leccion nº 00 (07-08)

Escuela Politécnica de Cuenca
Arquitectura Técnica
Unidad Temática 0
Lección 00
BLOQUE TEMÁTICO 0
UNIDAD TEMÁTICA 0
LECCIÓN 00
INTRODUCCIÓN A LA
CONSTRUCCIÓN DE LAS
ESTRUCTURAS
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Arquitectura Técnica
Unidad Temática 0
Lección 00
1.- ESTRUCTURAS. INTRODUCCION ESTRUCTURAL.
2.- ACCIONES EN LA EDIFICACIÓN
2.1. Acción Gravitatoria
2.2. Concarga
2.3 Sobrecarga
2.4. Acción del viento
2.5. Acción térmica
2.6. Acción reológica
2.7. Acción sísmica
2.8. Acción del terreno
2.9. Empuje activo de las tierras
2.10 Empuje pasivo de las tierras
3.- ESFUERZOS
3.1. Compresión
3.2. Tracción
3.3 Flexión recta
3.4. Flexión esviada
3.5. Cortante
3.6. Torsión
3.7. Punzonamiento
3.8. Pandeo
3.9. Rasante
4.- FISURAS POR DEFORMACIONES
4.1. Por compresión
4.2. Por tracción
4.3. Por flexión
4.4. Por cortante
4.5. Por torsión
4.6. Por rasante
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1.- ESTRUCTURAS. INTRODUCCION ESTRUCTURAL.
Cuando ha de definirse la estructura es preciso tener en cuenta que puede
aparecer este concepto en el campo de la construcción abarcando la totalidad del
edificio o siendo una parte del mismo imprescindible pero no definitoria del mismo. Así
cuando contemplamos un puente ferroviario poco podría eliminarse de él que no fuera a
costa de lo que entendemos por estructura. Si observamos la construcción
correspondiente a un edificio de una sola planta destinado en este caso a una vivienda
unifamiliar, con múltiples paredes de cierre y divisorias de espacios, dificilmente
podríamos aislar de él lo que entendemos por estructura de lo que son simplemente
elementos conformantes del propio edificio.
En el primer caso, el propio esqueleto nos brinda una visión de una serie de
elementos entrelazados entre sí racionalmente de manera que, trabajando todos ellos
coordinadamente, pueden soportar el peso propio mas toda la carga que le pueda ser
transmitida al esqueleto por el paso de los trenes que por él circulen. El propio sistema
estructural define al conjunto-puente, o este define su estructura.
No de manera tan clara se nos presenta la estructura del segundo ejemplo.
En la edificación citada apreciamos unas paredes más gruesas que otras, unas
superficies planas que hacen de techo, suelo y poco más.
Sin embargo este edificio se encuentra sometido a unas cargas igualmente,
aunque la estructura en este caso no es fácil de definir tras una inspección ocular.
En ambos casos existen una serie de elementos resistentes que adecuadamente
combinados conforman un sistema capaz de transmitir al terreno todas aquellas cargas
específicas de la edificación de que se trate y su propio peso, sin que se produzcan
deformaciones no compatibles con el resto de componentes de esta; todo ello
haciéndolo de manera estable y permanente. Este conjunto de elementos entrelazados
racionalmente entre si es lo que se conoce como estructura, y cada uno de ellos por
separado componente estructural.
2.- ACCIONES EN LA EDIFICACIÓN
Se denomina acción al fenómeno al que se ve sometido una estructura por la
intervención de fuerzas actuando sobre ella de origen interno o externo. Las acciones a
tener en cuenta en el cálculo de los edificios son las que se definen a continuación y que
están recogidas en la “NBE-AE-88”.
2.1. Acción Gravitatoria
Es la producida por el peso de los elementos constructivos, de los objetos
que puedan actuar por razón de uso, y de la nieve de las cubiertas.
Se divide en:
• Concarga
• Sobrecarga
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2.2. Concarga
Es la carga cuya magnitud y posición es constante a lo largo del tiempo,
salvo en caso de reforma del edificio.
•
•
Se divide en:
Peso propio: es la carga debida al peso del elemento resistente.
Carga permanente: es la carga debida a los pesos de todos los elementos
constructivos, instalaciones fijas, etc., que soporta el elemento.
Para determinar su valor se considerará el peso propio y las cargas de
todos los elementos constructivos que gravitan permanentemente, tales como
muros, pavimentos, guarnecidos, instalaciones fijas, etc. Para el caso de
elementos heterogéneos, se determinará su peso multiplicando su volumen por
su peso específico aparente.
2.3 Sobrecarga
Es la carga cuya magnitud o posición puede variar a lo largo del tiempo.
Se divide en:
De uso: es la sobrecarga debida al peso de todos los objetos que puedan
gravitar por el uso, como personas, vehículos muebles, etc.. Incluso durante
la ejecución, aunque la tabiquería no constituye una sobrecarga sino una
concarga, pues en la vida de los edificios suele ser objeto de variaciones, su
peso se calculará asimilándo a una sobrecarga superficial uniforme que se
adicionará a la sobrecarga de uso, a excepción de sobrecargas aisladas.
• De nieve: es la sobrecarga debida al peso de la nieve sobre las superficies de
la cubierta.
•
Para determinar el valor de la sobrecarga, dado que la posición de los
objetos es variable e indeterminada en general, se sustituye su peso por una
sobrecarga uniforme, dependiendo su valor del uso del elemento, no pudiendo
ser el valor inferior al de la tabla 3.1 de la norma. Los balcones volados se
calcularán con una sobrecarga superficial, actuando en toda su área, igual a la de
las habitaciones con que comunican, más una sobrecarga lineal, actuando en sus
bordes frontales de 200 Kp./m.. El peso de la nieve se considerará en las
condiciones climatológicas más adversas, y su valor depende de la altitud
topográfica. Los valores vienen determinados en la tabla 4.1 de la norma.
2.4. Acción del viento
Es la producida por las presiones y succiones que el viento origina sobre
las superficies. Se admite que el viento actúa horizontalmente y en cualquier
dirección. En edificios de menos de 6 plantas de altura la acción del viento es
poco importante, siendo muy importante a partir de 11 plantas de altura.
2.5. Acción térmica
Es la producida por las deformaciones debidas a los cambios de
temperatura. Estas acciones que son importantes en arcos, bóvedas, y estructuras
hiperestáticas, pueden no considerarse cuando se dispongan las juntas de
dilatación adecuadas.
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2.6. Acción reológica
Es la producida por las deformaciones que experimentan los materiales
en el transcurso del tiempo por retracción y fluencia bajo las cargas. Estas
acciones son en general despreciables en materiales métalicos, debiendo
considerarse en el hormigón en masa, armado y pretensado.
2.7. Acción sísmica
Es la producida por las aceleraciones de las sacudidas sísmicas. Su
cálculo depende del grado sísmico de la zona según la escala macrosísmica
internacional M.S.K.
Como ejemplo, la cuantía de hierro que lleva incorporada una estructura
de hormigón armado calculada sin acción sísmica se ve incrementada
aproximadamente en un 20% al calcularla con grado VII, un 50% con grado VIII
y un 100% con grado IX, aumentando el porcentaje a mayor esbeltez de la
estructura.
2.8. Acción del terreno
Es la producida por el empuje activo o el empuje pasivo del terreno sobre
las partes del edificio que están en contacto con él.
2.9. Empuje activo de las tierras
Es el que provocan estas contra el elemento que trata de impedir su
desplazamiento.
2.10 Empuje pasivo de las tierras
Es el nacido como reacción de las tierras que se oponen al
desplazamiento de un elemento construido sobre ellas. Para que se produzca
debe existir lógicamente una acción del elemento estructural contra o sobre el
terreno.
3.- ESFUERZOS
Las solicitaciones a que se someten los elementos estructurales generan sobre
ellos esfuerzos diversos, que se tipifican como:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Compresión.
Tracción.
Flexión recta.
Flexión esviada.
Cortante.
Torsión.
Punzonamiento.
Pandeo.
Rasantes.
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3.1. Compresión
Estado tensional provocado en un elemento por dos fuerzas de sentido
opuesto aplicadas en sentido axial, sobre la misma línea de acción, y que tienden
a acortarlo.
La tensión en una sección recta de una pieza comprimida es igual al
cociente de dividir la fuerza aplicada por la superficie de la sección (en Kp/cm2).
Las piedras, los ladrillos, la madera, el acero y el hormigón son
materiales apropiados para resistir estas tensiones.
3.2. Tracción
Estado tensional provocado en un elemento por dos fuerzas de sentido
opuesto aplicadas en sentido axial y que tienden a alargarlo. Los materiales más
adecuados para resistir este tipo de tensión son la madera, el acero y el hormigón
armado.
La tensión en una sección recta de una pieza sometida a tracción es igual
al cociente de dividir la fuerza aplicada por la superficie de la sección (en
Kp/cm2).
3.3 Flexión recta
Estado tensional complejo provocado en un elemento que sufre al mismo
tiempo compresiones y tracciones en dirección ortogonal a la pieza.
Lo que provoca alargamientos de sus fibras en una parte del mismo y
acortamientos de las mismas en el resto.
3.4. Flexión esviada
Cuando en un elemento que sufre compresiones las tracciones se
producen en dos direcciones normalmente perpendiculares.
3.5. Cortante
Estado tensional provocado en un elemento por dos fuerzas opuestas que
tienden a deslizar una sección respecto a la contigua.
En una pieza sometida a flexión se producen tensiones de compresión y
tracción. Por otra parte el momento flector es variable según el eje de la viga y
por ello dos secciones transversales próximas tendrán distintos momentos y por
tanto distintas tensiones de compresión y tracción. Esta desigualdad produce
deslizamientos de una superficie sobre otra.
3.6. Torsión
Estado tensional provocado en un elemento por dos pares de fuerzas de
manera que cada sección sufre una rotación de sentido contrario respecto a la
contigua. Se produce en brochales y vigas y en elementos en los que el ancho
suele predominar sobre el canto.
3.7. Punzonamiento
Efecto equivalente a la cortadura específico de las placas de poco espesor
sometidas a carga en dirección normal a su plano, pudiendo producir la
perforación de la misma.
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3.8. Pandeo
Fenómeno que sufre un elemento muy esbelto sometido a esfuerzos de
compresión y que le es más fácil acortarse al doblarse, provocando la flexión de
su eje lo que implica compresiones y tracciones.
3.9. Rasante
Estado tensional provocado en un elemento debido al intento de
delizamiento de una capa de fibras respecto a otra contigua menos comprimida o
traccionada.
4.- FISURAS POR DEFORMACIONES
Cuando en un material las tensiones son superiores a su capacidad resistente
aparecen en éste fisuras que llamaremos de deformación y se pueden producir por
esfuerzos de compresión, tracción, flexión y cortante.
4.1. Por compresión
Son verticales y perpendiculares al alargamiento horizontal que el
acortamiento del elemento en altura provoca horizontalmente.
4.2. Por tracción
Son de trazado horizontal, debidas al alargamiento del elemento y
perpendiculares a éste.
4.3. Por flexión
Las fisuras por deformaciones en los elementos flexionados,
generalmente vigas, se producen en la zona traccionada de mayores
alargamientos que suele corresponder al centro de la viga, son de trazado vertical
perpendiculares al eje de la viga.
4.4. Por cortante
Son debidas al alargamiento que se produce al pasar un punto A a otro de
posición A`; son inclinadas perpendiculares a las fibras traccionadas.
4.5. Por torsión
Originan fisuras cuyo trazado rodea el perímetro del elemento, con
direcciones opuestas en uno y otro paramento.
4.6. Por rasante
Debido al intento de deslizamiento de una capa de fibras respecto a otra
menos comprimida o traccionada. Son fisuras horizontales.
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