Técnicas de atirantado en las edificaciones antiguas

Actas del Primer Congreso Nacional de Historia de la Construcción, Madrid, 19-21 septiembre 1996,
eds. A. de las Casas, S. Huerta, E. Rabasa, Madrid: I. Juan de Herrera, CEHOPU, 1996.
Técnicas de atirantado
en las edificaciones antiguas
Gerónimo Lozano Apolo
Alfonso Lozano Martínez-Luengas
En la arquitectura se ha hecho uso frecuente del tirante desde tiempos muy remotos. Formando parte
de la propia estructura se colocaron arriostramientos
de forja que se ponían en tensión tan pronto como se
iniciaba la pérdida de monolitismo entre sus fábricas.
Análoga solución se adoptaba en la construcción de
arcos y bóvedas. También se atirantaron ¡as arcadas
de los claustros contra los gruesos muros de los monasterios y las iglesias.
Para devolver la enlazabilidad perdida entre los muros por la acción del sismo, se disponían tirantes colocados en caliente. De aquí la proliferación de placas
de retención en las fachadas de los cascos antiguos de
Italia. Otro tanto ocurre en Creta, en Estambul y en
otras muchas ciudades de la falla mediterránea.
Esta técnica fue menos utilizada en nuestro país,
aunque también abunden las p]etinas en cruz en algunos cascos históricos, como es el caso de Trujillo.
Al conocimiento de las técnicas de atirantado se
dedica la comunicación, que se inicia con la Definición, Misiones y elementos componentes de aquél.
Conocidos éstos, se recomiend.' la Ubicación de
los puntos de atirantado y ]os Criterios de diseño y
de Cálculo.
Concluye con las fases que componen su Puesta
en obra.
DEFINICIÓN
y
construyeran inicialmente en madera y posteriormente de forja. Entre sus misiones estaban:
l. Las de simple atirantado de elementos muy esbeltos.
2. La de formar parte de la estructura de las edificaciones antiguas encargándose:
- Del arriostramiento de arcadas contra el núcleo
murario.
- De absorber los empujes de arcos y bóvedas.
- Es característico el atirantado de los cerramientos en los clauslros a través de las propias jácenas de
madera que, para verificar también la función de
tracción, se rematan con herrajes de patiJIa en la
unión con los tímpanos.
(Palacio natal de Isabel La
- En otros claustros
Católica en Madrigal de las Altas Torres) son verdaderos tirantes de madera (también combinados
con herrajes) los que garantizan la estabilidad de la
arcada contra los muros interiores. A este respecto,
los forjados se disponen normales al patio siendo
recibidos por carreras paredañas; a su vez éstas apoyan sobre los citados tirantes en el punto de encuentro con el muro, colaborando en la eficacia del anclaje.
3. La de aplicarse preventivamente,
durante la
vida de la obra:
-
MISIONES
El tirante es un apeo de directriz lineal utilizado para
absorber esfuerzos de tracción. De aquí el que se
Es característicoel arriostramientode arquerías
en la arquitectura Nazarí.
4. La de servir de atado provisional mientras se
decide o se inician los trabajos de rehabilitación.
5. y sobre todo como terapéutica curativa en la
332
estabilización
tados;
G. Lozano, A. Lozano
de edificios de muros de fábrica afec-
- Por síntomas de desplome ante empujes no compensados. Al tirante se encomienda la absorción de
dichos esfuerzos.
- Por solicitaciones de nexocompresión que implican a varias plantas. El tirante se encarga de reducirio a nivel de una sola.
Por síndrome de pandeo al haberse perdido o debilitado la enlazabilidad de los entramado s horizontales. Este problema se presenta cuando, por exceso de
humedad, las cabezas de las viguetas de madera se
ven afectadas de pudriciones.
ELEMENTOS
b) Pletinas de inercia variable dispuestas normales
al paramento para conseguir mayor rigidez (figura
2b).
c) De interesar tirantes dobles, la placa de cabeza
se reduce a una sóla resuelta con doble pletina y cuadradillos de reparto (figura 2).
d) En la retención de empujes de bóvedas interesan pletinas corridas.
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COMPONENTES
1...1:4 8
De acuerdo con lo anteriormente expuesto, el tirante
es un conjunto de elementos metálicos utilizado en
las intervenciones de reestructuración a fin de absorber empujes y de reducir (a nivel de cada planta) las
solicitaciones de nexo-comprensión
o de pandeo.
A tal efecto, y en su forma más general, constan
de (figura 1):
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~
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6~
1;."111
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~-
Figura J
a) El tirante a propiamente dicho.
b) Las placas de retención b encargadas de recibir
los esfuerzos exteriores y de transmitirlos a] tirante.
c) Las piezas de conexión e que permiten subdividir la longitud total.
d) El tensor d
Como tirantes se adoptabán preferentemente secciones circulares (redondos) y en la antigüedad pletinas y cuadradillo s forjados.
Las cabezas solían resolverse:
a) Con placas circulares u ovaladas rigidizadas con
nervaduras y provistas de un casquillo central sobre
el que apoya una tuerca que, conjuntamente con los
extremos roscados del tirante, hace de tensar (figura
2a).
b)
Figura 2
La conexión entre diferentes tirantes se resolvía
por machihembrado
y perno pasante. La puesta en
tensión, además de con calor como luego veremos,
se realizaba mediante la rosca del tensar y la interposición de un manguito.
Otros tipos de placas de retención utilizados antiguamente eran:
a) Palos pasantes en los tirantes de madera, lo que
reducía la sección útil.
b) Pletinas en cruz dispuestas en el plano del paramento.
UBICACIÓN
Se situaban de forma que estabilizasen las deformaciones ya existentes impidiendo su continuidad. Es
por éllo que:
a) La placa de cabeza se ubicaba en la zona afectada, que de estar desagregadada se reconstruía En
caso contrario se colocaba lo más próxima posible a
aquélla.
b) La placa extrema se anclaba en otro muro paralelo al afectado. Y para evitar deformaciones en ambos, a través y contra otro elemento transversal.
c) Convenía esconderlos entre el forjado y el pavimento. De esta forma servía de puesta en obra y de aco-
Técnicas de atirantado
dalamÍento
conjuntamente
Por este motivo,
(como
con otro muro
puede
en las edificaciones
transversal.
verse en la figura 3) con-
vienen cabezas de p]etinas inclinadas 4500 con respecto
a]a horizontal y contra e] citado muro transversal.
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Figura 3
Cuando
transversal
clarse en el
o realizando
rían deformacioncs que disminuirían su efectividad.
Por e] contrario, de adoptar valores inferiores, aparecerían concentraciones de esfuerzos que propiciarían
e] punzonamiento (figura 5a).
En e] caso de cabezas de retención de forma cuadrada interesa que las dimensiones de sus lados estén
comprendidas entre 25 y 45 cm (figura 5b).
Para cabezas de planta elíptica, conviene predimensionar ejes menores comprendidos entre ]5 y 60
cm, y mayores entre 25 y 100 (figura 5c).
En e] caso dc cabezas resueltas con p]etinas, las
Jongitudes se eligen entre 80 y 120 cm (figura 5d),
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-(-
de acodalamiento
actuaba otro muro
interesaban tirantes dobles pudiendo aninterior aprovechando un hueco de puerta
un pasamuros (figura 4).
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VISTA
333
antiguas
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Figura 5
Fig.
'd
CÁLCULO DEL TIRANTE
E] correcto dimensionamiento
Como es lógico, cuando los tirantes se disponían
para absorber los empujes de bóvedas o de arcos no
necesitaban de acodalamiento aJguno.
CRITERIOS
DE DISEÑO
Cuando se trata de placas de retención circulares,
y con objeto de que los esfuerzos de atirantado sean
óptimos, su diámetro ha de estar comprendido entre
30 y 50 cm. Con dimensiones mayores se produci-
de] tirante pasa por las
siguientes etapas:
1°. En primer Jugar es necesario e] conocimÍento
de la fuerza del atirantado ejercida por las placas de
retención contra los muros en los que se acodalan.
2°, A partir de la eitada fuerza se calcula la sección del tirante que unicamente trabaja a tracción
pura. Efectivamente, dispuesto sobre el forjado desaparecen los esfuerzos de flexión.
3°, Seguidamente se dimensionan las placas de retención (o las p1etinas) en función de su geometría
334
G. Lozano, A. Lozano
(predimensionada
anteriormente)
y de su trabajo a
flexión, ya que se han proyectado en voladizo.
La colocación en frio es la adecuada para cortar
posibles deformaciones
en arcos y bóvedas. Exige
que, al menos, uno de los extremos disponga de
rosca y tuerca, así como de un tensor intermedio.
Ambas soluciones tienen en común las fases siguientes:
4°. Si se han dispuesto pasadores para la conexión, se comprueban a esfuerzo cortante puro.
So. Seguidamente
se obtienen los esfuerzos de
tracción existentes en el tensor.
6°. Finalmente, se comprueba su rosca (y la del
extremo opuesto si existe) a cortadura.
1". Replanteo del eje y del nivel del tirante. Como
ya se dijo interesan los encuentros entre los muros
transversales y los entramado s horizontales ya que
facilitan tanto el arriostramiento como el replanteo y
la puesta in situ.
2". Levantamiento del solado caso de situarse bajo
éste.
3". Trepanación de los muros y de los tabiques intermedios si existen.
4". Presentación de los componentes del tirante
que se enfilan a través de las perforaciones realizadas. A continuación, empalme de sus elementos de
conexión y del tensor intermedio. Es necesario que
sus extremos sobresalgan unos diez centímetros de
los muros y que tanto aquéllos como el alargamiento,
previamente calculado, estén roscados.
Por consiguiente, todo estriba en el conocimiento
de la fuerza de atirantado.
Esta fuerza ha de ser tal que no venza la cohesión
interna de los materiales componentes de la fábrica,
ni la de rozamiento que la parte de muro situado sobre la unión produzca en ésta. Es por éllo que la menor de las dos será la base de partida para iniciar el
proceso de cálculo.
Sus diferentes pasos y las comprobaciones a realizar se han consignado en la gráfica de la figura 6.
COHESION
INTERNA
FUERZA DE ATIRANT ADO
S". Colocación de las pletinas o de las placas de
retención. Después se rellena con mortero de cemento el espacio entre aquéllas y los muros. Para
evitar el contacto entre el tirante y el taladro se intercala un tubo de plástico.
ROZAMIENTO
A TRACCION
lA
SIMPLE
FLEXION
I
A CORTE
I
A TRACCION
~I A CORT ADURA
Figura 6
PuESTA EN OBRA
Era distinta según se realizase en caliente o en frio.
La primera solución está indicada en aquellos casos en los que interesa devolver (en lo posible) el
muro a su posición inicial.
Para éllo, se aprovecha la fuerza de tracción en la
que se transforma la dilatación térmica a que se somete el tirante durante la puesta en obra.
I
6". Pasados unos cuatro o cinco días se inicia la
puesta en tensIón, que será dlstlllta según se realice
en caliente o en frio.
7". Tensado el tlrante, se sueldan sus tuercas extremas y se inyectan con mortero de cemento las perforaciones y la cama de aquél.
8°. Por último, si las placas de retención van ocultas, se les puntea con soldadura una tela metálica que
posteriormente se enfosca.
Las etapas citadas se cosignan en la gráfica de la
figura 7.
Colocación
en caliente
Realizadas las operaciones de la la a la 5" relacionadas anteriormente se actúa como sigue:
a) Con la ayuda del tensor, y con la de las tuercas
extremas, se trata de poner en tensión.
b) Seguidamente,
y con el calor aportado por la
llama de una «lamparilla» de mano, se calienta en
Técnicas de atirantado en las edificaciones
d) En caso contrario es necesario obtener e] alargamiento correspondiente a la citada tracción.
Por lo que será necesario proceder a un nuevo recalentamiento para alcanzar dicho alargamiento.
Las operaciones citadas se han consignado en la
gráfica de la figura 8.
LEVANTAMIENTO DEL SOLADO
I
I
Colocación
PRESENTACION
I
335
antiguas
en frio
I
EN CALIENTE
ENFRIO
I
I
Realizadas las operaciones]
a
a 5" anteriores se ator-
nillan ¡as tuercas extremas y (o) se atiranta a través
del tensor intermedio hasta alcanzar el alargamiento
calculado.
TÉCNICAS MODERNAS
PROTECCION y OCUL T ACION
Figura 7
La técnica de atirantado vista hasta ahora, utilizada
de forma preventiva en el gótico y como refuerzo en
la época barroca, apenas se aplica en la actualidad.
toda o parte de la longitud hasta alcanzar e] incremento calcu]ado anteriormente.
La elevación de la
temperatura propicia el aumento de aquélJa que se
aprovecha para proceder al atirantado. Sea Ii la longitud acortada, o lo que es igual, el incremento de longitud producido.
c) Una vez enfriado, el decremento de longitud
crea una fuerza de reacción al transformarse la dilatación térmica en reacción elástica.
El cálculo de esta fuerza es muy senciJJo.
Si dicha tracción coincide o se aproxima a la fuerza
calculada anteriormente, la operación ha concluido.
Figura 8
Figura 9
336
G. Lozano, A. Lozano
Unicamente en casos puntuales y cuando no se dispone de equipos de tesado.
En obras importantes es mucho más seguro y preciso aplicar esfuerzos de precompresión a través de
la técnica del pretensado. Tal es el caso del edificio
representado en las figura 9 cuya fachada lateral derecha se ha atirantado contra la izquierda.
Lo más práctico es atirantar con cables de 1/2 pulgada, anclados a placas cuadradas (figura 10). Observese la grieta existente entre las cabezas de anclaje
debidas al pandeo y asiento de las fábricas. O placas
de planta rectangular, con dos anclajes dispuestos a
uno y otro lado del muro transversal, contra el que se
aplican los esfuerzos de precompresión en los puntos
de encuentro con los forjados.
Cuando los muros son de gran espesor es preferible proyectar dos cabezas, ya que la gran rigidez necesaria en el caso de una sola dificultaría su ocultación posterior.
En cuanto a las cabezas de atirantado las más prác-
Figura 10
ticas corresponden al sistema CCL, provistas de un
cable único anclado con dos semicuñas.
Durante la década de los 60, un gran número de
edificios de muros de fábrica se atirantaron con éxito
utilizando el sistema Barredo.