LAS VIGAS

Según los expertos en construcción, la viga es un elemento que funciona a flexión,

cuya resistencia provoca tensiones de tracción y compresión. Cuando las vigas se

ubican en el perímetro exterior de un forjado, es posible que también se adviertan

tensiones por torsión.

En la jerga de los arquitectos y de los ingenieros que la palabra viga tiene un lugar

central. La viga es un elemento fundamental en la construcción, sea ésta de la

índole que fuera. Será el tipo, calidad y fin de la construcción lo que determinará

medidas, materiales de la viga, y sobre todo, su capacidad de sostener y contener

pesos y tensiones.

El material históricamente en la elaboración de vigas ha sido “la madera” dado que

puede soportar todo tipo de tracción, incluso hasta esfuerzos muy intensos sin

sufrir demasiadas alteraciones, y como no ocurre con otros materiales, como

cerámico o ladrillos próximos a quebrarse ante determinadas presiones qué sí

soporta la viga de madera. 

La madera es un material que presenta, según de qué se obtenga, diferentes

niveles de rigidez. Esta mayor o menor rigidez es la que dará a la viga su

fortaleza. 

Con los avances tecnológicos y el desarrollo industrial, las vigas pasaron a

elaborarse de hierro y luego, de acero y pueden resistir tanto tracción como

compresión.

El hormigón como material de llenado y conformación de vigas, se comenzó a

utilizar en el siglo XIX antes del uso del acero y casi paralelamente a la

implementación del hierro como material de elaboración de las vigas.

Las primeras intuiciones sobre el mecanismo de la flexión en una viga surgen en

el Renacimiento con Leonardo da Vinci, aunque fue Galileo el primero que intentó

dar una explicación científica al comportamiento de una viga. Sin embargo,

fue Coulomb (1736-1806) el primero que propuso las condiciones de equilibrio de

las secciones de la viga y Navier (1785-1836) el que resolvió en 1824

completamente el problema basándose en la proporcionalidad de tensiones y

deformaciones (ley de Hooke) y en la hipótesis de la conservación de las

secciones planas. Continuadores de Navier fueron Saint-Venant y Bresse que

hicieron importantes aportaciones a la resistencia de materiales y al cálculo de las

estructuras hiperestáticas. Sin embargo, no fue hasta 1954 el año en que Livesley

inició el método matricial del cálculo de estructuras empleado hoy masivamente

con el empleo de los ordenadores personales.

Diversos son los materiales que se utilizan a la hora de elaborar las vigas y entre

todos ellos ha destacado la madera ya que tiene la ventaja de que cuenta con una

gran capacidad de tracción. No obstante, además de ella, y centrándonos más en

la actualidad, tenemos que subrayar que lo más habitual es que dichas estructuras

sean realizadas con hormigón, ya sea pretensado, pos tensado o armado.

La ingeniería y la arquitectura utilizan diversas fórmulas para calcular las

pendientes y las deformaciones de las vigas a la hora de ser sometidas a distintos

tipos de cargos. Estos datos son imprescindibles para el desarrollo de las

construcciones.

En el ámbito de la arquitectura también tenemos que subrayar la existencia de una

construcción que recibe el nombre de puente viga. En concreto este puede

definirse como aquel puente que se caracteriza porque sus distintos vanos son

sustentados por vigas. Esta sencillez es la propicia que sea uno de los tipos de

puentes más utilizados, destacando especialmente el hecho de que con frecuencia

es empleado en la construcción de los pasos de peatones en las distintas

autovías.

La viga es el elemento estructural utilizado para cubrir espacios, capaz de soportar

el peso colocado de forma perpendicular al elemento y transportarlo lateralmente a

lo largo del mismo, mediante la resistencia a las fuerzas internas de flexión y corte.

En tal sentido el pre dimensionado de las vigas consiste en determinar las

dimensiones necesarias para que el elemento sea capaz de resistir la flexión y el

corte, así como también debe tener dimensiones tales que la flecha no sea

excesiva. Así, el esquema para cumplir con los requisitos de una viga consiste en:

Determinar las cargas

Cuantificar las fuerzas de diseño

Pre dimensionar mediante criterio de resistencia

Comprobar las dimensiones por rigidez

Los aspectos fundamentales deben considerarse en el diseño de vigas: 

a) Su resistencia para soportar los momentos flectores y los esfuerzos de corte. 

b) Su estabilidad, frente al pandeo lateral torsional o local, debido a las cargas

transversales a su eje longitudinal. 

Las vigas se pueden clasificar: 

- Simples. 

- Continuas. 

Las Vigas Simples: Son las doblemente articuladas en simplemente apoyadas, sin

momento de empotramiento o continuidad. 

Las vigas Continuas: Son las que tienen apoyos intermedios, o están perfecta o

elásticamente empotradas en sus extremos, de modo que existen momentos

positivos en la luz de las vigas, y negativos sobre los apoyos. 

En este orden de ideas, primero se establece la forma en que se obtienen las

fuerzas de diseño, luego se indican los criterios para el pre dimensionado por

resistencia de vigas de madera, acero y concreto armado. A continuación se indica

los principios para obtener las deflexiones en viga y la forma de comprobación en

las vigas con los materiales mencionados. En último lugar se realiza tres ejemplos

de pre dimensionado de vigas.

La viga de hormigón armado como integrante de un conjunto estructural, presenta

diferencias notables con las vigas ejecutadas con otros materiales (madera o

hierro). Y la conceptualización de las desemejanzas debe resultar clara y precisa.

En construcciones de madera o hierro, se distingue fácilmente la separación

existente entre los diferentes elementos componentes de la estructura. 

En esta construcción se visualiza el apoyo. No existe continuidad en ese punto. En

la mayoría de los casos son elementos previamente fabricados para luego

ensamblarlos en obra. Mientras que las obras de hormigón armado “insitu”, todos

los elementos están monolíticamente Una viga constituye una pieza lineal

apoyada que resiste fundamentalmente a flexión. Estas estructuras presentan un

canto e inercia crecientes con luz, puesto que la flexión es directamente

proporcional al cuadrado de la luz. Los puentes viga, por tanto, se basan en

secciones de máxima inercia y de mínimo peso (secciones en doble T, cajones,

etc.).

Las vigas pueden estar simplemente apoyadas en sus extremos, o bien ser vigas

continuas, es decir, apoyadas en varios puntos.

Una viga está pensada para soportar no sólo presión y peso, sino también flexión

y tensión, según cuál finalidad predomine será el concepto de viga para ingeniería

o arquitectura, que predomine. En principio, es importante definir que en la teoría

de vigas se contempla aquello que es denominado ‘resistencia de los materiales’.

Así, es posible calcular la resistencia del material con que está hecha la viga, y

además analizar la tensión de una viga, sus desplazamientos y el esfuerzo que

puede soportar. A lo largo de la historia de la construcción se han utilizado vigas

para innumerables fines y de diferentes materiales. El material por antonomasia en

la elaboración de vigas ha sido la madera dado que puede soportar todo tipo de

tracción, incluso hasta esfuerzos muy intensos sin sufrir demasiadas alteraciones,

y como no ocurre con otros materiales, como cerámico o ladrillos próximos a

quebrarse ante determinadas presiones qué sí soporta la viga de madera.

Principales usos de las vigas de madera, hierro y acero

La viga es una estructura horizontal que puede sostener carga entre dos apoyos

sin crear empuje lateral en éstos. El uso más imponente de una viga, tal vez sea el

que aplica a la estructura de puentes. Su diseño de ingeniería descansa

justamente sobre vigas de calidades y tamaños acordes al tipo y uso de puente

que se desea construir. Esta estructura desarrolla compresión en la parte de arriba

y tensión en la de abajo. Pensemos que los primeros puentes de la humanidad

fueron construidos con vigas de madera: primitivos troncos o vigas que unían dos

orillas. Con vigas de ese material se siguió por siglos. Uno de los más famosos en

la antigüedad es el del persa Jerjes en 481ac construido a través del Helesponto

hecho con vigas de tronco y ramas.

Es en 1840 que se construye en Inglaterra el primer puente de vigas de hierro

forjado.

Luego los puentes llegaron a adquirir dimensiones fastuosas: como tal vez dos de

los más impresionantes hasta ahora diseñados, el de Brooklyn en Nueva York y el

Golden Gate de San Francisco, construidos con vigas de acero. Y también

recordemos los puentes levadizos, como el que está en Río de Janeiro con un

vano hecho con una viga cajón que trabaja como viga continua, que alzada deja

pasar la navegación del río Guanabara. Finalmente, uno de los usos artísticos de

las vigas es desde hace poco más de una década el de las vigas alveolares. Las

vigas alveolares permiten acceder a nuevas formas de arte, un aligeramiento en

las líneas y vanos de mayores dimensiones, uniendo con más armonía los

espacios. Nuevas inspiraciones arquitectónicas parten de la elección de estas

vigas alveolares, que como lo indica su nombre, se fabrican a partir de perfiles en

H laminados en caliente que se cortan según un patrón predeterminado y se

sueldan reconformando una pieza en forma de T. Estas vigas poseen alvéolos

circulares, hexagonales u octogonales, siendo de especial aplicación en las

estructuras de cubiertas en construcciones artísticas. A su vez, la explotación de

minas minerales ha sido asistida desde sus principios por el soporte de las vigas

generalmente ajustadas con gruesas cuerdas a los tirantes de los techos en los

socavones de los túneles.

Actualmente, y como una actualización tecnológica en la construcción existe un

tipo de viga reticulada electrosoldada de acero formada por un alambre

longitudinal superior, a todo el largo de la viga, y dos alambres de acero inferiores

de conformación nervurada, separados entre sí y unidos por dos estribos

continuos de alambre del mismo material a manera de zigzag unificados a ambos

lados de la estructura de la viga y soldados en cada encuentro. Este tipo de viga

tiene la posibilidad de absorber los esfuerzos de flexión que se presentan en los

pre moldeados y la convierte en una óptima solución para guardar el riesgo de la

viga de cualquier movimiento o izaje, evitar las marcas que dejan en los

cielorrasos las vigas comunes y mejorar el comportamiento de las vigas en las

estructuras de tipo sísmicas.

Cada viga tiene un propósito específico, y una etiqueta con la cual cargar. Los

siguientes son sólo un par de esos términos, y el propósito que describen.

Viguetas

Las viguetas son las vigas que están colocadas de forma cercana entre ellas para

soportar el techo y el piso de un edificio. Dado que frecuentemente corren a lo

largo del exterior de un edificio (junto con el interior, como es estructuralmente

necesario) son las vigas que la gente seguramente observa en un edificio sin

terminar.

Pueden ser armadas o pretensadas.

Vigueta armada: En su composición entra el hierro. Se utiliza en forjados planos.

Vigueta pretensada: También entra a formar parte de su composición el hierro,

pero éste se pretensa, y una vez seco y fraguado el hormigón se corta. Se

consiguen mejores resistencias. A su vez pueden ser:

- Autorresistentes: Vigueta capaz de resistir por sí sóla, en un forjado, sin la

colaboración del hormigón vertido en obra, la totalidad de los esfuerzos a los que

habrá de estar sometido el forjado.

- Semirresistentes: Para ejecutar el forjado es necesario el apuntalamiento. La

fabricación industrial de las viguetas producidas en serie se lleva a cabo con

hormigones de gran resistencia, dosificados en peso y controlados en laboratorios.

Las series de viguetas se diferencian entre sí por la cuantía de acero utilizado y

por la excentricidad de las cargas de pretensado, adecuándose cada una de ellas

a los diferentes requerimientos del cálculo estructural.

Dinteles

Los dinteles son las vigas que se pueden ver sobre las aberturas en una pared de

mampostería, tales como ventanas y puertas. Los dinteles se apoyan en sus

extremos para soportar las cargas superiores al espacio del hueco, y son

trasmitidas a las partes macizas laterales.

La carga del dintel se trasmite por efecto del arco parabólico de descarga, formado

en la pared sobre el hueco. Se considera la carga real como la suma del peso del

muro, situado a una altura 0,6 veces el ancho del hueco, sumando los forjados y

cargas aisladas, ubicadas a una altura igual al ancho del hueco. Si es muy

estrecho el muro a los costados del hueco, debe contrarrestarse la componente

horizontal producida por el arco de descarga.

Desde el punto de vista estructural, el dintel trabaja como viga ojácena, pues

soporta los esfuerzos de flexión que afectan a las tracciones y compresiones de

una misma sección.

Vigas de tímpano

Las vigas de tímpano soportan las paredes exteriores de un edificio y también

pueden soportar parte del techo en los pasillos. Por ejemplo, éstas son

las vigas que corren hacia arriba a través del núcleo hueco que hacen los ladrillos

en una pared, añadiendo soporte adicional y estabilidad al mortero y manteniendo

los ladrillos juntos.

Largueros

En los puentes, estas vigas corren paralelas a lo largo del camino. Viga horizontal

de madera o acero destinado a asegurar una estructura provisional o para

contener las tierras en el borde de un terraplén; también llamado carrera..

Cualquiera de los elementos verticales de un sistema de tableros de una puerta o

ventana; también llamado montante. Viga de acero, hormigón armado o madera

encargada de soportar cargas concentradas en puntos aislados a lo largo de su

longitud; también llamado travesaño.

Vigas de piso

Al contrario de los largueros, las vigas de piso corren perpendiculares al camino,

completando el patrón en forma de cruz que ves cuando observas debajo de un

puente. Las vigas de piso funcionan para transferir la tensión de los largueros a las

armaduras que soportan el puente.

Armaduras

Las armaduras, o puntales, se forman cuando los extremos de dos vigas se

encuentran y están unidas una a la otra. El ángulo puede variar, y el propósito de

estas estructuras es ayudar a soportar cargas.