Blog •
PROYECTO DE ESTRUCTURAS
Br. Luisangge Arenas C.I 28.189.379 Ext-Porlamar Br. Yaneth Curiel C.I 26.827.029 Ext- Ciudad Ojeda Br. Rossmal Hernández C.I 23.801.474 Ext- Maracay
CONTENIDO: VIGAS DE RIOSTRA.
1-5
VIGAS DE CARGA.
6-12
LOSAS Y SUS TIPOS.
13-20
COLUMNAS Y TIPOS.
21-22
FUNDACIONES, PEDESTALES Y ZAPATAS.
23-26
ANÁLISIS CRÍTICO COMO CONCLUSIÓN DE TEMAS
27
VIGAS DE RIOSTRA
Son vigas que conectan todas las columnas a nivel de desplante de la
edificación. Estas vigas han de ser diseñadas tanto a compresión como a tracción, con una fuerza axial mínima de 10% de la carga máxima Pu de la columna que conectan. Deben ser diseñadas para que absorban el momento transmitido por la pata de la columna proporcionalmente a las rigideces a flexión.
Los siguientes detalles para vigas de riostras proceden del
Manual
para
el
proyecto de estructuras de concreto
armado
para
edificaciones que los Ings. Enrique
Arnal
y
Salomón
Epelboim prepararon para el MINDUR y editado en 1985 . Estos detalles a su vez fueron los que D.J Dowrick publicó en su Earthquake resistant design. A manual for engineers and architects
( 1977) como adaptación de los detalles del British Concrete Code CP 110:1972 a
las
normas
neozelandesas. Dowrick, D.J (1977). Earthquake resistant design. engineers
A
manual
and
for
architects.
John Wiley & Sons, 1977, 374 p. Presenta la adaptación de los detalles del del British Concrete Code CP 110:1972 a
las
normas
neozelandesas, los cuales a su vez, como en el caso de las
vigas
de
riostras
en
particular, fue adoptado en diferentes
manuales
de
concreto latinoamericanos. Ver un ejemplo en Ayudas para el diseño.
https://www.youtube.com/w atch?v=S2FErh2GSJI
Las vigas, son una pieza fundamental en la mayoría de proyectos de construcción, ya sean residenciales, comerciales o públicos. Son el soporte que toda estructura necesita. Elementos diseñados para sostener cargas lineales, concentradas o uniformes, en una sola dirección. Las vigas son una estructura lineal resistente a la flexión, las cuales se sostienen por una columna o pilar en cada extremo. Las primeras vigas fueron hechas de madera, ya que la misma era capaz de resistir más flexión que muchos otros materiales, además de la estética que aportaba a las construcciones, la cual suele ser muy vistosa incluso hoy en día.
Con el paso de los años se ha logrado perfeccionar la elaboración de vigas. Es así que el hierro y el acero se han usado para fabricar vigas desde la revolución industrial, debido a que tienen una mayor resistencia que las vigas de madera o de hormigón, y suelen tener un mayor tiempo de vida. En la actualidad existe una variedad de vigas, las cuales se clasifican por su forma, tamaño y usos. Una viga esta pensada para soportar no sólo presión y peso, sino también flexión y tensión, según cual finalidad predomine será el concepto de viga para ingeniería o arquitectura. En principio, es importante definir que en la teoría de
vigas se contempla aquello que es denominado resistencia de los materiales. Así, es posible calcular la resistencia del material con que esta hecha la viga, y además analizar la tensión de una viga, sus desplazamientos y el esfuerzo que puede soportar. A lo largo de la historia de la construcción se han utilizado vigas para innumerables fines y de diferentes materiales. El material por antonomasia en la elaboración de vigas ha sido la madera dado que puede soportar todo tipo de tracción, incluso hasta esfuerzos muy intensos sin sufrir demasiadas alteraciones, y como no ocurre con otros materiales,
como cerámico o ladrillos próximos a quebrarse ante determinadas presiones qué si soporta la viga de madera.
IMPORTANCIA
VIGAS DE CARGA
Normalmente se trata de esquemas estructurales como viga simplemente apoyada sobre pilar o sobre ménsula, existiendo la posibilidad de dar continuidad a varios tramos o de realizar la unión viga-pilar como nudo rígido.
En cuanto a la tipología de vigas es muy amplia, siendo las habituales las siguientes: - Vigas de carga en T invertida. - Vigas de carga en L. - Vigas de carga rectangulares. - Vigas de carga en T. - Vigas de carga grada. - Vigas de carga en I. - Vigas de carga bodega.
Tipos vigas de carga concreto Las vigas T invertidas Vigas en “L” son elementos de hormigón pretensado que tienen
una
sección
transversal
constante.
Este
tipo
de
vigas
están
diseñadas
Están fabricados con trenzas o cables individuales
principalmente
pretensados de alta resistencia a la tracción que
alveolares en uno de sus lados o como viga de
están incorporadas dentro del elemento.
los pórticos hastiales. Pueden ser fabricadas con
para
el
apoyo
de
placas
hormigón armado o pretensado, dependiendo La forma de las vigas doble T invertida varía
de
dentro de ciertos límites. Generalmente tienen
anchos de 30 a 120 cm y cantos hasta 180 cm.
una parte superior y una superficie áspera, logrando una buena superficie. La
capa
de
hormigón
in
situ
durante
construcción forma un bloque monolítico
la
las
especificaciones
de
proyecto,
con
Viga rectangular Son vigas de hormigón armado como pretensado, de sección rectangular y canto constante, desde anchos de 50 cm y canto variable hasta 110 cm. Su aplicación principal es la de servir de apoyo a forjados de placas alveolares.
En la construcción de una vivienda se suelen emplear vigas rectangulares vaciadas en sitio, debido a que su longitud es variable en relación al diseño de la casa. Los tipos de viga que se construyen en una casa podemos encontrar:
Vigas sísmicas, que van a quedar bajo el nivel de terreno.
Las vigas de amarre, sobre nivel de ventanas y puertas.
De cierre o vigas de techo, finalizan el cerramiento y unen con la estructura de techo.
Todas las vigas van unidas a las columnas que soportan la vivienda, de manera tal, que el sistema trabaja en conjunto para dar soporte estructural a la construcción.
Vigas T Vigas en I (o doble T) Vigas pretensadas o armadas con posibilidad de distintas secciones, aunque constantes a lo largo de su longitud,
Se
para utilización en piñones, entreplantas de forjado,
hormigón pretensado, aunque también pueden
cubiertas con placa alveolar, carrileras para puente grúa,
estar
etc.
pudiendo incorporar macizados en sus apoyos
Una
variante
son
las
vigas
piñón,
utilizadas
trata
de
armadas.
elementos Tienen
generalmente sección
de
constante,
principalmente en pórticos hastiales donde la luz libre
en función de las solicitudes de proyecto
entre pilares es menor que en los pórticos intermedios y,
La forma de las vigas tipo I, favorecen el ahorro
por tanto, no es necesaria la utilización de vigas delta.
de material, ya que en su parte central disminuye
Las vigas T se diferencian de las vigas I por no poseer el ala
inferior.
Sin
embargo,
cumplen
una
función
estructural determinada en la edificación para la cual se diseñen.
la sección significativamente, lo que se traduce en una disminución de la cantidad de material requerido.
Fallas que pueden generarse en una viga de concreto Existen muchas condiciones que pueden poner a prueba la capacidad de una estructura para resistir esfuerzos, sin que se vea afectada la seguridad de las personas. Una edificación puede verse sometida a múltiples fallas, que pueden ocurrir como consecuencia de sismos, incendios, entre otros.
Tipos de fallas en vigas
Falla dúctil: la parte inferior de la viga se flexiona como consecuencia de la tracción, si los esfuerzos generados son grandes el concreto se fisura y es una clara advertencia de lo que le puede ocurrir a la estructura. Falla frágil: la cara superior se ve acortada por la compresión, la flexión ocurre debido a un incremento de cargas, puede estar acompañado de fisuras y grietas que se generan por fuerzas de corte.
Interrogantes
¿Cuál es la función de las vigas?
¿Qué función tienen las vigas?
Las vigas son las piezas extensas que, unidas a las columnas,
La principal función de la viga es de soporte. Se colocan
soportan las estructuras y las cargas en las obras, permitiendo
de manera horizontal dentro de una estructura y
flexibilidad. De hecho, estos elementos se utilizan para soportar los
apoyadas en dos puntos; para que puedan cargarse
techos y las aberturas, y también como elemento estructural de
nuevas estructuras sobre ellas.
puentes.
¿Cuál es la función principal de una viga? Las vigas son comúnmente utilizadas para soportar techos, aberturas y hasta grandes puentes. Por lo que al momento de la fabricación de una viga debe ser comprobado que las mismas soporten el esfuerzo de compresión y tracción de un modo
esfuerzos soportan las vigas?
Existen 5 tipos de esfuerzos a los que estas vigas se someten dependiendo de la instalación y son: Compresión, Tracción, Flexión, Torsión y Cortante.
sincronizado al doblarse la pieza en fabricación.
Importancia de las vigas de carga Las vigas cumplen una función estructural, que contribuye a soportar una edificación ante cualquier perturbación que pueda representar un riesgo para la funcionabilidad de la estructura La viga de carga es la que se encarga de sostener el peso de la losa y transmitirlas a las columnas a su vez a las fundaciones y estas al terreno.
LOSAS Y TIPOS
Es una estructura plana horizontal que separa un nivel de la edificación de otro y que puede servir de cubierta y que puede construir con diferentes procedimientos constructivos. Las losas apoyadas perimetralmente son aquellas que están apoyadas sobre vigas o muros en sus cuatro lados, y que
por tanto trabajan en dos direcciones, a diferencia de las losas en una dirección que, estructuralmente sólo se apoyan en dos extremos. Las losas planas, son aquellas que se apoyan.
Función arquitectónica: Separa unos espacios verticales formando los diferentes pisos de una construcción; para que esta función se cumpla de una manera adecuada, la losa debe garantizar el aislamiento del ruido, del calor y de visión directa, es decir, que no deje ver las cosas de un lado a otro. Función estructural: Las losas o placas deben ser capaces de sostener las cargas de servicio como el mobiliario y las personas, lo mismo que su propio peso y el de los acabados como pisos .
Además forman un diafragma rígido intermedio, para atender la función sísmica del conjunto.
Tipos de losas ( ventajas y desventajas) Losa maciza Totalmente conformada en el proceso de construcción, con espesores que normalmente varían entre 7 y 15 cm, su ejecución se realiza a partir de un encofrado que constituirá el molde en el cual se vierte el hormigón sobre una armadura metálica.
Ventajas
Desventajas
• utilizados en construcciones de tamaño pequeño a
• alto coste en el valor total de la obra y una mayor
mediano - residenciales y comerciales.
•
•
generación de residuos.
los moldes se rellenan integralmente con hormigón
• al requerirse un mayor volumen de hormigón como
funcionando en conjunto con la armadura metálica,
consecuencia, un mayor peso, los demás elementos de la
de acuerdo a las alturas definidas por el cálculo
estructura también deben ser reforzados, acarreando un
estructural realizado previamente.
aumento del material utilizado en la estructura.
permite, además de diseños tradicionales, formatos tridimensionales y formas fluidas. También tiene un alto grado de resistencia a las grietas y fisuras.
Losa sin vigas Las losas sin vigas son aquellas que apoyan directamente sobre columnas. Pueden ser macizas, de hormigón armado o pretensado, o incorporar otro material para formar losas nervadas.
Pueden
tener
capiteles
de
diversas
formas,
cuadrados o circulares, para evitar el punzonamiento.
Ventajas • permite cubrir grandes luces.
• permite una ejecución más sencilla, sobre todo en comparación a las otras losas moldeadas in situ, tales como la losa nervada.
Desventajas •
costo de la obra, en consecuencia, de un alto consumo de
materiales tanto de hormigón como de acero, lo que en muchos casos puede hacer inviable su aplicación en el proyecto en términos económicos
• requiere
de
mano
de
obra
especializada
para
su
ejecución.
• las losas están sometidas a un alto riesgo de punzonamiento donde, según el nivel de esfuerzo que exista entre el soporte y el plano de la losa, el pilar puede perforarla.
Losa Nervada En este tipo de losa se compone por una zona traccionada, conformada por nervios o costillas y una capa de hormigón que toma la compresión. La losa tiene una sección en forma de "T", con una capa de hormigón que recibe las fuerzas de compresión y nervios en los cuales, junto con la armadura metálica insertada en ellos, reciben las fuerzas de
tracción.
Ventajas • presenta una mayor economía, permitiendo cubrir luces mayores y proporcionando una mayor libertad de diseño en su superficie.
•
Para luces superiores a 7 metros, vale la pena invertir en la posibilidad de utilizar este sistema.
• En el caso de plantas de proporciones cuadradas, se utilizan costillas en ambas direcciones
• . En el caso de plantas muy rectangulares, el uso de los nervios se indica únicamente en una dirección, estando esta siempre dispuesta en el sentido de la luz más pequeña
máxima atención en el proceso de vibrado del hormigón.
Losas prefabricadas / premoldeadas Losa con Viguetas de hormigón armado y Bloques cerámicos Estructuralmente funcionan en una sola dirección, siendo equivalente a las losas
nervadas unidireccionales. La sección de las viguetas tiene forma de "T“ invertida, con una altura que varía entre los 8 y 9 cm. La altura de la losa se corresponde a la suma de las alturas de los bloques junto con la carpeta de compresión.
Ventajas •
sencillo sistema de montaje
• su construcción no requiere mano de obra especializada. • El sistema consiste en una sumatoria de elementos: las viguetas prefabricadas de hormigón, cuya función será la de absorber las fuerzas de tracción, bloques cerámicos y una capa superior de hormigón de 3 a 5 cm que tomará las fuerzas de compresión
Desventajas
Dado a que este sistema está dimensionado para cubrir pisos o techos, no debe recibir sobrecargas proyectual
no
previstas
en
tales
como
muros
la
etapa u
otros
elementos arquitectónicos, por lo que no
• De uso frecuente en proyectos residenciales de bajo coste, presenta numerosas ventajas constructivas, potenciando el ahorro de materiales y permitiendo un proceso de ejecución veloz.
permite una gran libertad de diseño. Si se producen
sobrecargas,
existe
una
gran
posibilidad de que aparezcan fisuras, grietas u • Su principal ventaja económica es que, al prescindir del uso de encofrados de madera durante el proceso constructivo, garantiza un bajo desperdicio de material y una ejecución rápida que reduce el coste de mano de obra.
otros daños estructurales.
Losa con viguetas armadas Se trata de un sistema formado por una losa unidireccional, en el que las viguetas armadas se intercalan con elementos no estructurales (Bloques cerámicos o de EPS) junto con una capa de hormigón.
La adopción de este tipo de losa también ayuda a optimizar la aislación térmica, sin absorber calor y proporcionando equilibrio
en la temperatura interna.
Ventajas
Desventajas
Entre las ventajas de este sistema se encuentra el bajo
Debido al tipo de material utilizado, es difícil
valor de comercialización de sus elementos, la rapidez
realizar perforaciones o aberturas en su parte
constructiva, su ligereza y que no requiere de mano de
inferior y es necesario aplicar materiales tales
obra especializada.
como yeso para darle una terminación en el interior.
Prelosas armadas Este tipo de losa prefabricada es muy similar al sistema anterior conformado por viguetas armadas y bloques cerámicos o de espuma de poliestireno, salvo que, en este caso, se utilizan prelosas (Placas prefabricadas) de hormigón reforzadas de mayor tamaño, que luego se instalarán una al lado de la otra.
Ventajas
Desventajas
Este sistema presenta una mayor resistencia que los
A pesar de las ventajas mencionadas este sistema es
dos casos anteriores y también una mayor velocidad
más costoso pues involucra la utilización de un 30%
de ejecución. Esto se debe a que presenta un menor
más de hormigón.
número
de
constructivo
elementos. requiere
una
También, menor
apuntalamientos para su ejecución.
el
proceso
cantidad
de
Losas alveolares Compuestos sistema
por
permite
grandes cubrir
placas
grandes
pretensadas, este luces
siendo
muy
adecuado para proyectos de gran escala.
Ventajas
Desventajas
Debido a que sus elementos son pretensados, encontrándose
Debido a su peso, el transporte desde la fábrica
reforzados mediante cables de acero de alta resistencia, este
hasta la obra y, posteriormente, hasta el lugar de
sistema es ampliamente utilizado en proyectos de carácter
instalación, se realiza íntegramente con grúas,
comercial e institucional. Las alturas pueden variar entre 10 y
involucrando
30 centímetros. Estos elementos incorporan un refuerzo
equipos
complementario para el bloqueo de las placas, dispuesto en sentido transversal y una capa de hormigón que regulariza el conjunto. Tienen una gran resistencia y pueden cubrir luces relativamente grandes de hasta 20 metros.
un
gasto
complementario
en
COLUMNAS Y TIPOS
Las columnas son elementos estructurales que sirven para transmitir las cargas de la estructura al cimiento. Las formas, los armados y las
especificaciones de las columnas estarán en razón directa del tipo de esfuerzos que están expuesta.
Las columnas son aquellos elementos verticales que soportan fuerzas de compresión y flexión, encargados de transmitir todas las cargas de la estructura a la cimentación; es decir, son uno de los elementos más importantes para el soporte de la estructura, por lo que su construcción requiere especial cuidado.
FUNDACIONES, PEDESTALES Y ZAPATAS
FUNDACIONES Fundación
La fundación es aquella
parte de la estructura que tiene como función transmitir en forma adecuada las cargas de la estructura al suelo y brindar a la misma un sistema de apoyo estable.
Imagen
PEDESTALES Pedestal
Elemento estructural cuya
razón entre su altura libre y su lado menor no supera 3.0, y cuya función principal es transmitir esfuerzos de compresión, flexión y corte a la fundación.
Imagen
ZAPATA Zapata Una zapata es un tipo de
cimentación superficial, que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a comprensiones medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto) situado bajo los pilares de la estructura.
Imagen
CONCLUSIÓN La arquitectura es un espacio construido para satisfacer las necesidades del hombre. En el momento en el que un arquitecto va empezar a desarrollar un proyecto, es importante que sepa bien que es lo que quiere crear tomando en cuenta la estructura y el diseño de esta obra. El arquitecto debe estar familiarizado con la
importancia de la estructura en su proyecto. La estructura y el espacio constituyen parte de los medios de la arquitectura. Al desarrollar un proyecto arquitectónico, independientemente de su escala o programa, los arquitectos deben tomar una serie de decisiones en relación al proceso constructivo a adoptar. En esta elección influyen diversos aspectos que deben ser tenidos en cuenta para buscar la solución más óptima. Desde cuestiones estructurales, aspectos económicos, relacionados a la mano de obra disponible, cuestiones estéticas, entre otros. Debido a que es muy frecuente que surjan dudas y preguntas en el desarrollo de proyectos en cuanto a la elección de los sistemas constructivos, elaboramos un blog como guía práctica sobre los principales tipos de vigas, columnas, fundaciones, pedestales, zapatas y de losas de hormigón tanto moldeadas in situ como prefabricadas que el proyectista debe conocer, junto con las ventajas y desventajas de cada una de ellas…