ESTRUCTURAS DE CONCRETO

ESTRUCTURAS DE CONCRETO EN LA ARQUITECTURA

DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA.

Una estructura puede definirse como el conjunto de partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una función dada como ser el sustento o el esqueleto de un edificio, salvar un clarocomo en los puentes; encerrar un espacio, como sucede en los distintos tipos de edificos, o contener un empuje, como en los muros de contención, en tanques o silos

Estaestructura debe cumplir la función para la que fue diseñada además de mantener el coso dentro de los límites económicos y satisfacer determinadas exigencias estéticas.

La elección de una forma estructural dada implica la elección del material con que se piensa realizar la estructura. Al hacer esta elección el arquitecto debe tener en cuenta las características de la mano de obra y el equipo disponible, así como también el procedimiento de construcción mas adecuado para el caso.

DEFINICIÓN DE CONCRETO.

El concreto es un material semejante a la piedra que se obtiene mediante una mezcla cuidadosamente proporcionada de cemento, arena, grava y agua; después, esta mezcla se endurece en formaletas con la forma y dimensiones deseadas.

Se pueden obtener concretos en un amplio rango de propiedades ajustando apropiadamente las proporciones de los materiales que lo componen.

Estas propiedades dependen en gran medida de las proporciones de la mezcla, del cuidado con que se mezclan los distintos materiales constitutivos y de las condiciones de humedad y temperatura bajo las cuales se mantenga la mezcla desde el momento en que se coloca en la formaleta hasta que se encuentra totalmente endurecida.

Los factores que hacen del concreto un material de construcción universal son tan evidentes que han sido utilizados de diversas maneras por miles de años debido a su alta resistencia al fuego y a los agentes climáticos; pero una de las desventajas que presenta es porque se considera un material relativamente frágil y con una baja resistencia a la tensión comparada con su resistencia a la compresión, lo cual impide su utilización en elementos estructurales sometidos a tensión y para solucionar esta desventaja se considero factible utilizar el acero para reforzar el concreto debido a su alta resistencia a la tensión.

La combinación resultante de los dos materiales es conocida como concreto reforzado el cual combina muchas de las ventajas de cada uno como son:

su costo relativamente bajo, la buena resistencia al clima y al fuego, la buena resistencia a la compresión y, la excelente capacidad de moldeo del concreto con la alta resistencia a la

compresión y la aun mayor tenacidad y ductibilidad del acero.

Es precisamente esta combinación la que permite el casi ilimitado rango de usos y posibilidades del concreto reforzado en la construcción de edificios, puentes, presas, tanques, depósitos y muchas otras estructuras.

ESTRUCTURAS DE CONCRETO APLICADAS A LA ARQUITECTURA

Las estructuras de concreto aplicadas a la arquitectura presentan ciertas características derivadas de los procedimientos utilizados para su construcción, que las hacen distinguirse de las estructuras de otros materiales una de estas características es su moldeabilidad, propiedad que brinda al arquitecto y proyectista gran libertad en la elección de formas; gracias a lo cual es posible construir una amplia variedad de estructuras.

Otra característica importante es la facilidad con que puede lograrse la continuidad en la estructura lo cual no se consigue en estructuras metálicas y que en las estructuras de concreto es consecuencia natural de las características mismas del material.

Otra característica peculiar de estas estructuras es el agrietamiento, que debe de tenerse en cuenta al estudiar su comportamiento bajo las condiciones de servicio.

Existen dos procedimientos principales para construir estructuras de concreto:

Cuando los elementos estructurales se forman en su posición definitiva, se dice que la estructura ha sido colada, in situ o en su lugar.

Si se fabrica en un lugar distinto a su posición definitiva en la estructura el procedimiento recibe el nombre de prefabricación.

El arquitecto debe elegir entre estas alternativas, guiándose siempre por las ventajas económicas, constructivas y técnicas que pueden obtenerse en cada caso. Cualquiera que sea la alternativa que escoja, esta elección influye de manera importante en el tipo de estructura que se adopte.

Una de las aplicaciones de las estructuras de concreto es en la construcción de puentes

Puente Gateway Bridge sobre el río Brisbane, en Australia, ya que para su construcción se empleo el hormigón ligero y duradero reforzado con barras o enrejados metálicos.

Puentes de Tamar

CIMIENTOS DE EDIFICIOS

Uno de los elementos principales de las estructuras de concreto son los cimientos, los cuales proporcionan un apoyo y estabilidad a los edificios, son los primeros componentes estructurales instalados en casi todas las obras.

Los cimientos de zapata son un sistema económico empleado en obras construidas en terreno estable.

En la cimentación sobre pilotes se distribuye el peso a lo largo de su longitud, a diferencia de los pilares o pozos, que transmiten la carga del edificio al lecho de roca estable sobre el que descansan.

Los cimientos de losa continua son placas de hormigón reforzadas, y se utilizan cuando las cargas son relativamente grandes y el terreno es inestable; estos cimientos hacen que el edificio ‘flote’ sobre el suelo como una sola unidad

Las estructuras para edificios de varios pisos pueden construirse de muchas maneras, de las que aquí se muestran tres. La estructura de entramado es una red de columnas, vigas y largueros unidos para proporcionar fuerza y estabilidad. En la estructura suspendida, todos los pisos menos la planta baja están colgados de un núcleo central. Cada piso está unido directamente al núcleo y colgado mediante cables de la estructura del techo situada sobre él. La estructura estática está compuesta por pilares y vigas (pies derechos y jácenas).

ANTECEDENTES HISTORICOS DEL CONCRETO.La historia del cemento es la historia misma del hombre en la búsqueda de un espacio para vivir con la mayor comodidad, seguridad y protección posible. Desde que el ser humano supero la época de las cavernas, ha aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después levantando construcciones con requerimientos específicos.

Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que constituye las bases para el progreso de la humanidad. El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero – mezcla de arena con materia cementosa – para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus asombrosas construcciones.

Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena producían un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada. Un material volcánico muy apropiado para estas aplicaciones lo encontraron los romanos en un lugar llamado Pozzuoli con el que aun actualmente lo conocemos como pozoluona. Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años, nos conducen a principios del año pasado, cuando en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua, producía una pasta que de nuevo se calcinaba se molía y batía hasta producir un polvo fino que es el antecedente directo de nuestro tiempo. Nota El nombre del cemento Portland le fue dado por la similitud que este tenía con la piedra de la isla de Portland del canal ingles. La aparición de este cemento y de su producto resultante el concreto ha sido un factor determinante para que el mundo adquiera una fisionomía diferente. Edificios, calles, avenidas, carreteras, presas y canales, fabricas, talleres y casas, dentro del más alto rango de tamaño y variedades nos dan un mundo nuevo de comodidad, de protección y belleza donde realizar nuestros más ansiados anhelos, un mundo nuevo para trabajar, para crecer, para progresar, para vivir.

1824: - James Parker, Joseph Aspdin patentan al Cemento Portland, materia que obtuvieron de la calcinación de alta temperatura de una Caliza Arcillosa. 1845: - Isaac Johnson obtiene el prototipo del cemento moderno quemado, alta temperatura, una mezcla de caliza y arcilla hasta la formación del "clinker". 1868: - Se realiza el primer embarque de cemento Portland de Inglaterra a los Estados Unidos.

1871: - La compañía Coplay Cement produce el primer cemento Portland en los Estados Unidos. 1904: -La American Standard For Testing Materials (ASTM), publica por primera vez sus estándares de calidad para el cemento Portland. 1906: - En C.D. Hidalgo Nuevo León se instala la primera fabrica para la producción de cemento en México, con una capacidad de 20,000 toneladas por año. 1992: - CEMEX se considera como el cuarto productor de cemento a nivel MUNDIAL con una producción de 30.3 millones de toneladas por año.

ESFUERZOS QUE SOPORTAN LAS ESTRUCTURAS.

Dependiendo de su posición dentro de la estructura y del tipo de fuerzas que actúan sobre ellos, los elementos o piezas de las estructuras soportan diferentes tipos de esfuerzos. Dichos esfuerzos pueden ser:

De traccción, cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a estirarla, tal y como sucede, por ejemplo, con los cables de un puente colgante.De compresión, cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a aplastarla, como es el caso, por ejemplo, de los pilares.De flexión, cuando las fuerzas que actúan sobre la pieza tienden a doblarla, como sucede con las vigas.

De corte o cizalladura, cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a cortarla. Este es el tipo de esfuerzo al que están sometidos los puntos de apoyo de las vigas.De torsión, cuando las fuerzas que soporta la pieza tienden a retorcerla. Este es el caso de los ejes, los cigüeñales y las manivelas.

LAS FLECHAS ROJAS = TRACCIÓN O TENSIÓNLAS FLECHAS VERDES = FLEXIÓNLAS FLECHAS AMARILLAS = COMPRESIÓN

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL ACERO

PROPIEDADES MECÁNICAS:Resistencia: es la oposición al cambio de forma y a la fuerzas externas que pueden presentarse como cargas son tracción, compresión, cizalle, flexión y torsión.Elasticidad: corresponde a la capacidad de un cuerpo para recobrar su forma al dejar de actuar la fuerza que lo ha deformadoPlasticidad: es la capacidad de deformación de un metal sin que llegue a romperse si la deformación se produce por alargamiento se llama ductilidad y por compresión maleabilidad.Fragilidad: es la propiedad que expresa falta de plasticidad y por lo tanto tenacidad los metales frágiles se rompen en el límite elástico su rotura se produce cuando sobrepasa la carga del límite elástico.Tenacidad: se define como la resistencia a la rotura por esfuerzos que deforman el metal; por lo tanto un metal es tenaz si posee cierta capacidad de dilatación.Dureza: Es la propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de una fuerza determinada. Existen dos Dureza física y dureza técnica.Ductilidad: es la capacidad que tienen los materiales para sufrir deformaciones a tracción relativamente alta, hasta llegar al punto de fractura.Resilenca: Es la capacidad que presentan los materiales para absorber energía por unidad de volumen en la zona elástica.

PROPIEDADES FÍSICAS

Propiedades de los cuerpos: encontramos entre otrasMateria, Cuerpo, Estado de agregación, Peso, Masa, Volumen, Densidad, Peso específico(m/v)Propiedades Térmicas: están referidas a los mecanismos de calor y para ello señalamos que existen tres mecanismos:* Conducción: se produce cuando la fuente emisora está en contacto directo con el que se desea aumenta Tº* Convección: para que ocurra transferencia de calor por convección es necesario que exista un fluido quien sea el encargado de transmitir el calor de la fuente emisora hacia el cuerpo o ambiente* Radiación: Se produce porque la fuente de calor se encuentra en contacto en forma directa con el ambiente. Esta fuente emisora genera rayos infrarrojos que sirven de medio de transferencia de calor.

Propiedades Eléctricas : Están relacionadas con la capacidad de conducir la corriente eléctrica.Propiedades Ópticas: están referidos a la capacidad que poseen los materiales para reflejar o absorber el calor de acuerdo a las siguientes características: Color-Brillo-Pulido.Propiedades Magnéticas: Están referidas a la capacidad que poseen los materiales metálicos para inducir o ser inducidos por un campo electromagnético, es decir actuar como imán o ser atraídos por un imán.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CONCRETO

DensidadResistenciaViscosidadRigidezFluidezPlasticidadDuctilidadConsistenciaDocilidadPermeabilidadDurabilidadPropiedad visco-elasto-plástica

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO

o Resumeno El desperdicio producido por las plantas premezcladoras de concreto representa un

problema de residuos sólidos que necesita solución. Este concreto puede ser utilizado para fabricar agregados. En este trabajo, se presenta el desempeño de concretos fabricados con agregados reciclados obtenidos a partir de cilindros de concreto premezclado y diferentes consumos de cemento. Los resultados experimentales mostraron que el comportamiento del concreto con agregados reciclados es similar al del concreto con agregados naturales, lo que sugiere que puede ser utilizado como un concreto clase dos, de acuerdo con el Reglamento de Construcción del Distrito Federal (RCDF).

o Descriptores: Agregado reciclado, concreto reciclado, propiedades mecánicas del concreto.

o Introduccióno Las plantas premezcladoras de concreto generan un porcentaje importante de

desperdicio (estimado en un 10%) del concreto producido. Esto representa una pérdida de las materias primas que componen el concreto, principalmente del agregado natural, ya que este insumo es un recurso natural no renovable. Además, este desperdicio también implica la necesidad de un sitio para su disposición final, lo que a su vez, representa un problema debido a la escasez de áreas disponibles para ello. Por lo tanto, resulta imperativo dar una solución al problema. En este trabajo se propone el reciclaje del concreto premezclado para fabricar agregados gruesos como una posible solución. Para mostrar la factibilidad de la propuesta, en esta

investigación se evaluaron las propiedades mecánicas de concretos elaborados con agregados gruesos producto del reciclaje de especímenes de concreto premezclado, y se compararon, ante igualdad de condiciones de fabricación, con las propiedades de concretos naturales (hechos con agregados naturales). Las propiedades mecánicas comparadas fueron el módulo de elasticidad y las resistencias a la compresión, tensión y flexión, todas obtenidas mediante pruebas de laboratorio. Los resultados experimentales obtenidos mostraron que los agregados, producto del reciclaje de concreto premezclado, producen concretos reciclados que pueden utilizarse como concretos clase dos, de acuerdo con el Reglamento de Construcción del Distrito Federal (RCDF, 2003). Estos resultados muestran la factibilidad del reciclaje de concreto como una solución al problema, reutilizando el concreto premezclado y el obtenido de la demolición de estructuras existentes.

o Agregadoso En este trabajo, los agregados gruesos naturales utilizados fueron calizas, y a éstos se

les llama como tal (agregados naturales). Por otra parte, a los agregados gruesos producto de la trituración de concreto premezclado, se les llama agregados reciclados. Estos agregados son también de caliza, ya que se tuvo especial cuidado de que el concreto premezclado utilizado para fabricarlos, estuviera compuesto solamente de caliza natural. Respecto del agregado fino, sólo se utilizó arena andesítica natural.

o Para los dos tipos de agregados gruesos, naturales y reciclados, se consideró un tamaño máximo de agregado (TMA) de 19 mm (3/4''). De acuerdo con este TMA, se utilizó un intervalo granulométrico correspondiente a un material bien graduado, según la norma ASTM C 33.

o Fabricacióno La granulometría original de los agregados naturales estaba fuera de los límites

establecidos en la norma ASTM C 33 para el TMA considerado, por lo que fue necesario triturar el material para recomponer sus tamaños y cumplir así con la norma. Esta recomposición de tamaños se hizo considerando una proporción del 35% de partículas que pasan la malla de 9.5 mm (3/8'') y 65% que pasan la malla de 19 mm (3/4''). Esta proporción permitió cumplir con lo establecido en la norma ASTM C 33.

o El proceso de recomposición granulométrica aplicado a los agregados naturales se muestra en la figura 1.

o

o El equipo de trituración utilizado fue la trituradora eléctrica de muelas del laboratorio de materiales del Instituto de Ingeniería, UNAM (IIUNAM), la cual acepta un TMA de 75 mm (3''). Para el cribado del material, se utilizó la criba eléctrica del laboratorio de mecánica de rocas del IIUNAM. Este equipo cuenta con las mallas de 19 mm (3/4''), la de 9.5 mm (3/8''), y la de 4.76 mm (#4). La criba entrega por separado cuatro tipos de materiales: retenido 19 mm (R19), pasa la 19 mm (P19), pasa la 9.5 mm (P9.5) y el que pasa la malla de 4.76 mm (P4.76).

o Los tamaños utilizados para la recomposición granulométrica fueron el P19 y el P9.5.o Respecto de los agregados reciclados, éstos se fabricaron de acuerdo al mismo

procedimiento de trituración y cribado utilizado en los agregados naturales (Figura 1), con la diferencia de que la materia prima fue concreto premezclado. En este caso se realizó una trituración primaria manual y posteriormente se siguió con el proceso de fabricación mostrado en la figura 1.

o Propiedades físicas

o Las propiedades físicas estudiadas para los agregados gruesos fueron la granulometría, coeficiente de forma, humedad, absorción, densidad relativa y peso volumétrico compactado. Los resultados se presentan en conjunto para los agregados naturales y reciclados con fines de comparación.

o Las propiedades físicas estudiadas para el agregado fino fueron la granulometría, módulo de finura, humedad, absorción, densidad relativa y peso volumétrico compactado.

o Granulometríao La granulometría de los agregados gruesos, naturales y reciclados, se controló de

acuerdo a la norma ASTM C 33 para tener las mismas condiciones y así tener una base de comparación. En la figura 2 se muestran las curvas granulométricas de los dos tipos de agregados gruesos.

oo En el caso del agregado fino, no se hizo una corrección granulométrica, ya que se

consideró que su granulometría era aceptable para ser utilizada en las mezclas de concreto. La figura 3 muestra la curva granulométrica de la arena.

oo El módulo de finura de la arena se obtuvo de acuerdo con la norma ASTM C 125. El

valor fue de 3.15, lo que indica que la arena es gruesa. o Coeficiente de formao El cálculo del coeficiente de forma se hizo de acuerdo con la norma francesa NFP 18–

301. La tabla 1 presenta los resultados obtenidos. En esta tabla se observa que el coeficiente de forma de los agregados gruesos naturales y reciclados es similar, lo cual era de esperarse debido a que ambos materiales son producto de trituración. La forma de las partículas de ambos agregados cumple los límites establecidos por el RCDF.

oo Humedado La humedad que todos los agregados (naturales, reciclados y arena) tenían en el

momento de los experimentos se midió siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 566. Los valores obtenidos se presentan en la tabla 2. Se observa claramente que los agregados gruesos reciclados tenían una humedad mayor que la de los naturales. Estos valores de humedad se utilizaron para realizar los proporcionamientos de las mezclas de concreto, ya que se previnieron variaciones en las mismas.

o o Absorcióno Esta propiedad se midió de acuerdo con la norma ASTM C 127 y 128, para agregados

gruesos y finos, respectivamente. Los resultados se muestran en la tabla 3. Es evidente que los agregados gruesos reciclados son notablemente más absorbentes que los naturales. Sin embargo, ambos están dentro de los rangos normales, al igual que la arena.

o o Densidad relativao La densidad relativa de los agregados se midió de acuerdo con las normas ASTM C

127 y 128, para agregados gruesos y finos, respectivamente. En la tabla 4 se presentan los resultados. Se aprecia que la densidad de los agregados reciclados fue menor que la de los naturales, lo cual podía esperarse, ya que el contenido de pasta de cemento en el material reciclado disminuye la densidad global del agregado.

oo El intervalo normal de densidad relativa para la mayoría de los agregados naturales es

de 2.40–2.90 (Kosmatka et al. 1992), por lo que el agregado reciclado tiene una densidad relativa ligeramente baja respecto a la de un agregado natural. Sin embargo, el valor medido en el laboratorio (2.36) es muy bueno para ser un agregado reciclado ya que está muy próximo al rango de variación de los agregados naturales.

o Peso volumétrico compactadoo Esta propiedad se midió de acuerdo con la norma ASTM C 29. De acuerdo con

Kosmatka (1992), el peso volumétrico compactado de un agregado usado para concreto de peso normal, varía de 1200 a 1760 kg/m3. Los valores obtenidos en el laboratorio están dentro de este intervalo (Tabla 5).

oo Elaboración de concretoso De aquí en adelante, a los concretos fabricados con los agregados naturales se les

llama "concretos naturales", y a los fabricados con agregados reciclados se les llama "concretos reciclados". En ambos tipos de concreto se utilizó arena natural de andesita con las propiedades físicas descritas anteriormente.

o Proporcionamientoso Para la elaboración de las mezclas de concreto se utilizó un procedimiento

modificado a partir del método ACI 211 (Martínez–Soto, 2005).o El procedimiento seguido fue el siguiente: primero se fijaron los consumos de

cemento a utilizar en cada mezcla, es decir, 200, 300 y 400 kg/m3 para los dos tipos de agregados, naturales y reciclados. A partir del TMA considerado y el revenimiento fijado para todas las mezclas en 10 cm, se encontró un consumo de agua establecido por el método ACI. Después se definieron los volúmenes absolutos en porcentaje para agregados finos y gruesos que se consideraron congruentes para cada consumo de cemento, ya que el volumen de agregado grueso que establece el método ACI, era el mismo para todas las mezclas, pues depende del módulo de finura de la arena. En la figura 4 se muestra el procedimiento de dosificación de las mezclas.

oo Las mezclas resultado de estas proporciones se nombraron de la siguiente manera:

las elaboradas con agregado de caliza natural se etiquetaron como CN200, CN300 y CN400, y las elaboradas con agregado de caliza reciclada como CR200, CR300 y CR400 para cada consumo de cemento de 200, 300 y 400 kg/m3, respectivamente.

o En la tabla 6 se presentan las cantidades correspondientes al agua de mezclado utilizada y a la cantidad de cemento ajustadas al peso volumétrico obtenido en el

laboratorio, ya que el rendimiento de la mezcla en muchos casos fue ligeramente mayor que uno. Cuando se observa la tabla 6, es posible notar que los porcentajes de agregado que se muestran en la figura 4, no corresponde directamente a los pesos de agregados mostrados en la tabla, principalmente en los naturales. Esto se debe a que los agregados gruesos naturales tienen un peso específico mucho mayor que la arena utilizada, mientras que los agregados reciclados tanto finos como gruesos, tienen pesos específicos muy semejantes, además las cantidades presentadas están afectadas por la humedad que el material contenía en el momento que se hicieron los proporcionamientos.

o Ensayes de laboratorioo Los ensayes de laboratorio practicados a los concretos elaborados, fueron en estado

fresco: el revenimiento, el peso volumétrico fresco y el contenido de aire, y en estado endurecido: las resistencias a compresión, a tensión y a flexión, así como el módulo de elasticidad, según los procedimientos establecidos en las normas ASTM correspondientes.

o Para el estudio de estas propiedades se fabricaron cilindros y vigas de concreto estándar de 0.15 x 0.30 m y 0.15 x 0.15 x 0.60 m, respectivamente.

o Las propiedades de resistencia a la compresión se estudiaron a las edades de 7, 14 y 28 días, mientras que el resto de los ensayes se estudiaron para 28 días solamente.

o Resultados y discusióno Propiedades en estado frescoo Revenimientoo Para obtener el revenimiento de las mezclas de concreto se utilizó el procedimiento

establecido en la norma ASTM C 143. En la tabla 7 se presentan los revenimientos obtenidos. Como se puede apreciar la mayoría de los revenimientos se encuentran dentro de los límites de tolerancia (± 2.5 cm) que están establecidos en la fracción 6.1.2 de la norma ASTM C 94. Sólo la mezcla CR300 estuvo fuera de los límites.

oo Los resultados de otras investigaciones similares muestran que la trabajabilidad de las

mezclas recicladas es menor que la de las mezclas naturales (e.g., Sagoe, 2001). Los resultados obtenidos en este trabajo concuerdan con esta tendencia generalizada,

según se observa en la figura 5 donde se presentan los valores de revenimiento para los concretos reciclados y naturales.

o

o Peso volumétrico frescoo Los pesos volumétricos frescos obtenidos de acuerdo con el procedimiento

establecido en la norma ASTM C 138, se presentan en la tabla 8. En ésta se observa que los pesos volumétricos de los concretos reciclados fueron bajos en relación con los que alcanzaron los naturales. Lo cual era de esperarse. Otras investigaciones realizadas (Sagoe, 2001) con agregado reciclado de mayor peso específico como el basalto, han reportado mezclas recicladas de pesos volumétricos mayores a los aquí obtenidos. Esto es congruente con los resultados presentados en este trabajo donde se utilizó agregado reciclado de caliza.

oo Por otra parte, según lo establecido en el RCDF, este concreto reciclado se clasifica

como concretos clase dos, ya que tiene pesos volumétricos frescos de 1,900 a 2,200

kg/m3, mientras que los naturales están clasificados como concretos clase uno por tener pesos volumétricos frescos mayores a 2,200 kg/m3.

o Contenido de aireo El contenido de aire de las mezclas de concreto se obtuvo de acuerdo con el

procedimiento que se establece en la norma ASTM C 231. En la tabla 9 se presentan los contenidos de aire obtenidos de las seis mezclas elaboradas.

oo En esta tabla se observa que todas las mezclas tuvieron contenidos de aire normales

entre, el 1.5, y 2.0 %, sólo la mezcla CR300 obtuvo un contenido de aire ligeramente mayor.

o Propiedades en estado endurecidoo Resistencia a la compresióno La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se obtuvo siguiendo el

procedimiento establecido en la norma ASTM C 39. Las resistencias a la compresión obtenidas se presentan en la tabla 10.

oo Si se representan las relaciones agua–cemento (a/c) y las resistencias a la compresión

(fc) a 28 días en una gráfica, se observa que los concretos reciclados tienen mayores

resistencias respecto de los naturales para una misma relación a/c. Hay que tomar en cuenta que los concretos reciclados requieren de mayores consumos de agua que los naturales para alcanzar revenimientos similares (Figura 6). En general, en la literatura técnica relacionada se han publicado valores de resistencia a la compresión simple, menores a los aquí obtenidos. Sin embargo, las referencias disponibles hasta el momento (Sagoe, 2001; Katz, 2003) no presentan los valores de sus concretos naturales homólogos, por lo que no es posible saber si la situación obtenida en esta investigación ha sido obtenida por otros autores.

oo Ahora, si se relaciona el consumo de cemento con la resistencia a la compresión

obtenida, se puede observar que cuando se tiene un consumo de hasta 300 kg/m3 de cemento, la eficiencia en los concretos reciclados es mayor que en los naturales, mientras que para consumos mayores a 300 kg/m3 la eficiencia es mayor para los concretos naturales como se observa en la figura 7, aunque las diferencias son pequeñas.

o

o Resistencia a la tensióno Para un concreto de peso normal, la resistencia a la tensión se estima en 1.20 a 1.50

veces la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión, para concretos clase dos y clase uno, respectivamente (RCDF). Esta propiedad se obtuvo siguiendo el procedimiento establecido en la norma ASTM C 496. Las resistencias a la tensión que alcanzaron las mezclas de concreto se presentan en la tabla 11. Como se puede observar en esta tabla, los concretos reciclados alcanzaron valores de resistencia a la tensión, ligeramente menores que los concretos naturales: 96% para el CR200, 92% para el CR300 y 84% para el CR400. Abdol et al., (2001) obtuvo la misma tendencia en sus investigaciones con concretos reciclados de caliza, lo cual respalda los resultados obtenidos en esta investigación.

oo Al representar en una gráfica los valores obtenidos y los establecidos en el

reglamento como tendencias centrales, se puede observar que los concretos reciclados pueden considerarse dentro de la clasificación para concretos clase dos, mientras que los naturales como concretos clase uno (Figura 8).

oo Resistencia a la flexióno La resistencia a la flexión o módulo de ruptura para un concreto de peso normal se

considera como 2 y 1.4 veces la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión para concretos clase uno y clase dos, respectivamente. Para obtener los valores de resistencia a la flexión que alcanzaron los concretos, se siguió el procedimiento establecido en la norma ASTM C 78.

o En la tabla 12 se presentan las resistencias a la flexión de los concretos estudiados.

oo Como se observa en la tabla 12, nuevamente los concretos reciclados presentaron

valores menores que los que alcanzaron los concretos naturales, a excepción del CR200 que fue mayor que su homólogo natural. Sin embargo, los valores que alcanzaron todas las mezclas de concreto estudiadas tienen líneas de tendencia que caben dentro de la clasificación de concretos clase uno en ambos tipos de concretos como se aprecia en la figura 9.

oo Módulo de elasticidado Para obtener el módulo de elasticidad de las mezclas de concreto, se utilizó la norma

ASTM C 469. De acuerdo con el RCDF el módulo de elasticidad puede estimarse como 14,000 veces la raíz cuadrada de fc para concretos clase uno y como 8,000 veces la raíz cuadrada de fc para concretos clase dos.

o En la tabla 13 se presentan los valores alcanzados de módulo de elasticidad para los concretos estudiados.

oo En la misma, se observa que los concretos reciclados como en todas las propiedades

mecánicas estudiadas, presentaron valores por debajo de los alcanzados por los concretos naturales.

o Como se observa en la figura 10, los valores alcanzados por los concretos reciclados tuvieron módulos de elasticidad superiores a los correspondientes a concretos de clase dos (RCDF), mientras que los concretos naturales se clasificaron dentro de los concretos clase 1.

oo Las deformaciones unitarias máximas que alcanzaron los concretos reciclados fueron

del mismo orden que los naturales y se encontraron en el intervalo de 0.0029 a 0.0036, como se muestra en la figura 11. Los trabajos disponibles en la literatura técnica hasta el momento, no presentan resultados comparables a los obtenidos en esta investigación, ya que las condiciones de los ensayes de otros autores (e.g., Katz, 2003) no son las mismas que las de este trabajo.

oo Conclusioneso El reciclaje de concreto para fabricar agregado grueso y sustituir al natural es una

práctica que debe empezar a realizarse a la brevedad posible, ya que la disponibilidad de bancos de materiales pétreos es cada día más escasa.

o Este trabajo de investigación reveló que el agregado reciclado con granulometría adecuada produce mezclas de buena calidad y con un comportamiento mecánico similar al de los concretos naturales.

o Los concretos reciclados pueden ser utilizados como concretos clase dos, lo que lo convierte en un concreto con una cantidad de aplicaciones nada despreciables.

o En las resistencias a la tensión y flexión, se encontró que para consumos de cemento de 300 kg/m3 y mayores, la relación ft/fc1/2 y MR/fc1/2 eran menores para los concretos reciclados, lo que se puede deber a que a bajas relaciones agua–cemento, domina el comportamiento del agregado grueso y a altas relaciones agua–cemento domina el de la pasta. Lo que conlleva a pensar que el agregado reciclado tiene su mejor aplicación en consumos de cemento bajos hasta 300 kg/m3, debido a que para consumos mayores pueden resultar mezclas antieconómicas.

o Por último, esta investigación constituye el punto de partida de investigaciones complementarias.

oo Agradecimientoso Este trabajo se realizó gracias a las facilidades prestadas por el IIUNAM para la

realización de los experimentos en su laboratorio de estructuras y materiales.o Asimismo, se agradece el apoyo moral y económico que el Instituto brindó para la

realización de esta investigación.o Referenciaso Abdol R.C., Shiou–San K., Jamshid M.A., James P.D. (2001). Test of Recycled Concrete

Aggregate in Accelerated Test Track. Journal of Transportation Engineering, Vol. 127, No. 6, November/December, pp. 486–492.

o ACI 211.1 – 89. Standard Practice for Selecting Proportions Normal, Heavyweight, and Mass Concrete.

o ASTM C 29/ C 29M – 90. Standard Test Method for Unit Weight and Voids in Aggregate.

o ASTM C 33 – 90. Standard Specification for Concrete Aggregates. o ASTM C 39. Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete

Specimens. o ASTM C 78 – 84. Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using

Simple Beam with Third–Point Loading). o ASTM C 94 – 90. Standard Specification for Ready–Mixed Concrete. o ASTM C 127 – 88. Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption of Coarse

Aggregate. o ASTM C 128 – 88. Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption of Fine

Aggregate. o ASTM C 136 – 84a. Standard Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse

Aggregates. o ASTM C 138 – 81. Standard Test Method for Unit Weight, Yield, and Air Content

(Gravimetric) of Concrete. o ASTM C 143 – 90a. Standard Test Method for Slump of Hydraulic Cement Concrete. o ASTM C 192 – 90a. Standard Practice for Making and Curing Test Specimens in the

Laboratory. o ASTM C 231 – 91. Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by

the Pressure Method. o ASTM C 469 – 87a. Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and

Poisson's Ratio of Concrete in Compression. o ASTM C 496 – 90. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical

Concrete Specimens. o ASTM C 511 – 85. Standard Specification for Moist Cabinets, Moist Rooms, and Water

Storage Tanks Used in the Testing of Hydraulic Cements and Concretes. o ASTM C 566 – 89. Standard Method for Total Moisture Content of Aggregate by

Drying. o ASTM C 617. Standard Practice for Capping Cylindrical Concrete Specimens. o Comisión Federal de Electricidad (CFE), (1994). Manual de tecnología del concreto,

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o Semblanza de los autoreso Iris Esmeralda Martínez–Soto. Obtuvo el título de ingeniera civil en la Escuela de

Ingeniería y Arquitectura de la Universidad Autónoma de Sinaloa en el año de 2001. Cursó sus estudios de maestría en ingeniería (construcción) en la Universidad Nacional Autónoma de México, obteniendo el grado en el año 2005. A lo largo de tres años de carrera profesional como ingeniero civil, ha participado en diversos proyectos de desarrollo de infraestructura, tanto en el sector privado como en el público, en el área de construcción e ingeniería de costos. En la investigación, colaboró en el Instituto de Ingeniería de octubre de 2003 a agosto de 2005, como becaria, en proyectos de investigación dentro del área de concreto, relacionados con el distribuidor vial del Distrito Federal, la aplicación del concreto reciclado en edificacione s y sobre el aspecto térmico del uso del material para el ahorro de energía en edificios de concreto. También ha dictado conferencias en el ACI México sobre el desarrollo de sus investigaciones. Asimismo, ha sido coautora en publicaciones del área de matemáticas aplicadas a la construcción y autora en los boletines informativos del ACI México. Actualmente se desempeña como coordinadora de precios unitarios en el Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México.

o Carlos Javier Mendoza–Escobedo. Es ingeniero civil por la Universidad Autónoma de Yucatán y maestro en ingeniería por la Universidad Nacional Autónoma de México. Es investigador del Instituto de Ingeniería desde 1971. Es secretario del Comité Asesor en Seguridad Estructural del Distrito Federal, presidente de la Comisión de Especialidad de Ingeniería Civil de la Academia de Ingeniería, miembro de la Comisión evaluadora del PRIDE de la ENEP Acatlán, UNAM y miembro del Consejo Técnico del Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción. Sus campos de interés son la tecnología y las estructuras de concreto, y sobre estos temas, ha publicado 146 trabajos técnicos, ha participado en la elaboración de varias Normas Mexicanas y en la preparación de las nuevas Normas Técnicas Complementarias del Reglamento de Construcciones del Gobierno del Distrito Federal.

o

Tipos de Cemento Portland En el mundo existen una gran variedad de tipos de cementos, estos tipos se distinguen según los

requisitos tanto químicos como físicos. La norma ASTM especifica :

8 tipos de cemento Pórtland, ASTM C150: I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV, V.

6 tipos de cemento hidráulico mezclado, ASTM C595: IS, IP, P, I(PM), I(SM), S.Tipo IS.- Cemento Pórtland de alto hornoTipo IP.- Cemento Pórtland con adición Puzolanica.Tipo P.- Cemento Pórtland con puzolana para usos cuando no se requiere alta resistencia inicial. Tipo I (PM).- Cemento Pórtland con Puzolana modificado.Tipo I (SM).- Cemento portland con escoria, modificado.

Tipo S.- Cemento con escoria para la combinación con cemento Portland en la fabricación de concreto y en combinación con cal hidratada en la fabricación del mortero de albañilería.3 tipos de cemento para mampostería, ASTM C91: N, M, S.

En Bolivia solo se fabrican los cementos del Tipo I, y IP por lo cual solo se desarrollaran estos con mayor detalle, del resto solo se presentaran sus características principales.

TIPO I, cemento común, para usos generales, es el que más se emplea para fines estructurales cuando no se requieren de las propiedades especiales especificadas para los otros cuatro tipos de cemento.En las tablas 1.5 y 1.6 se dan diferentes características para los cementos Tipo I.

TIPO II, cemento modificado para usos generales y se emplea cuando se prevé una exposición moderada al ataque por sulfatos o cuando se requiere un moderado calor de hidratación. Estas características se logran al imponer limitaciones en el contenido de C3A y C3S del cemento. El cemento tipo II adquiere resistencia con más lentitud que el tipo I; pero a final de cuentas, alcanza la misma resistencia. Este tipo de cemento se usa en el hormigón expuesto al agua de mar.

TIPO III, cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. Este cemento se obtiene por un molido más fino y un porcentaje más elevado de C3A y C3S. El hormigón tiene una resistencia a la compresión a los 3 días aproximadamente igual a la resistencia a la compresión a los 7 días para los tipos I y II y una resistencia a la compresión a los 7 días casi igual a la resistencia a la compresión a los 28 días para los tipos I y II. Sin embargo, la resistencia última es más o menos la misma o menor que la de los tipos I y II.

Dado que el cemento tipo III tiene un gran desprendimiento de calor, no se debe usar en hormigones masivos. Con un 15% de C3A presenta una mala resistencia a los sulfatos. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada a los sulfatos o a 5% cuando se requiere alta resistencia.

TIPO IV. Cemento de bajo calor de hidratación. Los porcentajes de C2S y C4AF son relativamente altos; El bajo calor de hidratación en el cemento tipo IV se logra limitando los compuestos que más influyen en la formación de calor por hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también aportan la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. Este cemento se usa para estructuras de hormigón masivo, con bajas relaciones superficie/volumen. Requiere mucho más tiempo de curado que los otros tipos.

TIPO V. cemento resistente a los sulfatos. La resistencia al sulfato se logra minimizando el contenido de C3A (≤5%), pues este compuesto es el más susceptible al ataque por sulfatos.

Este tipo se usa en las estructuras expuestas a los sulfatos alcalinos del suelo o del agua, a los sulfatos de las aguas freáticas y para exposición al agua de mar.

Las resistencias relativas de los hormigones preparados con cada uno de los cinco tipos de cemento se comparan en la tabla 1.9, a cuatro edades diferentes; en cada edad, se han normalizado los valores de resistencia para comparación con el hormigón de cemento tipo I.

CON INCLUSIÓN DE AIRE, ASTM C150: TIPO IA, IIA Y IIIA,. Estos tipos tienen una composición semejante a las de los tipos I, II y III, excepto que durante la fabricación, se muele junto con estos últimos un agente inclusor de aire. Este constituye un mal método para obtener aire incluido, ya que

no se puede hacer variar la dosis del agente para compensar otros factores que influyan en el contenido de aire en el hormigón.

Estos cementos se usan para la producción de hormigón expuesto a heladas severas.

CEMENTOS MEZCLADOS ASTM C595: TIPO IS, IP, P, I(PM), I(SM), S. Estos cementos consisten en mezclas, que se muelen juntas, de clinker y ceniza muy fina, puzolana natural o calcinada, o bien, escoria, dentro de los límites en porcentaje especificados de los componentes. También pueden consistir en mezclas de cal de escoria y cal de puzolana. En general, pero no necesariamente, estos cementos dan lugar a una resistencia mayor a la reacción álcali-agregado, al ataque por sulfato y al ataque del agua de mar, pero requieren un curado de mayor duración y tienden a ser menos resistentes a los daños por la sal para deshelar y descongelar. Dan lugar a una menor liberación de calor y es posible que ganen resistencia con mayor lentitud, en especial a bajas temperaturas.

Cementos Puzolánicos1.- Endurecen más lentamente, en especial en ambiente frío, y requieren en general más agua de amasado que el Pórtland normal; pero a largo plazo llegan a superar las resistencias de este, confiere al hormigón una elevada densidad, disminuyendo su porosidad y haciéndolo más compacto, lo que aumenta su resistencia química. Todo ello lo hace recomendable para gran numero de obras (canales, pavimentos. obras en aguas muy puras o ambientes medianamente agresivos, hormigonados bajo agua, obras marítimas, etc.).

Cemento de Alto Horno.- Se obtiene por enfriamiento brusco en agua de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos. Dado su contenido en cal combinada, la escoria no es una simple puzolana, sino que tiene de por si propiedades hidráulicas, es decir, que es un verdadero cemento, fragua y endurece muy lentamente, por lo que debe ser acelerada por la presencia de algo que libere cal, como el clinker de Pórtland.

Estos cementos presentan poca retracción y un débil calor de hidratación, por lo que pueden ser utilizados sin riesgo en grandes macizos. A cambio y por la misma razón, son muy sensibles a las bajas temperaturas, que retardan apreciablemente su endurecimiento, por lo que no deben utilizarse por debajo de los + 5 ºC.

PARA MAMPOSTERÍA, ASTM C91, TIPO N, S Y M. Son cementos de baja resistencia utilizados exclusivamente en albañilería. El tipo M tiene la resistencia más alta, alcanzando 20MPa. Una característica de este tipo de cemento es su mayor plasticidad. Este tipo se usa también para revoque; asimismo, suele contener una piedra caliza finamente molida junto con el clinker y un plastificante inclusor de aire. Una marca que se encuentra en el mercado es CALCEMIT.

CEMENTO BLANCO. Este tipo cumple con los requisitos del tipo I o del tipo III, o los de ambos. En él se utilizan materias primas de bajo hierro y bajo manganeso y un apagado especial para producir un color blanco puro.

API especial 10 para pozos petroleros. Este tipo consta de varias clases y está diseñado para satisfacer las condiciones de presión y temperatura elevadas que se encuentran en la inyección de grout en los pozos petroleros. Este tipo produce una pasta aguada de baja viscosidad y fraguado lento, tan líquida como es posible para facilitar el bombeo a presión en los pozos profundos. Es de bajo contenido de C3A, de molido grueso y no puede contener alguna sustancia para ayudar a la pulverización.

TIPOS EXPANSIVOS. Estos tipos se usan para inhibir la contracción del hormigón y minimizar el agrietamiento. Tienen baja resistencia al sulfato.

CEMENTOS DE ALTA ALÚMINA. Este tipo contiene aluminatos de calcio, en lugar de silicatos de calcio. Tiene una elevada resistencia temprana (a las 24hrs) y propiedades refractarias. Puede experimentar un 40% de regresión en la resistencia después de secar durante un periodo de 6 meses, si el hormigón no se mantiene frío durante las primeras 24 h después de mezclar y vaciar.

Tracción

Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.

Compresión

Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de compresión.

Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo.

Flexión

Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo. Ha este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura.

Torsión

Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro de la cerradura.

Cortadura

Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo representa la acción de cortar con unas tijeras.

A la hora de diseñar una estructura esta debe de cumplir tres propiedades principales: ser resistente, rígida y estable. Resistente para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida, rígida para que lo haga sin deformarse y estable para que se mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.

Elementos resistentes

La resistencia de una estructura no depende solamente de las propiedades del material con el que está hecha, sino también de la disposición del conjunto de elementos resistentes que la forman.

En cualquier estructura podemos encontraremos uno o varios de los siguientes elementos resistentes, encargados de proporcionarle la suficiente resistencia para soportar las cargas a la que está sometida:

Pilares | Vigas | Tirantes | Arcos | Triángulos | Tubos

Pilares

Elementos resistentes dispuestos en posición vertical, que soportan el peso de los elementos que se apoyan sobre ellos. Cuando presentan forma cilíndrica se les denomina columnas.

Vigas

Elementos colocados normalmente en posición horizontal que soportan la carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares. Están constituidas por uno o más perfiles.

Los perfiles son las formas comerciales en que se suele suministrar el acero u otros materiales. El tipo de perfil viene dado por la forma de su sección.

Perfiles cerrados

Perfiles abiertos

Tirantes

Son cables, normalmente constituidos por hilos de acero, que dan rigidez y permiten mejorar la resistencia de la estructura. Soportan bien los esfuerzos que tienden a estirarlos y pueden ser tensados mediante tensores o trinquetes como el que se puede observar en la fotografía siguiente:

Arcos

Forma geométrica muy utilizada a lo largo de la historia como solución arquitectónica. Permite trasmitir las cargas que soporta hacia los elementos que sustentan la estructura.

Triángulos

Puede demostrarse, de forma experimental, que el triángulo es la forma geométrica más estable, al no deformarse al actuar sobre él fuerzas externas. Esta es la razón por la que se utiliza la triangulación para aportar mayor rigidez a las estructuras. En caso contrario nos encontraremos con una estructura articulada.

Estructuras articuladas

Estructuras rígidas

En ocasiones la colocación de una simple escuadra otorga a la estructura la rigidez y resistencia que necesita.

A menudo nos encontramos estructuras que se hayan formadas por un conjunto de perfiles agrupados geométricamente formando una red de triángulos, son las denominadas cerchas. Las vemos en construcciones industriales, grúas, gradas metálicas, postes eléctricos, etc.

En las siguientes fotografías puedes observar algunos ejemplos comunes de utilización de estructuras triangulares:

Tubos

Por último, otro tipo de elementos que presentan gran resistencia son los tubos o estructuras tubulares. Su geometría cilíndrica permite un reparto equitativo de las cargas sobre sus paredes . Una de sus principales aplicaciones es la construcción de canalizaciones.

Completa las frases con alguna de las palabras siguientes:

torsión deformables estructura estable tirantes

Las formas geométricas que tiene más de tres lados son

Una estructura es si se mantiene en equilibrio sin caerse.

Los están constituidos por hilos de acero y permiten mejorar la resistencia de la estructura.

Llamamos a un conjunto de elementos capaces de soportar peso y cargas sin romperse no deformarse.

Al atornillar un tornillo lo sometemos fundamentalmente a un esfuerzo de .

Identifica cada uno de los siguientes elementos resistentes con su definición:

arco cercha pilar tirante viga

Elementos resistentes formados por uno o más perfiles dispuestos en posición vertical.

Porción de una línea curva utilizada como elemento resistente.

Elementos diseñados para soportar esfuerzos de tracción.

Unión de elementos resistentes que adoptan una disposición de celdillas triangulares.

Elementos resistentes formados por uno o más perfiles dispuestos normalmente en posición horizontal.

Completa las siguientes definiciones:

Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo

deformables

estable

tirantes

estructura

torsión

pilar

arco

tirante

cercha

viga

tracción

Un cuerpo se encuentra sometido a si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo.

La es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla.

Un cuerpo sufre esfuerzos de cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo.

Un elemento estará sometido a cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo.

Indica cuales de las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) y cuales falsas (F):

V F

Un polígono cerrado de tres lados constituye una estructura rígida.

El nombre de los perfiles viene dado por la forma de su sección.

Los pilares son elementos estructurales colocados normalmente en posición horizontal.

La acción de cortar con las tijeras constituye un ejemplo típico de esfuerzo de cortadura.

Una estructura es rígida si es capaz de mantenerse en pie, sin volcarse ni caerse.

Los tirantes son cables formados normalmente por hilos de acero.

Decimos que un cuerpo está sometido a un esfuerzo de tracción cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo.

Señala, de las siguientes propiedades, las tres que son fundamentales para cualquier estructura.

compresión

cortadura

torsión

flexión

Dura

Rígida

Pesada

Resistente

Estable

Frágil

Articulada

Plástica

Elástica

Ligera

En el siguiente esquema se representa una viga sometida a flexión. ¿Serías capaz de asociar los cinco elementos señalados con su definición?

1 Deformación máxima producida

2 Fibra que no está sometida a esfuerzos

3 Distancia que separa los apoyos de la viga

4 Punto sobre el que se sustenta la viga

5 Dimensión correspondiente a la altura de la viga

1. Al conjunto de elementos simples, colocados de una forma determinada, que permiten soportar una gran carga o peso sin romperse ni deformarse se denomina:

f lecha

fibra neutra

luz

apoyo

canto

Perfiles Estructura Reductor Polipasto

2. Cuando a una viga o columna de hormigón se le introducen unas barras de acero, decimos que se trata de:

Hormigón armado Cimientos Estructura metálica Hormigón acerado

3. A un perfil colocado verticalmente que sirve para soportar pesos o cargas, se le conoce con el nombre de:

Viga Cartela Columna Cimientos

4. Los tirantes resisten bien los esfuerzos de:

Tracción Compresión Flexión Ninguno

5. Las patas de la silla en la que estás sentado soportan un esfuerzo de:

Flexión Tracción Compresión Flexión y compresión

6. Un entramado de perfiles agrupados geométricamente formando triángulos, recibe el nombre de:

Prensillas Cimiento Cerchas Arco

7. Un ejemplo típico de un objeto sometido a esfuerzos de cortadura es:

Unas tijeras Un martillo Un botón Una viga

8. Un cuerpo sobre el que actúan dos pares de fuerza contrarias en sentido opuesto, y que sus secciones tienden a tomar un movimiento de rotación unas en sentido contrario a las otras, se encuentra sometido a:

Tracción Pandeo Flexión Torsión

9. La deformación máxima que se produce entre los apoyos de un cuerpo que se encuentra sometido a flexión se le denomina:

Canto Viga Luz Flecha

10. La principal propiedad que debe de tener una estructura es que sea:

Pesada Dura Resistente Frágil

ASTM o ASTM International es un organismo de normalización de los Estados Unidos de América.

HistoriaFue fundado el 16 de mayo de 1898, como American Section of the International Association for Testing Materials por iniciativa de Charles Benjamín Dudley, entonces responsable del (diríamos hoy) Control Calidad de Pennsylvanya Railroad, quien tuvo la iniciativa de hacer que los hasta entonces rivales ferrocarriles y las fundiciones de acero coordinaran sus controles de calidad.

Algunos años antes se había fundado la International Association for Testing Materials (IATM), y justamente el 16 de junio de 1898 los setenta miembros de la IATM se reunieron en Filadelfia para fundar la sección americana de la organización.

En 1902, la sección americana se constituye como organización autónoma con el nombre de: American Society for Testing Materials, que se volverá universalmente conocida en el mundo técnico como ASTM. Dudley fue, naturalmente, el primer presidente de la ASTM.

El campo de acción de la ASTM se fue ampliando en el tiempo, pasando a tratar no solo de los materiales ferroviarios, sino todos los tipos de materiales, abarcando un espectro muy amplio, comprendiendo los revestimientos y los mismos procesos de tratamiento.

El desarrollo de la normatización en los años 1923 al 1930 llevó a un gran desarrollo de la ASTM (de la cual por ejemplo Henry Ford fue miembro). El campo de aplicación se amplió, y en el curso de la segunda guerra mundial la ASTM tuvo un rol importante en la definición de los materiales, consiguiendo conciliar las dificultades bélicas con las exigencias de calidad de la producción en masa. Era por lo tanto natural un cierto reconocimiento de esta expansión y en 1961 ASTM fue redefinida como American Society for Testing and Materials, habiendo sido ampliado también su objetivo. A partir de ese momento la cobertura de la ASTM, además de cubrir los tradicionales materiales de construcción, pasó a ocuparse de los materiales y equipos más variados, como las muestras metalográficas, cascos para motociclistas, equipos deportivos, etc.

En el 2001 la ASTM asume su nombre actual: ASTM International como testimonio del interés supranacional que actualmente han alcanzado las técnicas de normalización.

ASTM HoyLa ASTM Hoy, está entre los mayores contribuyentes técnicos del ISO, y mantiene un sólido liderazgo en la definición de los materiales y métodos de prueba en casi todas las industrias, con un casi monopolio en las industrias petrolera y petroquímica.

Algunas normas de uso común.Algunos elementos de uso común, tales como los que conectan el contador de agua potable a la tubería, probablemente están elaborados con un procedimiento de forjado conforme a ASTM A 105, en la práctica, un

acero de buena calidad, mientras que los tubos quizás respondan a la norma ASTM A 589. Las láminas de plástico que se usan para envolver los alimentos, si no se rompen, probablemente han sido fabricadas y comprobadas con la norma ASTM D 682. Las ollas de acero inoxidable, posiblemente respondan a la ASTM A 240 Tp 304 o 321; y si son de calidad superior, cumplirán la norma 316.

ELEMENTO ESTRUCTURAL Elemento estructural es cada una de las partes diferenciadas aunque vinculadas en que puede ser dividida una estructura a efectos de su diseño. El diseño y comprobación de estos elementos se hace de acuerdo con los principios de la ingeniería estructural y la resistencia de materiales.

Contenido1 Clasificación de los elementos 1.1 Elementos lineales1.2 Elementos bidimensionales1.3 Elementos tridimensionales2 Diseño de elementos estructurales 2.1 Resistencia2.2 Rigidez2.3 Inestabilidad elástica2.4 Estados límite3 Referencia 3.1 Bibliografía

1 CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOSEn el caso de construcciones, estos tienen nombres que los identifican claramente aunque en el mundo hispano parlante, estos nombres cambian de país a país. Básicamente los elementos estructurales pueden tener estados de tensión uniaxiales, biaxiales o triaxiales según su dimensionalidad y según cada una de las direcciones consideradas pueden existir tanto tracciones como compresiones y finalmente dicho estado puede ser uniforme sobre ciertas secciones transversales o variar de punto a punto de la sección. Los elementos estructurales suelen clasificarse en virtud de tres criterios principales:Dimensionalidad del elemento, según puedan ser modelizados como elementos unidimensionales (vigas, arcos, pilares, ...), bidimensionales (placas, láminas, membranas) o tridimensionales.Forma geométrica y/o posición, la forma geométrica concreta afecta a los detalles del modelo estructural usado, así si la pieza es recta como una viga o curva como un arco, el modelo debe incorporar estas diferencias, también la posición u orientación afecta al tipo de estado tensional que tenga el elemento.Estado tensional y/o solicitaciones predominantes, los tipos de esfuerzos predominantes pueden ser tracción (membranas y cables), compresión (pilares), flexión (vigas, arcos, placas, láminas) o torsión (ejes de transmisión, etc.).

Unidimensionales BidimensionalesSolicitaciones predominantes

rectos curvos planos curvos

Flexión viga recta, dintel, arquitrabe

viga balcón, arco

placa, losa, forjado, muro de contención

lámina, cúpula

Tracción cable tensado catenaria membrana elásticaCompresión pilar muro de carga

1.1 ELEMENTOS LINEALES

Los elementos lineales o unidimensionales o prismas mecánicos, están generalmente sometidos a un estado de tensión plana con esfuerzos tensiones grandes en la dirección de línea baricéntrica (que puede ser recto o curvo). Geométricamente son alargados siendo la dimensión según dicha línea (altura, luz, o longitud de arco), mucho mayor que las dimensiones según la sección transversal, perpendicular en cada punto a la línea baricéntrica. Los elementos lineales más comunes son según su posición y forma:

Verticales, comprimidos y rectos: Columna (sección circular) o pilares

(sección poligonal), pilote (cimentación).

Horizontales, flexionados y rectos: viga o arquitrabe

, dintel , zapata corrida para cimentación, correa de sustentación de cubierta.Diagonales y rectos: Barras de arriostramiento de cruces de San Andrés, barras diagonales de una celosía

, o entramado triangulado, en este caso los esfuerzos pueden ser de flexión tracción dominante o compresión dominante.

Flexionados y curvos, que corresponden a arcos continuos cuando los esfuerzos se dan según el plano de

curvatura o a vigas balcón , cuando los esfuerzos son perpendiculares al plano de curvatura.

1.2 ELEMENTOS BIDIMENSIONALESLos elementos planos pueden aproximarse por una superficie y tienen un espesor pequeño en relación a las dimensiones generales del elemento. Es decir, en estos elementos una dimensión, llamada espesor, es mucho menor que las otras dos. Pueden dividirse según la forma que tengan en elementos:

Horizontales, flexionados y planos, como los forjados , las losas de

cimentación , y las plateas o marquesinas.

Verticales, flexionados y planos, como los muros de contención

.

Verticales, comprimidos y planos, como los muros de carga , paredes o tabiques .Flexionados y curvos, como lo son las láminas de revolución, como los depósitos

cilíndricos para líquidos. Traccionados y curvos son las membranas elásticas , como las paredes de depósitos con fluidos a

presión.Aunque pueden obtenerse otros cuando se combinan.

1.3 ELEMENTOS TRIDIMENSIONALES

Los elementos tridimensionales o volumétricos son elementos que en general presentan estados de tensión biaxial o triaxial, en los que no predomina una dirección dimensión sobre las otras. Además estos elementos suelen presentar tracciones y compresiones simultáneamente según diferentes direcciones, por lo que su estado tensional es complicado. Entre este tipo de elementos están:

Las mensulas de sustentación Las zapatas que presentan compresiones según direcciones cerca de la vertical al pilar que sustentan y

tracciones en direcciones cerca de la horizontal.

2 DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALESLos elementos estructurales son diseñados, es decir, calculados o dimensionados para cumplir una serie de requisitos, que frecuentemente incluyen:Criterio de resistencia, consistente en comprobar que las tensiones máximas

no superen ciertas tensiones admisibles para el material del que está hecho el elemento.Criterio de rigidez, consistente en que bajo la acción de las fuerzas aplicadas las deformaciones o desplazamientos máximo obtenidos no superan ciertos límites admisibles.Criterios de estabilidad, consistente en comprobar que desviaciones de las fuerzas reales sobre las cargas previstas no ocasionan efectos auto amplificados que puedan producir pérdida de equilibrio mecánico o

inestabilidad elástica .Criterios de funcionalidad, que consiste en un conjunto de condiciones auxiliares relacionadas con los requisitos y solicitaciones que pueden aparecer durante la vida útil o uso del elemento estructural.

2.1 RESISTENCIAPara comprobar la adecuada resistencia de un elemento estructural, es necesario calcular la tensión (fuerza por unidad de área) que se da en un elemento estructural bajo la acción de las fuerzas solicitantes. Dada una determinada combinación o distribución de fuerzas, el valor de las tensiones es proporcional al valor de la fuerza actuante y del tipo de elemento estructural.En los elementos lineales el vector tensión en cada punto se puede expresar en función de las componentes intrínsecas de tensión y los vectores tangente, normal y binormal:

Y las dos tensiones principales que caracterizan el estado de tensión de una viga recta vienen dados por:

Y a partir de ahí pueden calcularse los parámetros de la teorías de fallo adecuada según el material que forma el elemento estructural. En elementos bidimensionales que se pueden modelizar aproximadamente por la hipótesis cinemática de Love-Kirchhoff, que juega un papel análogo a la teoría de Navier-Bernouilli para vigas, los vectores de tensiones según planos perpendiculares a las líneas de curvatura vienen dado en términos de los vectores tangente a las líneas de curvatura y el vector normal a al elemento bidimensional mediante:

2.2 RIGIDEZLa rigidez de un elemento estructural es un tensor que vincula el tensor de las fuerzas aplicadas con las coordenadas de las deformaciones o desplazamientos unitarios. En un elemento estructural existe un conjunto de parámetros de rigidez que relaciona las fuerzas que se producen al aplicar un desplazamiento unitario en particular. Las coordenadas de desplazamiento necesarias y suficientes para determinar toda la configuración deformada de un elemento se llaman grados de libertad.En un material de comportamiento elástico las fuerzas se correlacionan con las deformaciones mediante ecuaciones de líneas rectas que pasan por el origen cartesiano cuyas pendientes son los llamados módulos de elasticidad. El concepto de rigidez más simple es el de rigidez axial que quedó formulado en la ley de Hooke.La pendiente que correlaciona el esfuerzo axial con la deformación unitaria axial se denomina módulo de Young. En un material isotrópico la pendiente que correlaciona el esfuerzo axial con la deformación unitaria lateral se denomina coeficiente de Poisson.

El número mínimo de coordenadas de desplazamiento que se necesita para describir la configuración deformada de un cuerpo se denomina número de grados de libertad. La llamada ley de Hooke puede hacerse extensiva para correlacionar de manera matricial la rigidez con los grados de libertad y expresar así la configuración deformada del elemento o cuerpo bajo estudio.El concepto de rigidez puede hacerse extensivo a los estudios de estabilidad en que se indaga la rigidez "detrimental" que ofrece la geometría del elemento.

2.3 INESTABILIDAD ELÁSTICAArtículo principal: Inestabilidad elástica.La inestabilidad elástica es un fenómeno de no linealidad que afecta a elementos estructurales razonablemente esbeltos, cuando se hallan sometidos a esfuerzos de compresión combinados con flexión o torsión.

2.4 ESTADOS LÍMITEEl método de los estados límites es un método usado en diversas instrucciones y normas de cálculo (Eurocódigos, CTE, EHE, etc) consistentes en considerar un conjunto de solicitaciones o situaciones potencialmente riesgosas y comprobar que el efecto de las fuerzas y solicitaciones actuantes sobre el elemento estructural no exceden de las respuestas máximas asumibles por parte del elemento. Algunos de los Estados Límites típicos son:

Estados Límite Últimos (ELU) ELU de agotamiento por solicitación normal (flexión, tracción, compresión) ELU de agotamiento por solicitación tangente (cortadura, torsión). ELU de inestabilidad elástica (Pandeo, etc.) ELU de equilibrio.

Estados Límite de Servicio (ELS) ELU de deformación excesiva. ELU de vibración excesiva. ELU de durabilidad (oxidación, fisuración, etc.)

3 REFERENCIA 3.1 BIBLIOGRAFÍAPopov, Egor P; Engineering Mechanics of Solids, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. J; 1990, ISBN 0-13-279258-3Monleón Cremades, Salvador, Análisis de vigas, arcos, placas y láminas, Universidad Politécnica de Valencia, 1999, ISBN 84-7721-769-6.

IMPORTANTE: Incrementa el 7% de la cantidad cuantificada ya que existen desperdicios al memento de cortar y habilitar. Este porcentaje es aproximado y puede variar de acuerdo al análisis detallado del despiece de varillas.

TIP’SAl realizar un pedido proporcionar la cantidad en tonelado o número de varillas, el grado de acero y el diámetro en pulgadas u octavos de pulgada.El grado 42 es el más uado en la edificación y equivale a una resistencia de 4,200 kg/cm2

ARMADO

Después de habilitar el acero (cortes y dobleces), es necesario armar (unir) cada barra o elemento, tal y como se especifica en el proyecto estructural.

IMPORTANTE: Revisar y verificar la cantidad de acero y los detalles de armado, que no falten varillas o estribos, que se cumplan con las separaciones y áreas de acero indicadas.

ARMADOS

En este manual se analiza el comportamiento de elementos de hormigón armado sometidos a esfuerzos axiales y a la combinación de los mismos con esfuerzos de flexión. Nos referiremos específicamente a columnas y tabiques.

Las columnas son elementos estructurales que soportan esfuerzos axiales, de compresión o tracción, generalmente combinados con flexión, por lo que en consecuencia deben además soportar los esfuerzos de corte derivados de la flexión.

 

El comportamiento de la columna, y en definitiva su modo de falla depende del grado de esfuerzo axial con respecto a la intensidad de los esfuerzos de flexión.

Se dice que una columna no es esbelta cuando su carga última, para una excentricidad dada (y en consecuencia flexión asociada), está controlada por la resistencia de los materiales componentes y de sus dimensiones transversales. En una columna esbelta sin embargo, la esbeltez es causal de momentos adicionales que tienen influencia sobre el valor de la carga última que puede desarrollar la columna. Más adelante se tratará el tema de las columnas esbeltas. Por ahora se trata a las columnas cuya falla no está influenciada por no linealidad geométrica, sino por el comportamiento no lineal de material los materiales.

La columna es el elemento estructural vertical empleado para sostener la carga de la edificación. Es utilizado ampliamente en arquitectura por la libertad que proporciona para distribuir espacios al tiempo que cumple con la función de soportar el peso de la construcción; es un elemento fundamental en el esquema de una estructura y la adecuada selección de su tamaño, forma, espaciamiento y composición influyen de manera directa en su capacidad de carga.

Para la columna se indica las características que la definen así como el comportamiento para definir los aspectos a tomar en cuenta en el diseño de las columnas de madera, acero y concreto armado.

Concepto:La columna es un elemento sometido principalmente a compresión, por lo tanto el diseño está basado en la fuerza interna, conjuntamente debido a las condiciones propias de las columnas, también se diseñan para flexión de tal forma que la combinación así generada se denomina flexocompresión.

Según el uso actual de la columna como elemento de un pórtico, no necesariamente es un elemento recto vertical, sino es el elemento donde la compresión es el principal factor que determina el comportamiento del elemento. Es por ello que el predimensionado de columnas consiste en determinar las dimensiones que sean capaces de resistir la compresión que se aplica sobre el elemento así como una flexión que aparece en el diseño debido a diversos factores1. Cabe destacar que la resistencia de la columna disminuye debido a efectos de geometría, lo cuales influyen en el tipo de falla.El efecto geométrico de la columna se denominan esbeltez2 y es un factor importante, ya que la forma de fallar depende de la esbeltez, para la columna poco esbelta la falla es por aplastamiento y este tipo se denomina columna corta, los elemento más esbeltos se denominan columna larga y la falla es por pandeo. La columna intermedia es donde la falla es por una combinación de aplastamiento y pandeo. Además, los momentos flectores que forman parte del diseño de columna disminuyen la resistencia del elemento tipo columna (Galambos, Lin y Johnston, 1999; Singer y Pytel, 1982).

La losa compuesta (Respuesta a grietas en la zona de momentos negativos)

Este tipo de grietas no tienen que ver con los efectos de contracción en el concreto o fallas estructurales.Sino al efecto natural de una viga al flexionarse bajo su propio peso. Se combina además con que el acero que se coloca por temperatura no queda a una altura suficiente para absorber los esfuerzos a tensión que se generan al quitar los postes de soporte.

Para evitar estas grietas se pueden seguir las siguientes recomendaciones:

Usar los claros recomendados por el fabricante del sistema losa-acero No utilizar soportes intermedios para la lamina Colar con hilos o a nivel y evitar el uso de escantillón

Lo anterior permite que la losa se flexione en el estado fresco del concreto lo que le induce a la lamina un ligero pre-esfuerzo y es seguro si están colocados adecuadamente los pernos de cortante y/o un soporte que permita dicha flexión en el estado fresco del concreto. Esta flexión prematura ya no se incrementa cuando el concreto endurece por la tanto la losa queda a nivel y sin grietas.

El concreto simple, sin refuerzo, es resistente a la compresión, pero débil en tensión, lo que limita su aplicabilidad como material estructural. Para resistir tensiones, se emplea refuerzo de acero, generalmente en forma de barras, colocado en las zonas donde se prevé que se desarrollarán tensiones bajo las acciones de servicio. El acero restringe el desarrollo de las grietas originadas por la poca resistencia a la tensión del concreto.

Título de Libro : CONCRETO REFORZADO

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El uso del refuerzo no está limitado a la finalidad anterior, también se emplea en zonas de compresión para aumentar la resistencia del elemento reforzado, para reducir las deformaciones debidas a cargas de larga duración y para proporcionar confinamiento lateral al concreto, lo que indirectamente aumenta su resistencia a la compresión.

La combinación de concreto simple con refuerzo constituye lo que se llama concreto reforzado.

El concreto presforzado es una modalidad del concreto reforzado, en la que se crea un estado de esfuerzos de compresión en el concreto antes de la aplicación de las acciones. De este modo, los esfuerzos de tensión producidos por las acciones quedan contrarrestados o reducidos. La manera más común de presforzar consiste en tensar el acero de refuerzo y anclarlo en los extremos del elemento.

Agrietamiento de las superficies de concreto

¿CUÁLES son algunas formas de grietas?

El concreto (hormigón), al igual que otros materiales de construcción, se contrae y expande con los cambios de humedad y temperatura, y se deforma dependiendo de la carga y de las condiciones de apoyo. Pueden ocurrir grietas cuando no se han tomado las medidas necesarias en el diseño y la construcción para soportar dichos movimientos. Algunas formas comunes de grietas son:

■Figura A: Grietas por retracción plástica

■Figura B: Grietas debidas a la colocación de juntas inapropiadas

■Figura C: Grietas debidas a restricciones continuas externas (Ejemplo: muro colocado en un lugar restringido a lo largo del eje del fondo del cimiento)

■Figura D: Grietas debidas a la falta de una junta de aislamiento

■Figura E: Grietas en D por congelación y deshielo

■Figura F: Resquebrajamiento o grietas aleatorias

■Figura G: Grietas por asentamiento

La mayoría de las grietas aleatorias que aparecen a edad temprana, aunque son antiestéticas, raramente afectan la integridad estructural o la vida útil del concreto. Las grietas con patrones poco espaciados, debidas a la congelación y el deshielo, que típicamente aparecen a edades posteriores, son una excepción y pueden conducir a un deterioro último.

¿POR QUÉ se agrietan las superficies de concreto?

La mayoría de las grietas del concreto ocurren usualmente debido a un diseño y a prácticas de construcción inadecuadas, tales como:

■Omisión de juntas de contracción y aislamiento y prácticas inadecuadas de realización de juntas.

■Inadecuada preparación de la superficie de colocación.

■La utilización de un concreto de elevado asentamiento o excesiva adición de agua en el lugar.

■Acabado o terminación inadecuada.

■Curado inadecuado o nulo

¿CÓMO prevenir o minimizar el agrietamiento?

Todo concreto tiene tendencia a agrietarse y no es posible producir un concreto completamente libre de grietas, sin embargo, el agrietamiento puede ser reducido y controlado si se siguen las prácticas básicas de construcción:

a) Sub-base y Encofrado. Toda la capa vegetal y las zonas blandas deben ser removidas. El suelo debajo de la losa deberá ser un suelo compacto o un relleno granular, bien compactado con rodillo, vibración o apisonado. La losa y por supuesto la sub-base deben tener pendientes para el drenaje. En el invierno, hay que remover la nieve y el hielo antes de vaciar el concreto y nunca colocarlo sobre una sub-base congelada. Las sub-bases lisas y a nivel ayudan a prevenir el agrietamiento. Todo encofrado debe ser construido y reforzado de manera que resista la presión del concreto para evitar movimiento. Las barreras de vapor que están directamente debajo de una losa de hormigón incrementan la exudación (sangrado) y elevan el agrietamiento potencial, especialmente con un concreto de elevado asentamiento (revenimiento). Cuando se utiliza una barrera de vapor, cúbrala con 3 a 4 pulgadas de un relleno granular compactable, como por ejemplo un material de trituración, para reducir la exudación. Justo antes de la colocación del concreto, humedezca ligeramente la sub-base, el encofrado y el refuerzo si existen condiciones severas de secado.

b) El Concreto. En general, utilice concreto con moderado asentamiento (no mayor de 5 pulgadas, o sea 125 mm). Evite efectuar el retemplado o acomodo de la mezcla de concreto para incrementar su asentamiento antes del vaciado. Un elevado asentamiento (de hasta 6 ó 7 pulgadas, o sea de 150 a 175 mm) puede ser utilizado si la mezcla está diseñada para aportar la resistencia requerida sin exudación y/o segregación excesiva. Esto se logra generalmente mediante la utilización de un aditivo reductor de agua. Especifique un concreto con aire incorporado para losas exteriores sometidas a la congelación.

c) Terminación. El enrase inicial deberá ser seguido inmediatamente por el allanado. NUNCA ejecute los trabajos de nivelación y alistado con la presencia de agua en la superficie o antes de que el concreto haya completado su exudación. No sobrecargue o sobre-termine la superficie. Para una mejor fricción sobre las supericies exteriores utilice un acabado con cepillado (terminación con escoba). Cuando las condiciones ambientales conducen a una elevada tasa de evaporación, utilice medios para evitar un rápido secado y con ello el agrietamiento por retracción plástica, mediante barreras de viento, atomizador con agua (nebulizador), y cubriendo el concreto con mantas húmedas o con láminas de polietileno entre las operaciones de acabado.

d) Curado. El curado es un paso importante para asegurar un concreto resistente al agrietamiento. Comience a curar tan pronto como sea posible. Selle la superficie con un compuesto curador de membrana o cúbralo con mantas húmedas y manténgalo mojado como mínimo por 3 días. Una segunda aplicación del compuesto de curado al día siguiente es un buen paso de aseguramiento de la calidad.

e) Juntas. Los cambios volumétricos anticipados, debidos a la temperatura y/o a la humedad deben ser resueltos mediante juntas de construcción o de contracción aserrando, encofrando o ejecutando con herramientas que hagan ranuras de alrededor de 1/4 a 1/3 del espesor de la losa, espaciados entre 24 a 36 veces dicho espesor. Las juntas hechas con herramientas o cortadas con sierra deben ser ejecutadas en el momento apropiado. Se recomienda un espaciamiento máximo de 15 pies (4.57 m) para las juntas de contracción. Las losas o paneles deben ser cuadrados y su longitud no debe exceder de 1,5 veces su ancho. Deben preverse juntas de aislamiento siempre que se anticipen restricciones a la libertad del movimiento vertical u horizontal, como en los casos de pisos que se encuentren con muros, columnas o cimientos. Estas son juntas de la misma profundidad del elemento y se construyen insertando una barrera de algún tipo para evitar la adherencia entre la losa y los otros elementos.

f) Recubrimiento sobre el Acero de Refuerzo. Asegurando suficiente recubrimiento de concreto (como mínimo de 2 pulgadas o 50 mm), para mantener la sal y la humedad fuera del contacto con el acero, se evitarán las grietas en el concreto armado debidas a la expansión del óxido sobre el acero de refuerzo.

Siga estas reglas para evitar el agrietamiento

1. Diseñe los miembros para soportar todas las cargas previstas.

2. Prevea las juntas apropiadas de contracción y aislamiento.

3. En los trabajos de losas sobre el suelo, prepare una sub-base estable.

4. Coloque y dé acabado al concreto de acuerdo a las prácticas recomendadas y establecidas.

5. Proteja y cure el concreto de forma apropiada.

1. LOSAS DE ENTREPISO

Losas o placas de entrepiso son los elementos rígidos que separan un piso de otro, construidos monolíticamente o en forma de vigas sucesivas apoyadas sobre los muros estructurales.

2. FUNCIONES

Las losas o placas de entrepiso cumplen las siguientes funciones:

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 y revoques. Además forman un diafragma rígido intermedio, para atender la función sísmica del conjunto.

3. CLASIFICACIÓN

Las losas o placas de entrepiso se pueden clasificar así:

SEGÚN LA DIRECCIÓN DE CARGA:

Losas unidireccionales: Son aquellas en que la carga se transmite en una dirección hacia los muros portantes; son generalmente losas rectangulares en las que un lado mide por lo menos 1.5 veces más que el otro. Es la más corriente de las placas que se realizan en nuestro medio.

Losa o placa bidireccionales: Cuando se dispone de muros portantes en los cuatro costados de la placa y la relación entre la dimensión mayor y la menor del lado de la placa es de 1.5 o menos, se utilizan placas reforzadas en dos direcciones.

SEGÚN EL TIPO DE MATERIAL ESTRUCTURAL

Losas o placas en concreto (hormigón) reforzado: Son las más comunes que se construyen y utilizan como refuerzo barras de acero corrugado o mallas metálicas de acero.

Losas o placas en concreto (hormigón) pretensado : Son las que utilizan cables traccionados y anclados, que le transmiten a la placa compresión. Este tipo de losa es de poca ocurrencia en nuestro medio y sólo lo utilizan las grandes empresas constructoras que tienen equipos con los cuales tensionan los cables.

Losa o placas apoyada en madera: Son las realizadas sobre un entarimado de madera, complementadas en la parte superior por un diafragma en concreto reforzado.

Losa o placa en lámina de acero: Son las que se funden sobre una lámina de acero delgada y que configura simultáneamente la formaleta y el refuerzo inferior del concreto que se funde encima de ella. Tiene un uso creciente en el medio constructivo nacional

Losas o placas en otro material: Son placas generalmente prefabricadas realizadas en materiales especiales como arcilla cocida, plástico reforzado, láminas plegadas de fibrocemento, perfiles metálicos etc.

CLASIFICACIÓN DE LAS LOSAS O PLACAS VACIADAS EN EL SITIO

Estas losas requieren formaletas especiales, generalmente formadas por una cama (tableros o entarimados), apoyos (tacos y cerchas ) y riostras (diagonales). Las losas o placas vaciadas en el sitio pueden construirse aligeradas (nervadas) o macizas.

Losas aligeradas : Son las que utilizan un aligerante para rebajar su peso e incrementar el espesor para darle mayor rigidez transversal a la losa . Los aligerantes pueden ser rígidos o flexibles, y pueden ser:

Recuperable : Cuando después de vaciada y fraguada la losa se puede sacar el aligerante y darle uso en otras losas. Los hay moldeados en porón y en plástico reforzado, o ensamblados, como los de madera y láminas metálicas, el uso más frecuente es en losas que se deja a la vista la cara inferior.

Perdido: Es el aligerante que no se puede recuperar después de vaciada la losa y son generalmente de madera o esterilla de guadua.

Para utilizarlos, se funde o vacía primero una torta o capa de mortero con un espesor de 2.5 cm, reforzada con malla electrosoldada o malla de alambre tipo gallinero; luego se colocan los cajones aligerantes, se ubica el refuerzo de acuerdo al plano estructural, se funde el hormigón y finalmente, en la parte superior del aligerante, se funde una capa (diafragma) monolítica con las nervaduras de la losa y de unos 5 cm de espesor

Losas macizas: Son las fundidas o vaciadas sin ningún tipo de aligerante. Se usan con espesores hasta de 15 cm, generalmente utilizan doble malla de acero una en la parte inferior y otra en la parte superior.

4. PROCESO CONSTRUCTIVO DE LA LOSA

El proceso constructivo de la losa consta de los siguientes pasos:

    1. PREPARAR PUESTO DE TRABAJO:

Herramientas: Serrucho, escuadra, martillo, marco de sierra con segueta, gancho para amarrar el acero (bichiroque), pala, pica, palustre, boquillera, grifa (perro), flexómetro, hilo, lápiz.

Equipo: Mezcladora, andamio, escalera, baldes, banco para figurar el acero, carretilla. Materiales: Madera, (tablas, largueros, tacos), clavos de 3",2",21/2, acero de refuerzo , tuberías PVC sanitaria y

eléctrica, alambre cocido No. 18, cemento, arena, triturado, agua, impermeabilizante.

    2. ARMAR ENCOFRADO:

El encofrado: Es la estructura temporal que sirve para darle al concreto la forma definitiva. Su función principal es ofrecer la posibilidad de que el acero de refuerzo sea colocado en el sitio correcto, darle al concreto la forma y servirle de apoyo hasta que endurezca, está constituido por el molde y los puntales(tacos), que pueden ser metálicos o de madera.

Condiciones generales de los encofrados

* Los encofrados metálicos presentan un desgaste mínimo con un manejo adecuado. Se deben limpiar bien luego de usarlos, e impregnarlos con un producto desmoldante comercial: aceite, petróleo ó , ACPM con parafina al 50%, dependiendo del acabado que se quiera lograr.

* Se debe evitar la oxidación protegiéndolos periódicamente con pintura anticorrosiva, sobre todo si va a estar mucho tiempo a la intemperie.

* Debe protegérsele también de los rayos del sol y de la lluvia.

* Se debe almacenar en sitios cubiertos y secos, debidamente codificados, colocado verticalmente o ligeramente inclinado cuando se recuesten sobre un muro y levantados del piso sobre zancos o estibas.

* Las piezas o componentes defectuosos se deben reparar o reemplazar debida y oportunamente.

* Los tableros de madera: Se deben limpiar retirando el concreto adherido inmediatamente después del desencofrado, con agua a presión y cepillo de cerdas plásticas blandas.

* Se deben retirar.todos los dispositivos flojos, las varillas de amarre, clavos, tornillos, residuos de lechada o polvo.

* Una vez usados se deben limpiar y retirar clavos, tornillos, pasadores, abrazaderas, alambres, etc. sobrantes y reemplazar las piezas defectuosas o faltantes.

* Se debe controlar el uso excesivo de martillo metálico durante el vaciado y el desencofrado pues el golpearlos con esta herramienta los deteriora.

* No deben almacenarse a la intemperie al sol y al agua, porque se tuercen y se deteriora su superficie.

* No debe abusarse del uso de clavos y tornillos pues se debilita la madera al desflecar las fibras.

* Se deben pintar periódicamente con pinturas resistentes al agua para evitar cambios volumétricos por absorción de agua.

* No deben someterse a cargas y esfuerzos excesivos, ni emplearse para usos diferentes a los previstos, para evitar su deterioro y deformación.

La losa a la cual nos referimos es la aligerada con ladrillos o macizas por ser la más utilizada en las viviendas de 2 pisos, para conocer las condiciones de construcción de losas prefabricadas diríjase a la bibliografía recomendada.

5. ARMADO DE ENCOFRADOS EN MADERA a. Determinar la dirección de carga de la losa.

b.Pasar niveles sobre los muros a una altura de 1.05 m. y trasladar los niveles al enrase subiendo 1.40 mts.

c. Seleccionar madera: Tacos con diámetro de 10 cm tablas con grueso mínimo de 2 cm y 20 cm de ancho, largueros de 5 x 10 cm y los tablones por el piso con grueso de 5 cm.

d..Colocar tablones en los pisos para evitar el hundimiento de los tacose. Colocar largueros guías con la cara mas derecha hacia arriba, paralelos al muro de carga, teniendo como guía el nivel superior de enrase, con 2 tacos en los extremos clavados contra el larguero y el tablón de piso.Recuerde dejar 2 cm en la parte superior del larguero, para colocar la tabla

f. Colocar un hilo guía en los extremos de los largueros y una tabla de 20 cm de ancha, para estabilizar y sostener los largueros clavándola con clavos de 2".Si el clavo tiende a rajar la madera apachúrrele la punta con el martillo antes de clavarlo

g. Repartir largueros intermedios a una distancia de 55 cm aproximadamente y colocarle los tacos primero que todo en las puntas.h. Retaquiar, colocando los tacos intermedios a los largueros a distancias de 60 a 70 cm.

Estas distancias pueden aumentar o disminuir de acuerdo con grueso del larguero que se coloque y con grueso del taco o puntal.

i. Repartir las tablas a una distancia de 50 cm, a centro, clavándolas con un clavo de 2" a cada larguero, para luego colocar el aligerante que en este caso es ladrillo de 10x20x40 o el que indique el plano.Si la losa va a ser maciza o aligerada con casetón perdido se entabla por parejo.

j. Colocar riostras o diagonales Son puntales que se colocan para estabilizar el encofrado en la parte interna del espacio que se esta encofrando o en el exterior cuando no hay muro divisorio como lo muestra la gráfica.

k. Colocar el aligerante. Se coloca alineado sobre las tablas dejando un espacio para el nervio, en el cual van el acero y el hormigón o

concreto. El ancho del nervio nos lo dan los planos de la losa o mínimo 10 cms. Cuando la losa es maciza no se coloca aligerante y encima de las tablas se arma la parrilla de acero de refuerzo. l. Colocar tapas o testeros en el perímetro de la losa y en los espacios dejados para patios y buitrones,

apuntalándolos y asegurándolos bien para contrarrestar el empuje del hormigón, cuidando que queden bien alineados y a plomo.

6. ARMADO DE ENCOFRADO METÁLICO

Este proceso consta de las siguientes etapas:

a. Interpretar plano b. Pasar Niveles. Igual que para el encofrado en madera.c. Seleccionar elementosSe seleccionan cerchas metálicas, tacos metálicos, tablones de base y teleras de madera

d. Colocar elementos de base. Se colocan tablones en el piso para que no se hundan los tacos.

e. Verificación de medidas   Verificar medidas del taco y organizar el pasador para que quede a la altura de nivel de enrase teniendo en cuenta restar el grueso de la cercha y el de la telera que se coloca en la parte superior

f. Armar grupo de tacos.  Se arma un grupo de tacos soportado por medio de las riostras horizontales, separadas a una distancia equivalente al largo de las teleras, luego se levantan, colocándolas a plomo. Esto se hace en los extremos del espacio que se esta encofrando.

g. Instalación de cerchas

Se instalan las cerchas colocándolas sobre los tacos y amarrándolas si es necesario. Es importante tener este cuidado especial, por el elevado peso de la cercha

h. Colocación de riostras. Se colocan riostras o diagonales en las dos direcciones, para darle estabilidad al conjunto del encofrado.

i. Nivelación del encofrado. Se nivelan los tacos y se aseguran abrazaderas, pasadores y cuñas

j. Instalación de elementos de molde Se instalan las teleras y se amarran

k. Colocación de aligerante. Se coloca el aligerante: Ladrillo, casetón o bloque de porón. Si es maciza se coloca el acero de refuerzo.

l. Colocación de tapas o testeros. Se colocan las tapas o testeros por el perímetro de la losa como antes.

7. COLOCACIÓN DE REFUERZOS PARA LAS LOSAS

a. Interpretar plano estructural: En estos planos se muestra la forma de ubicar el acero en las vigas, nervios y el acero de temperatura el cual se coloca sobre el aligerante para evitar grietas en el concreto, también se da el grueso de la losa.

b.Cortar y figurar el acero

Se cortan las barras de acuerdo a la longitud que se da en los planos, interpretando donde dice L= 400 y doblamos de acuerdo a lo que nos muestre el plano.

c. Se coloca el acero en los espacios dejados entre el aligerante, sobre unas panelas de 2.5 cm de grueso para formar el recubrimiento, o según especifique el plano estructural.

d. Colocar el acero de temperatura sobre el aligerante, colocando malla electrosoldada o varillas de diámetro ¼", en las dos direcciones

Si la losa va a ser maciza o sea fundida solo en concreto, sin aligerante, el acero se coloca en forma de parrilla en las dos direcciones o como indique el plano, sobre unas bases o panelas de unos 2 y 1/2 cm de grueso para formar el recubrimiento y que al vaciar, el acero quede bien envuelto por el concreto.

. Instalación de ductos eléctricos

Estos son los tubos que se colocan entre la losa para luego introducir los cables de energía.

Se inicia la labor, colocando las cajas hexagonales coincidiendo con el centro de las alcobas, luego se unen todas las cajas con tubería saliendo desde la caja de entrada, para los interruptores y los tomas se saca un tubo desde cada caja hasta cada una de las paredes.

f. Colocación de tuberías de desagües

Estas se colocan de acuerdo a los planos pero es importante recalcar que en losas que tienen poco grueso y que son las que se utilizan en este tipo de viviendas no se deben colocar tuberías que atraviesen vigas, es mejor dejarlas colgadas por debajo de la losa y luego colocar un cielo falso para taparlas.

g.Remojar aligerante

Cuando la losa lleve aligerante y en especial ladrillo, se debe remojar para evitar que este absorba el agua del hormigón después del vaciado lo que , se manifiesta con grietas de contracción en la capa superior de la losa después del fraguado.

8. FUNDIDO DE LA LOSA DE ENTREPISO

A. Preparación del concreto en máquina

Se realiza utilizando la dosificación que especifique los planos y echando el material a la cuba (tambor) giratoria de la siguiente manera:

1. Una parte de grava (triturado) y parte del agua, así, mientras gira, la grava va lavando la superficie interior de la cuba.

2.Se coloca el cemento, el resto del agua y la arena.

3.Se agrega el resto de la grava

Al preparar la primera mezcla se agrega un 20% más de cemento para que cubra el tambor y evite que la primera carga quede pobre de cemento.

Duración del amasado.

No debe ser ni muy corto ni muy largo, en una concretadora que esté funcionando bien, el tiempo mínimo de rotación de la cuba después de llena, será como se muestra en la figura, para cada tipo, según la posición del eje.

Cuando el tamaño de la cuba aumenta, el tiempo de amasado o número de vueltas aumenta.

B. Preparar concreto u hormigón manualmente.

Escoja un lugar limpio para la preparación del concreto, de acuerdo con la dosificación que den los planos, generalmente es 1:2:3.

1.Medir arena según dosificación y regarla

2.Medir el cemento y regarlo sobre la arena

3.Revolver arena y cemento hasta que la mezcla coja un color gris, uniforme.

4 Regar la mezcla y medir el triturado

5.Regar el triturado encima de la mezcla de arena y cemento

7.Abrir huecos en la mezcla y agregar agua lentamente

8.Revolver hasta que quede una mezcla pastosa sin mucha agua y fácil de manejar

C. Transporte del concreto u hormigón.

Puede utilizarse varias formas como las cadenas humanas utilizando baldes, o el transporte individual en carreta o balde tratando de no mover mucho el concreto ya que pueden segregarse los materiales.

D. Colocación del concreto.

Remoje de nuevo el aligerante y vacíe el hormigón suavemente en los espacios reservados para los nervios.En placas nervadas o aligeradas se funden los nervios de un tramo aproximado de 2.50 m2, que es la distancia para recorrer con el codal y se chuza con un vibrador de aguja o con una varilla. El vibrador se coloca a distancias no mayores de 60 cm y en forma vertical.

Cuando la losa es monolítica, o sea que no tiene aligerante, se vacía el concreto u hormigón sobre el acero y se va regando con una pala, luego se chuza con el vibrador y por último se nivela y se recorre con una boquillera o codal .

Tener en cuenta que al chuzar el concreto se debe levantar el acero de la formaleta unos 2.5 cm para garantizar que quede cubierto por el concreto.

Cuando los planos especifican recubrimiento superior, se deben pasar niveles y fundir la plaqueta superior de un espesor igual al que den los planos estructurales, generalmente 5 cm, haciendo fajas maestras para luego tenerlas como guía y cortar el material con el codal o boquillera

E. Lechada.Si la losa va a servir de techo se recomienda aplicarle una lechada, lo cual consiste en regarle una mezcla de agua con cemento mas cal en una cantidad igual al 10% del cemento utilizado. Esta mezcla se prepara en un balde y luego se riega con una escoba sobre toda la superficie de la losa tratando de llenar las grietas que se han hecho por la retracción inicial del hormigón

F. Curado y protección del hormigón:

Deberá hacerse el curado cubriendo totalmente las superficies expuestas con costales o gantes saturados de agua, o regando arena encima de la losa y saturarla con agua, o al menos manteniendo mojada la losa con una manguera

El humedecimiento deberá ser continuo mínimo durante 7 días y el agua que se utilice para el curado deberá ser agua limpia.

G. Desencofrado o retiro de formaletas.

El desencofrado se realiza siguiendo las siguientes recomendaciones, según las condiciones de clima en el sitio:

Tiempos mínimos de retiro de formaletas cuando no se disponen de estudios según comité del ACI:

a. Tapas de columnas y testeros de muros y losas:

En clima cálido .......... 9 horas

En clima frío .............12 horas

b. Tacos o puntales de losas vigas y escaleras:

En clima cálido ......... 11 días

En clima frío ............. 15 días

Luces que se consideren grandes ....................... 21 días

9. ESCALERAS

La escalera en hormigón es un elemento en forma de losa dentada inclinada, que comunica, a través de escalones sucesivos, los niveles de una vivienda.

Pueden ser construidas en el interior o en el exterior de la vivienda y se pueden hacer de concreto reforzado, madera, o prefabricadas.

Según su forma se clasifican en: Escaleras de un tramo, escaleras compuestas o con descanso y escaleras en caracol.

La escalera está compuesta por peldaños conformados por una huella horizontal y una contrahuella vertical

En las figuras adjuntas, se ven los elementos que conforman una escalera típica

10. PROCESO CONSTRUCTIVO

A. SELECCIONAR

a. Herramientas: serrucho, escuadra, martillo, marco con hoja de sierra, maceta, bichiroque, pala, pica, palustre, grifa, hilo, flexómetro, lápiz de color.

b. Equipo: andamio, escalera, banco para figurar acero, carreta, tarros c. Materiales: madera,( tablas, tacos, largueros) acero, alambre cocido # 18, cemento, arena, triturado, agua,

puntillas.

B. CÁLCULO DE HUELLAS

Una escalera se considera bien calculada cuando se asignan medidas a las huellas y a las contrahuellas de tal forma que si se suman 2 contrahuellas y 1 huella el resultado sea igual al paso normal de una persona caminando sobre un terreno plano, o sea entre 60 y 65 cm.

Ejemplo: si tomamos un paso de 62 cm y como contrahuella 17 cm, podemos calcular de cuanto resulta la huella correspondiente.

2CH + 1H = 62 cm. 2x17 cm + 1H = 62 de donde: 1H = 62-(2 x17 cm)

1H = 62 - 34 luego: 1H = 28 cm

Esa sería la huella indicada para una persona que dé un paso de 62 cm, quedando así el peldaño de 17 cm de contrahuella y 28 cm de huella.

3 .Trazado del perfil de la escaleraEsto se realiza sobre el muro al cual va recostada la escalera siguiendo las medidas que den los planos. Comience trazando la primera línea vertical con el nivel de burbuja luego con el flexómetro determine la altura de contrahuella y a partir de allí coloque el nivel en forma horizontal para trazar la huella, esto se repite hasta dejar todo el trazo terminado, finalmente se traza el espesor de la rampa el cual debe tener como mínimo 10 cm

Armar el encofrado Siguiendo la línea del grueso de la rampa se arma el encofrado para la base de la escalera colocando largueros a 50 cm y tacos a 60 cm, luego se le tienden las tablas clavándolas sobre los largueros y después se colocan en la orilla 2 tablas juntas para la tapa o testero de la rampa y los peldaños.

Armar estructura.Se realiza el corte y figuración del acero.Coloque las varillas de resistencia sobre unas panelas para formar el recubrimiento tal como lo especifiquen los planos estas barras van ancladas en el arranque de la escalera y en la parte superior de la losa luego se colocan las varillas de distribución perpendiculares a las de resistencia amarrándolas sobre estas.

Terminar el encofrado. Se realizan las tapas para los peldaños con tablas que tendrán un largo igual al ancho de la escalera asegurándolas en sus extremos por medio de chapetas y colocándole un listón de refuerzo en el centro de las mismas para que no se curven las tablas que sirven como tapas de los peldaños.

Fundir hormigón

Se prepara la mezcla de hormigón o concreto siguiendo las mismas recomendaciones que las dadas para fundir la losa

Colocación del hormigón En una escalera, el concreto u hormigón se coloca iniciando en el arranque o sea en la parte mas baja y chuzando el concreto con una varilla o con un vibrador de aguja el cual se coloca en forma perpendicular y a distancias no mayores de 60 cm.

Curado de las escaleras Se sigue el mismo procedimiento dado para las losas o rociándole agua durante 7 días como mínimo

Desencofrado.Este se realiza después de 11 días si es en clima caliente y 15 días si es en clima frío.

Para construir una escalera, es necesario trazar sobre el muro una línea horizontal que indique el nivel del piso terminado, incluyendo el espesor del material que se va a colocar, mosaico cerámica, loseta vinílica.

Sobre una línea horizontal se marca la medida de la huella, a partir de la primera huella se levanta una línea

vertical, sobre la cual se mide la altura del peralte y así cada huella y cada uno de los peraltes hasta trazar todo el perfil de la escalera.

Debajo de la línea de los escalones se traza el ancho de la losa o rampa de la escalera.

Las piedras más recomendadas para ser utilizadas sobre todo para huellas, son granito y basalto.

Por su versatilidad, flexibilidad, economía, y sobre todo por sus posibilidades de fabricación in situ, el concreto armado se utiliza con mayor frecuencia. Además, sus acabados pueden ser diversos si se lo combina con otros materiales: madera para huellas y barandal, acero para barandal, cerámica para huellas, etcétera. 

 

Figura13-5. La huella nunca debe ser menor de 25 cm y el peralte no debe ser mayor de 18cm. El ancho mínimo de una rampa debe ser 90cm.

Las escaleras pueden ser de diversos materiales, dependiendo de su uso y ubicación, de la sensación que se requiera dar. Así, el acero proporciona muchas veces soluciones audaces y de aspecto ligero si se trabaja en chapa y/o perfiles, mientras que la madera da un aspecto tosco por los grosores que se utilizan.

Las escaleras mixtas de acero y madera permiten mejorar la utilización de ambos, dándole el acero la función estructural mientras que la madera le da vista.

 Figura13-8. Cimbra para escalera.

11. SEGURIDAD INDUSTRIAL

a. Durante la ejecución de estas labores deben utilizarse botas y casco para todo el personal que labore en la construcción, lo mismo que utilizar guantes de cuero para manipular el acero y guantes de caucho para manipular el concreto, así como máscara para el operador de la mezcladora (Hormigonera), y protección de la corriente eléctrica.

b. Colocar señales en zonas de peligro y barandillas de protección en los bordes de las losas altas.

c. Evitar el descargue brusco de materiales y los esfuerzos de frenada sobre la armazón de las formaletas, así como acumulación concentrada de materiales.

NO SE MANTENGA BAJO LA LOSA MIENTRAS QUITAN LOS TACOS

Inicie el desencofrado por el centro de la luz en forma alternada hacia la izquierda y hacia la derecha. Evite la circulación de operarios bajo los tramos falsos. Desclave, limpie y coloque ordenadamente la madera en un lugar adecuado. Verifique que no queden tablas con clavos esparcidas por el suelo.

VOCABULARIO ACI: Instituto Americano del Concreto ALIGERANTE: Elemento que se coloca para aligerar o mermar el peso muerto de la losa. AMBITO: Ancho del peldaño, es igual al ancho de la escalera ARRANQUE: Primer peldaño de una escalera, cuya base esta fundida en el suelo para apoyar la escalera en su

comienzo.

BOQUILLERA: Codal, regla, regleta generalmente de madera o aluminio. BUITRON: Hueco que se deja en las losas para pasar tuberías, o para ventilar e iluminar un espacio CAJA DE ESCALERA: Es el área o espacio que ocupa la escalera, en su longitud y ancho total. CERCHA: Estructura metálica que sirve de apoyo a las teleras en un encofrado, esta construída por celosías

metálicas de acero redondo y ángulos, viene en longitudes de 3 metros. CHAPETA: Refuerzo para unir una tabla a un muro o para unir dos tablas. COLAPSO: Caída total o parcial de una vivienda, edificio o elemento de los mismos, como una viga o una

columna. FAJA MAESTRA: Guía nivelada que se colocan en los pisos o paredes para luego emparejar el centro con la

ayuda de una boquillera o codal. MESETA: Peldaño donde termina definitivamente la escalera. PANELAS: Cubos hechos de mortero rico en cemento para montar las varillas y formar el recubrimiento que

deben de tener las vigas y losas en una construcción. Se hacen de 5x5 cms y con un grueso que varía entre 2 y 5 cm.

PASAMANOS: Barandilla, elemento de protección de accidentes así como de decoración de las escaleras. PERFIL DE LA ESCALERA: Marca que se realiza en uno de los muros que están sobre la escalera. RAMPA: Estructura o losa en la cual se apoyan los peldaños en una escalera. RIOSTRAS: Diagonales que se colocan en un encofrado para rigidizarlo. SEGREGAR: Separar un material de otro, en el caso del concreto es la separación de las piedras que se van al

fondo por movimientos bruscos o caídas del concreto desde alturas mayores a 1.50 m. TELERA: Estructura de madera que sirve como molde y tiene de largo 1.35 m por 0.90 m de ancho. TORTA: Mortero que se coloca sobre la formaleta de la losa antes de colocar el aligerante y que servirá como

cielo falso. TRAMO: Es la sucesión continua de peldaños hasta llegar a un descanso.

Los tipos de losa pueden ser: 1.-de acuerdo a su tipo de apoyo2.-por su constitucion3.- por su comportamiento.supongo que tu pregunta es referente a los sistemas constructivos, entonces tenemos:

LOSA MACIZA: Una losa maciza es aquella que cubre tableros rectangulares o cuadrados cuyos bordes, descansan sobre vigas a las cuales les trasmiten su carga y éstas a su vez a las columnas. Este tipo de losa es comúnmente usado en la construcción de casas habitación en México,por ser sencillo de construir, económico y por ser fácilmente adaptable a diseños irregulares.SUS CLAROS MÁXIMOS SON DE 36M2.LOSA ALIGERADA O NERVADA: son aquellas que forman vacíos en un patrón rectilíneo que aligera la carga muerta debido al peso propio. Estas losas son mas eficientes que las losas macizas ya que permiten tener espesores mayores sin aumentar el volumen de concreto con respecto a una losa maciza.CLAROS QUE LIBRAN HASTA 100M2TRIDILOSA:estructura mixta de concreto y acero que se compone de elementos tubulares soldados u atornillados a placas de conexión, tanto en el lecho superior como en el inferior que generalmente son capas de concreto.LOSACERO: El detalle de la losacero en unión con una trabe de acero, en este caso una viga "IPR", los dos elementos nos ahorran tiempo, además de que son materiales ligeros..CLAROS QUE PUEDE LIBRAR: VARIABLE DE ACUERDO AL CALIBRE DE LA LAMINA.

1.- Diferentes tipos de losa; Puede ser Maciza o Aligerada, existen también la Tridilosa descubierta por el Ing. Heberto Castillo y se usa en claros muy grandes o la Losacero en la cual la cimbra que es metálica (De Lámina) al final sirve como refuerzo y se usa solo en Proyectos Industriales y en Centros Comerciales.2.-Claros Máximos y Mínimos que pueden librar; Bueno, esto es una receta. El semi perímetro mas 2.5cms de recubrimiento, esto es: losa de 4 x 5 mt., su espesor sería 5+4+2.5= 11.5cm, sea una losa de 12cms (maciza),

que no pase de 15cms, si te da 20cms o mas proponla aligerada.3.- El Acero de Refuerzo se calcula con los Coeficientes de Losas y vienen en cualquier libro de la Materia Concreto Reforzado

Las losas pueden estar soportadas perimetral e interiormente por vigas monolíticas de mayor peralte, por vigas de otros materiales independientes o integradas a la losa; o soportadas por muros de hormigón, muros de mampostería o muros de otro material, en cuyo caso se las llama  Losas Sustentadas sobre Vigas o  Losas Sustentadas sobre Muros, respectivamente.

Las losas pueden sustentarse directamente sobre las columnas, llamándose en este caso Losas Planas, que en su forma tradicional no son adecuadas para zonas de alto riesgo sísmico como las existentes en nuestro país, pues no disponen de capacidad resistente suficiente para incursionar dentro del rango inelástico de comportamiento de los materiales, con lo que se limita considerablemente su ductilidad. La integración losa-columna es poco confiable, pero pueden utilizarse capiteles y ábacos para superar parcialmente ese problema, y para mejorar la resistencia de las losas al punzonamiento.

 

Las losas planas pueden mejorar  considerablemente su comportamiento ante los sismos, mediante la incorporación de vigas embebidas o vigas banda, con ductilidades apropiadas, en cuyo caso se llaman Losas con Vigas Embebidas, que pueden ser útiles para edificios de hasta 4 pisos, con luces y cargas pequeñas y medianas.

LOSAS

LOSAS CON NERVIOS O VIGAS EN T: ENCOFRADOS PARA SUELOS DE PLANTAS

Como su nombre indica, estas losas pierden su solución de continuidad en las vigas que forman en realidad sus elementos resistentes. Se pueden encofrar primero las vigas y después adosarles los tableros de las losas del suelo, o construir totalmente el encofrado de una sola vez. Esto no tiene más importancia que variar el sistema de apoyo del encofrado de losa. En el primer caso, las carreras de las vigas estarán ya montadas y habrá que contar con ellas al montar el tablero de la losa. En el segúndo caso, no.

Estas carreras se colocan para que en ellas se apoyen los extremos de los barrotes del tablero de la losa.Como puede comprenderse, deben soportar la mayor parte del peso de la losa.

Para descargar del peso que reciben los encofrados de las vigas y sus puntales, se suelen colocar unos tableros a modo de viguetas, en el mismo sentido de las carreras, que van colocadas a una distancia de unos 0,80 a 120 m, aproximadamente, variando esta distancia, como es natural, en función del peso que deben soportar. 

Cuando se tiene necesidad de obtener viguetas de cierta Iongitud, se deben empalmar éstas, pero teniendo la precaución de que se verifique esa unión a testa y siempre sobre un puntal.

SUELOS DE LOSAS MACIZAS ABOVEDADAS.

Este tipo de suelos no suele ser muy corriente, por lo engorroso que resulta su encofrado. La principal dificultad estriba, naturalmente, en darle la adecuada forma. Es más corriente esta forma abovedada en cubiertas sobre todo de grandes edificaciones, almacenes, tinglados, etc., por lo que remitimos al lector al capítulo que, más adelante, trata de CUBIERTAS.

SUELOS DE LOSAS DE HORMIGÓN ARMADO.

El encofrado de este tipo de losas, apoyadas en muros de hormigón, mampostería o fábrica de ladrillo, o bien en vigas sobre pilares, es sencillo. Bastará con tableros corrientes sobre los cuates se situarán las armaduras 1 recalzadas con cuadradillos de hormigón prefabricados y otros elementos que luego quedarán embutidos en la obra, por lo que se prescribe que sean tacos de madera.

Se debe tener siempre presente que esta clase de losas tiene un peso considerable, por lo que debemos asegurar el sistema de encofrado mediante un buen apeo.

TABLAS PARA EL CALCULO DE LOSAS DE HORMIGON ARMADO PARA CIMIENTOS

CONSTRUCCIÓN DE LOSAS NERVADAS DE HORMIGÓN EN 1 Y 2 DIRECCIONES:

El encofrado para este tipo de losas será el mismo que para las losas macizas, con la diferencia de que sobre el tablero del encofrado de la losa se deben clavar complementos, tales como cerámica o plastoformo, dejando los nervios libres de acuerdo al ancho especificado en planos. (ver Figura 40)

 

Figura 40. Detalle de encofrado losa nervada

CONTRACCIÓN DE LOSAS MACIZA DE HORMIGÓN.

Se deberá encofrar toda la superficie de la losa teniendo en cuenta que se debe dar la respectiva contra-flecha en la parte central de la losa.

Colocar tablas de 1 ” lado a lado en sentido transversal al encofrado de las vigas, las que estarán apoyadas sobre soleras de 2 ” x 2 ”. La soleras estarán colocadas cada 80 cm apoyadas sobre vigas de soporte de  2 ” x 4 ” previamente apuntalados con bolillos, los cuales estarán apoyados sobre cuñas de madera que servirán para nivelar el encofrado.

 

Figura 39. Encofrado losa maciza

LOSA ALIVIANADA: DOBLADO Y MONTAJE DE ARMADURAS, COLOCADO DEL HORMIGÓN

Las losas alivianadas no requieren de un encofrado, ya que las viguetas están diseñadas para soportar el peso del hormigón al momento del vaciado, pero en luces grandes, estas deben estar apoyadas sobre soleras de 2 ” x 4 ” ubicadas cada 2 m  previamente apuntaladas.

Doblado y montaje de armaduras:

 El doblado y cortado de las armaduras será realizado de acuerdo a las medidas de los planos estructurales.

La armadura longitudinal será colocada sobre galletas. Los fierros de la armadura transversal serán sujetados a los fierros de la armadura longitudinal con la separación indicada en los planos estructurales.

Todas las intersecciones de las armaduras deben ser amarradas con alambre.

Colocado del hormigón:

El hormigón será vaciado de acuerdo con las especificaciones de preparación y puesta en obra del hormigón.

Al momento del vaciado se deberá colocar caballetes de madera sobre el encofrado de la losa. Son tablas colocadas en forma de  “ T ” para mantener el espesor deseado de la losa. Estos caballetes serán sujetados al encofrado de la losa por medio de alambres para evitar que se muevan durante el vaciado y serán retirados

una vez que la losa haya sido nivelada. El nivelado de la mezcla será realizado con reglas metálicas y un frotachado grueso.

Desencofrado:

El desencofrado de la losa será realizado cuando el hormigón haya alcanzado la resistencia cilíndrica (28 días).

Curado:

El curado de la losa será realizado por lo menos durante los primeros de 7 días después del vaciado. Se colocará arena sobre la superficie de la losa para luego ser completamente mojada, lo que ayudará a mantener la humedad de la misma.

18 MODELOS DIFERENTES DE LOSAS NERVADAS.

Mediante los coeficientes adimensionales de las tablas (d , m), se pueden calcular la defexión máxima de la losa ( D), y los momentos flectores positivos y negativos máximos (M) en las dos direcciones, por unidad de ancho de la losa.

18 MODELOS DIFERENTES DE LOSAS MACIZAS.

Es importante notar que, dependiendo de las diferentes condiciones de borde, es posible que algunos modelos de losas carezcan de determinados tipos de momentos flectores (fundamentalmente los momentos flectores negativos de apoyo cuando es posible la rotación alrededor de la línea de apoyo, y momentos flectores positivos o negativos en los bordes libres de las losas).

En otros casos, es necesario definir dos momentos flectores del mismo tipo para describir su variabilidad a lo largo de la losa (dos momentos flectores positivos y dos momentos flectores negativos en los bordes sustentados, en losas con un borde en voladizo).

DISEÑO DE LOSAS MACIZAS Y NERVADAS RECTANGULARES SUSTENTADAS PERIMETRALMENTE EN VIGAS.

Existen tablas para el diseño de losas, desarrolladas por diferentes autores, que facilitan el análisis y el diseño de las losas de geometrías y estados de carga más comunes, basadas en la mayor parte de los casos en la Teoría de Placas.

Se Mostraran  tablas en las proximas Entradas para el diseño de losas ( Macizas, Nervadas ) sustentadas perimetralmente en vigas de mayor peralte que las losas (de este modo nos aseguramos que las deflexiones en las vigas no tienen gran influencia sobre el comportamiento de las losas), sometidas a cargas uniformemente distribuidas. El tipo de sustentación está definido por las condiciones de borde de las losas.

Para el modelamiento de las losas macizas se ha utilizado el  Método de los Elementos

Finitos basado en la Teoría de Placas, el mismo que se recomienda para analizar losas macizas de geometrías, estados de carga o condiciones de borde especiales, que no aparezcan en las tablas. Otra alternativa de análisis podría ser el uso del  Método de las

Diferencias Finitas.

Para modelar las losas nervadas se ha utilizado el  Análisis Matricial de Estructuras tradicional, para estructuras conformadas por barras rectas espaciales bajo la hipótesis de que el efecto de flexión es dominante sobre las deformaciones de cortante y torsión.

Las tablas para losas nervadas constituyen una novedad importante con respecto a otras publicaciones similares. Las deformaciones y los momentos flectores que se obtienen en el modelo de losas nervadas son generalmente mayores que los valores obtenidos en losas macizas, debido a que los momentos torsores en las placas se transforman en momentos flectores en los nervios.

 

En las tablas publicadas a continuación se presentan tres tipos genéricos de condiciones de  borde:

 

El  empotramiento se lo emplea para modelar la  continuidad de la losa en el borde seleccionado, usualmente proporcionada por otra losa contigua de dimensiones comparables, proporcionada por un muro extremo integrado a la losa como los que se tienen en los subsuelos de las edificaciones, o proporcionada por una viga de borde de gran rigidez torsional (de gran sección y dimensiones transversales).

 

El apoyo con rotación alrededor de un eje se utiliza para modelar la presencia de una viga de borde de dimensiones normales (de peralte mayor al de la losa, pero no una viga de gran peralte ni una viga de gran sección transversal) sin losa contigua, o para modelar la presencia de un muro no integrado  a la losa (usualmente muros de otro material).

 

El borde libre modela la inexistencia de una viga de borde de mayor peralte que la losa, la inexistencia de una losa contigua,  y la inexistencia de un muro  de hormigón integrado a la losa, que provean apoyo y continuidad.

LOSAS BIDIRECCIONALES MACIZAS.

Cuando las Losas se sustentan en dos direcciones ortogonales, se desarrollan esfuerzos en ambas direcciones, recibiendo el nombre de Losas Bidireccionales.

La Ecuacion General que describe el comportamiento de las Lozas Bidireccionales macizas, de espesor constante, es conocida como la Ecuación de Lagrange o Ecuacion de Placas, que se presenta a continuación.

Donde:  

w :   ordenada de la elástica de deformación de la placa en un punto de coordenadas (x, y)

D :   rigidez a la flexión de la placa, análoga al producto E . I en vigas

E :   módulo de elasticidad longitudinal del hormigón

h :   espesor de la placa

m :   coeficiente de Poisson del hormigón (su valor está comprendido entre 0.15 y 0.20)

La ecuación de Lagrange utiliza como fundamento la Ley de Deformación Plana de Kirchhoff que  establece que  una placa plana delgada, sometida a cargas perpendiculares a su plano principal, se deformará de modo que todos los puntos materiales que pertenecen a una recta normal a la superficie sin de formarse permanecerán dentro de la correspondiente  recta normal a la superficie deformada (la versión simplificada para vigas diría que  las secciones transversales planas antes de la deformación permanecen planas después de la deformación).

Las solicitaciones unitarias internas que se desarrollan en las placas quedan definidas por las siguientes expresiones.

Donde:

mx :   momento flector alrededor del eje x, por unidad de ancho de losa

my :   momento flector alrededor del eje y, por unidad de ancho de losa

mxy :   momento torsor, por unidad de ancho de losa

vx :   esfuerzo cortante en la dirección x, por unidad de ancho de losa

vy :   esfuerzo cortante en la dirección y, por unidad de ancho de losa

Es importante notar que las deformaciones producidas por flexión en una de las direcciones generan esfuerzos flexionantes en la dirección perpendicular debido al efecto de Poisson. También debe tomarse en consideración de que simultáneamente a la flexión en  las dos direcciones, aparecen momentos torsionantes que actúan sobre la losa.

Las dos primeras ecuaciones son análogas a la Ecuación General de la Flexión en Vigas, pero se incluye la deformación provocada por los momentos flexionantes transversales.

Las solicitaciones de diseño para las losas bidireccionales dependen de las cargas y las condiciones de apoyo. Existen tablas de diseño de losas para las cargas y las condiciones de apoyo (o de carencia de apoyo) más frecuentes (empotramiento o continuidad total; apoyo fijo con posibilidad de rotación; borde libre o voladizo), y en casos de geometrías y cargas excepcionales se pueden utilizar los métodos de las Diferencias Finitas o de los Elementos Finitos.

LOSAS UNIDIRECCIONALES.

Las Losas Unidireccionales se comportan básicamente como vigas anchas, que se suelen diseñar tomando como referencia una franja de ancho unitario (un metro de ancho). Existen consideraciones adicionales que serán estudiadas en su momento.

Cuando las losas rectangulares se apoyan en dos extremos opuestos, y carecen de apoyo en los otros dos bordes restantes, trabajan y se diseñan como losas unidireccionales.

 

Cuando la losa rectangular se apoya en sus cuatro lados (sobre vigas o sobre muros), y la relación largo / ancho es mayor o igual a 2, la losa trabaja fundamentalmente en la dirección más corta, y se la suele diseñar unidireccionalmente, aunque se debe proveer un mínimo de armado en la dirección ortogonal (dirección larga), particularmente en la zona cercana a los apoyos, donde siempre se desarrollan momentos flectores negativos importantes (tracción en las fibras superiores). Los momentos positivos en la dirección larga son generalmente pequeños, pero también deben ser tornados en consideración.

CLASIFICACIÓN DE LAS LOSAS POR LA DISTRIBUCIÓN INTERIOR DEL HORMIGÓN.

Cuando el hormigón ocupa todo el espesor de la losa se la llama  Losa Maciza, y cuando parte del volumen de la losa es ocupado por materiales más livianos o espacios vacíos se la llama Losa Alivianada, Losa Aligerada o Losa Nervada.

Las losas alivianadas son las más populares en nuestro país por lo que, a pesar de que los códigos de diseño prácticamente no las toman en consideración, en este documento se realizará un análisis detallado de las especificaciones que les son aplicables.

Los alivianamientos se pueden conseguir mediante mampuestos aligerados de hormigón (son los de mayor uso en nuestro medio), cerámica aligerada, formaletas plásticas recuperables o formaletas de madera.

                                                             (a)                          (b)(a) mampuesto de Hormigón(b) cerámica Aligerada

                                                               (c)                              (d)(c) formaleta Plastica(d) formaleta de madera

CLASIFICACIÓN DE LAS LOSAS POR LA DIRECCIÓN DE TRABAJO.

Si la geometría de la losa y el tipo de apoyo determinan que la magnitud de los esfuerzos en dos direcciones ortogonales sean comparables, se denominan Losas Bidireccionales. Si los esfuerzos en una dirección son preponderantes sobre  los esfuerzos en la dirección ortogonal, se llaman Losas Unidireccionales.

SISTEMA DE ENTREPISO DE LOSA PLANA, SIN VIGAS.

El entrepiso de losa plana que se muestra en la figura, frecuentemente usado en edificaciones más cargadas (como bodegas), es similar al sistema de entrepiso de placa plana, pero utiliza mayores espesores de placa alrededor de las columnas, al igual que columnas acampanadas en la parte superior para reducir los esfuerzos y aumentar la resistencia en las zonas de apoyo. La elección entre éstos y otros sistemas de entrepiso y cubierta depende de requisitos funcionales, cargas, luces y espesores permisibles de elementos, al igual que de factores económicos y estéticos.

Cuando se requieren luces libres largas para cubiertas, se pueden utilizar cascarones de concreto que permiten el uso de superficies extremadamente delgadas, a menudo más delgadas que una cáscara de huevo.

La cubierta en placa plegada se puede construir fácilmente ya que está compuesta de superficies planas. Estas cubiertas se han utilizado para luces de 200 pies y más. Los cascarones cilíndricos de la figura 1.6 son también fáciles de construir debido a su curvatura simple y uniforme; su comportamiento estructural y el rango de luces y cargas son similares a los del sistema de placa plegada.

FIGURA Sistema de entrepiso de Losa plana, sin Vigas pero con mayores espesores de placa alrededor de las columnas y columnas acampanadas en la parte superior para absorber concentraciones locales de fuerzas.