbente (muy poroso)   lo saturará  ,  quitándole dicha propiedad debido a que  rellena su red capilar y porosa, creando un puente de paso a la temperatura.

2) En varano o calor:  si  entra en contacto con una capa aún mas caliente (que él  mismo) aumentará su presión, presionando sobre la aislación hídrica, a la que la despegará del soporte conformando “bubones” (englobamiento  de la capa hídrica) que luego se traducirán en resquebrajamientos, lo que provocará el libre paso del agua, ahora  ya desde el exterior.

c) Hormigón de pendiente: nunca debe ser menor al 2 %, su fin es posibilitar el escurrimiento del agua de lluvia. Debe constituirse de un material de bajo coeficiente de dilatación térmica, liviano y lo suficientemente rígido para soportar todo el conjunto. Por cuestiones de costo, comúnmente se compone de cascotes y restos de construcciones demolidas. Eventualmente se los usa como aislante   térmico  (ante   la  ausencia  de  algún material  específico  a  esa   función).  Muchas  veces   es  conveniente   (por  cuestiones   operativas o económicas)  que esta capa desempeñe dicha doble  función de aislante  térmico y estructura de pendiente,   debiendo en estos casos ser conformada con morteros u hormigones de áridos ligeros. Sobre esta capa (por encima de la aislación térmica) se hará la carpeta soporte de la aislación hídrica, que consta de un  enrasado de mortero no muy rico en ligante, para evitar fisuras por retracción.

d) Aislante térmico: en caso de que el hormigón de pendiente no cumpla la doble función antes mencionada, se pondrá por encima de él un  material aislante térmico (lo mas recomendable) como ser espumas rígidas o vermiculita en mortero.  El aislante deberá ir ubicado de tal manera, que deje la menor cantidad de elementos por encima de ella, o sea sin proteger:   ya que el calentamiento excesivo de todo lo que hay por encima de ella provocará el movimiento (por dilatación) de dichas 2 capas que ni siquiera serán soportadas por juntas de dilatación, que dicho sea de paso no siempre están previstas. Con esto  se reconfirma que su posición debe ser la mas alta, de ser posible por encima de todo el conjunto.

Conviene que sean materiales no putrescibles y que no presenten incompatibilidad (especialmente química) con el trabajo a  realizar por ellas.

f) Barrera hídrica: ahora si,  por  encima del  aislante  térmico,  mas precisamente sobre  la carpeta soporte antes mencionada,  se aplicará  la   barrera de contención de agua pluvial (barrera hídrica). Comúnmente conformado por un extendido o lechado de tipo bituminoso. En general, de cada material es importante saber   su durabilidad, sus compatibilidades con los materiales  que la acompañarán, y su funcionamiento o eficacia, según el lugar  en el que la ubiquemos.

Clasificación:

1) Aislaciones adheridas:     como su nombre lo indica se las coloca adheridas a un soporte que le haga de estructura,   como ser la superficie de la carpeta de concreto que se mencionó anteriormente. Presentan el   inconveniente de acompañar  el  movimiento de  la  losa,  que pueden derivar  en  fisuras por  donde  entrará el agua. A su vez se subdividen en tres tipos:

• Membrana preconformada en  rollo:  consta de gran cantidad de materiales  básicos en base a  fieltros,   cartones o velos de hilo de vidrio saturados con asfaltos oxidados o en caliente,  que se solapan en el  sentido de la pendiente. Son muy efectivas si están bien protegidas. Son absolutamente impermeables al vapor, por lo que si su  base de apoyo es orgánica (cartón o fieltros vegetales)  la condensación  intersticial  (la que se produce  dentro de los materiales) producirá putrefacción e hinchamiento que se traducirá en fisuras.

• Membrana continua configurada in situ: son productos en pasta o masa (generalmente asfaltos)a la cual   se le aplica fibras cortas que estructuran su masa, como ser fibra dispersa o velos de vidrio. En suma es  una pasta asfáltica en varias capas con un elemento que le da estructura (los ya mencionados).  Son muy difundidos y de fácil aplicación.  Muy usado en reparaciones de techos fallados, como manto  superior de cobertura.

Su problema radica en que no se consigue un espesor constante,  por  lo que a veces es aconsejable  la   preconformada en rollos.

Cabe aclarar  que no se deben aplicar  capas  negras,  que no estén  lo suficientemente preparadas  para  resistir la intemperie ni los rayos ultravioletas, y que además; al ser obscuras; contribuyan a la absorción   del calor.

Pueden ser desde sencillos emulsionantes de muy bajo costo,    hasta complejos preparados de asfaltos  polimerizados con adición de resinas que les otorgan gran elasticidad. Estos últimos también actúan con  la dispersión de fibras cortas en su masa,  que se encargan de darle estructura,  resistencia  traccional  y  resistencia al punzonamiento (vidrio, asbesto, etc).

Al combinar los distintos elementos debe tenerse en cuenta la incompatibilidad química entre éstos, como  sucede con algunos agentes plastificantes que suelen migrar hacia plásticos vecinos (caso del poliestireno  expandido o desde el  PVC hacia  los  asfaltos  oxidados)  modificando así   su  situación original  y por   consiguiente su comportamiento.

• Agentes   filmógenos   sintéticos:   son polímeros o copolímeros  aplicados  en  forma de pintura en capas   sucesivas   homogéneas   (o   heterogéneas   por   capas)   que   al   evaporar   el   vehículo   y   simultáneamente  completar   la   polimerización,   se   transforman   en  membranas   elásticas   a  manera   de   caucho   sintético  bastante elástico y con buena resistencia mecánica.  En suma son pinturas que al  fraguar dejan un film  (plavicom fibrado). Su aplicación debe ser muy controlada y con mano de obra especializada.

Su principal riesgo es el envejecimiento a causa de la luz solar. Como base  se pueden utilizar   los  acrílicos,   los  poliuretanos,   los  acetatos  de polivinilos  y el  caucho  cloropreno, muchas veces combinados entre si. Ofrecen  la ventaja funcional  por sobre  los asfaltos,  de constituirse en colores claros (preferentemente  blancos) que no absorben el calor.

2) Aislaciones flotantes:     son láminas preconformadas en rollos, las cuales constituyen mantos continuos mediante su pegado o soldado, las cuales a su ves pueden ser:

• Monocapa   de   un   solo  material:   generalmente   policloruro   de   vinilo,   cauchos   butílicos,   cloroprenos,  estireno, etc, con la adición de algunos agentes elastizantes, plastificantes y de conservación.
• Multicapas:   se  conforma  de  una  gran variedad de  productos  donde  cada  uno aporta   sus  ventajas  y  soluciona las desventajas del otro.

Al igual que todos los casos de combinación de distintos materiales que funcionan simultáneamente, debe  preverse la incompatibilidad química o física de estos. Las distintas capas pueden combinar asfaltos o mástiques asfálticos con  láminas de plásticos diversos   tales como el polietileno, el polipropileno o el poliéster, o los folios de aluminio. Como su nombre lo indica, las aislaciones flotantes no están adheridas al soporte, salvo en los bordes. Por ello no  es recomendable usarla en techos expuestos a grandes vientos (cuando quedan como manto superior); si conviene  en cambio que estén protegidas mediante algún tipo de piso transitable, como por ejemplo: losetas especiales sobre  tacos de PVC o sobre dados de hormigón, etc.

La ventaja de estas aislaciones, es  que al no estar totalmente adheridas al soporte, no copian sus movimientos (de  dilatación) quedando al margen de fisuras y alteraciones similares, y evitando así mismo las “ampollas” de presión  de vapor.

Otra ventaja es que además algunas de estas aislaciones son semi o medianamente permeables al vapor de agua,   con lo que compensan adecuadamente dicho fenómeno. Es importante mencionar que constituyen una solución muy cara.

También se puede mencionar como aislación alternativa o combinatoria entre adherida y flotante, a las aislaciones  semi  adheridas, que son mantos compuestos por hojas soldadas o pegadas donde se aprovecha la junta de unión para adherir  linealmente el manto al soporte, con lo que quedaría solucionado el problema de la succión del viento.

Un recurso poco usado en el  país, es el  uso de elementos  inertes (gravas de canto rodado,  de preferencia blancas para   favorecer la reflexión térmica) como protección de la capa hídrica.

Patologías mas comunes de las impermeabilizaciones:

- interacción física o química entre la membrana y el soporte
- incompatibilidad entre los componentes de la membrana o capa, o entre ésta y el ambiente
- incompatibilidad de la membrana con los fenómenos físicos producidos por el tipo de cubierta que se trate
- deficiencia en la aplicación o colocación de la membrana
- error de posición en la cubierta

Ruptores de vapor: conjunto de cámaras   lineales o puntuales que actuarán como “evaporadores”,   lentos pero efectivos,  de  todo exceso de presión que pudiera establecerse entre la barrera inferior y la superior, equilibrándolo con el ambiente exterior. Generan una especie de conductos (corriente de aire) dentro de  la estructura de  la  losa (en el contrapiso) con salida al   exterior,  para  que   se   escurra   el  vapor  por   efecto  de   convección.  Esto  libera   el  vapor   intersticial  de   la   losa,  ya   sea  proveniente del interior del local o de filtraciones externas y otros (agua de fragüe). Con esto se genera una descompresión  dentro de la losa.

Los conductos verticales o de salida son caños de hierro galvanizado ∅ 0,100 con maya metálica en el orificio de salida, para evitar la entrada de bichos y objetos extraños.

Su disposición se dará en base al tipo de azotea en la que esté construida: accesible o no accesible. En este último caso los   conductos   anteriormente   definidos   salen   directamente   del  medio   de   la   losa   dispuestos   sobre   una   base   o   cámara   de  descompresión conformado con grava suelta de 40 x 40 cm (ruptores puntuales).

En el caso de las accesibles se complementan con conductos horizontales conformados por ladrillos de muy mala calidad  (muy porosos) o ladrillos huecos dispuestos con una separación de entre 2 a 3 cm. Estos conductos funcionarán como vías   de escape, desembocando en los caños de hierro o chapa galvanizados. Su disposición se da por encima de la barrera de vapor.  


Juntas y bordes: Son unas   series  de dispositivos  constructivos,  destinados a absorber los distintos movimientos  de  la cubierta,  ya  sean de dilatación como de  contracción en forma alternativa.

Reglas para evitar la patología de las juntas:

- la junta debe ser tan profunda como lo  sea   el   conjunto   de   capas   que   están  colocadas  por  encima de  la aislación  térmica.  Es decir que  tiene que  llegar  hasta ésta.
- El   tamaño   de   la   junta   (ancho)   se  calculará en base a los coeficientes de  dilatación   de   los  materiales   que   con  ella   limitan,   a   fin   de   estimar   un  mínimo y un máximo de  junta (junta  de   invierno   y   junta   de   verano  respectivamente).
- Por   su   costo   el   material   elástico  elegido   como   relleno,   no   ocupará   el  total del volumen de la junta, sino solo la parte superior de la misma, por lo que el resto (la parte inferior) será   rellenada con algún material inerte como arena o vermiculita.
- Debe tenerse en cuenta el envejecimiento de los materiales utilizados, y una vez terminada su vida útil se los debe  reemplazar.
- El material debe adherirse a los labios o paredes de la junta, pero nunca al fondo.
- Las  juntas no deben disponerse  transversalmente al  sentido del  escurrimiento (pendiente) del   techo,  ya que en  verano;  cuando se produce un achicamiento de la junta haciendo rebosar el relleno; se formarán diques, con el  latente riesgo de filtraciones que presenta el agua estacionada.

En lo que respecta a los bordes deben ordenarse una serie de dispositivos para un correcto desempeño del techo.
- conviene en ellos que los mantos impermeables (hidráulicos) se unifiquen con la barrera de vapor almomento del  contacto de ésta con la pared, mediante un sistema de alojamiento por babetas.


Características constructivas generales de los techos planos: (apuntes de clase)

- La pantalla hidráulica cubrirá una superficie  lateral  (en  la pared) en función del  ángulo de 60º (tanto superior   como inferior) determinado a partir del apoyo de la losa.
- Pantalla hidráulica: impide el paso del agua por posibles fisuras provocadas en dichos ángulos de 60º a causa de la  dilatación de la estructura (losa).
- La barrera de vapor siempre va antes que el aislante térmico.
- Cualquier recurso es válido para ahorrar peso y material a la hora de hacer el hormigón de pendiente. Es decir que   debido a  la diferencia de altura (determinada por  la pendiente) entre uno y otro  lado del   techo,  en el  extremo  opuesto al inicio de la pendiente se producirá una altura del hormigón de relleno bastante considerable, espesor el   cual  puede  ser   rellenado con cualquier  material  alternativo  (latas,   ladrillos huecos,  cajones,  botellas de PVC,   escombros, etc) y todo lo que pueda llegar a usarse como encofrado perdido.
- La altura del embudo (canaleta) varía en función del agregado fino que se utiliza en el Hormigón (siempre deberá  quedar al ras) éste debe tener una altura de entre 4 0 5 cm.
- Para el caso de solados que apoyan en forma sólida sobre la losa (sin separación entre aislante hidráulico y piso) se  deben prever juntas de dilatación,  las cuales se dispondrán a 2,5 m de la pared y no mas de 9m2 , llegando (en  profundidad) hasta la protección térmica. La junta irá sellada con una base de arena y brea especial arriba (como se explicó anteriormente). Debe procurarse   la coincidencia de ésta junta (la de todos los materiales por encima del aislante térmico) con la del solado en si.
- babeta: evita las fisuras por tracción. Rompe el plano vertical y eleva la aislación hidráulica, eliminando el ángulo  vivo, que es en donde se rompe la membrana por tracción. Su ángulo tiene un radio de 3 o 4 cm.
- Aislación hidráulica:  es conveniente que se de en la parte mas alta del  techo.  Toda protección hidráulica debe  tener una protección contra los rayos o radiaciones solares, lo que se consigue generalmente con el solado. Otra  manera es por medio de pilares que elevan un solado que genera una sombra y/o cámara de aire (que a su vez   refuerza la protección térmica). Bajo los pilares se colocará una doble membrana con el fin de reforzar la aislación  hidráulica. Otra alternativa es apoyar las losetas sobre tacos de PVC (antes mencionado) los que son una especie  de hornalla de cocina con patas, pero el problema de esta solución radica en que copia la inclinación del techo, lo  que no ocurre con el sistema anterior (dados de hormigón). Ejemplo de aislación hidráulica: lechado asfáltico no muy grueso esparcido con un lampazo, al cual se le agrega  lana de vidrio o tela arpillera, lo que se repite en 4 o 5 capas. Esto constituye un sistema adherido, que como ya es  sabido, posee la nociva particularidad de acompañar el movimiento de la losa.
- protección térmica: se conforma de materiales alveolares o porosos como ser: poliestireno expandido, granulado  de cemento, hormigón de arcilla expandida, corcho, colchón de lana de vidrio, etc.

Cuando se ubica en la parte superior de la losa, el material utilizado debe ser lo suficientemente rígido (de muy  alta densidad) como para soportar el solado y el tránsito, de no ser así la carpeta de asiento cedería, rompiendo la  membrana que funcione como protección hidráulica. Teniendo en cuenta esta ubicación, debe considerarse que las juntas de dilatación solo comprenderán a la carpeta  de asiento (en profundidad). Además del piso otro elemento apto para proteger la aislación térmica son las tablillas o tabelinas cerámicas, las   que van directamente apoyadas sobre la misma. Lo mas económico en cuanto a proteger la aislación térmica se refiere (siempre y cuando se ubique por encima de  todos los elementos de la cubierta) es darle una mano de pintura, pero no es muy efectivo.