2013 prÁctico de ejecuciÓn de maqueta de vigas, columnas y bases
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PRÁCTICO DE EJECUCIÓN DE MAQUETA DE VIGAS, COLUMNAS Y BASES
Ing. Alberto Elicabe, Arq. Gabriela Asís Ferri
Estructuras II A
UNC Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño.
Córdoba - Argentina
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo se refiere al desarrollo del trabajo práctico de armado de maquetas de alambre y mortero como analogía de la obra de estructura real. La asignatura tiene inscriptos a 500 alumnos, por lo que las visitas a obra involucran variadas dificultades, desde la posibilidad de acceso de grupos numerosos a la adecuada conducción de los mismos durante el recorrido.
El práctico está orientado a alumnos del tercer nivel de la carrera de Arquitectura, los que han tenido un curso previo de las asignaturas Estructuras y Construcciones. Los contenidos abarcan la continuidad estructural, análisis de cargas, modelado de planos, interpretación de resultados, determinación de la armadura necesaria mediante planillas Excel propias y confección de detalles constructivos.
El trabajo colaborativo y voluntarioso de docentes permitió abordar esta experiencia,
merecen un especial agradecimiento la Ing. Alicia Adler, el Ing. Horacio Altamirano, la Ing.
Gabriela Torrisi, la Ing. Dolores Aramburu y la Arq. Laura Bellmann. Y obviamente los
alumnos, por su entusiasmo y predisposición a abordar nuevas experiencias.
OBJETIVOS
El desarrollo de esta actividad tiene los siguientes objetivos:
1. Que el alumno experimente las dificultades involucradas en el proceso de
armado y desarrolle habilidades para sortearlas de modo técnicamente
idóneo.
2. Que explore las distintas posibilidades para fundar columnas sobre bases
superficiales, aisladas o vinculadas. En especial en el caso de columnas
medianeras.
3. Que lleve a la práctica las especificaciones contenidas en los planos de
armado, comprendiendo cuando éstas pueden resultar inadecuadas o
incompletas.
4. Que efectúe el llenado de piezas armadas utilizando mortero cementicio
para experimentar los efectos de una correcta dosificación del mismo, las
dificultades ocasionadas por la concentración de armaduras y la necesidad
del vibrado.
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5. Que visualice las diferencias de volumen de las piezas correspondientes a
superestructura de las de fundaciones.
6. Que interprete la importancia del cómputo de elementos a los fines de
determinar las cantidades de materiales requeridas para su ejecución.
7. Que visualice la rotura de la estructura realizada sometida a carga y elabore
conclusiones sobre la misma.
DESARROLLO
El trabajo práctico se desarrolló en tres etapas:
Primera etapa:
El Profesor Titular de la cátedra ejecutó un modelo similar al que se plantea en el trabajo
práctico a los fines de analizar materiales, herramientas y dispositivos necesarios, los
tiempos de ejecución, las posibles dificultades en el proceso y consideraciones a tener en
cuenta. Luego construyó los dispositivos necesarios, preparó el material para todos los
modelos y elaboró un instructivo complementado con imágenes, detallando cada uno de
los temas a tener en cuenta:
Materiales
Se utiliza alambre galvanizado de 2,11 mm de diámetro (calibre BWG 14), alambre
recocido Nº16 de 1,65 mm de diámetro y para atar alambre negro de Acindar, diámetro
0,71 mm.
El mortero será de cemento y arena gruesa en proporción volumétrica 1:3.
Otros materiales a usar son: cartón de 1 mm de espesor, polyestireno expandido de 3 cm
de espesor, pegamento para el mismo, tablillas de madera y clavos.
Herramientas y dispositivos
Se requieren: alicate para corte diagonal, pinza de punta redonda, pinza de punta plana,
un elemento para golpear la mesa generando vibraciones, balde plástico de albañil de 7 ó
9 lts, cuchara de albañil y vaso dosificador graduado de una capacidad no menor a 250
cm3 y con graduaciones cada 10 cm3.
Es necesario contar con trozos de madera de dimensiones mayores que la sección de los
elementos a ejecutar, en juegos de tres por cada tipo de sección, perforados con taladro
de banco de modo que los orificios queden alineados. La disposición de los orificios será
tal que permita introducir en ellos los clavos alrededor de los cuales se doblarán los
estribos, debe tenerse en cuenta el diámetro del alambre a utilizar para los mismos y el
recubrimiento de mortero previsto para la sección del elemento.
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Proceso de armado del pórtico
A partir de los planos se realizan los cómputos necesarios a fin de determinar las
cantidades de materiales necesarias, bastará con utilizar alambres Nº14 para las
armaduras longitudinales de columnas y vigas y para las principales de bases, en general
podrá utilizarse alambre Nº16 para los estribos.
Debe prestarse especial cuidado en la determinación de las longitudes, la escala a usar
será 1:10. El alambre se proveerá en trozos de 1,20 m que simulan, a escala, barras de
12,00 m. Se lo debe torsionar en frío hasta lograr su enderezado. A tal fin se toma un
extremo mediante una pinza de bloqueo mandibular, morsa o llave stilson y el extremo
opuesto se aprisiona en el mandril de un taladro (es conveniente doblar el alambre para
garantizar que no se suelte). Con unas pocas vueltas se logra el enderezado, tener
presente que este proceso fragiliza el alambre, por lo cual debe darse la mínima
deformación posible.
Se procede luego a cortar las armaduras longitudinales a las longitudes requeridas (no se
las debe doblar). Se doblan los estribos, ya sea en forma continua o bien individual, en el
primer caso se realizan los cortes a fin de obtener estribos individuales. Prestar atención a
los ganchos extremos de los mismos.
Se pasan las barras longitudinales
por los orificios de una de las
maderas, se enhebran los estribos
(sueltos) y se pasan los extremos
opuestos de las barras por los
orificios de la segunda madera.
Se regula la distancia de modo de
mantener las separaciones
necesarias, se comienza a atar los
estribos.
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Deben guardar las separaciones especificadas y atarse en todos los cruces con la
armadura longitudinal. Se procurará ir alternando los ganchos. Se recomienda el uso del
nudo tipo ocho.
Aprisionar ambos extremos con
la pinza de punta plana y
retorcerlos.
Recortar el sobrante con el
alicate.
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Conformado el elemento se agregan las barras longitudinales que corresponda y se las
ata. Dejar como última operación, después de haber ensamblado los distintos elementos,
como viga y columnas, el doblado de los extremos de la armadura longitudinal.
Se deben estribar todos los nudos según dos direcciones perpendiculares. Los estribos,
además de brindar resistencia al esfuerzo de corte e impedir el pandeo de las barras
comprimidas, cumplen una importante función de confinamiento del hormigón la que es
importante cuando la estructura está sometida a acciones dinámicas extremas.
A continuación se procede a encofrar el pórtico, obviamente este paso corresponde a la
ejecución de la maqueta y no guarda relación con el proceso constructivo.
Se marca sobre el cartón la posición del encofrado respetando el recubrimiento previsto y
ajustando las medidas a las de las armaduras. Se pegan al cartón los laterales de
polyestireno que tendrán que tener el espesor adecuado al ancho de las columnas y
vigas. Luego se recorta una tira de polietileno que permita cubrir el cartón para evitar su
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contacto con el mortero. Finalmente se coloca el elemento armado y se taponan los
extremos libres.
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Finalmente se procede al llenado con mortero de cemento – arena gruesa en proporción
1:3.
Se determina la cantidad de mortero necesario, se calcula un 10% más de volumen y se
separa esa cantidad de arena en el balde. Se agrega a continuación el cemento cuyo
volumen será ⅓ del de la arena. Se procede a mezclar bien en seco. Una vez
homogeneizada la mezcla puede comenzar a agregarse el agua de mezclado revolviendo
continuamente. No se agrega toda en una sola operación y se llegará hasta el 80% de la
misma dando un batido enérgico.
El llenado no se efectúa apretando la mezcla sino depositándola y desmenuzándola con
la cuchara a fin de que penetre, se logra un llenado adecuado mediante vibración, la que
puede realizarse golpeando la mesa de trabajo en las proximidades del encofrado.
En la foto se observa que se han mantenido limpias las caras del polyestireno que hace
de encofrado, lo cual evidencia que no se intentó enrasar el mortero con la cuchara sino
que se lo hizo descender por vibración.
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Fundación
De acuerdo a lo indicado por el Profesor Asistente se realizará mediante bases aisladas
vinculadas por riostra, por base vinculada para dos columnas de igual o distinta carga, por
base para columna medianera unida a la base interior por viga de vinculación, por
columna medianera en cantiléver y base desplazada o bien otra disposición. Se muestran
modelos en polyestireno expandido de algunos casos.
Base aislada con carga centrada Bases medianeras vinculadas con tensor
Base medianera con viga de vinculaciónBase medianera desplazada con viga de
vinculación
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Se brinda un ejemplo de base vinculada para dos columnas, la carga de una de ellas
mayor que la de la otra. Las columnas se vinculan mediante una viga de fundación la que
se asienta sobre una zapata.
La resultante de la carga de ambas columnas (R = P1 + P2) debe quedar centrada con
respecto a la reacción del suelo. Si la presión sobre el suelo es uniforme la resultante
debe pasar por el centro de gravedad de la superficie de asiento, así se determina la
longitud 2 a de la base (el peso propio de la base está centrado con respecto a la reacción
del suelo)
El ancho se fija en función de la tensión admisible del suelo.
La reacción del suelo se transmite como carga uniformemente distribuída a la viga de
vinculación, la que reacciona sobre las columnas.
El ancho de la viga debe poder recibir a las columnas dejando 5 cm a cada lado para
apoyar el encofrado. Los estribos de esta viga se diseñan de cuatro ramas a fin de que las
ramas verticales no resulten muy separadas entre sí.
Se ha supuesto que lleva cuatro barras longitudinales en cada cara, ya que es el número
mínimo necesario para poder armar con estribos de cuatro ramas.
x1 P1
P2
R = P1 + P2
x2
a
2 a
b
Peso propio base
Base medianera desplazada con viga de
vinculación
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Finalmente se han colocado las barras inferiores de la zapata.
Se deben preveer armaduras en espera de la columna de la maqueta las que luego se
empalmarán con las inferiores del pórtico previamente llenado, ya que por las
Armadura de la zapata Armadura en espera de
la columna
estribo de 4 ramas
4 barras en cada cara
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dimensiones con las cuales se trabaja sería dificultoso intentar un llenado vertical de la
columna, y para evitarnos el encofrado de viga y columnas que también es difícil de
realizar en una maqueta.
Sección transversal a llenar:
Para una longitud de 58 cm el volumen resulta: 58 cm · 94,5 cm2 = 5481 cm3
Es decir de 5, 481 dm3, por lo que utilizaremos unos 6,0 dm3 de arena y 6,0/3 dm3 = 2,0
dm3 de cemento.
Se dejan las piezas un mínimo de una semana y luego se procede a empalmarlas.
Se atarán las armaduras correspondiente y se colocará en posición horizontal el conjunto
fundación – pórtico. Para esta operación será necesario apoyar sobre polyestireno al pórti
5,00 5,00 6,00
2,5
0 2
,50
4,5
0
Sup. = 94,50 cm2
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Segunda etapa:
El equipo docente diseñó los posibles modelos para cada taller, en función de la
metodología y los objetivos planteados. Cada modelo plantea una complejidad diferente:
vigas con voladizos, bases aisladas con riostras, bases unificadas, bases con viga de
vinculación. Se confeccionaron las vistas y detalles de cada uno en Autocad.
Cada profesor asistente desarrolló el material necesario para iniciar la clase en taller:
láminas de despiece, material ampliatorio, planos de detalles e instructivos de desarrollo.
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Tercera etapa: trabajo en taller
Los alumnos desarrollaron el modelo, uno por taller, trabajando según las indicaciones del
docente. Se distribuyeron en equipos para ejecutar cada uno de los elementos que
conforman el pórtico (viga, columnas, fundaciones, encofrado, mezcla, llenado). Luego
ensamblaron todos los elementos para el llenado de las fundaciones.
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CONCLUSIONES:
Docentes:
Esta actividad, de carácter experimental, permitió desarrollar las habilidades y
capacidades en forma individual y colaborativa y de esta manera afianzar conocimientos y
relacionar la base teórica con la práctica.
Los alumnos pudieron experimentar las dificultades de un proceso constructivo. Si bien
está referido a una maqueta guarda relación con la realidad, y permitió que lograran
comprender las etapas propias de la obra.
Se realizó un proceso de retroalimentación a fin de pulir los inconvenientes emergentes
entre los que figuran el tiempo requerido y la necesidad de incrementar el número de
piezas a ejecutar por taller.
Las consultas realizadas permitieron comprender las dificultades que experimentan los
alumnos con relación a los procesos constructivos.
Pone en evidencia la importancia de una logística adecuada para la utilización de
materiales y de recursos humanos. Por ejemplo material disponible para ejecutar los
distintos elementos (tacos con clavos, herramientas, etc.), y la planificación de los cortes
de los alambres, para los estribos y las barras longitudinales.
Respecto al modelo conviene introducir algunas variantes, por ejemplo, dejar armaduras
en espera en la fundación para el ensamble de la armadura de columna, secuenciado las
tareas de un modo realístico.
Queda como pregunta si es posible coordinar los contenidos de la materia construcciones,
con la tarea que se realiza en éste práctico, ya que se implementa una resolución
estructural-constructiva.
Alumnos:
Solicitamos a los alumnos que expresaran en forma anónima sus conclusiones y
determinaran aspectos positivos y negativos de la experiencia. Es interesante transcribir
algunos comentarios, como también sus paneles síntesis
“Ponemos en práctica muchos conocimientos que en lo teórico se estudia de manera
mecánica”
“terminamos de entender las armaduras que calculamos y en dónde se colocan”
“Cuando lo hicimos nos acordamos de cómo lo estudiamos y seguramente se recuerda
más que a un apunte”
“me ayudó a entender lo que gráficamente no entendía”
“Entendimos como se pasa del cálculo a un plano y cómo de un plano a un pórtico”
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BIBLIOGRAFÍA:
- CABERO ALMENARA, J. “Las TIC y las inteligencias múltiples. Universidad de Sevilla (España-UE) - FERREIRO GRAVI, Ramón. Conferencia. “Una visión de conjunto a una de las alternativas educativas más importantes de los últimos años. El aprendizaje cooperativo.” Revista Electrónica de Investigación Educativa. Redie. México. Vol 9_2. 2007 - ZYGMUNT BAUMAN "Sobre la educación en un mundo líquido".