Daniela Araya. B10464 Santiago Barrantes. B10844Gabriel Delgado. B12189 Josué Quesada. B04936Katherine Vargas. A96605 Brenda Zumbado. B17384

GRUPO 6

DISTRIBUCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Introducción........................................................................................2

Términos............................................................................................3

Concreto....................................................3

Mampostería..............................................4

Estabilidad.................................................5

Pretensado................................................6

Postensado................................................6

Flexión.......................................................7

Voladizo.....................................................8

Peralte.......................................................9

Pandeo......................................................10

Mástil.........................................................10

Sistema Natural: María Seca.............................................................11

Vigas..................................................................................................12

Sistema Constructivo: Hormigón / Hierro...........................................17

Conclusión.........................................................................................28

Referencias bibliográficas..................................................................29

LAS ESTRUCTURAS

introducción

2

Una viga es un elemento estructural horizontal utilizado para soportar cargas de distintos esfuerzos, y que se divide en varios tipos según su función o construcción.En el presente trabajo de investigación se analiza y describe como son las vigas constructivas, así como sus características y problemáticas a la hora de utilizarlas en una edificación, las cuales son de vital im-portancia para el soporte de las estructuras. Como analogía comparativa, se pondrán a estos elementos llamados vigas en un punto de relación con el insecto “María Seca”, donde se percibe como la estructura de un insecto de este tipo, actúa de la misma manera que la armazón de una viga de hormigón armado.De igual manera se muestra una amplia descripción a cerca del sistema constructivo de hormigón y hierro, en el cual se muestran especificaciones del concreto, resistencias, cargas, y otros puntos en los que se detalla cómo es que funciona este sistema constructivo.Las vigas, sin duda alguna, son una parte muy importante para la creación de elementos q deben soportar una o más cargas, y por medio de esta investigación se puede llegar a conocer y tener un amplio cono-cimiento acerca del tema, además de conocer términos utilizados en esta tipología de lenguaje construc-tivo y técnico, tales como mampostería, estabilidad, flexión, entre otros, que son mencionados en repetidas ocasiones para tener una visión más clara de lo se quiere dar a entender.Sabiendo esto, entonces, el informe presentado a continuación nos muestra en detalle, como ya se había mencionado, especificaciones sobre las vigas tomando en cuenta el sistema constructivo del hormigón y el hierro.

LAS ESTRUCTURAS

Concreto

3

TÉRMINOS

El concreto, también conocido como hormigón es un material de construcción bastante resistente, que se trabaja en su forma líquida, por lo que puede adoptar casi cualquier forma. Este material está constituido, básicamente de agua, cemento, áridos y posteriormente se les agrega un cuarto in-grediente denominado aditivo, todos estos en dis-tintas proporciones según la carga de cemento.Cuando todos los elementos de la mezcla se han incluido, se realiza la denominada revoltura del cemento, proceso mediante el cual se intro-duce el quinto elemento, el aire. Gracias a este procedimiento, el concreto se transforma en una masa que puede ser moldeada con facilidad, sin embargo, hay que procurar no tomarse mucho tiempo, ya que al cabo de unas horas, el concreto se endurece. Debido a esto, al correr el tiempo, este material va perdiendo su plasticidad, ponién-dose cada vez más rígido hasta endurecerse por completo.Los tipos de concreto son: SIMPLE: El concreto simple es el concreto estruc-tural sin refuerzo; el cual es resistente a la com-presión, pero resiste muy poco a la tensión. ARMADO: Concreto con acero de refuerzo desti-nado para elementos estructurales (losas, colum-nas, vigas, etc.)DE ALTA RESISTENCIA: El concreto de alta re-sistencia tiene un módulo de elasticidad más alto que el concreto de baja resistencia.LIGERO ESTRUCTURAL: Concreto similar al

concreto normal solo que se fabrica con agrega-dos más ligeros. Su densidad oscila entre 1386 a 1840 kg/cm3 y contrasta con el del concreto nor-mal cuyo intervalo es de 2480 kg/cm3. Este con-creto se usa para aligerar la carga muerta en los elementos de concreto.ANTIBACTERIANO: Al inhibir el desarrollo de bac-terias en la superficie del hormigón actúa como repelente de los gérmenes, genera una capa de protección en la superficie y actúa en toda la masa del hormigón o concreto impidiendo así que las bacterias alojadas en el material se reproduzcan.PIGMENTADO: El concreto pigmentado es un concreto coloreado, ya deja de ser el monótono y frio, pasa a ser un elemento meramente estruc-tural a ser parte decorativa y de los acabados por lo tanto es concebido para dejar el hormigón a la vista.AUTO COMPACTANTE: Los concretos autocom-pactantes son concretos de última generación, se consiguen gracias a la inclusión de aditivos hiper-fluidificantes que logran reducir la relación agua-cemento, la reducción de agua esta entorno al 30%, su alta fluidez ganada.DE ALTA DURABILIDAD: Por sus caracterís-ticas fisicoquímicas brinda gran durabilidad, aun en condiciones de exposición servicios desfavorables; disminuyendo o eliminando los costos de reparación, necesarios en estructuras hechas de concreto convencional.

LAS ESTRUCTURAS

MAMPOSTERÍALa mampostería es un sistema constructivo que se compone por piezas prefabricadas, individuales, como adobe, rocas, bloques, ladrillos, entre otros, unidas entre sí por medio de un material con propiedades aglutinante, puede resistir acciones producidas por diferentes tipos de cargas.Entre los tipos de mamposterías se pueden men-cionar los siguientes: SIMPLE: El tipo tradicional de mampostería que se apareja sin refuerzos. En estos muros, pre-dominan los esfuerzos de compresión que se contrarrestan con los esfuerzos de tensión que producen las fuerzas horizontales.REFORZADA: Las piezas prefabricadas del sistema constructivo tienen huecos y esos huecos (o celdas) son rellenados con concreto y barras, las cuales están ancladas o soldadas a la estruc-tura de confinamiento, este tipo de mampostería tiene mayor resistencia que la mampostería sim-ple.CONFINADA: Las piezas prefabricadas del sistema constructivo están enmarcadas por elementos de concreto reforzados, es similar a la mampostería simple, la diferencia está en el perímetro que su-jeta las piezas, añadiéndole mayor resistencia.CAVIDAD REFORZADA: Compuesta de dos pare-des paralelas de piezas prefabricadas separadas por un espacio continuo de concreto reforzado. El funcionamiento del sistema es compuesto, es decir que tanto la pared interior de concreto re-forzado como las laterales de mampostería, apor-tan resistencia a las fuerzas soportadas por la estructura.

MIXTO (COSTARRICENSE): Combinación de mampostería reforzada y confinada dando ori-gen a un híbrido que tiene elementos de concreto reforzado que confinan las piezas prefabricadas y reforzado en algunas celdas con concreto y barras. Este compuesto crea mayor resistencia que los dos tipos de mampostería por separado.

4

LAS ESTRUCTURAS

ESTABILIDADLa estabilidad estructural se refiere a la capaci-dad de una estructura que está sometida bajo las fuerzas que actúan sobre ella de alcanzar un equilibrio mecánico, que es un estado estaciona-rio donde la posición en el espacio es un punto en el cual el gradiente de energía potencial es cero. Las combinaciones de fuerzas o acciones bajo las cuales una estructura no es estable se denominan inestabilidades y pueden ser de varios tipos:

La estabilidad trata de las condiciones de equilibrio que debe guardar una construcción, así como sus elementos componentes. En ella se da la perma-nencia de las características esenciales de una masa ya sea de mortero, como de hormigón, o de otros materiales utilizados para realizar algún tipo de estructura, frente a las pequeñas variaciones que se derivan de su composición, ya sea enfren-tarse a distintos pesos u otras condiciones, donde se pone a prueba la rigidez y fuerza de apoyo de la masa.

La estabilidad es muy importante en física y cien-cias aplicadas, ya que en los problemas prácticos las condiciones iniciales nunca se conocen con toda precisión, y es necesario saber que peque-ñas desviaciones iniciales, no generen com-portamientos cualitativos diferentes. Cuando la diferencia entre dos soluciones con valores ini-ciales cercanos puede acotarse mediante la dife- rencia de valores iniciales se dice que la evolución temporal del sistema presenta estabilidad.

• Deslizamiento, cuando la fuerza resultante superficie de contacto entre dos sólidos excede un cierto valor y hay un desplazamiento relativo entre los puntos de los dos sólidos.• Vuelco, se da cuando el momen-to de fuerzas respecto a una recta, (eje virtual de rotación) sobre pasa un cierto valor.• Inestabilidad elástica, son fenómenos de no linealidad como el pandeo, la abolladura, la inestabilidad de arcos, entre otros.

5

LAS ESTRUCTURAS

PRETENSADO y postensadoPOSTENSADO: es el sistema en el que se chorrea el hormigón pero dejándole unas perfo-raciones donde ira el acero, para posteriormente introducir las varillas y tensar el elemento. A favor del hormigón pretensado se puede desta-car ventajas del mismo, entre las que destaca, la resistencia a la tracción que es mayor que el hormigón convencional. El concepto de hormigón pretensado se le ha otorgado al ingeniero francés Eugène Freyssinet, este dice que el pretensado de un elemento estructural se basa en introducir esfuerzos de un volumen tal que al armonizar con los resultantes de dichas fuerzas externas, can-celen o reduzcan los esfuerzos de tensión, man-teniéndolos bajo las tensiones admisibles que puede resistir el material.

Las dos formas en que se puede presforzar un elemento estructural son las siguientes: Preten-sado y Postensado PRETENSADO: El hormigón pretensado es aquel en el que se introducen alambres o cables de acero, tensados, antes de llevar el hormigón a servicio, estos refuerzos se introducen mediante la utilización de torones de acero que se tensan y se anclan, estos deben de precomprimir el hor-migón según la unión de estos al mismo, además de poder dejar conductos en el hormigón con la finalidad de introducir los cables de acero y pre-tensarlos.

6

LAS ESTRUCTURAS

FLEXIÓN

Se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término “alargado” se aplica cuando una di-mensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o lámi-nas.El rasgo más destacado es que un objeto someti-do a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo lar-go de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina mo-mento flector.

FLEXIÓN EN VIGAS Y ARCOSLas vigas o arcos son elementos estructurales pensa-dos para trabajar predominantemente en flexión. Geo-métricamente son prismas mecánicos cuya rigidez de-pende, entre otras cosas, del momento de inercia de la sección transversal de las vigas

7

LAS ESTRUCTURAS

VOLADIZOSe puede definir como cualquier viga, travesaño u otro miembro estructural que se proyecta más allá de su miembro sustentante. También es llamado “cantiliver”. Con esto entendemos que cuando, alguna parte de un elemento estructural (como una viga), se encuentra libre o sobresale, esta se encuentra en voladizo.Las vigas en voladizo son aquellas que tienen uno de sus extremos empotrado mientras que el otro se encuentra en voladizo. Igualmente está el caso de una viga apoya con doble voladizo, cuando sus extremos sobresalen.

VIGA EN VOLADIZO

VIGA SIMPLEMENTE APOYADA

WORLDTRADE CENTER. NUEVA YORK

ENTRADA PRINCIPAL DE UN ESTADIO DEPORTIVO. BERNA, SUIZA

8

LAS ESTRUCTURAS

PERALTE

Como término general, el peralte se define como la altura de un elemento, como por ejemplo la al-tura del NPT a una viga de una edificación es lla-mada el peralte de la viga.En términos de carreteras, es una inclinación que estas tienen en las curvas horizontales que sirven para contrarrestar la fuerza centrífuga (fuerza que se da en un movimiento de rotación y que aleja el objeto del centro) que tiende a desviar radi-calmente a los vehículos de su camino. De esta manera, los cambios de elevación de los bordes producen mejor transición.Para la construcción de esta inclinación se debe hacer un estudio previo de todas las variables físicas del sitio. “El valor máximo que pueda asig-

narse al peralte debe basarse no solo a los valores prácticos que fijan la velocidad y el rozamiento, sino a la seguridad y comodidad del conductor así como a las condiciones climáticas, topográficas, y por ciento de vehículos pesados que circulan por dicha vía.”También se aplica esta definición en las vías del tren. En este caso las principales funciones del peralte son producir una mejor distribución de cargas en ambos rieles. Reducir la degradación y desgaste de los rieles y del material rodante. Compensar parcial o totalmente el efecto de la fuerza centrífuga con la consiguiente reducción de sus consecuencias. Proporcionar confort a los viajeros.”

9

LAS ESTRUCTURAS

PandeoEl pandeo es una situación de inestabilidad del equilibrio por deformaciones elásticas (Cambio en la forma o dimensión de un cuerpo sometido a una fuerza por debajo de su límite elástico), o plásticas (Deformación de un material plástico producida por una fatiga superior al límite elástico del material, que le produce un cambio perma-nente de su forma), de la estructura. Se produce exclu¬sivamente en elementos comprimidos es-beltos.Se trata de un paso brusco de una situación de equilibrio a otra de grandes deformaciones que pueden llevar al colapso.Para lograr un buen aprovechamiento del material hay que reducir la esbeltez (el grado de esbeltez mecánica define el límite entre pandeo elástico y pandeo plástico).Se puede reducir la esbeltez disminuyendo las longitudes de pandeo, o sea, colocando arriostra-mientos intermedios que se unan a puntos mucho más rígidos que el elemento que se quiere rigidizar. También disminuye la esbeltez al aumentar el ra-dio de giro, que es la raíz cuadrada de la relación entre el momento de Inercia baricéntrico y la su-perficie de la selección y se utiliza para determinar la esbeltez al verificar las piezas al pandeo de la sección de las barras, o el espesor y la curvatura de las chapas (Pieza delgada o lámina de metal u otro material, de grosor uniforme. También llama-da placa). Los tubos cerrados son ventajosos en los casos de pandeo torsional (este tipo de falla es causada por torsión alrededor del eje longitudinal

del miembro).Los coeficientes de seguridad a pandeo serán siempre mayores que los de rotura dúctil, porque se trata de un colapso total y sin previo aviso.Pueden admitirse partes pandeadas, si esas partes no son imprescindibles para la estabilidad del conjunto.

MÁSTILEs un elemento vertical o inclinado, que soporta una serie de cables de carga. También es llamado torre.Los mástiles son usualmente sostenidos en sus bases, pero tensores cortos y rígidos cerca de la base proveen suficiente contención lateral como para imitar un comportamiento de extremo fijo.Al otro extremo, los largos tensores en la parte superior de torres muy altas son relativamente flexibles y proveen poca contención lateral para que así el extremo superior del mástil se comporte como un final libre voladizo.Usualmente, a mástiles de gran altura se les ponen estabilizadores para minimizar la torsión.

10

LAS ESTRUCTURAS

Sistema Natural: María SecaSistema Natural: María SecaLos fásmidos son un orden de insectos conocidos comúnmente como insectos palo e insectos hoja, entre estos se encuentra la especie “Calynda bicuspis” mejor conocida en nuestro país como “María Seca” o “Juan Palo”Una característica muy importante en estos insectos es que sus extremidades y segmentos del cuerpo son muy delgados y verdaderamente largos y a su vez soportan el propio peso del insecto.La estructura principal de quitina en conjunto con los músculos adheridos al exoesqueleto permite hacer una analogía de cada apéndice con el elemento constructivo viga, ya que se puede comparar la estructura de la maría seca con la armazón de una viga de hormigón armado y los músculos del exoesqueleto de este insecto se asemejan a la mezcla de hormigón que lleva una viga.El cuerpo recubierto por un exoesqueleto esta dividió en tres partes que son la cabeza tórax y abdomen, además como todos los insectos tres pares de patas, que son las que podemos comparar con los apoyos de una viga, pues las patas son el apoyo de la estructura principal de la maría secaEste exoesqueleto no es una coraza rígida sino que está formado por diversas placas, gracias a las sucesi-vas mudas permiten al insecto palo crecer a pesar de estar encerrado en este armazón. De igual manera ocurre con la armazón de una viga, pues cuenta con aros y varillas colocados a ciertas distancias y que le permiten flexionarse así como mantenerse tensionado.

La “María Seca” brinda la posibilidad de observar en la naturaleza sistemas estructurales, de los que po-demos analizar su dinámica, para así poderlos aplicar en nuevas construcciones.

11

Detalle de armazón de un insecto palo y de una viga de hormigón

LAS ESTRUCTURAS

vigas vigas

La importancia de este dintel (esta cosa latente) es descansar en dos soportes

uniendo sus actividades ¡rápido!- Louis H. Sullivan

Una viga se puede definir como un elemento estructural lineal horizontal al que se le aplican cargas a lo largo de su eje de manera perpendicu-lar, esto es la carga de flexión. La tendencia que tiene un elemento a arquearse por cargas aplica-das en su eje se denomina flexión, y causa que una cara del elemento se estire o se encuentre en tensión, y la otra cara se acorte, o que este en compresión.Las vigas son una solución directa a problemas estructurales donde se presenta la transferencia de cargas horizontales de gravedad a elementos de carga.Las fibras de una viga se encorvan cuando esta también lo hace, las de un lado tienden a alar-garse por la tensión provocada, las del lado con-trario se acortan por esfuerzos de compresión, y las fibras del centro no cambian su longitud sino que se mantienen.Los mejores materiales para las vigas son los que tienen mayor fuerza de tensión y compresión, por lo explicado anteriormente. Algunos de estos ma-teriales son la madera y el acero pues tienen un buen equilibrio. El concreto y la mampostería son resistentes a la compresión, pero son débiles a la tensión, por esta causa se combinan con el acero para generar un conjunto entre ambos y evitar fracturas por tensión. Estas varillas de acero se lo-

calizan al lado convexo de la viga (lado inferior).En una viga de poca altura, la distancia entre la compresión interna y las fuerzas de tensión es pequeña, entonces, las fuerzas deben ser grandes para crear el momento necesario que se requiere para que pueda resistir la flexión.El acero de las vigas debe de estirarse con un pequeño número de flexiones para que no ocurran fracturas en la cara convexa de la viga, de esta manera la resistencia a la tensión tendría efecto. Al instalar la cimbra de la viga, antes de vaciar el concreto, se estira el acero y se mantiene la tensión mientras el concreto se endurece, y al liberar las fuerzas, el metal se contrae y provoca la compresión del concreto que lo rodea; esto es llamado sistema pretensado. Y por otro lado también existe el postensado, en el que se instala el concreto con unas perforaciones especiales donde se encontrarán las varillas de acero para que no se unan, después de que el concreto ha fraguado, el acero se tensiona y crea el efecto de las postensiones.

12

LAS ESTRUCTURAS

DEFLEXIÓN DE LAS VIGASLa deflexión de una viga apoyada es afectada por los siguientes factores: el claro, ancho y peralte, material, localización de la carga, forma de la sección transversal y longitudinal.- Espacio del claro: la deflexión aumenta conforme al cubo del claro (espacio), si este se duplica, la deflexión aumenta en un factor de 8.- Ancho y altura: es inversamente propor-cional a la dimensión horizontal, al duplicar el an-cho, se reduce a la mitad la deflexión. Duplicando el peralte se reduce la deflexión en un factor de 8, por este motivo, una viga es más eficiente a mayor peralte que ancho.- Resistencia de los materiales: las vigas se deflexionan según el modulo de elasticidad del material. Por ejemplo las vigas de aluminio se de-flexionan tres veces más que las de acero cuya elasticidad es mayor.- Localización de la carga: la deflexión aumenta conforme la carga se mueve desde el apoyo hacia el centro del claro.- Sección transversal: para aumentar la re-sistencia a la flexión es conveniente distribuir los

materiales lejos del eje neutro, por ese motivo las secciones transversales en forma de I son más eficientes por la cantidad de material en los bordes.- Forma longitudinal: al igual que en la transversal se puede optimizar la forma longitu-dinal maximizando el ancho de la viga.

13

LAS ESTRUCTURAS

VIGAS VIERENDEELSon un tipo de viga donde el alma es más delgada para reducir el material sin perder su función, tam-bién vigas en las que se hacen perforaciones en el alma para conexiones entre patines superiores e inferiores.La función del alma de las vigas de acero es sepa-rar los patines de la parte inferior y posterior para que exista una resistencia interna mayor a la com-presión y tensión y esto hace que los patines no se deslicen unos con otros.Por la estabilidad geométrica con la que cuentan los triángulos, se deben articular las juntas de los postes. La estructura Vierendeel es una con-figuración estructural un poco ineficiente en com-paración con las triangulares ya que las aberturas rectilíneas resultantes son mejores para espacios de ductos o accesos.VIGA EN CANTILIVERSe puede denominar como un elemento con un soporte fijo o empotrado en uno de los extremos de la viga, cuya carga perpendicular a su eje cau-sa doblamiento.Galileo propuso en 1638 una teoría para entender la flexión de una viga en cantiliver y alrededor de 50 años después, un físico francés llamado Edme Mariotte, llegó a una conclusión de que la mitad superior de la viga estaría sometida a ten-sión, mientras que la inferior a com-presión. Estos esfuerzos son simi-lares a los de una viga simplemente apoyada pero de manera invertida pues el momento más grande ocurre en el origen (cerca del apoyo), y el resto de la longitud se encuentra

bajo menor esfuerzo a medida que la distancia a la carga disminuye. Debe existir un bajo peralte para que los esfuerzos de flexión sean constantes y haya una eficiencia máxima.Las deflexiones de las vigas en cantiliver ocurren de igual manera y grado que en las vigas simple-mente apoyadas, por factores como longitud, peralte y ancho, material, localización de carga y formas de la sección.Se debe destacar la diferencia entre vigas cantiliver y vigas salientes, ya que estas últimas tienen apoyos múltiples y están extendidas mas allá del ultimo soporte articulado, mientras que en las cantiliver su soporte no está fijo, por lo que son libres para girar y pasar del otro lado de la columna.Estas vigas tienen una gran ventaja, la cual es proporcionar soporte mientras provocan una vista no obstruida por columnas en los extremos. Un ejemplo de su empleo, es en el estado de futbol de Bari, por Renzo Piano, donde las vigas en can-tiliver son los elementos estructurales principales para el diseño. Otro ejemplo es el de la Falling Water, diseñada por Frank Lloyd Wright, donde la vivienda está sobre una cascada en la montaña.

14

LAS ESTRUCTURAS

Tanto la terraza principal como las vigas de con-creto resisten a la flexión de la estructura por la forma de cantiliver con la que se diseñaron.VIGAS CONTINUASEste tipo de vigas son vigas simples que están extendidas sobre varios apoyos, a diferencia de las simples que están apoyadas entre cada par de apoyos. Una viga continua desarrolla tensión en la parte superior y compresión en la inferior, y a la mitad del claro es lo opuesto. Estas vigas pueden tener una sección transversal más peque-ña y por ello se utilizan para ahorrar costos en las construcciones.VIGAS GENBERSon vigas continuas donde en el punto de inflexión o de cambio de la curvatura el momento se reduce a cero, y no hay flexión, por lo que se puede inser-tar una articulación en ese punto sin que ocurra un efecto estructural. Se puede decir también que es una combinación de una viga simple en un espa-

cio corto que se soporta por los extremos de vigas sobresalientes.VIGUETASA las viguetas se les denominan vigas paralelas entre sí que se encuentran cercanamente es-paciadas extendidas solo en una dirección. Las viguetas son más eficientes y económicas al colo-carlas en la dirección más corta de un entrepaño recto.Las retículas de vigas son un sistema que se ex-tiende en dos direcciones con las vigas a cada di-rección y unidas entre sí. Se apoyan normalmente en cuatro lados y el peralte suele ser menor que el del sistema de vigas en una dirección.Al aplicar una carga en la intersección de una retícula de vigas, estas dos se flexionan junto con las que tienen cerca y esta interacción pro-duce la torsión de las vigas adyacentes, que es un resultado de las conexiones fijas en estas intersecciones.

15

LAS ESTRUCTURAS

CLASIFICACION DE LAS VIGAS SEGÚN SU FUNCIÓN: Según la función que tienen las vigas se pueden clasificar en las siguientes:VIGA CARGADOR: se construye sobre buques de puertas y ventanas. Usualmente se une a la viga corona o la viga de entrepiso para formar una sola viga. La medida mínima de esta viga es de 0,20m de alto por el espesor de la pared.VIGA CORONA: es la que remata horizontalmente las paredes de una edificación. Sobre esta se amarra la estructura del techo. Su medida mínima es de 0,20m.VIGA TAPICHEL: esta viga es la que remata una pared siguiendo la pendiente de la cubierta.VIGA BANQUINA: es la viga que remata una pared baja, un antepecho, un sócalo, entre otros. La me-dida mínima es 0,10m y la armadura mínima es 2 varillas #3 con ganchos #2 0,20m.VIGA DE AMARRE: es la viga que une placas ais-ladas entre sí, a una placa aislada con la estruc-tura principal de un edificio. También es la viga que amarra 2 vigas de carga en un entrepiso.

VIGA ENTREPISO: esta es la viga que sostiene el entrepiso y las paredes de un segundo piso.VIGA ASÍSMICA: en un cimiento ciclópeo, es la viga que se construye sobre el cimiento y sobre la cual se construye la pared. Su altura mínima es de 0,20m y el refuerzo es de 4 varillas #4 y aros #3 0,20m.VIGA FUNDACIÓN: es un cimiento formado por una viga Asísmica y la placa como una estructura única e indivisible.VIGA INTERMEDIA: esta viga se coloca a la mi-tad de una pared normal en el caso que no haya refuerzo horizontal ni vertical, y que necesite ama-rra los elementos de mampostería de la pared.VIGA MEDIANERA: es la viga que se construye a la mitad de una pared muy alta para que no haya problemas estructurales al sobrepasar alturas mayores de 2,50m.VIGA DE CARGA: es la viga que soporta el peso de las viguetas en un entrepiso.VIGA CABEZAL: es la viga que remata un voladizo a nivel del entrepiso.

16

LAS ESTRUCTURAS

Sistema CONSTRUCTIVO: HORMIGÓN / HIERROSistema CONSTRUCTIVO: HORMIGÓN / HIERROedificaciones cuya estructura principal se realiza en acero, su utilización es imprescindible para conformar la cimentación.El hormigón es el material resultante de unir ári-dos con la pasta que se obtiene al añadir agua a un conglomerante. El conglomerante puede ser cualquiera, pero cuando nos referimos a hor-migón, generalmente es un cemento artificial, y entre estos últimos, el más importante y habitual es el cemento portland.

Hormigón También denominado concreto es el material resultante de la mezcla de cemento (u otro con-glomerante) con áridos (grava, gravilla y arena) y agua. La mezcla de cemento con arena y agua se denomina mortero.El cemento, mezclado con agua, se convierte en una pasta moldeable con propiedades adherentes, que en pocas horas fragua y se endurece tornán-dose en un material de consistencia pétrea.La principal característica estructural del hor-migón es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.), por este motivo es habitual usarlo asociado al acero, recibiendo el nombre de hor-migón armado, comportándose el conjunto muy favorablemente ante las diversas solicitaciones.Además, para poder modificar algunas de sus características o comportamiento, se pueden añadir aditivos y adiciones, existiendo una gran variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retar-dadores de fraguado, fluidificantes, impermeabili-zantes, fibras, etc.Cuando se proyecta una estructura de hormigón armado se establecen las dimensiones de los elementos, el tipo de hormigón, los aditivos, y el acero que hay que colocar en función de los es-fuerzos que deberá soportar y de las condiciones ambientales a que estará expuesto.Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniería, tales como edificios, puentes, diques, puertos, canales, túneles, etc. Incluso en aquellas

Los áridos proceden de la desintegración o tritu-ración, natural o artificial de rocas y, según la natu-raleza de las mismas, reciben el nombre de ári-dos silíceos, calizos, graníticos, etc. El árido cuyo tamaño es superior a 5 mm se llama árido grueso o grava, mientras que el inferior a 5 mm se llama árido fino o arena.La pasta formada por cemento y agua es la que confiere al hormigón su fraguado y endurecimien-to, mientras que el árido es un material inerte sin participación en el fraguado y endurecimiento.El cemento se hidrata en contacto con el agua,

17

LAS ESTRUCTURAS

iniciándose complejas reacciones químicas que lo convierten en un producto maleable con buenas propiedades adherentes, que en el transcurso de unas horas, derivan en el fraguado y endurecimiento progresivo de la mezcla, ob-teniéndose un material de consistencia pétrea.Una característica importante del hormigón es poder adoptar formas distintas, a voluntad del proyectista. Al colocarse en obra es una masa plástica que permite rellenar un molde, previa-mente construido con una forma establecida, que recibe el nombre de encofrado. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALESLa principal característica estructural del hormigón es resistir muy bien los esfuerzos de compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy bajas.Para superar este inconveniente, se “arma” el hor-migón introduciendo barras de acero, conocido como hormigón armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con las barras de acero. Es usual, además, disponer barras de acero reforzando zo-nas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares. Los intentos de compensar las deficiencias del hormigón a trac-ción y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios del siglo XX, la del hormigón armado.Posteriormente se investigó la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera de-

liberada y previa al fraguado del hormigón de la pieza estructural, desarrollándose las técnicas del hormigón pretensado y el hormigón postensado.Así, introduciendo antes del fraguado alambres de alta resistencia tensados en el hormigón, este queda comprimido al fraguar, con lo cual las trac-ciones que surgirían para resistir las acciones ex-ternas, se convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas, resultando muy ventajoso en muchos casos. Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto límite elástico, dado que el fenómeno denominado fluencia lenta anu-laría las ventajas del pretensado.Los aditivos permiten obtener hormigones de alta resistencia; la inclusión de monómeros y adiciones para hormigón aportan múltiples mejoras en las propiedades del hormigón.Cuando se proyecta un elemento de hormigón ar-mado se establecen las dimensiones, el tipo de hormigón, la cantidad, calidad, aditivos, adiciones y disposición del acero que hay que aportar en función los esfuerzos que deberá resistir cada elemento.Un diseño racional, la adecuada dosificación, mez-cla, colocación, consolidación, acabado y curado, hacen del hormigón un material idóneo para ser utilizado en construcción, por ser resistente, durable, incombustible, casi impermeable, y re-querir escaso mantenimiento. Como puede ser moldeado fácilmente en amplia variedad de for-mas y adquirir variadas texturas y colores, se uti-liza en multitud de aplicaciones.

18

LAS ESTRUCTURAS

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL HORMIGÓNLas principales características físicas del hor-migón, en valores aproximados, son: Densidad: en torno a 2.350 kg/m3 Resistencia a compresión: de 150 a 500 kg/cm2 (15 a 50 MPa) para el hormigón ordinario. Existen hormigones especiales de alta resistencia que alcanzan hasta 2.000 kg/cm2 (200 MPa). Resistencia a tracción: proporcionalmente baja, es del orden de un décimo de la resistencia a compresión y, generalmente, poco significativa en el cálculo global. Tiempo de fraguado: dos horas, aproxima-damente, variando en función de la temperatura y la humedad del ambiente exterior. Tiempo de endurecimiento: progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parámetros. De 24 a 48 horas, adquiere la mitad de la resistencia máxima; en una semana 3/4 partes, y en 4 semanas prácticamente la resistencia total de cálculo. Dado que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues tienen parecido coeficiente de dilatación térmico, resulta muy útil su uso simultáneo en obras de construc-ción; además, el hormigón protege al acero de la oxidación al recubrirlo. Fraguado y endurecimientoLa pasta del hormigón se forma mezclando ce-mento artificial y agua debiendo embeber total-mente a los áridos. La principal cualidad de esta pasta es que fragua y endurece progresivamente,

tanto al aire como bajo el agua.El proceso de fraguado y endurecimiento es el resultado de reacciones químicas de hidratación entre los componentes del cemento. La fase ini-cial de hidratación se llama fraguado y se carac-teriza por el paso de la pasta del estado fluido al estado sólido. Esto se observa de forma sencilla por simple presión con un dedo sobre la superficie del hormigón. Posteriormente continúan las reac-ciones de hidratación alcanzando a todos los con-stituyentes del cemento que provocan el endure-cimiento de la masa y que se caracteriza por un progresivo desarrollo de resistencias mecánicas.El fraguado y endurecimiento no son más que dos estados separados convencionalmente; en realidad solo hay un único proceso de hidratación continuo.En el cemento portland, el más frecuente empleado en los hormigones, el primer componente en reac-cionar es el aluminato tricálcico con una duración rápida y corta (hasta 7-28 días). Después el silicato tricálcico, con una aportación inicial importante y continua durante bastante tiempo. A continuación el silicato bicálcico con una aportación inicial débil y muy importante a partir de los 28 días.El fenómeno físico de endurecimiento no tiene fases definidas. El cemento está en polvo y sus partículas o granos se hidratan progresivamente, inicialmente por contacto del agua con la superfi-cie de los granos, formándose algunos compues-tos cristalinos y una gran parte de compuestos microcristalinos asimilables a coloides que forman una película en la superficie del grano. A partir de entonces el endurecimiento continúa dominado por estas estructuras coloidales que envuelven

19

LAS ESTRUCTURAS

los granos del cemento y a través de las cuales progresa la hidratación hasta el núcleo del grano.El hecho de que pueda regularse la veloci-dad con que el cemento amasado pierde su fluidez y se endurece, lo hace un producto muy útil en construcción. Una reacción rápida de hidratación y endurecimiento dificultaría su trans-porte y una cómoda puesta en obra rellenando todos los huecos en los encofrados. Una reac-ción lenta aplazaría de forma importante el desar-rollo de resistencias mecánicas. En las fábricas de cemento se consigue controlando la cantidad de yeso que se añade al clinker de cemento. En la planta de hormigón, donde se mezcla la pasta de cemento y agua con los áridos, también se

pueden añadir productos que regulan el tiempo de fraguado.En condiciones normales un hormigón port-land normal comienza a fraguar entre 30 y 45 minutos después de que ha quedado en reposo en los moldes y termina el fraguado trascurri-das sobre 10 ó 12 horas. Después comienza el endurecimiento que lleva un ritmo rápido en los primeros días hasta llegar al primer mes, para después aumentar más lentamente hasta llegar al año donde prácticamente se estabiliza. En el cuadro siguiente se observa la evolución de la re-sistencia a compresión de un hormigón tomando como unidad la resistencia a 28 días, siendo cifras orientativas:

Evolución de la Resistencia a compresión de un Hormigón Portland normal

Edad del hormigón en días

Resistencia a compresión

3 7 28 90 360 0,40 0,65 1,00 1,20 1,35

RESISTENCIAEn el proyecto previo de los elementos, la Resistencia característica (fck) del hormigón es aquella que se adopta en todos los cálculos como resistencia a compresión del mismo, y dando por hecho que el hormigón que se ejecutará resistirá ese valor se dimensionan las medidas de todos los elementos estructurales.La Resistencia característica de proyecto (fck) establece por tanto el límite inferior, debiendo cumplirse que cada amasada de hormigón colocada tenga esa resistencia como mínimo. En la práctica, en la obra se realizan ensayos estadísticos de resistencias de los hormigones que se colocan y el 95% de los mismos debe ser superior a fck, considerándose que con el nivel actual de la tecnología del hormigón, una fracción defectuosa del 5% es perfectamente aceptable.La resistencia del hormigón a compresión se obtiene en ensayos de rotura a compresión de probetas cilín-dricas normalizadas realizados a los 28 días de edad y fabricadas con las mismas amasadas puestas en obra. La Instrucción española (EHE) recomienda utilizar la siguiente serie de resistencias características a compresión a 28 días (medidas en Newton/mm²): 20; 25; 30, 35; 40; 45 y 50. Por ello, las Plantas de fabricación de hormigón suministran habitualmente hormigones que garantizan estas resistencias.

20

LAS ESTRUCTURAS

pactación. Se trata de un parámetro fundamental en el hormigón fresco.Entre los ensayos que existen para determinar la consistencia, el más empleado es el cono de Abrams. Consiste en llenar con hormigón fresco un molde troncocónico de 30 cm de altura. La pér-dida de altura que se produce cuando se retira el molde, es la medida que define la consistencia.Los hormigones se clasifican por su consistencia en secos, plásticos, blandos y fluidos tal como se indica en la tabla siguiente:

CONSISTENCIA DEL HORMIGÓN FRESCOLa consistencia es la mayor o menor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse y consiguientemente para ocupar todos los huecos del molde o encofrado. Influyen en ella distintos factores, especialmente la cantidad de agua de amasado, pero también el tamaño máximo del árido, la forma de los áridos y su granulometría.La consistencia se fija antes de la puesta en obra, analizando cual es la más adecuada para la colo-cación según los medios que se dispone de com-

Consistencia de los hormigones frescos

Consistencia Asiento en cono de Abrams (cm) Compactación

Líquida 16-20 Picado con barraFluida 10-15 Picado con barra

Blanda 6-9 Picado con barraPlástica 3-5 VibradoSeca 0-2 Vibrado

DURABILIDADSe define en la Instrucción española EHE, la dura-bilidad del hormigón como la capacidad para com-portarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas y químicas agresivas a lo largo de la vida útil de la estructura protegiendo también las ar-maduras y elementos metálicos embebidos en su interior. Por tanto no solo hay que considerar los efectos provocados por las cargas y solicitaciones, sino también las condiciones físicas y químicas a las que se expone. Por ello se considera el tipo de ambiente en que se va a encontrar la estructura y que puede afectar a la corrosión de las armadu-ras, ambientes químicos agresivos, zonas afecta-das por ciclos de hielo-deshielo, etc.

Para garantizar la durabilidad del hormigón y la protección de las armaduras frente a la cor-rosión es importante realizar un hormigón con una permeabilidad reducida, realizando una mezcla con una relación agua/cemento baja, una compactación idónea, un peso en cemento adecuado y la hidratación suficiente de éste aña-diendo agua de curado para completarlo. De esta forma se consigue que haya los menos poros po-sibles y una red capilar interna poco comunicada y así se reducen los ataques al hormigón.En los casos de existencia de sulfatos en el terre-no o de agua de mar se deben emplear cementos especiales. Para prevenir la corrosión de armadu-ras hay que cuidar el recubrimiento mínimo de las mismas.

21

LAS ESTRUCTURAS

TIPOS DE HORMIGÓN En la Instrucción española (EHE), publicada en 1998, los hormigones están tipificados según el siguiente formato siendo obligatorio referirse de esta forma en los planos y demás documentos de proyecto, así como en la fabricación y puesta en obra:Hormigón T – R / C / TM / AT: se denominará HM cuando sea hormigón en masa, HA cuando sea hormigón armado y HP cuando sea hormigón pretensado.R: resistencia característica del hormigón expresada en N/mm².C: letra inicial del tipo de consistencia: S Seca, P plástica, B Blanda, F Fluida y L Líquida.TM: tamaño máximo del árido expresado en milímetros.A: designación del ambiente a que estará expuesto el hormigón.

También se suele referir a él denominándolo simplemente hormigón. Es el material obtenido al mezclar mento portland, agua y áridos de varios tamaños, superiores e inferiores a 5 mm, es decir, con grava y arena.Es el hormigón que no contiene en su interior armaduras de acero. Este hormigón solo es apto para resistir esfuerzos de compresión.Es el hormigón que en su interior tiene armaduras de acero, debidamente calcu-ladas y situadas. Este hormigón es apto para resistir esfuerzos de compresión y tracción. Los esfuerzos de tracción los resisten las armaduras de acero. Es el hormigón más habitual.Es el hormigón que tiene en su interior una armadura de acero especial sometida a tracción. Puede ser pre-tensado si la armadura se ha tensado antes de colocar el hormigón fresco o post-tensado si la armadura se tensa cuando el hormigón ha adquirido su resistencia.Es una mezcla de cemento, agua y arena (árido fino), es decir, un hormigón normal sin árido grueso. Es el hormigón que tiene embebidos en su interior grandes piedras de dimensión no inferior a 30 cm.Es aquel que sólo tiene árido grueso, es decir, no tiene arena (árido menor de 5 mm).Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones químicas, resultando un hormigón baja densidad.Fabricados con áridos de densidades superiores a los habituales (normalmente barita, magnetita, hematita...) El hormigón pesado se utiliza para blindar estructu-ras y proteger frente a la radiación.

Hormigón de alta densidad

Hormigón aireado o celular

Hormigón sin finos

Hormigón ciclópeo

Mortero

Hormigón pretensado

Hormigón armado

Hormigón en masa

Hormigón ordinario

Tipos de Hormigón

22

LAS ESTRUCTURAS

CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPONENTES DEL HORMIGÓN

CementoLos cementos son productos que amasados con agua fraguan y endurecen formándose nuevos compuestos resultantes de reacciones de hidrat-ación que son estables tanto al aire como sumer-gidos en agua.Hay varios tipos de cementos. Las propiedades de cada uno de ellos están íntimamente asociadas a la composición química de sus componentes ini-ciales, que se expresa en forma de sus óxidos, y que según cuales sean formaran compuestos resultantes distintos en las reacciones de hidrat-ación.Cada tipo de cemento está indicado para unos usos determinados; también las condiciones am-bientales determinan el tipo y clase del cemento afectando a la durabilidad de los hormigones. Los tipos y denominaciones de los cementos y sus componentes están normalizados y sujetos a estrictas condiciones. La norma española esta-blece los siguientes tipos: cementos comunes, los

resistentes a los sulfatos, los resistentes al agua de mar, los de bajo calor de hidratación, los ce-mentos blancos, los de usos especiales y los de aluminato de calcio. Los cementos comunes son el grupo más importante y dentro de ellos el port-land es el habitual. En España sólo pueden uti-lizarse los cementos legalmente comercializados en la Unión Europea y están sujetos a lo previsto en leyes específicas.Además del tipo de cemento, el segundo factor que determina la calidad del cemento, es su clase o resistencia a compresión a 28 días. Esta se determina en un mortero normalizado y expresa la resistencia mínima, la cual debe ser siempre superada en la fabricación del cemento. No es lo mismo, ni debe confundirse la resistencia del ce-mento con la del hormigón, pues la del cemento corresponde a componentes normalizados y la del hormigón dependerá de todos y cada uno de sus componentes. Pero si el hormigón está bien dosificado a mayor resistencia del cemento corre-sponde mayor resistencia del hormigón. La norma española establece las siguientes clases de re-sistencias:

Especificaciones de las diversas clases de cementos

Clase de resistencia Resistencia (N/mm²) Fraguado Expansión (mm)

32,5N >16,0 32,5—52,5 >75,0 <12,0 <10,0

32,5R >10,0 32,5—52,5 >75,0 <12,0 <10,0

42,5N >10,0 42,5—62,5 >60,0 <12,0 <10,0

42,5R >20,0 42,5—62,5 >60,0 <12,0 <10,0

52,5N >20,0 >52,5 >45,0 <12,0 <10,0

52,5R >30,0 >52,5 >45,0 <12,0 <10,0

a 2 días / a 7 días / a 28 días Inicio (minutos) / Final (horas)

23

LAS ESTRUCTURAS

N = Resistencia inicial normal. R = Alta resistencia inicial.Este cuadro es aplicable a los cementos comunes, es decir, al portland,a los portland con adiciones, a los siderúrgicos, a los puzolánicos y a los compuestos.El cemento se encuentra en polvo y la finura de su molido es determinante en sus propiedades conglomerantes, influyendo decisivamente en la velocidad de las reacciones químicas de su fra-guado y primer endurecimiento. Al mezclarse con el agua los granos de cemento se hidratan sólo en una profundidad de 0,01 mm, por lo que si los granos fuesen muy gruesos el rendimiento de la hidratación sería pequeño al quedar en el interior un núcleo inerte. Sin embargo una finura exce-siva provoca una retracción y calor de hidratación elevados. Además dado que las resistencias au-mentan con la finura hay que llegar a una solución de compromiso, el cemento debe estar finamente molido pero no en exceso.El almacenamiento de los cementos a granel se realiza en silos estancos que no permitan la con-taminación del cemento y deben estar protegidos de la humedad. En los cementos suministrados en sacos, el almacenamiento debe realizarse en lo-cales cubiertos, ventilados, protegidos de la lluvia y del sol. Un almacenamiento prolongado puede provocar la hidratación de las partículas más finas por meteorización perdiendo su valor hidráulico y que supone un retraso del fraguado y disminución de resistencias. Cemento portlandEl cemento portland se obtiene al calcinar a unos 1.500 °C mezclas preparadas artificialmente de

calizas y arcillas. El producto resultante, llamado clinker, se muele añadiendo una cantidad adecua-da de regulador de fraguado, que suele ser piedra de yeso natural.La composición química media de un portland, según Calleja, está formada por un 62,5% de CaO (cal combinada), un 21% de SiO2 (sílice), un 6,5% de Al2O3 (alúmina), un 2,5% de Fe2O3 (hierro) y otros minoritarios. Estos cuatro componentes son los principales del cemento, de carácter básico la cal y de carácter ácido los otros tres. Estos com-ponentes no se encuentran libres en el cemento, sino combinados formando silicatos, aluminatos y ferritos cálcicos, que son los componentes hidráu-licos del mismo o componentes potenciales. Un clinker de cemento portland de tipo medio con-tiene:Silicato tricálcico (3CaO•SiO2).................................. 40% a 50%

Silicato bicálcico (2CaO•SiO2).................................. 20% a 30%

Aluminato tricálcico (3CaO•Al2O3)............................ 10% a 15%

Aluminatoferrito tetracálcico (4CaO•Al2O3•Fe2O3)....... 5% a 10%

Las dos principales reacciones de hidratación, que originan el proceso de fraguado y endurecimiento son:2(3CaO•SiO2) + (x+3)H2O → 3CaO•2SiO2 x H2O + 3Ca(OH)2

2(2CaO•SiO2) + (x+1)H2O → 3CaO•2SiO2 x H2O + Ca(OH)2

El silicato tricálcico es el compuesto activo por excelencia del cemento pues desarrolla una re-sistencia inicial elevada y un calor de hidratación también elevado. Fragua lentamente y tiene un endurecimiento bastante rápido. En los ce-mento de endurecimiento rápido y en los de alta resistencia aparece en una proporción superior a la habitual.El silicato bicálcico es el que desarrolla en el ce-mento la resistencia a largo plazo, es lento en su

24

LAS ESTRUCTURAS

fraguado y en su endurecimiento. Su estabilidad química es mayor que la del silicato tricálcico, por ello los cementos resistentes a los sulfatos llevan un alto contenido de silicato bicálcico.El aluminato tricálcico es el compuesto que gobierna el fraguado y las resistencias a corto. Su estabilidad química es buena frente al agua de mar pero muy débil a los sulfatos. Al objeto de frenar la rápida reacción del aluminato tricálcico con el agua y regular el tiempo de fraguado del cemento se añade al clinker piedra de yeso.El aluminatoferrito tetracálcico no participa en las resistencias mecánicas, su presencia es necesaria por el aporte de fundentes de hierro en la fabricación del clinker. Otros cementosEn España existen los llamados cementos portland con adiciones activas que además de los componente principales de clinker y piedra de yeso, contienen uno de estos componentes adicio-nales hasta un 35% del peso del cemento: esco-ria siderúrgica, humo de sílice, puzolana natural, puzolana natural calcinada, ceniza volante silícea, ceniza volante calcárea, esquistos calcinados o caliza.Los cementos de alta resistencia inicial, los resistentes a los sulfatos, los de bajo calor de hidratación o los blancos suelen ser portland es-peciales y para ellos e limitan o potencian alguno de los cuatro componentes básicos del clinker.El cemento siderúrgico se obtiene por molturación conjunta de clinker de portland y regulador de fraguado en proporción de 5-64% con escoria siderúrgica en proporción de 36-95%.Constituye la familia de los cementos fríos. La es-

coria se obtiene enfriando bruscamente en agua la ganga fundida procedente de procesos siderúr-gicos; en este enfriamiento la escoria se vitrifica y se vuelve activa hidraúlicamente por su contenido en cal combinada. La escoria por si sola fragua y endurece lentamente, por lo que para acelerarlo se añade el clinker de portland.El cemento puzolánico es una mezcla de clinker de portland y regulador de fraguado en proporción de 45-89% con puzolana en proporción del 11-55%. La puzolana natural tiene origen volcánico y aunque no posee propiedades conglomerantes contiene sílice y alúmina capaces de fijar la cal en presencia de agua formando compuestos con propiedades hidráulicas. La puzolana artificial tiene propiedades análogas y se encuentran en las cenizas volantes, la tierra de diatomeas o las arcillas activas.El cemento aluminoso se obtiene por fusión de caliza y bauxita. El constituyente principal de este cemento es el aluminato monocálcico.

ÁridosLos áridos deben poseer por lo menos la misma resistencia y durabilidad que se exija al hormigón. No se deben emplear calizas blandas, feldespa-tos, yesos, piritas o rocas friables o porosas. Para la durabilidad en medios agresivos serán mejores los áridos silíceos, los procedentes de la tritu-ración de rocas volcánicas o los de calizas sanas y densas.El árido que tiene mayor responsabilidad en el conjunto es la arena. Según Jiménez Montoya no es posible hacer un buen hormigón sin una buena arena. Las mejores arenas son las de río, que nor-malmente son cuarzo puro, por lo que aseguran

25

LAS ESTRUCTURAS

su resistencia y durabilidad.Con áridos naturales rodados, los hormigones son más trabajables y requieren menos agua de amasado que los áridos de machaqueo, tenién-dose además la garantía de que son piedras duras y limpias. Los áridos machacados procedentes de trituración, al tener más caras de fractura cuesta más ponerlos en obra, pero se traban mejor y se refleja en una mayor resistencia.Si los áridos rodados están contaminados o mez-clados con arcilla, es imprescindible lavarlos para eliminar la camisa que envuelve los granos y que disminuiría su adherencia a la pasta de hor-migón. De igual manera los áridos de machaqueo suelen estar rodeados de polvo de machaqueo que supone un incremento de finos al hormigón, precisa más agua de amasado y darán menores resistencias por lo que suelen lavarse.Los áridos que se emplean en hormigones se ob-tienen mezclando tres o cuatro grupos de distintos tamaños para alcanzar una granulometría óptima. Tres factores intervienen en una granulometría adecuada: el tamaño máximo del árido, la com-pacidad y el contenido de granos finos. Cuando mayor sea el tamaño máximo del árido, menores serán las necesidades de cemento y de agua, pero el tamaño máximo viene limitado por las dimen-siones mínimas del elemento a construir o por la separación entre armaduras, ya que esos huecos deben quedar rellenos por el hormigón y, por tanto, por los áridos de mayor tamaño. En una mezcla de áridos una compacidad elevada es aquella que deja pocos huecos; se consigue con mezclas po-bres en arenas y gran proporción de áridos grue-sos, precisando poca agua de amasado; su gran dificultad es conseguir compactar el hormigón,

pero si se dispone de medios suficientes para ello el resultado son hormigones muy resistentes. En cuanto al contenido de granos finos, estos hacen la mezcla más trabajable pero precisan más agua de amasado y de cemento. En cada caso hay que encontrar una fórmula de compromiso teniendo en cuenta los distintos factores. Las parábolas de Fuller y de Bolomey dan dos familias de cur-vas granulométricas muy utilizadas para obtener adecuadas dosificaciones de áridos.

AguaEl agua de amasado interviene en las reacciones de hidratación del cemento. La cantidad de la mis-ma debe ser la estricta necesaria, pues la sobran-te que no interviene en la hidratación del cemento se evaporará y creará huecos en el hormigón disminuyendo la resistencia del mismo. Puede estimarse que cada litro de agua de amasado de exceso supone anular dos kilos de cemento en la mezcla. Sin embargo una reducción excesiva de agua originaría una mezcla seca, poco manejable y muy difícil de colocar en obra. Por ello es un dato muy importante fijar adecuadamente la can-tidad de agua.Durante el fraguado y primer endurecimiento del hormigón se añade el agua de curado para evi-tar la desecación y mejorar la hidratación del ce-mento.Ambas, el agua destinada al amasado, como la destinada al curado deben ser aptas para cumplir su función. El agua de curado es muy importante que sea apta pues puede afectar más negativa-mente a las reacciones químicas cuando se está endureciendo el hormigón. Normalmente el agua apta suele coincidir con la potable y están normal-

26

LAS ESTRUCTURAS

izados una serie de parámetros que debe cumplir. Así en la normativa está limitado el pH, el con-tenido en sulfatos, en ion cloro y los hidratos de carbono.Cuando una masa es excesivamente fluida o muy seca hay peligro de que se produzca el fenómeno de la segregación (separación del hormigón en sus componentes: áridos, cemento y agua). Suele presentarse cuando se hormigona con caídas de material superiores a los 2 metros.

HIERROEl hierro o fierro es un elemento químico de núme-ro atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe (del latín fĕrrum) y tiene una masa atómica de 55,6 u.Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. El núcleo de la Tierra está for-mado principalmente por hierro y níquel, gene-rando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro. En cosmología, es un metal muy especial, pues es el metal más pesado que puede producir la fusión en el núcleo de estrellas masivas; los elementos más pesados que el hierro solo pueden ser creados en supernovas.Es un metal maleable, de color gris plateado y pre-senta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y pesado.

Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxi-dos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.Es el elemento más pesado que se produce exo-térmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nu-cleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).Presenta diferentes formas estructurales depen-diendo de la temperatura y presión. A presión at-mosférica:Hierro-α: estable hasta los 911 °C. El sistema cristalino es una red cúbica centrada en el cuerpo (bcc).Hierro-γ: 911 °C - 1392 °C; presenta una red cúbi-ca centrada en las caras (fcc).Hierro-δ: 1392 °C - 1539 °C; vuelve a presentar una red cúbica centrada en el cuerpo.Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura hexagonal compacta (hcp).El hierro presenta las características necesarias ante la tensión, por este motivo se utiliza como armazón para el hormigón armado. La mayoría de ocasiones se presenta como varillas por su capaci-dad de tensión ante los esfuerzos y las cargas.Como se mencionó antes, el hierro es uno de los materiales más utilizado para estructuras sopor-tantes y es, junto con el hormigón, una gran com-binación como sistema constructivo para la elabo-ración de edificaciones y estructuras.

27

LAS ESTRUCTURAS

CONCLUSIÓNLas construcciones de edificaciones son un gran proceso y trabajo del que sin duda se debe conocer con mucha exactitud, ya sea desde la construcción de sus cimientos y elementos soportantes como lo son las vigas estudiadas anteriormente, como su forma diseño y resistencia, y es muy útil saber cómo actúan los materiales aplicados a los elementos. En este caso, se llega a alcanzar un gran conocimiento en cuanto a las vigas, que son elementos soportantes muy importantes en las edificaciones, y que cuentan con varios tipos tanto en función, como las vigas cargador, banquina, entrepiso, etc., como en forma y estructura como lo son las vigas simplemente apoyadas, en cantiliver, continuas, entre otras.Como conclusión con respecto a la comparación de una viga con un insecto palo (María Seca), se denota como una estructura tan larga, que parece tan frágil, puede ser verdaderamente un gran apoyo y una estructura resistente con sus apoyos y condiciones de forma, como lo son exoesqueleto-músculos, y armazón-hormigón.El sistema constructivo estudiado del hormigón, es uno de los más utilizados para la construcción de edificaciones que necesiten una gran estabilidad. En este caso se define detalladamente como se utiliza este sistema, desde los componentes con los que cuenta como el cemento, arena, piedra, agua, hierro, hasta las resistencias que se obtienen al aplicar este producto según las cargas que puede resistir el tipo de cemento.Con el conocimiento adquirido, se pueden concluir que las vigas, como se mencionó anteriormente, son una parte importante para la elaboración y estabilidad de una construcción, y que, conociendo sus distintas formas, tipos y funciones, se pueden logran grandes diseños como los mencionados en cierta ocasión, que le dan ese toque a las edificaciones necesario para lograr una gran esbeltez, sin perder de lado su condición de rigidez y soporte, y que conociendo sus deformaciones como la flexión, o el pandeo de estas se logra contrarrestar estos efectos aplicando las técnicas y apoyos necesarios para finalmente lograr el diseño establecido.

28

LAS ESTRUCTURAS

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS1. Parro. (2011). Diccionario de Arquitectura y Construcción. Recuperado el 29 de Agosto de 2011, de http://www.parro.com.ar/definiciones.php2. Dietsche, K.-H. (2005). Manual de la técnica del automóvil. Reverte.3. Díez, G. (2008). Nociones prácticas de diseño estructural: para sistemas isostáticos en arquitec-tura. Nobuko.4. Moisset De Espanes, D. (2003). Intuición y razonamiento en el diseño estructural. Bogotá: Es-cala.5. Seguí, W. (2000). DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO CON LRFD.Cengage Learning Edi-tores.6. Strieter, A. (s.f.). Walking Stick. Recuperado el 20 de Setiembre de 2011, de http://www.anywhere-costarica.com/flora-fauna/invertebrates/walking-stick7. Murty, M. (2002). Dynamic response of lattice towers and guyed masts.ASCE Publications.Strieter, A. (s.f.). Walking Stick.Recuperado el 20 de Setiembre de 2011, de http://www.anywherecostarica.com/flora-fauna/invertebrates/walking-stickEscosa. (s.f). Cuál es la diferencia entre pretensado y postensado? Recuperado el 20 de agosto de 2011, de http://www.escosa-construccion.com/cual-es-la-diferencia-entre-pretensado-y-postensado.Arqhys. (s.f). Hormigón pretensado. Recuperado el 20 de agosto de 2011, de http://www.arqhys.com/con-tenidos/pretensado-hormigon.html.8. CEAC. (1984). Diccionario de la Construcción. Barcelona Edic. CEAC9. Parro. (2011). Diccionario de Arquitectura y Construcción. Recuperado el 15 de setiembre de 2011, de http://www.parro.com.ar/definicion-de-voladizo10. Heredia. M. (2011) Archys Architecture Site. Recuperado el 3 de setiembre de 2011, de http://www.arqhys.com/contenidos/peralte-transicion.html11. Ingeniería Civil. (2011). Ingeniería Civil. Recuperado el 3 de setiembre de 2011, de http://ingenieria-civil2009.blogspot.com/2009/04/vias-ferreas-definicion-de-peralte.html12. Heyman, Jacques (2001). La ciencia de las estructuras. Instituto Juan de Herrera (Madrid). ISBN 84-95365-98-7.13. Choisy, Auguste, y col. (1999). El arte de construir en Roma. Ed. Reverté. ISBN 84-89977-67-4.14. James Strike, Salvador; Pérez Arroyo, María Jesús (2004). De la construcción a los proyectos. Ed. Reverté. ISBN 84-291-2101-3.15. Solá-Morales Rubió, Ignasi de, y col. (2001). Introducción a la arquitectura. Conceptos fundamen-tales. Edicions UPC. ISBN 84-8301-533-1.16. Arredondo, F. (1972). Estudio de materiales: V.-Hormigones. Madrid: Consejo Superior de Investi-gaciones Científicas. Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cemento.

29

LAS ESTRUCTURAS

17. Soria, F. (1972). Estudio de materiales: IV.-Conglomerantes Hidráulicos. Madrid: Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cemento.18. Jiménez Montoya P., García Meseguer A., Morán Cabré F. (1987). Hormigón Armado Tomo I. Bar-celona: Editorial Gustavo Gili S.A... ISBN 84-252-0758-4.19. España. Leyes y decretos. Normas Técnicas (1999). Instrucción de Hormigón Estructural. EHE. Centro de publicaciones del Ministerio de Fomento. ISBN 84-498-0396-9.20. Tejero Juez, Enrique (1987). Hormigón Armado. Colegio Oficial de Arquitectos de Aragón. ISBN 84-600-6347-4.21. Jürgen MattheiB. (1980). HORMIGÓN armado aligerado pretensado. Ed. Reverté S.A... ISBN 84-291-2057-2.22. Ortiz Berrocal, Luis. McGraw-Hill. ed. Resistencia de Materiales. Aravaca (Madrid). ISBN 84-7651-512-3.23. Monleón Cremades, S., Análisis de vigas, arcos, placas y láminas, Ed. UPV, 1999, ISBN 84-7721-769-624. Moore, F (1999). Comprensión de las estructuras en arquitectura. McGraw- Hill Interamericana Editores, S.A (México) ISBN 0-07-043253-8

30