introducción a las estructuras -...

Introduccin a las Estructuras - Jorge Bernal Libro: Captulo tres - Continuidad.

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Introduccin a las Estructuras

Captulo tres: Continuidad en las estruc-

turas (2)

Parte DOS

6. Entrepisos. Las condiciones que deben reunir los entrepisos son todas relati-

vas al confort; horizontales planos y con deformacin mnima ante las

cargas de uso. El hombre puede trasladarse en autos, en mnibus, en

aviones, todos artefactos que estn en movimiento. Pero el hombre no

admite que se mueva el piso de su oficina o departamento de vivienda.

Por ello los entrepisos son diseados con un rigoroso control de la elsti-

ca o de la vibracin, tanto que para el diseo existen en las normativas

las alturas mnimas o espesor, esto en el caso del hormign armado.

Los de madera o metlicos se deben controlar mediante las ecuaciones

especiales de elstica.

Los antiguos entrepisos se ejecutaban en su totalidad con madera.

Los tirantes soportaban las tablas del piso.


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Luego con el advenimiento de los perfiles normalizados de hierro

se construyeron durante un tiempo con la combinacin de vigas de hie-

rro y entablonado de maderas.

Con la notable tecnologa del tratamiento qumico y mecnico de

las maderas, se han logrado placas y tirantes de elevada resistencia y

homogeneidad. Las placas formadas por varias lminas pegadas de dife-

rentes espesores pueden ser utilizadas como pisos.

Los tirantes o vigas soportes pueden ser metlicos o tambin de

maderas macizas o reticuladas.

Con la llegada del hormign armado aparecen los denominados

entrepisos pesados en ellos se combina la resistencia a la compresin

del hormign con la de traccin de las barras de acero. Poseen diferentes

diseos, desde las losas macizas, las alivianadas con bloques huecos, las

nervuradas y las ms utilizadas en la actualidad la combinacin de vi-

guetas pretensadas prefabricadas con bloques y capa de compresin de

hormign.


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Losa maciza:

Toda la seccin es hormign con las barras de hierros que se

ubican en las zonas de traccin de los tramos o apoyos.

Losa alivianada:

Se utilizan ladrillos de grandes huecos de cermico o de

mortero comprimido. Se los colocan en las regiones de

traccin. Se dejan nervios donde se alojan las armaduras. El

sistema tiene la ventaja de disminuir el peso propio de la

losa.

Losa nervurada:

Se las utilizan para salvar grandes luces. Se ejecutan nervios

con separaciones de unos 70 centmetros. Poseen una

elevada resistena a la flexin debido a la altura que se logra

en los nervios. La desventaja es la altura que se pierde de

piso a piso, con este sistema la distancia entre pisos es de

unos 3,20 metros.

Losa de viguetas pretensadas:

Para reduir cargas y evitar el uso de enconfrados, cada da es

mayor la utilizacin de viguetas pretensadas con bloques

livianos que pueden ser de cermicos, cemento comprimido

o de polister expandido.

Losas pretensadas huecas:

Es el mismo sistema indicado en el punto anterior de las

cubiertas.

7. Columnas.

General.

Las columnas en los edificios tienen por finalidad soportar las

cargas concentradas. Es el pensamiento de Torroja que da un toque filo-

sfico al escribir:

Su misin es la sntesis de toda la finalidad constructiva:

soportar. Palabra que, en nuestra lengua, tiene algo de conformi-

dad y de humilde renuncia a vanos derechos que, cuando se acep-

ta voluntariamente y en razn o ideal de servicio, alcanza los l-


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mites sublimes de las mejores virtudes. Soportar es, aqu, resistir;

y, por eso, la columna es emblema de fortaleza.

Las columnas deben poseer la fortaleza necesaria para resistir las

cargas y tambin deben tener la seccin justa para ello. Disear colum-

nas requiere de habilidad en el diseo estructural; las acciones que deben

soportar, en lo posible deben ser solo de compresin. Esto es muy difcil

de lograr porque siempre hay excentricidades que provocan efectos de

flexin, entonces la columna est sometida a una de las solicitaciones

ms desfavorables: la flexo compresin.

La situacin ideal, de compresin pura, es cuando la direccin de

la carga coincide con el eje de la columna.

La excentricidad tambin est presente cuando los controles de

obra son dbiles o descuidados. A veces existe negligencia en los replan-

teos realizados durante el avance de la obra. En edificios de varias plan-

tas las columnas no pueden ser visualizadas de manera directa, no se ob-

serva la inmediata inferior al entrepiso de trabajo. Esa dificultad genera

desplazamientos entre ejes.

Otra situacin de excentricidad se da en las columnas externas, las

de medianera. Una de las cargas debe ser vertical y como el ancho de

columna vara segn las cargas que recibe, es inevitable que se produzca

un desplazamiento de los ejes a medida que crece en altura el edificio.


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Cada pieza estructural de un edificio posee una jerarqua particu-

lar en el caso de una falla o colapso. La falla de una losa solo afecta al

rea de esa losa, la falla de una viga puede afectar a la propia viga y a las

losas que apoyan sobre ella. El problema son las columnas, en especial

de planta baja; la falla de una de ellas afecta a todo los que est arriba:

columnas, vigas, paredes, losas.

La figura superior muestra el esquema de una estructura colapsa-

da. Las vigas y losas en general se sostienen a s mismas, mientras que

las columnas, en especial las de planta baja, soportan grandes cargas y

sostienen las cargas superiores. La jerarqua de la columna de planta baja

es mayor que el de otras piezas. Incluso el conjunto de columnas de

planta baja tambin tienen categoras; la columna de esquina arrastra

menos vigas y losas que una columna central del edificio.

Columnas de hormign armado.

Las columnas ejecutadas en hormign armado son de una sola

pieza, macizas. Se componen del hormign y dos tipos de armaduras. La

longitudinal son las barras longitudinales y las horizontales formadas por

marcos cerrados, son los estribos. Ambas armaduras, las longitudinales y

los estribos forman un canasto que mantiene confinado al hormign.

Hacemos un ejercicio de combinacin de dos materiales que en

forma separada no resisten ningn esfuerzo de compresin, pero juntos

alcanzan resistencias elevadas. Es el caso de la arena por un lado y un

recipiente de fina hojalata por otro. Ambos sufren deformaciones si ac-

ta sobre ellos cargas reducidas de compresin. Por ejemplo si apoya-

mos el pie sobre la arena o sobre el delgado envase metlico, antes de

transmitir todo nuestro peso se aplastan o deforman.

Si volcamos la arena dentro del recipiente, esta queda confinada y

la columna arena envase pude resistir elevadas fuerzas de compresin.


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Los hierros en las columnas de hormign armado, especialmente

los estribos actan de una similar; mantienen al hormign confinado y

crean de esa manera en su interior tensiones triaxiales (en las tres direc-

ciones).

Columnas de madera.

Pueden ser macizas, de una sola pieza o tambin combinadas. Este

tipo de columnas se utilizan en general cuando las alturas no son tan

grandes y el efecto de pandeo es bajo. Las secciones de las columnas

macizas son de formas diferentes, segn la disponibilidad de la madera

en el mercado, circulares, rectangulares o cuadradas.

Con la ayuda de piezas de acero los medios de unin en las made-

ra han mejorado. Con ellos, en especial los bulones y tuercas hacen po-

sible las columnas compuestas. Se pueden separar las piezas otorgando a

la seccin transversal mayor inercia en caso de flexo compresin o pan-

deo.

Columnas de hierro.

Las columnas macizas de acero se realizan con los mismos perfi-

les laminados; por la simetra de formas habitualmente se utilizan los

denominados doble . Estas columnas de una sola pieza se emplean

cuando las cargas y las alturas son reducidas.

Cuando se presenta el fenmeno del pandeo o las cargas elevadas,

es necesario emplear otros diseos de columnas, buscando de lograr ma-

yores resistencias con menos material. En estos casos se combinan los

perfiles separndolos mediante presillas soldadas o abulonadas.


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8. Vigas.

General.

Las piezas que componen la estructura de un edificio se los puede

clasificar en macizas, reticuladas y huecas. En cuanto a los materiales

empleados se distinguen las simples, de un solo material y las combina-

das donde se emplean ms de un material.

En el interior de las vigas, los esfuerzos se ajustan a su seccin

transversal. Esta cuestin la estudiaremos en detalle en el Captulo de

Esfuerzos Internos. Ahora solo hacemos una reducida referencia para

interpretar mejor la necesidad de conocer todas las posibilidades que nos

entregan los materiales y sus formas.

Piezas de madera.

La viga maciza de madera es el primer elemento estructural surgi-

do sobre la tierra hace millones de aos atrs. La rama de un rbol es una

viga maciza que trabaja como voladizo, soportando las cargas de su peso

propio, del follaje, del viento y de la nieve. El hombre en sus comienzos

la utiliz tal como la naturaleza se la brindaba, as vemos troncos de r-

boles de seccin circular utilizados como vigas en las primitivas cons-

trucciones y tambin en algunas actuales de zonas rurales alejadas.

Con la llegada de energa y herramientas los troncos pudieron ser

labrados y conformados a secciones establecidas, as surgen las vigas

macizas de madera de seccin cuadrada y rectangular.

En general la de seccin cuadrada son utilizadas para pequeas

luces, por ejemplo las denominadas correas clavadoras; son vigas maci-

zas se seccin cuadrada donde se clavan las chapas de las cubiertas li-


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vianas. Las de seccin rectangular se utilizan para soportar mayores car-

gas y salvar mayores distancias entre apoyos, tales como los cabios o vi-

gas primarias.

Con el desarrollo de tecnologas de fabricacin y qumicos de co-

lado se logran fabricar piezas de madera maciza con la configuracin de

los tipos mostrados en figura. Tambin se pueden armar piezas macizas

de madera de seccin doble T.

Con las posibilidades que brindan los sistemas de unin en made-

ras, tanto metlicos (conectores, tornillos, clavos) como pegamentos

qumicos de alta resistencia, es posible construir vigas reticuladas de las

formas variadas.

La conducta de los esfuerzos internos de una viga maciza respecto

de una reticulada lo hacemos como introduccin anticipada a captulos


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futuros. Lo hacemos con un tirante de madera maciza, de seccin rec-

tangular como se lo muestra en la figura.

Este mismo tirante si lo cortamos de manera longitudinal al me-

dio, obtenemos dos nuevas piezas de la mitad de la altura del original.

Con la incorporacin de montantes y diagonales logramos transformarlo

en una viga reticulada que tendr una resistencia muy superior a la maci-

za original.

Para ayudar a comprender el notable aumento de la resistencia se-

gn el cambio de forma transversal de la viga, hacemos un estudio de la

resistencia de ambas vigas.

Supongamos una viga maciza de dimensiones:

Altura: h = 0,15 metros (15 centmetros).

Base: b = 0,075 metros (7,5 centmetros.

Longitud total entre apoyos: l = 4,00 metros.

En la parte media, debajo de la carga, en el interior de la viga se

producen los mximos esfuerzos, que son de flexin. La viga es obligada

a doblarse con la carga y en su interior se forma una cupla resistente (Cz

= Tz) que es el resultado de los volmenes de tensiones, tal como se

muestra la figura.

Si la madera es del tipo semidura homognea, la carga concentra-

da al medio que puede resistir la viga es de unos 5 kN (500 kg).

Si la viga maciza anterior la transformamos en una viga reticula-

da, modificamos el brazo de palanca interno z, segn nuestras necesi-

dades, hasta ciertos lmite (pandeo lateral), de esa forma generamos una

cupla muy superior a la original. El material que debemos aportar para

fabricar esta viga seran los montantes, diagonales y elementos de unin.

Por supuesto una mayor cantidad de horas de trabajo.


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Lo decimos de otra manera: con un agregado de material y mano

de obra, cambiamos el diseo de la viga y logramos una mayor resisten-

cia, un aumento en la capacidad para sostener la carga concentrada. Es-

tudiamos la capacidad de cargas de tres vigas:

Viga (A) maciza rectangular: 5,0 kN (500 kg).

Viga (B) reticulada de altura total 0,30 metros: 25,0 kN (2500 kg), aumentamos en cinco veces la capacidad de carga.

Viga (C) reticulada de altura total 0,40 metros: 35,0 kN (3500 kg), aumentamos en siete veces la capacidad de carga.

En el esquema las tres vigas de igual material y longitud. Solo

cambia la configuracin: la primera maciza rectangular y las restantes

reticuladas de distinta altura. La capacidad de carga de la viga aumenta

de manera aproximada en relacin directa al brazo de palanca de cupla

interna.

Para facilitar la construccin y en ensamble, las vigas se realizan

con piezas rectas; cordn superior, cordn inferior, montantes y diagona-

les, pero en realidad los esfuerzos no se generan de esa manera tan recti-

lnea y recta. Las mximas eficiencias se observan en soportes diseados

y construidos por la naturaleza. Uno de ellos, lo observamos en los ner-

vios de las hojas, como en la configuracin espacial de huesos de anima-

les. En la figura se muestra ese tipo de viga; el hueso metacarpiano del

guila.


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De todas las figuras de la geometra hechas con barras, el tringu-

lo es la ms efectiva ante la deformacin. Una viga reticulada hecha solo

rectngulos no posee rigidez y se deformar en el instante de accin de

las cargas. Esa misma viga si en uno o varios puntos colocamos una pie-

za que forme un tringulo, eso solo ser suficiente para impedir la ines-

tabilidad.

Para hacer efectiva la triangulacin es necesario que las piezas se

mantengan unidas. El punto de llegada de cada pieza se llama nudo y se

disean segn el tipo de material de la estructura, sea madera o hierro.

La combinacin de la unidad tringulo en la configuracin de

las estructuras, hace posible una infinidad de formas y todas son utiliza-

das en funcin de las exigencias creadas por las cargas externas.

Piezas de perfiles de hierro.

A fines del siglo XIX cuando el acero reduce sus costos, surge la

utilizacin en elementos para la construccin y en pocos aos ms se

normalizan universalmente las secciones transversales. En la mayora de

los casos las vigas metlicas poseen formas transversales donde la mayor

masa o superficie del material se dispone en los extremos de manera tal

de satisfacer la necesidad de la cupla interna.


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Estos perfiles poseen diferentes dimensiones, todos normalizados

a nivel internacional. Con ellos de forma individual o compuesta se lo-

gran diseos para soportar todo tipo de acciones y solicitaciones.

Una de las vigas ms utilizadas universalmente, es la del riel del

ferrocarril. Acta como una viga continua que se apoya en los durmien-

tes con una separacin adecuada a las cargas de los trenes.

Tambin se podra incluir dentro del grupo de vigas macizas aque-

llas obtenidos mediante el plegado de chapas delgadas de acero. De estos

tipos de vigas las ms utilizadas son las tipo C, que se utilizan para las

cargas de las cubiertas de viviendas y otros edificios.

Estas piezas son colocadas en forma individual, son las llamadas

vigas metlicas macizas. En la figura que sigue una estructura metlica

donde las piezas son todas macizas del tipo perfiles normalizados.

En los casos donde las exigencias de esfuerzos son elevadas, se

sustituyen las piezas macizas por otras de mayor eficiencia, son los sis-

temas reticulados donde a todo su largo aparece la figura del tringulo.

Las cerchas o cabriadas metlicas, en general son construidas con

hierros ngulos y los nudos se arman mediante una chapa que une a las

barras que llegan a l.


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Piezas de hormign.

En general es macizo, las vigas y tambin las losas son ejecutadas

con una masa uniforme y continua. En la figura el nudo o unin que en-

sambla la columna, la viga y la losa; todo en un mismo material conti-

nuo, pero en su interior se combinan las barras de acero con el hormi-

gn.

Las vigas de hormign armado comn, en la mayora de los casos

son rectangulares. Cuando la losa se hormigona de manera conjunta, esa

viga acta como una de tipo T. La diferencia en la forma no se en-

cuentra en el aspecto exterior, es en su interior donde cambian las geo-

metras de las barras de acero. En una viga en voladizo las barras se ubi-

can arriba, en la regin de traccin, mientras que en una viga de tramo

simple, las barras estarn abajo.

El hormign cuando se lo prefabrica mediante pretensado o pos-

tensado las formas de las secciones transversales se ajustan al tipo y dis-

tribucin de los esfuerzos internos cuando acten las cargas.


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Como las tareas del pretensado en general se realizan en fbricas,

es posible realizar todas las piezas; columnas, vigas, tableros y hasta ba-

ses y luego ensamblarlas en obra.

9. Nudos. En este captulo nos referimos a los nudos y otros que vienen

estudiamos el apoyo. La diferencia entre uno y otro es la manera de

estudiarlos. Al nudo se lo analiza desde el aspecto constructivo, mientras

que al apoyo desde las condiciones de borde y las solicitaciones.

Nudos en los sistemas discontinuos.

La unin de los elementos estructurales se genera por las diferen-

tes posiciones de las piezas en ese lugar. Se denomina nudo a esa re-

gin de paso de viga a columna o de viga con otra viga. En los esquemas

que siguen se observa que la viga puede girar en el nudo, all existe una

especie de rtula que le da esa libertad.

Mostramos una secuencia de apoyos simples en donde la viga

puede girar sin restricciones, los casos:

Viga de hormign sobre columnas de hormign.

Entrepiso de hormign sobre pared.

Viga metlica sobre columna madera.

Viga madera sobre columna madera.

Viga metlica sobre columna metlica.

Cumbrera de tronco sobre horqueta.


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Nudos en los sistemas continuos.

Maderas:

En la actualidad las estructuras de madera disponen de dispositi-

vos y herramientas que hace posible generar cualquier tipo y forma. Dis-

tinguimos algunas de ellas:

Colas o pegamentos especiales.

Maderas multi laminadas de alta resistencia.

Maderas encoladas en tacos.

Conectores de clavos mltiples.

Bulones auto perforantes.

Hierro.

En los sistemas metlicos soportes de edificios, el hierro es uno de

los materiales empleados desde los comienzos de la ingeniera en cons-

trucciones. Posee cualidades distintas a otros materiales que las enume-

ramos:

ductilidad: es posible conformarlo en fro o en caliente a las formas requeridas en el proyecto.

Soldabilidad: las piezas se pueden unir mediante varios tipos de soldaduras.

Resistencia: es el de ms elevada resistencia.


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La desventaja es la prdida de resistencia con altas temperaturas y

la corrosin en ambientes agresivos. Ambas aislaciones, las trmicas

como las de corrosin elevan sus costos.

Hormign armado.

10. Fundaciones.

General.

Las fundaciones o basamento tienen por finalidad transmitir las

cargas totales del edificio al suelo. Se deben disear en funcin del tipo

de terreno. Un buen diseo de fundaciones se realiza luego de un estudio

del suelo. La variedad tan grande suelos que existe, desde un extremo de

suelos arenosos hasta las arcillas ms activas, imponen diferentes formas

de las fundaciones.

Fundaciones directas.

Son aquellas que apoyan sobre el suelo sin elementos estructurales

intermedios. La base de la figura, es una fundacin aislada directa. Est


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en contacto con el suelo sin la ayuda de elementos tales como pilotes,

cabezales o vigas de atado.

Pueden ser planos superiores inclinados para economizar hormi-

gn que se ajustan a las solicitaciones de las cargas y al tipo de suelo.

Los ngulos de inclinacin deben respetar las pendientes del hormign

en masa fresco, para no utilizar encofrados durante su construccin. Esos

ngulos oscilan entre los 25 a 35 grados. Estas bases son utilizadas para

cargas mayores de las 200 kN.

Las cargas superiores tambin pueden ser planas horizontales. Se

utilizan para cargas reducidas, dado que por la magnitud de dichas fun-

daciones es escasa la economa de hormign que se logra inclinando las

cargas superiores.

En todos los casos la armadura se coloca en la parte inferior. La

colocacin de las barras requiere de cuidados especiales dado que son

armadura que pueden ser atacadas por agentes corrosivos del suelo. Por

ello necesitan de buenos recubrimientos de hormign para protegerlas.

Es aconsejable utilizar espesores no inferiores a los 4 centmetros.

La base con el tronco y la columna generan una pieza de alta rigi-

dez, cualquier esfuerzo de flexin generado en la parte superior de las

columnas son transmitidos al suelo. En ese caso el diagrama de presin

del suelo deja de ser uniforme rectangular. Para evitar esa situacin se

cruzan las barras que llegan de la columna en una zona cercana a la base.

Este dispositivo evita la transferencia de momentos flectores.

Fundaciones lineales.

Tambin llamadas corridas, son fundaciones continuas. Se desa-

rrollan a lo largo de una lnea. Soportan habitualmente cargas de muros

o paredes que transmiten cargas lineales. La fundacin de la figura es

una zapata continua. Se utiliza generalmente para suelos arenosos confi-

nados. Es decir aquellos suelos que no varan de volumen con el conte-

nido de humedad. En algunos casos especiales son utilizadas para resistir

cargas de columnas, cuando stas se encuentran separadas por distancias

cortas (inferiores a los 3 a 4 metros.


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Plateas.

En ocasiones es necesario realizar fundaciones extendidas de pe-

queo espesor, se denominan plateas. Se las utilizan en suelos de muy

baja capacidad soporte o en suelos con arcillas muy activas, la platea

evita los diferenciales de humedad. Este tipo de fundacin es utilizada

para edificios o viviendas portantes, donde todas las paredes actan co-

mo soportes.

Vigas encadenados con pilotes pequeos.

El diseo de las fundaciones debe ajustarse a las caractersticas

del suelo. Para suelos estables, las fundaciones recomendadas son las

que definimos en prrafos anteriores. Pero en presencia de suelos acti-

vos, con las arcillas que se expanden en presencia de humedad y se con-

traen al secarse, hay que utilizar otros diseos de fundaciones.

La ms utiliza para este tipos de suelos es la combinacin de vigas

encadenados con pilotines. Los suelos activos tienen movimientos de

expansin y contraccin espacial. Para reducir los efectos de estos des-

plazamientos se inserta en el terreno un marco rgido (vigas encadenado)


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con anclajes (pilotines); como si fuera un conjunto de clavos tomados de

un bastidor. Las funciones de cada pieza la describimos:

Vigas encadenados:

Son las encargadas de atenuar o evitar los movimientos horizontales

del suelo, tanto en su expansin como en su contraccin. Conforman

un marco rgido donde todo lo que est dentro del mismo se mantie-

ne estable.

Los pilotines:

Actan como una especie de anclaje a profundidad, donde las varia-

ciones de humedad del suelo son mnimas. En ocasiones se piensa

que los encadenados y pilotines actan nicamente para soportar

cargas verticales de arriba hacia abajo. Sin embargo, la mayora de

las veces trabajan para evitar las fisuras en las construcciones que se

producen por la presin que ejerce hacia arriba el hinchamiento de

las arcillas.

Fundaciones indirectas.

Son fundaciones especiales que requieren de pilotes o elementos

como vigas de equilibrio para transmitir de forma adecuada las cargas.

Para los edificios de altura, donde las columnas llegan a nivel del

terreno con grandes cargas (superiores a los 1.000 kN (1 MN), las bases

directas anteriormente definidas son incapaces de soportar dichas accio-

nes. De all la necesidad de usar sistema indirectos.

Pilotes prefabricados hincados:

Los pilotes pueden ser prefabricados y luego hincados en tierra

mediante martinetes especiales. Los largos de los pilotes oscilan entre

los 8 a 12 meros. La ventaja de este pilotaje es la posibilidad de contro-

lar la resistencia del sistema pilote suelo; ese control es posible me-

diante la medicin de la energa entregada por el impacto del piln y la

distancia del descenso del pilote. Es una ventaja. En detrimento, se plan-

tea la vibracin que genera en zonas cercanas al pilotaje en cada impacto

del piln, si es una zona con edificacin vecina, se plantean roturas de

caeras, en especial de cloacas y pluviales.

Pilotes hormigonados en situ:

Se realiza la excavacin o perforacin mediante grandes equipos

que poseen mechas helicoidales que excavan el suelo. Para evitar des-

moronamientos se inyecta en la perforacin lodo bentontico, luego se

coloca la armadura y mediante tubos especiales se baja hormign.


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Cabezales:

Entre la columna y los pilotes se construyen los cabezales. Por su

masa y geometra son los encargados de distribuir las cargas de la co-

lumna a cada uno de los pilotes.

En el esquema superior se muestran las formas geomtricas para

la distribucin de carga de columnas segn la cantidad de pilotes. En

cuadros rellenos se indican las columnas y en lneas de puntos los pilo-

tes.

Bases en medianeras.

Las columnas que se ubican en las medianeras de los edificios

descargan sobre bases excntricas, esto porque no se puede avanzar en la

construccin ms all del plano vertical virtual medianero.


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La base recibe una reaccin del suelo desplazada el eje de colum-

na, entonces se produce una fuerte flexo compresin que obliga a utilizar

dimensiones muy grandes de columnas. Es entonces que se deben utili-

zar otros dispositivos para eliminar esa situacin de flexo compresin,

por ejemplo, se puede desplazar la base hacia el interior y colocar una

sub columna inclinada. Por el cambio de direccin de las cargas se gene-

ra una traccin que se equilibra con una viga superior o tensor.

Otro diseo de fundacin en medianeras es el empleo de vigas de

equilibrio. La base de medianera se conecta con una viga a otra base del

interior. La flexin que genera la reaccin excntrica del suelo es resisti-

da por la viga. En la figura el caso de base adosada a la parte inferior

como placa.

En esta otra imagen, en vez de la placa se construye la base des-

plazada hacia el interior. La eleccin entre estos diseos depende de las

caractersticas del suelo. En esta ltima la profundidad de excavacin es

mayor que la anterior.


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11. Suelos.

Interaccin de los suelos con las estructuras e infraes-tructuras.

Todo lo que se construye de alguna manera u otra termina

asentndose sobre los suelos. Desde una simple vivienda de una sola

planta, un edificio de cientos de metros de altura como un terrapln

de una defensa, se afirman y transmiten sus cargas sobre el suelo.

Al suelo hay que considerarlo como una continuacin de la

sper estructura, o de todo lo que se construye sobre su nivel. Es in-

correcto considerar como disciplinas separadas las estructuras, las

fundaciones y la mecnica de suelos. Cualquier sistema que se cons-

truya es un sistema espacial que tiene una medida de frente, otra de

fondo y tambin, la ms importante una altura. Esta altura en la in-

geniera hay que considerarla desde los estratos ms profundos del

suelo alterado por las cargas hasta el punto ms elevado de la cons-

truccin.

Este error es habitual cometerlo incluso en la construccin

ms simple de una vivienda de paredes portantes. Se considera por

separado la cubierta, luego las paredes, ms abajo las fundaciones y

por ltimo el suelo. Todo como elementos libres y autnomos. La

realidad nos muestra que todos se encuentran ntimamente vincula-

dos.

El esquema muestra una vivienda de una sola planta al lado de

un edificio de altura. En ambos, abajo, est el suelo. Es una buena

gimnasia mental intentar una respuesta a la interaccin edificio

suelo. En la liviana vivienda las cargas son mnimas, ms an, en

suelos arcillosos activos su expansin o contraccin mueve la vi-

vienda; la vivienda flota sobre el suelo. Mientras que el pesado edi-

ficio genera una elevada presin; el suelo superficial no tiene capa-

cidad para resistirlo y es entonces necesario el diseo de fundaciones

con pilotes profundas.

En los edificios bajos, cuando se analiza la interaccin entre

suelo y estructura se debe tener en cuenta la posible variacin de

humedad estacional (verano invierno). Los suelos superficiales po-

seen mayor velocidad en tomar o eliminar humedad, mientras que

los profundos la variacin de su humedad puede ser mnima o hasta

nula. En estos casos, cuando las fundaciones poseen diferentes cotas

de implante, se producen movimientos diferenciales por expansin o

contraccin del suelo que genera fisuras o grietas en la vivienda.


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Composicin.

En la mayora de los suelos existen cinco tipos de elementos

que en su conjunto hacen a la masa:

Las partculas slidas que provienen de la metoriza-cin y arrastre.

El agua libre o molecular que llena los espacios entre partculas.

El aire donde el agua no ha llegado.

El agua capilar, es la que se adhiere a la superficie de las partculas por efecto de las fuerzas electroqumicas

de sus componentes.

Por ltimo, cuando el suelo llega a la saturacin desa-parece gran parte del aire y el agua capilar pierde su

condicin.

Como se genera el suelo.

Las fases muestran el proceso de formacin de los suelos:

1. La piedra en su estado original maciza y homognea. 2. Los procesos ssmicos (mecnicos) quiebran la masa y

provocan grietas y fisuras. Tambin el agua se incorpora

en los vacos y cuando se hiela se expande y genera

fuerzas que aumentan las roturas.

3. El deshielo de las nieves, las lluvias producen un arrastre de los suelos ms finos y se depositan en la parte supe-

rior.

4. Los lugares bajos, cauces de ros o lagos, la sedimenta-cin de slidos acumula partculas ms en superficie.

5. La vegetacin y otros organismos vivos producen la ca-pa de humus sobre las capas anteriores.


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En una vista ms cercana se pueden clasificar los horizontes

o capas de suelo: a) suelos orgnicos, b) suelos de sedimen-

tacin, c) suelos de arrastres por corrientes de agua y ms

profundo los suelos antiguos.

Clasificacin de los suelos:

Hacemos un resumen y luego profundizamos. Destacar la mi-

cro estructura de los suelos y las consecuencias en la macro estructu-

ra de interaccin suelos edificios:

Orgnicos.

Arenas, gravas, ripio, canto rodado.

Limos inorgnicos.

Limos plsticos.

Limos orgnicos.

Loess.

Todos los suelos son parecidos a la estructura de la masa de

hormign; agregados inertes y uno muy fino activo (el cemento).

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