concreto reforzado1-1
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CONSTRUCCION IICONSTRUCCION IICONSTRUCCION IICONSTRUCCION II
ARQ. MARTIN ENRIQUE PANIAGUA GARCIA
MARZO 2010
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Que es el concreto reforzado? Las estructuras de concreto reforzado son estructuras
heterogneas, producto de la combinacin o mezcla demateriales con caractersticas diferentes, como son elconcreto y el acero.
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El uso del concreto reforzado comenz en la segundamitad del siglo XX,.
Entre las propiedades importantes del concreto
reforzado tenemos: Gran resistencia al fuego
Efectos de la interperie.
Durabilidad Versatilidad en su empleo.
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A partir del siglo XX, prcticamente cada pas cuentacon Cdigos y manuales, para diseo y construccinde este tipo de estructuras.
Para elaborar estos cdigos y manuales se hanincorporado tanto los materiales y tcnicascomnmente empleados, como aquellos avances
logrados en materiales y tcnicas de construccin,por lo que surge la necesidad de revisar con mayorfrecuencia la normativa de diseo y construccinpara este tipo de estructuras.
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NORMAS Y CODIGOS UTILIZADOS
ACIASTM
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CODIGO ACI (American ConcreteInstitute) De que trata ? Parte 1 General
Captulo 1 Requisitos generales Captulo 2 - Definiciones
lParte 2 Normas para ensayos y materiales
lParte 3 Requisitos de construccin
Captulo 4 Requisitos de durabilidad
Captulo 5 Calidad el hormign, mezclado y colocacin
Captulo 6 Formaletas, conductos embebidos y juntas
de construccin
Captulo 7 Detalles del refuerzo
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Objetivos del Diseo Estructural.
Asegurar, con una estructura, el proporcionamiento de
un espacio vital para un propsito determinado.
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Durante el periodo de vida til, dicha estructura
deber satisfacer las condiciones de servicio para lasque fue creada.
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Optimizar
costos deconstruccin ymantenimiento,
de la obra.
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Llenar las condiciones ycaractersticas que debecubrir la estructura adisear, de endiendo la
funcin que se le asigneal inmueble.
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Materiales:
Concreto
cero
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COMPOSICION DEL CONCRETO CEMENTO
AGUA
AGREGADOS
DENOMINADO ADITIVO.
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Tipos de cementos utilizados en la
construccin.
Cemento Portland.
Cementos hidrulicos
Cementos Especiales
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Cementos puzolamicos.
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ConcretoEntre las caractersticas mecnicas que posee el
concreto. La de mayor importancia es la resistencia a lacompresin axial.
Las resistencias a tensin flexin cortante adherencia
as como el modulo de elasticidad del concreto,presentan una fuerte relacin con la resistencia a lacompresin axial,
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La resistencia a tensin del concreto tiene estrecha
relacin con la resistencia a compresin, pararesistencias a la compresin entre 180 y 240 kgf/cm2 laresistencia a tencin generalmente se considera 1/10 de
la resistencia a compresin obtenida en pruebas encilindros estndar.
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ACERO El acero de refuerzo empleado en estructuras de
concreto reforzado se puede dividir por su forma en: CORRUGADO
LISO
Por sus mejores caractersticas de adherencia con elconcreto generalmente se emplea el acero corrugado.
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El acero, por otra parte, es un material que se comporta
eficientemente resistiendo las solicitaciones detraccin, pues alcanza toda su capacidad. El acerotambin puede llegar hasta el 100% de su resistencia
ante solicitaciones de compresin, siempre que loselementos tengan dimensiones transversalesimportantes.
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COLUMNAS
La columna es el elementoestructural vertical empleado
para sostener la carga de laedificacin.
Es utilizado am liamente en
arquitectura por la libertadque proporciona paradistribuir espacios al tiempo
que cumple con la funcin desoportar el peso de laconstruccin.
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Es un elementofundamental en elesquema de una
estructura y laadecuada seleccinde su tamao
forma,espaciamiento ycomposicin
influyen de maneradirecta en sucapacidad de carga.
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Concepto La columna es un elemento
sometido principalmente a
compresin, por lo tanto eldiseo est basado en lafuerza interna,
condiciones propias de lascolumnas, tambin sedisean para flexin de tal
forma que la combinacinas generada se denomina
flexo compresin.
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El efecto geomtrico de la columna se denominanesbeltez y es un factor importante, ya que la forma defallar depende de la esbeltez.
La columna poco esbelta la falla es por aplastamiento yeste tipo se denomina columna corta.
Los elemento ms esbeltos se denominan columna largay la falla es por pandeo.
La columna intermedia es donde la falla es por unacombinacin de aplastamiento y pandeo.
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Comportamiento
Dentro de los requisitos fundamentales de una
estructura o elemento estructural estn: equilibrio,resistencia, funcionalidad y estabilidad. En unacolumna se puede llegar a una condicin inestable
antes de alcanzar la deformacin mxima permitida oel esfuerzo mximo. El fenmeno de inestabilidad serefiere al pandeo lateral.
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Carga crtica
La deformacin de la columna
varia segn ciertasmagnitudes de cargas, paravalores de P bajos se acorta la
,
magnitud cesa elacortamiento y aparece ladeflexin lateral. Existe unacarga lmite que separa estosdos tipos de configuraciones yse conoce como carga crtica
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Para valores mayores a la carga crtica aumentan la
deflexin hasta que falla por pandeo, limitando lacapacidad de la columna.
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Los factores que influyen en la magnitud de la cargacrtica son:
La longitud de la columna. Las condiciones de los extremos
La seccin transversal de la columna.
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Estos factores se conjugan en la relacin de esbeltez ocoeficiente de esbeltez (vase Ecuacin 1), el cual es el
parmetro que mide la resistencia de la columna. Deesta forma para aumentar la resistencia de la columna
se debe buscar la seccin que tenga el radio de giroms grande posible, o una longitud que sea menor, yaque de ambas formas se reduce la esbeltez y aumenta
el esfuerzo crtico.
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Excentricidad Cuando la carga no se aplica directamente en el centroide de la
columna, se dice que la carga es excntrica y genera un momento
adicional que disminuye la resistencia del elemento, de igualforma, al aparecer un momento en los extremos de la columnadebido a varios factores, hace que la carga no acte en elcentroide de la columna
Esta relacin del momento respecto a la carga axial se puedeexpresar en unidades de distancia segn la propiedad delmomento3, la distancia se denomina excentricidad.
Cuando la excentricidad es pequea la flexin es despreciable ycuando la excentricidad es grande aumenta los efectos de flexinsobre la columna.
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ARQUITECTURAARQUITECTURA
Columna de concreto armado
Las columnas de concreto armado pueden ser de tres
tipos que son: Elemento reforzados con barras longitudinales y
zunchos vase Fi ura 6.a
elementos reforzados con barras longitudinales yestribos (vase Figura 6.b)
elementos reforzados con tubos de acero estructural,
con o sin barras longitudinales, adems de diferentestipos de refuerzo transversal (vase Figura 6.c).
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ARQUITECTURAARQUITECTURA
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ARQUITECTURAARQUITECTURA
1.2COLUMNAS DE CONCRETO
ARMADO:
Segn su seccin transversal, existen columnas
cuadradas, columnas rectangulares, columnascirculares, columnas en L, columnas en T, columnas encruz, etc.
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Segn su comportamiento ante las solicitaciones,
existen fundamentalmente dos tipos de columnas dehormign armado: columnas con estribos y columnaszunchadas.
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ib l l i i
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ARQUITECTURAARQUITECTURA
Los estribos cumplen las siguientes
funciones en las columnas:
Definir la geometra de la armadura longitudinal
Mantener en su sitio al hierro lon itudinal durante la
construccin
Controlar el pandeo transversal de las varillas cuandoestn sometidas a compresin
Colaborar en la resistencia a las fuerzas cortantes
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L h h li id l l
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ARQUITECTURAARQUITECTURA
Los zunchos helicoidales cumplen
las siguientes funciones:
Confinar al concreto del ncleo de la columna para mejorar sucapacidad resistente
Definir la geometra de la armadura longitudinal
Mantener en su sitio al hierro longitudinal durante laconstruccin
Controlar el pandeo transversal de las varillas cuando estn
sometidas a compresin
Colaborar en la resistencia a las fuerzas cortantes
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QU C UQU C U
RESISTENCIA A LA COMPRESION DE COLUMNAS DECONCRETO ARMADO CON ESTRIBOS TRANSVERSALES:
As = rea de acero de refuerzo longitudinalAc = rea de concreto descontado el refuerzo longitudinalAg = rea geomtrica de la seccin
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QQ
En zonas ssmicas el dimetro mnimo de las
varillas que conforman el armado longitudinal ylos estribos debe ser de 8 mm.
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FACULTAD DEARQUITECTURA En zonas ssmicas, la dimensin transversal
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En zonas ssmicas, la dimensin transversalmnima de las columnas con estribos debe ser de
30 En zonas ssmicas, el esfuerzo de fluencia del
acero Fy no debe sobrepasar de 4200 Kg/cm2, para
cumplir con criterios de ductilidad en el concretoarmado. cm.
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E l t l l i d ill
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En columnas rectangulares el nmero mnimo de varillas
longitudinales ser de 4 (una en cada esquina), lo que permitir
el armado adecuado de los estribos con tramos paralelos a cada
una de las caras.
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E l d di idid
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En columnas que pueden ser divididas en
secciones rectangulares, debern existir varillaslongitudinales en cada esquina de los estribosnecesarios para que cada cara exterior recta de laseccin transversal contenga al menos un ramalde estribo, y debern existir varillas en cadavrtice de la seccin de hormign.
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FACULTAD DEARQUITECTURALas varillas longitudinales y transversales
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Las varillas longitudinales y transversales
debern tener resaltes (corrugado) parafavorecer su adherencia con el concreto.
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Con el objeto de salvaguardar la integridad de la armadura de
acero, ante el efecto corrosivo del medio ambiente, en concretos
fundidos en sitio, el ACI establece que el recubrimiento mnimo
del acero longitudinal y transversal en columnas debe ser de
3.75 cm. (el RNC redondea el recubrimiento mnimo a 4 cm.)
En columnas prefabricadas, el recubrimiento mnimo puede disminuir a 2.5
cm.
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El i i t i t t
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El espaciamiento mnimo entre caras externas
en varillas longitudinales de columnas deberser el mayor de los siguientes tres valores:
3.75 cm
1.5 veces el dimetro de las varillas longitudinales
1.5 veces el tamao mximo del agregado grueso
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Las varillas longitudinales pueden ser agrupadas en paquetes
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Las varillas longitudinales pueden ser agrupadas en paquetes
compactos de 2, 3 o 4 varillas paralelas, en contacto permanente,las que, para efectos de diseo, actan como una sola unidad de
dimetro equivalente. El dimetro equivalente se calcula en
funcin de la suma de las reas de las varillas del paquete, y
permite calcular, entre otras, la longitud de traslape y la longitudde anclaje.
Los paquetes de varillas debern localizarseen una esqu na e es r o.
El recubrimiento mnimo de los paquetes de
varillas deber ser igual al dimetroequivalente de los paquetes, pero nuncadeber ser menor que lo requerido para unasola varilla, ni requiere ser superior a 5 cm.
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RESISTENCIA A LA COMPRESION DE COLUMNAS
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RESISTENCIA A LA COMPRESION DE COLUMNAS
DE CONCRETO ARMADO CON ZUNCHOSTRANSVERSALES: As = rea de acero de refuerzo longitudinal
Ac = rea de concreto descontado el refuerzo longitudinal Ag = rea geomtrica de la seccin
An = rea del ncle de c ncret medida en la cara exteri r
del zuncho
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El zuncho es acero transversal con forma helicoidal, que envuelve
a las varillas principales de ciertas columnas circulares. No todaslas columnas circulares son zunchadas, pues algunas pueden
utilizar estribos circulares en lugar del zuncho, y en otras la hlice
no tiene la cuanta de armado suficiente o no poseen el
espaciamiento adecuado entre ramales.
me ro m n mo e as var as
utilizadas como zunchos, y el de lasvarillas longitudinales es de 8 mm parazonas ssmicas.
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VIGAS Las vigas son miembros estructurales intermedios, que transfieren las
cargas muertas de la losa y las cargas vivas a las columnas.
En ingeniera y arquitectura se denominaviga a un elemento constructivolineal que trabaja principalmente a flexin. En las vigas la longitud predominasobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal.
,producindose las mximas en el cordn inferior y en el cordn superior
respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento flector y elsegundo momento de inercia.
En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes opunzonamiento. Tambin pueden producirse tensiones por torsin, sobre todoen las vigas que forman el permetro exterior de un forjado. Estructuralmente elcomportamiento de una viga se estudia mediante un modelo de prismamecnico.
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La teora de vigas es una parte de la resistencia demateriales que permite el clculo de esfuerzos ydeformaciones en vigas.
Si bien las vigas reales son slidos deformables, enteora de vigas se hacen ciertas simplificaciones graciasa las que se pueden calcular aproximadamente las
,
como si fueran elementos unidimensionales.
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A partir de la segunda mitad del sigloXIX, en arquitectura, se ha venidousando hormign armado y algo ms
tardamente el pretensado y elpostensado. Estos materialesrequieren para su clculo una teorams comp eja que a teora e Eu er-Bernouilli.
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Las cargas que actan en una estructura, ya seancargas vivas, de gravedad o de otros tipos, tales comocargas horizontales de viento o las debidas a
contraccin y temperatura, generan flexin ydeformacin de los elementos estructurales que laconstituyen.
La flexin del elemento viga es el resultado de ladeformacin causada por los esfuerzos de flexindebida a la carga externa.Conforme se aumenta la carga, la viga soportadeformacin adicional, propiciando el desarrollo de
las grietas por flexin a lo largo del claro de la viga.
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Incrementos continuos en el nivel de la carga conducen a la falla del
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gelemento estructural cuando la carga externa alcanza la capacidad del
elemento.
A dicho nivel de carga se le llama estado lmite de falla en flexin.
Ejemplos de falla por flexin en vigas de concreto.
El comportamiento de las vigas en el instante de la falla por cortante esmuy diferente a su comportamiento por flexin. La falla es repentina sinsuficiente aviso previo y las grietas diagonales que se desarrollan son mas
amplias que las de flexin.
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Sistemas para cubrir grandes luces.
Pretensado (presforzado)
Postensado
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Presforzado
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Presforzado.
El concepto original del concreto presforzado consisti
en introducir en vigas suficiente precompresin axialpara que se eliminaran todos los esfuerzos de tensinque actuarn en el concreto. Con la prctica y el avanceen conocimiento, se ha visto que esta idea esinnecesariamente restrictiva, pues pueden permitirseesfuerzos de tensin en el concreto y un cierto anchode grietas
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El ACI propone la siguiente definicin:
Concreto presforzado: Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos
internos de tal magnitud y distribucin que los esfuerzos resultantes debido a
cargas externas son contrarrestados a un grado deseado
En elementos de concreto reforzado el presfuerzo es
refuerzo.
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La tecnologa utilizada en los procesos depremoldeado y pretensado, permite lograr seccionesmas esbeltas, para cargas y luces importantes que lasobtenidas con hormigonado in situ y armaduras
pasivas tradicionales.
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El concreto es comprimido (generalmente por mediode acero con tensin elevada) de tal forma que seacapaz de resistir los esfuerzos de tensin.
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Vista inferior de puente con viga "T"
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Vista longitudinal de vigueta
presforzada.
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Losa con Vigas
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Loza canal antes de montaje.
Loza canal para techos oestacionamientos.
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POSTENSADO
El hormign Post-Tensado es la combinacin de cabosde aceros de alta resistencia y de varillas de hierrotradicionales de refuerzo, que estn embebidasancladas en el hormign
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COMO TRABAJA
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COMO TRABAJA
Una vez que los cabos y las varillas son colocados en sulugar en el encofrado se procede a cargar el hormign.
Cuando el hormign adquiere la resistencia adecuada,generalmente despus de 5 a 7 das de cargado, loscabos son tensados (estirados como s fueran unabanda de goma), imponiendo una fuerza decompresin al hormign.
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Estos cabos permanecen estirados durante la vida til
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de la estructura, contrabalanceando futuras cargas. La presencia de estos cabos en combinacin con las
varillas convencionales permite disear estructuras
ms livianas con incremento en su capacidad de cargay menor deflexin.
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VENTAJAS Permite mayor (luz) espacio libre entre columnas.
Menor volumen en las vigas y losas, permitiendoahorro de m de hormign.
Menor altura entre los niveles en un edificio
Menor peso propio lo que se traduce en ahorro enfundaciones.
Celeridad de construccin, pues disminuye el tiempode desencofrado.
La rapidez de construccin, la utilizacin de menosmano de obra, son ventajas adicionales.
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Actualmente arquitectos disean dando desarrollo a
los espacios vivos. El Pos Tensado con sus largas yfinas losas, reducido nmero de columnas; ofrece unanueva flexibilidad de diseo.
El hormign Post-Tensado es perfectamentecompatible con el hormign tradicional, pudiendo enmuchos casos tenerse una estructura mixta. Se puedetener losas post-tensadas junto con losas tradicionales,
o stas combinadas con vigas post-tensadas,dependiendo de la relacin costo - beneficio.
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DINTELES Elemento estructural horizontal quedeja un espacio libre entre dosapoyos. Es el elemento superior quepermite abrir huecos en los murospara conformar puertas y ventanas.
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Dinteles Los dinteles se apoyan en sus
extremos para soportar lascargas superiores al espaciodel hueco, y son trasmitidas alas partes macizas laterales.
soporta los esfuerzos de
flexin que afectan a lastracciones y compresiones deuna misma seccin.
Los apoyos deben ser
suficientemente anchos paraabsorber los esfuerzostrasmitidos.
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Descarga de peso y puntodbil Variacin de altura y anchura
Cuanto mayor sea la luz del vano, mas dbil ser el dintel.
la altura a la que este el dintel respecto al vano no interviene en su estabilidad sinoque influye, nicamente, el peso de los materiales que se le pongan encima.
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dintelesSegn la forma se utilizaron los materiales: adobe,ladrillo, madera y piedra
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Uso en la antigedadPrincipioMaterial utilizado : piedra y madera
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Formas de fundicinTradicional Prefabricados
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Prefabricados
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Detalle de conexin de dintel con apoyos .
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APLICACIONES
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Productos prefabricados.
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Estructuras completasde edificios trabajan
bajo el principio de losdinteles por medio demarcos
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PROCESO COSNTRUCTIVO CON
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TAREA
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