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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
FACULTAD DE INGENEIRIA
DIVISION DE INGENIERIAS CIVIL Y GEOMATICA
DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION
PROGRACION Y CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS
GPO. 07 SEM. 2014-1
PROFESOR: ING. ALEJANDRO PONCE SERRANO
INVESTIGACION PROCEDIMIENTOS
CONSTRUCTIVOS
TRABAJO DE INVESTIGACION No. 2
FECHA DE ENTREGA UNICA
05 De Diciembre de 2013
TIRADO JUAREZ JONATHAN
PROGRAMA
2 Cimbras
Objetivo: El alumno determinará procedimientos de construcción y diseño
de cimbras.
Contenido:
2.1 Cimbrado y descimbrado de estructuras de concreto hidráulico.
2.2 Cimbras de madera, metálicas, especiales y andamios.
2.3 Diseño de cimbras.
3 Procedimientos de construcción de estructuras de madera y metálicas
Objetivo: El alumno determinará procedimientos de construcción de
estructuras de madera y metálicas.
Contenido:
3.1 Procedimientos de construcción de estructuras de madera. Normas
aplicables.
3.2 Procedimientos de construcción de estructuras metálicas. Normas
aplicables.
3.2.1 Aplicaciones dentro de la construcción de los perfiles laminados
simples, secciones compuestas y perfiles de lámina delgada.
3.2.2 Soldaduras. Control de calidad.
3.2.3 Maniobras de erección y montaje de estructuras.
3.3 Mantenimiento de estructuras de madera y metálicas.
4 Procedimientos de construcción de estructuras de mampostería
Objetivo: El alumno determinará procedimientos de construcción de
estructuras de mampostería.
Contenido:
4.1 Tipos de mampostería, zampeados, morteros.
4.2 Muros, muros de contención y bóvedas.
4.3 Cimentaciones.
4.4 Mantenimiento de estructuras de mampostería.
OBJETIVOS
Los objetivos de esta investigación son:
Conocer los procesos constructivos de las diferentes tipos de estructuras
como son:
Estructuras de acero
Estructuras de madera
Cimbras
Estructuras de mampostería
Estructuras de concreto
Y comprender como es que se diferencia la construcción de los diferentes
materiales. Que son madera, concreto, materiales de mampostería y acero.
Así como las normas que los rigen, diseño, aplicaciones, etc.
INTRODUCCION PROCESOS CONSTRUCTIVOS
Se define como Proceso Constructivo al conjunto de fases, sucesivas o solapadas en el tiempo, necesarias para la materialización de un edificio o de una infraestructura. Por ejemplo: el proceso constructivo para hacer una vivienda seria el siguiente: 1ra Etapa Losa de Cimentación 1.-Limpieza del terreno 2.-Trazado del terreno 3.-Excavación de las zanjas de cimentación 4.-Encofrado de la losa de cimentación 5.-Instalaciones Sanitarias y Eléctricas empotradas 6.-Instalación de la GEO membrana 7.-Colocación del acero de las vigas de cimentación, malla de la loza cimentación y para la base de la escalera. 8.-Colocación de las ¨ J ¨ de anclaje perimetrales 9.-Vaciado del concreto de las vigas y loza de cimentación Después de 7 días de fraguado se procede al trazado de los muros del primer piso 2da Etapa Estructura Metálica 1.-Instalación de los paneles del primer nivel en estructura metálica 2.-Colocación de pernos expansivos en el 1er Nivel 3.-Instalación de los tijerales de entrepiso 4.-Instalaciones sanitarias y eléctricas correspondientes al 1er Nivel 5.-Instalación de la losa colaborarte 6.-Instalación de los muros del 2do Nivel 7.-Instalación de las mallas de losa de entrepiso 8.- Instalaciones sanitarias y eléctricas correspondientes al 2do Nivel 9.-Instalación de Tijerales de Coberturas 10.-Vaciado de losa de entrepiso 11.-Colocación de Planchas OSB en cobertura 2do Nivel 12.-Protección con baño de alquitrán en planchas de OSB 13.-Instalación de GEO Membrana 14.-Colocación de stiropor (insulacion térmica acústica) 15.-Colocación de distanciadores y malla 3ra Etapa Revestimientos del Casco Luego procedemos a la parte de acabados del casco 1.-Tarrajeo en los muros exteriores e interiores 2.-Instalación de la Insulacion térmica en los techos 3.-Instalación de la estructura del falso cielo para su nivelación 4.-Instalación de Tejas 5.-Instalación de la plancha de drywall en el falso cielo raso 6.-Empaste en cielorraso y paredes
PROCESO CONSTRUCTIVO DE CIMBRAS
CIMBRA
Es un conjunto de obra falsa y moldes temporales que sirven para soportar y moldear la
construcción de elementos de concreto.
El molde es la parte de la cimbra que sirve para confinar y a moldar el concreto fresco de
acuerdo a las líneas y niveles especificando en el proyecto durante el tiempo que alcance
su resistencia prefijada en la obra falsa lo cual es la parte de la cimbra que sostiene
establemente a los moldes en su lugar ejemplo: cuñas, madrinas, pies derechos, arrates,
polines, barrotes, contravientos. Etc.
¿DE QUE MATERIAL SE ELABORAN LAS CIMBRAS?
Las cimbras de madera, los moldes de
madera son los mas utilizados por su
economía, facilidad de manejo, etc.
Generalmente se emplea la madera de pino
; solo en caso de que en la region se
encuentre otra madera mas barata, se
ocupa esta.
Para usar la madera, después de colocada
en su lugar se leda una untadura con aceite quemado o diesel, a fin de que el
concreto no se peque a la cimbra. Además,,
antes de vaciar el concreto se moja la cimbra
para que esta no le quite agua necesaria
para su fraguado y para que se hinche la
madera, tapando las juntas entre tabla y
tabla existen dos tipos de cimbras: la comun
y la aparente.
La cimbra comun se ocupa: cuando el
elemento llevera alguna clase de
recubrimiento, para esta se emplean tablas de unos 10 cm de grueso, sin poner
demasiado en la terminación y las juntas de las tablas.
La cimbra aparente se usa cuando el elemento de concreto quedara a la vista.
Generalmente se hace de duela, cepillando unacara y dos cantos, y poniendo
mucho cuidado en la terminación y las juntas de las tablas. Este tipo de cimbras se
le puede utilizar pocas veces.
ETAPAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO Diseño de la Cimbra
Cada cimbra debe ser diseñada especialmente de acuerdo a la obra donde se instalará; deberá estar avalada por un técnico competente.
El proyecto debe constar de: una memoria descriptiva; la definición de condiciones técnicas particulares; cálculos y planos.
Memoria Descriptiva
La Memoria Descriptiva incluye una detallada descripción de los elementos componentes de la cimbra, sus características y especificaciones generales sobre su montaje y capacidad de cargas.
En este documento se adjuntan las pruebas oficiales homologadas de ensayos destructivos.
Como ejemplo, las cargas a las que está sometida una cimbra deben tener un coeficiente de seguridad entre 2,5 y 3 según la antigüedad de dicha cimbra. Si el coeficiente de seguridad es menor al indicado, debe justificarse la razón.
Cálculos para Encofrado y Cimbra
Se efectuarán los cálculos para:
Cargas verticales ( o peso propio del hormigón).
Cargas verticales ( por el peso del encofrado).
Cargas horizontales (debidas a presiones del hormigón en fase de hormigonar).
Cargas horizontales (debidas a presión del viento).
Cargas verticales vivas del personal.
Cargas verticales por maquinaria sobre tablero durante hormigonado.
Se indicarán las cargas del encofrado sobre correas de 1º y 2º orden.
Indicar cargas de correas de 1º orden sobre husillos regulables superiores que transmiten los esfuerzos al terreno.
Planos de Detalle
El diseño de la cimbra se indica con las especificaciones correspondientes en los planos, debiendo contar con la siguiente documentación para su posterior montaje:
Planta general de replanteo acotada de la cimbra.
Planta general de replanteo del encofrado.
Sección y alzado de cada zona del tablero donde haya algún elemento diferente o variación tanto en la cimbra como en el encofrado. Se acotará la longitud de los husillos, indicar longitud máxima de trabajo; y riostras longitudinales y transversales.
Detalles singulares; por ejemplo las uniones del encofrado a los husillos superiores de la cimbra, y husillos inferiores al terreno, especialmente en los casos en que los apoyos no son horizontales.
Plataformas de trabajo y de acceso, según normativa en vigor.
Trabajos Previos al Montaje
Previo al montaje de la cimbra y aún antes de la contratación de encofrado y cimbra, se habrán realizado los ensayos del terreno a fin de conocer su capacidad portante.
Cuando el terreno no reúne las características requeridas, podrá reforzarse adecuadamente. Si aún así no es viable, se utiliza una cimbra especial que apoya directamente sobre las zapatas de las pilas o sobre ménsulas ancladas a las pilas.
Cuando el terreno es adecuado para soportar las cargas previstas, previo a la instalación de la cimbra, se realizan las siguientes tareas:
Limpieza de la zona de trabajo, dejando la superficie plana, regular y exenta de vegetación y cualquier otro elemento orgánico.
Prever que el agua no se acumule en el recinto de la cimbra en caso de lluvia; para ello se protege con drenes y desagües. Si hubiere posibilidad de riadas, conviene emplear cimbras especiales.
Preparación de zapatas donde las torres descargan esfuerzos más concentrados al terreno (ej.: en caso de cimbra diáfana para dejar paso de vehículos).
Empleo de tablones de madera de 200 x 75 mm para apoyo de los husillos inferiores de la cimbra. Si el terreno es resistente, se usa uno solo, puede hacerse un entramado de tablones según la capacidad portante del terreno.
Trabajos de replanteo de la cimbra según planos de proyecto.
Se efectúa la medición topográfica tomando las cotas de terreno respecto de la parte inferior del tablero del puente para verificar que estas sean las cotas previstas en el proyecto de la cimbra. De no coincidir, se reajustan las alturas corrigiendo datos en planos definitivos.
Proceso de Montaje
Antes de realizar el montaje, comprobar que husillos y tubos estén en buenas condiciones.
Se comienza por la construcción de las torres de acuerdo a los planos, colocando primero los husillos inferiores a plomo cuidando que no sobresalgan más de lo indicado.
La base de los husillos se coloca sobre un plano horizontal y luego se van colocando los tubos montantes, las diagonales y pasadores, verificando que el cuerpo de la cimbra guarde la verticalidad debida.
Cuando se ejecutan varias torres, se realizan las riostras longitudinales, transversales y diagonales entre sí en función del diseño, pudiendo ser estos arriostramientos de diferentes tipos, a saber:
Arriostramiento entre bases.
Arriostramiento entre bases y entre cabezas.
Arriostramiento por traingulación del conjunto de torres.
Las cuñas intermedias entre cimbra y encofrado serán más largas que la base del husillo, deben fijarse a las correas del encofrado. Las grapas y abrazaderas deben fijarse apretando fuertemente los tornillos.
Macrorrigidizadores Seguidamente se colocan los macrorrigidizadores, éstos son elementos de apoyo para los paneles horizontales. Se fijan a la cimbra ubicándolos dentro de los husillos superiores (cazoletas) y se arriostran de acuerdo al sistema establecido por proyecto.
Los macrorrigidizadores por lo general son perfiles UPN, éstos transmiten el peso de los microrrigidizadores a la cimbra; resisten deformaciones importantes evitando que aparezcan panzas o abultamientos.
Microrrigidizadores
Luego se colocan los microrrigidizadores, éstos son las correas sobre las cuales apoya la superficie encofrante. Se realizan de perfiles de madera, empleándose tablones rectos, sin alabeos o nudos; ó, de perfiles metálicos.
A continuación se coloca el forro fijándolo a las correas (microrrigidizadores); para material del forro se emplea tabla machihembrada, tablero fenólico, etc., el espesor será el indicado en el proyecto.
Luego deben verificarse las cotas de fondo del forro y de la superficie, corrigiendo alineaciones y pandeos en los husillos.
A continuación se procede a limpiar toda la superficie dándole el desencofrante indicado en el proyecto para luego colocar la ferralla correspondiente.
Previo al hormigonado, controlar que la geometría del tablero sea la correcta y comprobar que estén bien apretados los husillos.
Del mismo modo, comprobar que los encofrados laterales y de cierre posean sus elementos de fijación y unión perfectamente apretados.
Descimbrado
El descimbrado se realiza después que el hormigón ha alcanzado la resistencia necesaria para soportar sin deformaciones, los esfuerzos a que se someta el mismo durante y luego de descimbrar.
Para elementos de hormigón pretensado, realizar el descimbrado de acuerdo a lo definido en el proyecto de laestructura.
Retirar todo elemento del encofrado que no permita el movimiento libre de las juntas de dilatación, retracción, asiento o articulación.
Considerar en este procedimiento las condiciones climáticas y ambientales, no descimbrar durante heladas.
Los plazos mínimos de descrimbrado son variables; en los casos más comunes, se toma como referencia la normativa EHE (tabla 75 del Art 75) que trata fondos de encofrados y puntales para losas y vigas.
PROCESO CONSTRUCTIVO DE ESTRUCTURAS DE MADERA
El sistema que se va a describir a continuación, representa las etapas que se llevan a cabo a la hora de construir una casa de madera de entramado ligero. Este tipo de construcción está basado en un entramado de elementos linéales de pequeña escuadría, que se caracteriza por paramentos formados por una estructura ligera de madera, que se forra tanto interior como exteriormente de diversos materiales que pueden ser de madera o de otro material. Este método de construcción, es muy versátil y aún siendo un sistema constructivo tradicional, no ha cambiado mucho con el paso del tiempo. Se han añadido materiales nuevos, productos estandarizados, métodos más sofisticados de construcción; pero los principios básicos siguen siendo los mismos. Las etapas del proceso constructivo son las siguientes: El primer paso a la hora de construir una casa de madera, es la cimentación. En esta primera etapa, se tendrán que llevar a cabo trabajos sobre el terreno con el fin de acondicionarlo a los requerimientos del terreno y del cliente. Una vez que se acaban estos trabajos previos, se empieza la cimentación convencional, si bien es más ligera que la de la edificación tradicional debido a las menores cargas. Normalmente está constituida por una zanja corrida de hormigón con una anchura de 20 a 40 cm. o bloque de hormigón vibrado, sobre las que apoyan los muros. Si existen pilares aislados, éstos se apoyan sobre zapatas. A continuación, se comienzan a construir el durmiente, que servirá de base para que descanse la casa. Generalmente en esta etapa se dejan preparados los tubos de PVC y pasatubos para facilitar las conexiones de las instalaciones
de agua, luz entre la casa y la cometida.
Una vez acabado el proceso de cimentación, el primer elemento de transición que se va a establecer entre el durmiente y el muro debe ser de madera tratada en profundidad y además protegerse con una lámina impermeabilizante o fieltro impregnado para evitar la subida de la
humedad. Se continúa con el anclaje de la estructura principal de la casa que conformará la planta. Dicha estructura está formada por un entramado de vigas de madera apoyadas sobre el durmiente en la planta baja. Los muros principales de la casa de madera están formados por tableros de fibra orientada (OSB), los marcos de los muros formados, se arman in situ (o vienen montados de fábrica) y se erigen, dejándolos con un apeo temporal mientras se van armando el resto de los muros que le proporcionan apoyo a través de las carreras superiores.
Posteriormente se conforma la cubierta, para ello, lo convencional es utilizar cerchas prefabricadas de madera aserrada de pequeñas escuadrías con uniones mediante placas dentadas metálicas, que llegan completamente armadas a la obra.
En cuanto a los revestimientos interiores de la vivienda, en este caso se utilizan revestimientos de madera a cara vista de tabla machihembrada para interiores, sin embargo, tanto los suelos como las paredes y los techos, son convencionales, aunque debido a la estructura de los montantes en paredes, son más convenientes los sistemas en seco, como los de cartón-yeso, el cual contribuye a cumplir también la protección
frente al fuego.
La cara exterior de la fachada se conforma por material aislante que evita la humedad en el habitáculo y un mayor aislamiento térmico. Finalmente será recubierto de tablas de madera de un modo
vistoso.
Una vez que se han terminado todas las etapas anteriores, se llevará a cabo la instalación eléctrica, el pavimento, así como otros acabados con el fin de conseguir una vivienda de primera clase.
NORMAS DE LAS ESTRUCTURAS DE MADERA
DEFINICIONES PREVIAS
Columnas o postes Elementos estructurales sometidos esencialmente a cargas de compresión y que actúan en forma aislada por tener gran separación entre sí. Coníferas También llamadas gimnospermas. Árboles de hoja perenne en forma de aguja con semillas alojadas en conos. Su madera está constituida esencialmente por un tipo de células denominadas traqueidas. Contenido de humedad Peso del agua en la madera expresada como un porcentaje del peso de la madera anhidra. Contenido de humedad en equilibrio contenido de humedad que alcanza la madera en condiciones estables de humedad relativa y temperatura. Cubierta Duelas, tablas o placas de madera contrachapada que forman parte de sistemas de piso o techo y se apoyan sobre elementos de madera poco espaciados. Chapa Capa delgada de madera obtenida al desenrollar una troza en un torno especial o por rebanado de una troza. Peso específico (Densidad) Peso por unidad de volumen. En el caso de la madera debe especificarse el contenido de humedad al que se determinaron el peso y el volumen. Peso específico básico (Densidad relativa o básica)
Peso anhidro de la madera dividido entre su volumen saturado ya que es la relación del peso específico de la madera y el peso específico del agua que es igual a la unidad en el sistema métrico. Factor de modificación de resistencia Factor que toma en cuenta el efecto que tiene sobre la resistencia alguna variable como la duración de carga, el contenido de humedad, el tamaño de la superficie de apoyo y otras. Factor de resistencia Factor, FR, aplicado a la resistencia de un miembro o conexión que toma en cuenta la variabilidad de las dimensiones, las propiedades del material, la calidad de la mano de obra, el tipo de falla y la incertidumbre en la predicción de resistencia. Fibra Término utilizado para designar al conjunto de los elementos celulares constitutivos de la madera. Forro Sinónimo de cubierta. Latifoliadas También llamadas angiospermas. Árboles de hoja ancha que producen sus semillas dentro de frutos. Su madera está constituida por células denominadas vasos, fibras y parénquima. Madera clasificada estructuralmente Madera clasificada de acuerdo con la Norma Mexicana correspondiente: para madera de coníferas se aplica la norma NMX-C-239 y para el caso de madera de latifoliadas, la norma NMX-C-409- ONNCCE. Madera contrachapada Placa compuesta de un conjunto de chapas o capas de madera unidas con adhesivo, generalmente en número impar, en la cual las chapas adyacentes se colocan con la dirección de la fibra perpendicular entre sí. Madera húmeda
Madera aserrada cuyo contenido de humedad es mayor que 18 por ciento. Madera seca Madera aserrada con un contenido de humedad igual o menor que 18 por ciento. Orientación de las fibras Disposición de las fibras con respecto al eje longitudinal del tronco del árbol, cuya dirección puede ser: recta, inclinada, en espiral o entrelazada. Pies derechos Piezas ligeras de sección rectangular que generalmente forman parte de sistemas de muros. Sistema de carga compartida Construcción compuesta de tres o más miembros esencialmente paralelos espaciados 610 mm o menos, centro a centro, de tal manera arreglados o conectados que comparten las cargas que actúan sobre el sistema. La resistencia de estos sistemas se modifica por el factor de modificación Kc. Sistema de piso ligero Construcción formada por tres o más miembros aproximadamente paralelos y separados entre sí no más de 810 mm y unidos con una cubierta de madera contrachapada, de duelas de madera bien clavada u otro material que proporcione una rigidez equivalente. A estos sistemas se les aplican cargas concentradas definidas en el Reglamento. Valor especificado de resistencia Resistencia básica especificada en esta Norma para el cálculo de la resistencia de diseño. Valor modificado de resistencia El producto del valor especificado de resistencia por el factor de resistencia y los factores de modificación de la resistencia. Vigas
Elementos de madera sometidos a flexión que actúan en forma aislada por tener una separación grande y no estar unidos por un material de cubierta que les permita compartir la carga. Viguetas Elementos ligeros de madera sometidos a flexión y que están colocados a distancias cortas (menores que 1.22 m) entre sí, unidos por una cubierta de duelas, o madera contrachapada
Cargas vivas concentradas para diseño de pisos de madera
Para el diseño de pisos ligeros de madera se deberán tomar en consideración las disposiciones señaladas en la sección de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, con las siguientes observaciones relacionadas a las cargas vivas concentradas: a) En el caso de sistemas de piso ligeros de madera con cubierta rigidizante destinados a habitación de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones) se considerará en lugar de Wm, cuando sea más desfavorable una carga concentrada de 1.3 kN (130 kg) para el diseño de los elementos de soporte y de 1 kN (100 kg) para el diseño de la cubierta, en ambos casos ubicadas en la posición más desfavorable.
b) Se considerarán sistemas de piso ligeros de madera aquellos formados por tres o más miembros a base de madera aproximadamente paralelos y separados entre sí no más de 800 mm y unidos con una cubierta de madera contrachapada, de duelas de madera bien
clavada u otro material que proporcione una rigidez equivalente. c) En el caso de sistemas de piso ligeros con cubierta rigidizante definidos como en la nota anterior, destinados a oficinas, despachos y
laboratorios (inciso (b) de la tabla 6.1 de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones) se considerará en lugar de Wm, cuando sea más desfavorable, una carga concentrada de 2 kN (200 kg) para el diseño de los elementos de soporte y de 1.5 kN (150 kg) para el diseño de la cubierta, ubicadas en la posición más desfavorable.
PRINCIPIOS GENERALES DE DISEÑO
Métodos de diseño
El diseño de elementos de madera y de los dispositivos de unión requeridos para formar estructuras se llevará a cabo según los criterios de estados límite establecidos en las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, que fija los requisitos que deben satisfacerse en cuanto a seguridad y comportamiento en condiciones de servicio. El diseño podrá efectuarse por medio de procedimientos analíticos o experimentales. En el diseño por métodos analíticos las acciones internas se determinarán considerando que los elementos estructurales y las estructuras tienen un comportamiento lineal elástico. Valores especificados de resistencias y Rigideces La tabla 2.1 proporciona valores especificados de resistencia y rigidez para madera de coníferas, para las clases estructurales A y B. La tabla 2.2 establece valores especificados para los cuatro grupos de maderas de latifoliadas. La tabla 2.3 contiene valores especificados de resistencia y rigidez para madera contrachapada de especies de coníferas. Los valores de las tablas corresponden a condición seca.
Tabla 2.1 Valores especificados de resistencias Y módulos de elasticidad de maderas de especies coníferas, MPa (kg/cm²)
Tabla 2.2 Valores especificados de resistencias y módulos de elasticidad de maderas de especies latifoliadas, MPa (kg/cm²)
Tabla 2.3 Valores especificados de resistencias, módulo de elasticidad y módulo de rigidez de madera contrachapada de especies coníferas, MPa (kg/cm²)
Factores de modificación por contenido de humedad, Kh (aplicables cuando CH ≥ 18 %)
ESTRUCTURAS DE ACERO
PROCESO CONSTRUCTIVO
Dentro del proceso constructivo de estructuras metálicas se identifican dos fases:
La fabricación en taller y el montaje en obra.
La fabricación en taller de los proyectos de estructuras metálicas, debe
seguir un orden para ser exitosa. Primero se debe hacer un plantillaje,
seguido de la preparación, enderezado y conformación. Luego se hace el
marcado de ejecución, los cortes y perforaciones, el armado, la preparación
de superficies y la pintura para terminar por el marcado y la identificación de
elementos.
A su vez, el montaje en obra debe empezar por el programa de montaje,
seguido por la recepción, almacenamiento y manipulación para terminar
con el montaje como tal, de la estructura y así culminar con el diseño de
estructuras metálicas para su utilización en construcciones, especialmente
de puentes y edificios.
5. Transporte
Diseño estructural: El diseño estructural se realiza a partir de un adecuado balance entre las funciones propias que un material puede cumplir, a partir de sus características naturales específicas, sus capacidades mecánicas y el menor costo que puede conseguirse. El costo de la estructura siempre debe ser el menor, pero obteniendo el mejor resultado a partir de un análisis estructural previo.
El diseño estructural debe siempre de obtener un rendimiento balanceado entre la parte rígida y plástica de los elementos, ya que en muchas ocasiones, un exceso en alguno de estos dos aspectos pueden conducir al fallo de la estructura.
PERNOS Y SOLDADURA EN ESTRUCTURAS METALICAS
1. Pernos
Pieza metálica, normalmente de acero o hierro, larga, cilíndrica, semejante a
un tornillo pero de mayores dimensiones, con un extremo de cabeza redonda y
otro extremo que suele ser roscado. En este extremo se enrosca una chaveta,
tuerca, o remache, y permite sujetar una o más piezas en una estructura, por lo
general de gran volumen.
1.2 Tipos de pernos
- Pernos de baja resistencia:
presentan baja resistencia mecánica,
los más comúnmente empleados son
del tipo fabricado según la
especificación norteamericana ASTM-
307, de 41,5 kN/cm2 (4,15kgf/ cm2)
de resistencia a la ruptura por
tracción. La instalación de este tipo de
perno se hace con llame manual común y sin control de torque. De este modo
no se ajusta la resistencia por fricción entre chapas, lo que permite que se
muevan los elementos conectados. Son utilizados solo para piezas
secundarias, tales como parapetos, barandas y elementos, poco solicitados.
- Pernos de alta resistencia: en las conexiones importantes se deben emplear
tornillos de alta resistencia; los de más amplia aceptación obedecen al tipo
fabrcado según la especificación norteamericana ASTM A-325, que indica una
resistencia a la ruptura de 82,5 kN/cm2 (8,250 kgf/cm2) para tornillos con
diámetro menor o igual a 25,4mm y de 72,5 kN/cm2 (7,250 kgf/cm2), para
tornillos con diámetro mayor que 25,4mm.
Gracias a la mayor resistencia se requiere un número menor de tornillo por
conexión y, en consecuencia, menos placas de conexión, lo que favorece la
economía del acero. Ese tipo de tornillo debe ser instalado con control de
torque, después del apriete inicial con llave común. El control del apriete vía
control de fuerza se logra mediante llaves calibradas (torquímetro o llave
neumática, calibrados diariamente de acuerdo a prescripciones
estandarizaadas) y para el control de la deformación (rotación de la tuerca) se
usa una llave de mango largo. El control de apriete permite ajustar la friccion
entre las chapas, proporcionando mayor rigidez a la conexión e impidiendo el
desplazamiento de las partes conectadas.
Roscas en los planos de corte
Habitualmente se usa la conexión de tipo de aplastamiento con rosca en los
planos de corte. Ya que la ubicación de las roscas no está restringida, los pernos
pueden insertarse desde cualquier lado de una conexión. La cabeza o la tuerca
pueden ser el elemento girado. La pintura se permite en las superficies en
contacto.
La conexión de tipo de apoyo con rosca excluidas de los planos de corte es la mas
económica conexión empernada de alta resistencia, porque por lo general se
necesitan menos pernos para una capacidad determinada.
Pernos de acero al carbono o no terminados (de maquina)
Pueden efectuarse conexiones secundarias con pernos no terminados que
cumplan las especificaciones para el acero de bajo contenido de carbono ASTM
A307 (los pernos no terminados pueden también denominarse pernos de maquina,
comunes o pernos ordinarios). Cuando se emplea esta especificación, las
conexiones secundarias deben definirse de manera cuidadosa para evitar que los
encargados del montaje seleccionen el tipo de perno inadecuado para una
conexión. Los pernos A307 por lo general no tienen ninguna marca de
identificación sobre su cabeza cuadrada, hexagonal o abocarda; como si lo tienen
los pernos de alta resistencia.
El uso de pernos de alta resistencia donde pernos A307 proporcionar la resitencia
requerida simplemente aumenta el de una estructura. Los pernos de alta
resistencia cuestan por los menos 10% mas que los pernos de maquinas.
2. Soldaduras.
La soldadura es un proceso en el que se unen partes metálicas mediante el
calentamiento de sus superficies a un estado plástico, permitiendo que las partes
fluyan y se unan con o sin la adición de otro metal fundido. Algunas de las
ventajas que tiene la soldadura son las siguientes:
- La ventaja mas importante se
encuentra dentro del área de la
economía, el uso de la misma permite
grandes ahorros en el peso del acero
utilizado.
- La soldadura tiene una zona de
aplicación mucho mayor que los
remaches o los tornillos.
- Las estructuras soldadas son mas
rígidas, porque los miembros por lo
general están soldados directamente uno a otro. Las conexiones con remaches o
tornillos, se realizan a menudo a través de ángulos de conexión o placas que se
deforman debido a la transferencia de carga, haciendo más flexible a la estructura
completa.
- El proceso de fusionar las partes por unir, hace a las estructuras realmente
continuas. Esto se traduce en la construcción de una sola pieza y puesto que las
juntas soldadas son fuertes o más que el metal base, no debe haber limitaciones a
las uniones.
- Resulta mas fácil realizar cambios en el diseño y corregir errores durante el
montaje (y a menor costo), si se usa una soldadura. En relación con estas
ventajas se tiene el caso de las reparaciones realizadas con soldaduras en equipo
militar en condiciones de batalla durante las décadas pasadas.
- Se usan menos piezas y, como resultado, se ahorra tiempo en detalle,
fabricación y montaje de la obra.
Elementos de aporte.
a. Electrodos: Son un elemento de aporte para que la
soldadura pueda llevarse a cabo. Están conformados
por el metal de aportación y, por lo tanto, su
naturaleza variara según la clase de materiales que
hayan de ser soldados. Así, existen electrodos para
soldar hierro y acero, para soldadura en diferentes metales y aleaciones, etc.
3. Tipos de electrodos:
El tipo de electrodo usado es muy importante, y afecta decididamente las
propiedades de la soldadura, tales como resistencia, ductilidad y resistencia a la
corrosión. Entre los tipos de electrodos tenemos:
• Electrodos desnudos: En este tipo de electrodo el arco eléctrico formado entre el
electrodo y la pieza no es tan permanente como en las otras dos clases,
interrumpiéndose con frecuencia. Las desventajas de los electrodos desnudos son
la pequeña estabilidad del arco, mayores pérdidas de material, en consecuencia,
menor rendimiento.
Las propiedades físicas de las soldaduras obtenidas con estos electrodos son de
inferior calidad a la de los restantes, conteniendo frecuentemente poros los
cordones de soldaduras formados. Esta circunstancia determina que los
electrodos desnudos no deban ser empleados para las construcciones metálicas
sometidas a esfuerzos dinámicos.
[pic]
• Electrodos con alma: Se aplican a la soldadura en cualquier posición y se
caracterizan por un arco permanente. Las propiedades físicas de las soldaduras
obtenidas con ellos son intermedias entre las correspondientes a los electrodos
desnudos y revestidos.
• Electrodos revestidos: Esta clase de electrodos (de absoluta preponderancia hoy
en día) posee las mayores ventajas. El revestimiento fundente, al propiciarse el
arco eléctrico y entrar en ignición, forma gases que protegen al arco, y por tanto al
metal de aportación que fluye, del oxigeno y nitrógeno del aire. Los efectos
perjudiciales de estos gases sobre la calidad de la soldadura quedan anulados.
Además se forman por la acción del fundente escorias que sobrenadan en el metal
fundido, impidiendo que la soldadura absorba oxigeno y nitrógeno del aire. Al
mismo tiempo, la capa de escorias formada protege al material de un enfriamiento
demasiado rápido, evitándose asi la formación de una estructura indeseable e el
cordón.
La condición necesaria de un buen revestimiento es que las escorias una vez frías
las soldaduras, puedan hacerse saltar con facilidad.
4. Controles de calidad de la soldadura
Ensayos no Destructivos
a. Ensayos visuales
Se pueden hacer a simple vista o con el uso de aparatos como una lupa,
calibrador, etc., para inspeccionar si la soldadura tiene defectos.
b. Ensayos con rayos x o rayos gamma
Se toman fotografías radiográficas de la soldadura. Los defectos se ven en una
forma muy similar a la cual se aprecian los huesos rotos en una radiografía de una
ser humano. Este método se suele utilizar en tubos y calderas grandes.
Se utiliza Equipo de Rayos X y Maquina de revelado de placas radiográficas.
c. Ensayos magnéticos
Las pruebas magnéticas son de dos tipos:
- Se espolvorea hierro pulverizado en la soldadura. Después, se establece una
carga magnética a través de la soldadura; las partículas de hierro se acumulan en
las grietas o fallas.
- Se mezclan limaduras de hierro con petróleo; se limpia y pule la superficie de
la soldadura y se aplica esta mezcla con una brocha. Se magnetiza la soldadura
con una fuerte corriente eléctrica. Si hay una grieta o falla en la soldadura, las
partículas de hierro se adherirán en los bordes de la grieta y producirá una línea
oscura como del diámetro de un cabello.
d. Pruebas con colorantes penetrantes
Estos colorantes o tintes vienen en botes pequeños en aerosol, con su estuche y
se pueden llevar a cualquier parte. El colorante es un excelente método para
detectar grietas superficiales que no se aprecian a simple vista.
e. Pruebas con estetoscopio o de sonido
El inspector golpea la soldadura con un martillo pequeño y escucha con el
estetoscopio. El sonido le indica si la soldadura tiene defectos.
Se necesitan muchos años de experiencia para hacer esta prueba con exactitud.
En la actualidad, se emplea el equipo para pruebas sónicas.
Ensayos Destructivos
Si la soldadura va a ser parte de un conjunto o estructura grande, se pueden
efectuar pruebas destructivas en muestras o probetas, similares a la unión soldada
real. En una prueba destructiva se dobla, tuerce o se trata de separar por tracción
(estiramiento) la soldadura para determinar si hay fallas. Estas son pruebas
sencillas que se pueden efectuar en cualquier taller de soldadura sin necesidad de
un equipo costoso. El método mas sencillo para hacerlas es sujetar la unión en la
parte superior de un yunque con pinzas o fijarla en un tornillo de banco. La unión
se debe sujetar lo mas cerca posible de la soldadura. Después de fijarla como se
describió, se le dan golpes con un martillo para probar la soldadura.
Las cinco uniones básicas se pueden probar en taller en la siguiente forma:
- La unión a escuadra e debe martillar hasta que quede plana
- La unión de tope se debe doblar hasta que quede en forma de “U”
- La unión T se debe martillar la pieza vertical hasta que quede horizontal
- La unión traslapada se debe martillar hasta que se parezca a la unión T
- La unión de canto se debe abrir y doblar hasta que se forme una unión en “U”,
similar a la unión a tope
-
2.5. Lenguaje universal de la soldadura.
La Sociedad Americana de Soldadura (AWS) ha desarrollado un sistema estándar
de simbología en soldadura A2.4, el cual es reconocido y ampliamente usado a
nivel mundial.
PERFILES DE ACERO
Los perfiles metálicos son aquellos productos laminados, fabricados usualmente
para su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Se distinguen:
De la tesis digital de Uson se tiene que las maniobras para erigir estructuras de acero.
PROCESO CONSTRUCTIVO EN MAMPOSTERIA
Se llama mampostería al sistema tradicional de construcción que consiste en
erigir muros y paramentos, para diversos fines, mediante la colocación manual de
los elementos o los materiales que los componen (denominados mampuestos)
que pueden ser, por ejemplo:
ladrillos
bloques de cemento prefabricados
piedras, talladas en formas regulares o no
Este sistema permite una reducción en los desperdicios de los materiales empleados y genera fachadas portantes; es apta para construcciones en alturas grandes. La mayor parte de la construcción es estructural.
A la disposición y trabazón dadas a los materiales empleados en los muros se llama aparejo.
En la actualidad, para unir las piezas se utiliza generalmente una argamasa o mortero de cemento y arena con la adición de una cantidad conveniente de agua. Antiguamente se utilizaba también el barro, al cual se le añadían otros elementos naturales como paja, y en algunas zonas rurales excrementos de vaca y caballo.
En algunos casos es conveniente construir el muro sin utilizar mortero, denominándose a los muros así resultantes "muros secos" o "de cuerda seca". Este tipo de trabajo de los muros es típico de las construcciones rurales tradicionales, por ejemplo, en la Alpujarragranadina en la región de Andalucía en España.
Cuando el elemento que conforma el muro es un sillar, a la fábrica resultante se le denomina sillería a hueso, en la que los sillares se colocan en seco sin material que se interponga entre ellos.
Cuando el elemento que conforma el muro es un mampuesto, a la fábrica se le denomina Mampostería en seco, en la que se colocan los mampuestos sin mortero que los una, y a lo sumo se acuñan con ripios.
Mampostería en Seco
En este tipo de mampostería no se emplea ningún mortero. Hay que escoger los mampuestos uno a uno para que el conjunto tenga estabilidad. Se emplean piedras pequeñas, llamados ripios, para acuñar los mampuestos y rellenar los huecos entre éstos.
Mampostería Ordinaria
Se ejecuta con un mortero de cal o cemento. Las piedras deben adaptarse unas a otras lo más posible para dejar el menor porcentaje de huecos relleno de mortero. Únicamente se admitirá que aparezca el ripio al exterior si la fábrica va a ser posteriormente revocada.
Mampostería Careada
Es la fábrica de mampostería cuyos mampuestos se han labrado únicamente en la cara destinada a formar el paramento exterior. Los mampuestos no tienen formas ni dimensiones determinadas. En el interior de los muros pueden emplearse ripios pero no en el paramento visto.
Mampostería Concertada
Fábrica de mampostería cuyos mampuestos tienen sus caras de junta y de parámetro labradas en formas poligonales, más o menos regulares, para que el asiento de los mampuestos se realice sobre caras sensiblemente planas.
No se admite el empleo de ripios y los mampuestos del paramento exterior deben prepararse de modo que las caras visibles tengan forma poligonal y rellenan el hueco que dejan los mampuestos contiguos. Debe evitarse la concurrencia de cuatro aristas de mampuestos en un mismo vértice.
Cuando la fábrica sea de un espesor mayor que el de los mampuestos, se procederá a asentar primero los mampuestos de los paramentos vistos,
colocándose después los principales mampuestos del relleno, acuñados con ripios si fuera necesario. De trecho en trecho se unirán los dos paramentos con llaves o perpiaños tan largos como sea preciso para dar trabazón al conjunto. Si el espesor fuera tan grande que no se pudiese abarcar con una sola llave se colocan dos o más, alternadas, que alcancen más de la mitad de espesor y, si fuera preciso, se engatillarían por sus colas con abrazaderas metálicas.
Si en una mampostería concertada se forman hiladas horizontales, las líneas de juntas verticales deben ser alternadas y nunca mediará entre la junta de dos hiladas contiguas menos de 20 centímetros.
PRECAUCIONES
Se evitará la exposición a la acción continuada de la humedad, como la
proveniente de condensaciones desde el interior o la de ascenso capilar.
Se alertará de posibles filtraciones desde las redes de suministro o evacuación de
agua.
Se evitarán golpes y rozaduras con elementos punzantes o pesados que puedan
descascarillar o romper alguna pieza.
Se evitará el vertido sobre la fábrica de productos cáusticos y de agua procedente
de jardineras.
En caso de desarrollar trabajos de limpieza, se analizará el efecto que puedan
tener los productos aplicados sobre los diversos materiales que constituyen el
muro.
ZAMPEADOS
DEFINICION
Los zampeados son recubrimientos de superficies con mampostería, concreto
hidráulico suelo-cemento, construidos sobre
superficies de terreno horizontales o inclinadas,como protección contra la erosión
y en casos como recubrimiento de acabado.
MATERIALES
a). Piedra.
Las piedras que se utilicen en los
zampeados de mampostería
deben tener dimensiones tales,
que la menor sea igual al espesor
del zampeado; el proyecto y/o la
supervisión fijarán la dimensión y
el peso mínimos de las piedras.
Los requisitos mínimos serán los
siguientes:1. Por lo que se refiere
a su apariencia y dimensiones,
las piedras deberán cumplir con
los requisitos que fije el
proyecto.2. En función al tipo de
trabajo y condiciones climáticas a que esté sujeto el zampeado y que ajuicio de la
Supervisión lo amerite, el contratista deberá someter las piedras a algunas o a
todas las pruebas que
se mencionan:2.1. Compresión.2.2. Flexión.2.3. Desgaste.2.4. Impacto.2.5. Absor
ción.2.6. Densidad.2.7. Intemperismo2.8. Resistencia al efecto combinado de
ciclos de temperatura y soluciones débiles de sal.
b). Cemento, Cal, Arena y Agua.
Estos materiales deberán cumplir con lo indicado en la especificación Nº 04100,
relativas a cada material.
c). Concretos.
Estos materiales deberán cumplir con lo indicado en la especificación Nº 03300.
MORTERO
El mortero es una mezcla de conglomerantes inorgánicos, áridos y agua, y
posibles aditivos que sirven para pegar elementos de construcción tales como
ladrillos, piedras, bloques de hormigón, etc. Además, se usa para rellenar los
espacios que quedan entre los bloques y para el relleno de paredes. Los más
comunes son los de cemento y están compuestos por cemento, agregado fino y
agua. Generalmente, se utilizan para obras de albañilería, como material de
agarre, revestimiento de paredes, etc.
Clasificación
Según el tipo de aglomerante:
Morteros de cal
Morteros de cemento
Morteros de cemento de aluminato de calcio.
Morteros bastardos
Mortero Justacken
Mortero del chuli
Morteros especiales:
Morteros expansivos
Morteros refractarios
Morteros con aireante
Morteros ignífugos
Morteros de cemento cola
Morteros aislados de finos
Morteros aligerados
Morteros no expansivos
Morteros hidrófugos
Morteros coloreados
Morteros autonivelantes
Muro de contención
Se denomina muro de contención a un tipo estructura de contención rígida,
destinada a contener algún material, generalmente tierras.
Muros de contención y su funcionamiento
Los muros de contención se utilizan para detener masas de tierra u otros
materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman
sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando el ancho de una
excavación, corte o terraplén está restringido por condiciones de propiedad,
utilización de la estructura o economía.
Por ejemplo, en la construcción de vías férreas o de carreteras, el ancho de
servidumbre de la vía es fijo y el corte o terraplén debe estar contenido dentro de
este ancho. De manera similar, los muros de los sótanos de edificios deben
ubicarse dentro de los límites de la propiedad y contener el suelo alrededor del
sótano.
Tipos de muros de contención
Muros de gravedad
Son aquellos cuyo peso contrarresta el empuje del terreno. Dadas sus grandes
dimensiones, prácticamente no sufre esfuerzos flectores, por lo que no suele
armarse. Los muros de gravedad a su vez pueden clasificarse en:
Muros de hormigón en masa. Cuando es necesario, se arma el pie (punta
y/o talón).
Muros de mampostería seca. Se construyen mediante bloques de roca
(tallados o no).
Muros de escollera. Se construyen mediante bloques de roca de mayor
tamaño que los de mampostería.
Muros de gaviones. Son muros mucho más fiables y seguros que los de
escollera ya que, con estos, se pueden realizar cálculos de estabilidad y, una
vez montados, todo el muro funciona de forma monolítica.
Muros prefabricados o de elementos prefabricados. Se pueden realizar
mediante bloques de hormigón previamente fabricados.
Muros aligerados. Aquellos en los que los bloques se aligeran (se hacen
huecos) por diversos motivos (ahorro de material, reducción de peso...).
Muros jardinera. Si los bloques huecos de un muro aligerado se disponen
escalonadamente, y en ellos se introduce tierra y se siembra, se produce el
muro jardinera, que resulta mucho más estético, y de menor impacto,
ver rocalla.
Muros seco. constituido por piedra de 8"@10" que van sobre puestos y
amarrados entre si , no lleva ningún tipo de mortero o concreto, conforme se
va construyendo se va rellenando con piedras de lugar o cascajo de 3/4" de
diámetro en caso que se utilize con drenar el agua.
Muros estructurales
Son muros de hormigón fuertemente armados. Presentan ligeros movimientos
de flexión y dado que el cuerpo trabaja como un voladizo vertical, su espesor
requerido aumenta rápidamente con el incremento de la altura del muro.
Presentan un saliente o talón sobre el que se apoya parte del terreno, de manera
que muro y terreno trabajan en conjunto.
Siempre que sea posible, una extensión en el puntal o la punta con una dimensión
entre un tercio y un cuarto del ancho de la base suministra una solución más
económica.
Tipos distintos de muros estructurales son los muros "en L", "en T invertida".
En algunos casos, los límites de la propiedad u otras restricciones obligan a
colocar el muro en el borde delantero de la losa base, es decir, a omitir el puntal.
Es en estas ocasiones cuando se utilizan los muros en L.
Como se ha indicado, en ocasiones muros estructurales verticales de gran altura
presentan excesivas flexiones. Para evitar este problema surge el 'muro con
contrafuertes', en los que se colocan elementos estructurales (contrafuertes) en la
parte interior del muro (donde se localizan las tierras). Suelen estar espaciados
entre sí a distancias iguales o ligeramente mayores que la mitad de la altura del
muro. También existen muros con contrafuertes en la parte exterior del mismo.
En ocasiones, para aligerar el contrafuerte, se colocan elementos con
un tirante (cable metálico) para que trabaje a tracción. Surgen así los 'muros
atirantados'
Muros de tierra armada y de suelo reforzado
Los muros de tierra armada son mazacotes de terreno (grava) en los que se
introducen armaduras metálicas con el fin de resistir los movimientos. Con ello se
consigue que el material trabaje como un todo uno. La importancia de esta
armadura consiste en brindarle cohesión al suelo, de modo de actuar
disminuyendo el empuje de tierra que tiene que soportar el muro. La fase
constructiva es muy importante, ya que se tiene que ir compactando por capas de
pequeño espesor, para darle una mayor resistencia al suelo.
Se le suelen colocar escamas (planchas de piedra u hormigón), sin fin estructural
alguno, sino para evitar que se produzcan desprendimientos.
Los muros de tierra armada pueden rematarse también con bloques de hormigón
huecos, rellenos de tierra, y sembrados, creando muros jardinera.
Un 'muro de suelo reforzado' es un muro de tierra armada en que se sustituyen las
armaduras metálicas, por geomalla. Es una solución más barata.
Análogamente a los muros de tierra armada, se pueden recubrir con escamas, o
rematarlos con muros jardinera. Aunque existe otra alternativa, que consiste en
colocar un geotextil sobre la ladera del muro, y cubrirlo de tierra y semillas. Surge
así un 'muro vegetalizado'.
BOVEDAS
Una bóveda es un elemento constructivo superficial, generalmente elaborado en
mampostería o fábrica, en el que sus piezas y
componentes trabajan a compresión. Las bóvedas poseen una forma geométrica
generada por el movimiento de un arco generatriz a lo largo de un eje. Por regla
general este elemento constructivo sirve para cubrir el espacio comprendido entre
dos muros o una serie de pilares alineados.1 Su problemática constructiva consiste
en averiguar el grosor, o resistencia de los muros adyacentes, con el objeto de
que puedan soportar el empuje lateral de las bóvedas que soportan. En muchos
casos su superficie posee nervios en los que se dirigen y concentran las líneas de
empuje. A pesar de su uso extendido en la construcción, su funcionamiento no fue
comprendido y explicado por la ciencia hasta bien entrados en el siglo XIX.2
Se suele encontrar en algunas edificaciones como plazas
porticadas, claustros, catedrales y también en galerías subterráneas, en las
infraestructuras del metro, minería. En la actualidad, con el advenimiento de
nuevos materiales como es el hormigón armado, la forma clásica y disposición de
las bóvedas con sus elementos trabajando en compresión, ha dejado de realizarse
tan habitualmente en construcción, permitiendo la construcción de superficies
adinteladas (bóvedas planas).
Características
La forma geométrica de la bóveda se genera mediante traslación en el espacio de
arcos iguales, adecuadamente trabados, para obtener finalmente un elemento
constructivo "superficial". Es decir que el arco es la generatriz de la bóveda. Las
bóvedas son estructuras apropiadas para cubrir espacios arquitectónicos amplios
mediante el empleo de piezas pequeñas.3 Su geometría puede ser de simple o
doble curvatura, un ejemplo de geometría simple se encuentra entre las bóveda de
cañón, y en las de curvatura más compleja las de arista (cruce de dos bóvedas de
cañón). En muchos casos la bóveda posee una planta entre cuadrada
o rectangular.
Suele construirse con soportes en su interior en forma de arcos formeros y que se
cubren con plementería. En edificaciones modernas el término bóveda se ha
extendido, y por herencia del concepto de bóveda de fábrica, se aplica
a estructuras construidas con cubiertas curvadas, en las que el espesor es muy
pequeño comparado con el ancho y el largo, también
denominadas cáscaras o cascarones.4Mientras en las bóvedas de fábrica las
piezas trabajan a compresión, en estas modernas estructuras el trabajo es
fundamentalmente en flexión.
Teoría de las bóvedas
Tanto en las antiguas bóvedas como en las modernas la
solicitación predominante en sus elementos es
de compresión. Sus tensiones se asemejan a las de
un arco, o un conjunto de arcos conformando una
superficie. Las fuerzas de una bóveda se van
transformando en un empuje
horizontal que debe ser
contrarrestado con el objeto de mantener la estructura
en equilibrio. El elemento estructural suele ser
un contrafuerte, o estribo. En algunas ocasiones se
confía en más de un elemento de contrarresto. El
problema a resolver cuando se emplean bóvedas es
dimensionar correctamente los muros de contención
de los permanentes empujes horizontales. Empujes
que surgen desde la línea de unión entre la bóveda y el
muro. Ésta es la razón por la que el diseño en planta
de los edificios con grandes bóvedas era necesario
considerar el contrarresto, por una o varias formas, de
este empuje.
En algunas ocasiones se emplea, por seguridad, el
diseño de más de un sistema de contención. Cuando se descimbra la bóveda el
empuje tiende a sacar afuera el arranque de la bóveda. Los arquitectos romanos
empleaban gruesos muros de contención. En la teoría de bóvedas se muestra que
un simple muro es insuficiente para soportar el empuje de las bóvedas. En la
arquitectura gótica se emplearon arbotantes y botareles. Los soportes de las
bóvedas contra los muros no deben ser muy robustos, el empuje lateral disminuye
la carga de las bóvedas.
Construcción
Desde sus inicios se ha practicado en su construcción el empleo de estructuras
auxiliares de carácter provisional cuya función era la de soporte de las piezas que
forma la superficie de la bóveda. Estas estructuras, denominadas cimbras,
encarecían la construcción de bóvedas.7 Eran generalmente de madera y
requerían de la participación de carpinteros altamente especializados. A veces la
cimbra era de gran tamaño, al menos, tan grande como lo era la bóveda. Debido a
este inconveniente, desde los inicios de la construcción de bóvedas, se ha
intentado mejorar las técnicas constructivas con el objeto de evitar el uso de
cimbras (en lo que se denomina construcción 'al aire'), o reduciendo su uso lo más
posible. El coste de la cimbra puede alcanzar al coste del arco. La mayoría de las
bóvedas clásicas se han elaborado con cimbras.8 Este uso se extendió hasta
el románico, en el que se cubren las naves con bóvedas de crucería entre
fuertes arcos fajones y con nervios de sección prismática.
Los romanos empleaban cimbras sólo en los arcos torales. En este esfuerzo por
minimizar los costes de las cimbras nacen las bóvedas tabicadas que emplean
pocas muy pocas estructuras cimbradas (o cerchas) en su construcción. Los
elementos sobre los que se soporta y asienta la bóveda, a modo de ménsula, se
denomina pechina.
Elementos de la bóveda
Las bóvedas se componen de diversas partes, cuya denominación
tradicionalmente es:
Apoyos: son las partes de los muros o pilares sobre los que descansa la
bóveda.
Puntos de arranque: son los de los arcos que componen la bóveda.
Dovelas: son las piezas elementales que componen la bóveda.
Clave: es la dovela central que cierra la bóveda.
Salmeres: son las dovelas en las líneas de arranque de la bóveda.
Nervios: son los arcos de dovelas independientes de los témpanos en las
aristas.
Luneto: es la abertura practicada en la bóveda de otra bóveda que penetra
en ella.
Dimensiones
En el diseño y construcción de bóvedas se refiere a menudo a las dimensiones
características de las mismas, que tradicionalmente se han venido denominando
como:
Luz: como la distancia libre entre los apoyos o arranques de la bóveda.
Flecha: es la altura desde el arranque a la clave.
Espesor: es la distancia entre el trasdós (exterior) y el intradós (interior) de
la bóveda.
CIMENTACIONES DE MAMPOSTERIA
Los cimientos de mampostería
(mampostería es el elemento
constructivo y /o decorativo,
construido a base de piedra,
simplemente acomodada con el
cuatrapeo necesario o bien
colocadas con algún aglutinante,
pudiendo tener mamposterías
secas comunes o cementadas
para mayor resistencia), se
utilizan cuando las cargas no son
muy fuertes y la construcción es
permanente, pero si el peso es
excesivo y la fatiga es baja su
utilización no es conveniente; se
utiliza la piedra braza (si existe en el lugar este materia), siendo el material más
común en cimentaciones, con la cual se obtienen muy buenos resultados debido a
su resistencia, facilidad y rapidez en su trabajo.
Las piedras deberán colocarse cuatrapeadas, las juntas estarán perpendiculares a
las cargas de apoyo para evitar deslizamientos y juntas continuas para no tener
cuarteaduras, considerándose generalmente una resistencia de 20 kg/cm² de
tierra y de 15 kg/cm² a la mezcla. Las proporciones para el mortero de cimentación
serán: 1:6 Uno de calhidra y 6 de arena, o con mayor resistencia y adherencia
1:3:15 proporción de cemento-calhidra-arena. Para la cimentación de piedra esta
deberá ser sana y no intemperizada; no se aceptaran pedruscos que presenten
grietas, huecos o algún defecto similar; no se utilizaran riscos en forma de laja y
tendrán una resistencia mínima a la compresión normal, a los planos de
deformación de 150 kg/cm² y una resistencia mínima a la compresión
perpendicular a los planos de deformación de 100 kg/cm. Las piedras tendrán un
peso de 25 kg (proporcionalmente), debiendo humedecerse perfectamente antes
de su colocación para evitar pérdidas en el agua del mortero al fraguar. En las
primeras piedras que se coloquen se deberá procurar que queden las mas
grandes y con la superficie mayor, asentadas sobre la plantilla la cual deberá
humedecerse previamente. Las juntas entre la piedras deberán llenarse con
mortero con un espesor de 2 cm (no menor de 2 cm ni mayor de 4) el volumen del
mortero deberá ser igual a un 30% de la capacidad total como máximo (no se
deberá tener huecos), por lo menos el 25% del volumen de las piedras se deberán
colocar a tizón para lograr un perfecto cuatrapeo y se deberá limitar al máximo el
uso de rajuelas y no se permitirá por ningún motivo el uso de calzas; la
cimentación de mampostería se deberá mantener húmeda durante tres días. Es
conveniente que el ángulo que forma el escarpio (superficie inclinada) del cimiento
para proporcionar la ampliación de la base, no será menor de 60º con relación a la
horizontal, y el ancho de la base no deberá pasar de 1.50m; el ancho de la parte
superior del cimiento estará dado por el ancho de la piedra, y no será menor de 30
cm, y para que las cargas que recibe el cimiento sean repartidas uniformemente
se colocara una cadena de concreto armado; perpendiculares a esta dala de
repartición se colocaran los refuerzos (castillos) necesarios para evitar el volteo. Si
el cimiento es de piedra en la colindancia deberá procederse a tomar el par de
fuerzas (que se forma debido a que las resultantes de carga y a la reacción del
terreno no son colineales) de volteo, por medio de uniones o amarres (a los
cimientos interiores) que actúan como tensores y evitan que el cimiento pueda
girar, pudiendo hacerse con dalas de concreto (dalas de repartición o simplemente
como tensores). Este cimiento colindante debe construirse más profundo que los
demás para contrarrestar el volteo, o bien utilizando una trabe de volteo o si no
remeter el cimiento. Cuando se tienen cargas desiguales es necesario compensar
la cimentación haciendo su sección en forma trapezoidal o bien haciéndola
escalonada. Los cimientos de piedra son indicados para construcciones ligeras
pero al ser pesada esta cimentación se reduce considerablemente la capacidad de
carga del terreno para soportar las cargas superiores, recomendándose en este
caso la utilización de cimientos de concreto armado. El uso de de contratrabes se
hace necesario cuando se tienen elementos aislados de carga (columnas) o
combinación de aislados y corridos (pilares y muros), pero el uso de contratrabes
es muy recomendable en cimientos corridos de piedra en caso de tener mucha
carga; en ocasiones puede tenerse una contratrabe en lugar de la cadena de
unión, en cuyo caso puede igualarse el nivel de corona, disminuyendo el peralte
del cimiento o haciendo más profunda la cimentación. La cimentación corrida
puede usarse para estructuras de muros de carga, de apoyos aislados o mixtos
(cuando se utilizan muros de carga en las construcciones de edificios estos
pueden ser hasta de cuatro niveles por sus características de trabajo), o sea,
generalmente se utiliza en edificios con claros de 5 m entre muros, con una altura
total de 12 m, y a partir de estas dimensiones los elementos cimentantes
resultaran más caros y más pesados, obligando al diseño estructural a tener otro
tipo de cimentación y estructura. Al estar ejecutando la cimentación se habrá
planeado la instalación de los elementos del drenaje, teniendo juntas y pasos de
ductos en la mampostería o elementos de cimiento. Es importante hacer notar
que para lograr dichas juntas es necesario el uso correcto y material adecuado
con afinidad de estos, ya que la función de una instalación sanitaria bien planeada
en su especialidad es de retirar de los edificios las aguas negras y materias de
desecho para que estas no representen un peligro para la salud al
descomponerse; para este caso una instalación sanitaria debe estudiarse y
planear de tal manera que se aprovechen las cualidades de los materiales que se
empleen de la manera mas practica y económica pero ante todo sin sacrificar las
exigencias higiénicas y sistemas que requieren las nuevas construcciones. Los
reglamentos y códigos sanitarios tienden a garantizar el funcionamiento
adecuado, al determinar los requisitos mínimos a que deben sujetarse estas
instalaciones. Esta instalación es mediante conductos cerrados, con diámetro
especificado según el uso y pendiente necesaria para dar salida a toda clase de
aguas servidas, ya sean ocultos o visibles. Los ocultos son colocados bajo el piso
de las construcciones y pueden ser de tubo de concreto o bien de plástico rígido o
PVC. Los visibles son los apoyados sobre el piso bajo o suspendidos de los
elementos estructurales del edificio y pueden ser de fierro fundido, de fierro
galvanizado y plástico o PVC rígido. Antes de proceder a la colocación de los
tubos del drenaje, se consolidará el fondo de la excavación para evitar
asentamientos del terreno y problemas en la instalación. Aunque a veces se usa
en la acometida (que es la parte de la instalación sanitaria que se conecta al
colector público o drenaje municipal), tubería de concreto, es recomendable hacer
notar que las juntas entre estos tubos no son flexibles y por lo tanto no soportan
las flexiones producidas por asentamientos en el terreno o por hundimientos o
temblores, que al romperse producen filtraciones que al repararse son solo
soluciones temporales, perjudicando al cimiento y produciendo humedades; por lo
cual se recomienda estudiar otro tipo de material que permita una buena
instalación, que sea perfectamente hermética y que permita cierto grado de
flexibilidad. La tubería se colocara cuando menos a un metro de distancia de los
muros para evitar posibles humedades. Se colocara con una pendiente mínima del
2% para diámetros hasta de 76 mm, siendo 32 mm el diámetro mínimo de
desagüe debiendo tener registros a una distancia que establezcan los códigos o
reglamentos municipales, no debiendo exceder de 10 m .
Las piedras deberán colocarse cuatrapeadas, las juntas estarán perpendiculares a
las cargas de apoyo para evitar deslizamientos y juntas continuas para no tener
cuarteaduras, considerándose generalmente una resistencia de 20 kg/cm² de
tierra y de 15 kg/cm² a la mezcla. Las proporciones para el mortero de cimentación
serán: 1:6 Uno de calhidra y 6 de arena, o con mayor resistencia y adherencia
1:3:15 proporción de cemento-calhidra-arena. Para la cimentación de piedra esta
deberá ser sana y no intemperizada; no se aceptaran pedruscos que presenten
grietas, huecos o algún defecto similar; no se utilizaran riscos en forma de laja y
tendrán una resistencia mínima a la compresión normal, a los planos de
deformación de 150 kg/cm² y una resistencia mínima a la compresión
perpendicular a los planos de deformación de 100 kg/cm. Las piedras tendrán un
peso de 25 kg (proporcionalmente), debiendo humedecerse perfectamente antes
de su colocación para evitar pérdidas en el agua del mortero al fraguar. En las
primeras piedras que se coloquen se deberá procurar que queden las mas
grandes y con la superficie mayor, asentadas sobre la plantilla la cual deberá
humedecerse previamente. Las juntas entre la piedras deberán llenarse con
mortero con un espesor de 2 cm (no menor de 2 cm ni mayor de 4) el volumen del
mortero deberá ser igual a un 30% de la capacidad total como máximo (no se
deberá tener huecos), por lo menos el 25% del volumen de las piedras se deberán
colocar a tizón para lograr un perfecto cuatrapeo y se deberá limitar al máximo el
uso de rajuelas y no se permitirá por ningún motivo el uso de calzas; la
cimentación de mampostería se deberá mantener húmeda durante tres días. Es
conveniente que el ángulo que forma el escarpio (superficie inclinada) del cimiento
para proporcionar la ampliación de la base, no será menor de 60º con relación a la
horizontal, y el ancho de la base no deberá pasar de 1.50m; el ancho de la parte
superior del cimiento estará dado por el ancho de la piedra, y no será menor de 30
cm, y para que las cargas que recibe el cimiento sean repartidas uniformemente
se colocara una cadena de concreto armado; perpendiculares a esta dala de
repartición se colocaran los refuerzos (castillos) necesarios para evitar el volteo. Si
el cimiento es de piedra en la colindancia deberá procederse a tomar el par de
fuerzas (que se forma debido a que las resultantes de carga y a la reacción del
terreno no son colineales) de volteo, por medio de uniones o amarres (a los
cimientos interiores) que actúan como tensores y evitan que el cimiento pueda
girar, pudiendo hacerse con dalas de concreto (dalas de repartición o simplemente
como tensores). Este cimiento colindante debe construirse más profundo que los
demás para contrarrestar el volteo, o bien utilizando una trabe de volteo o si no
remeter el cimiento. Cuando se tienen cargas desiguales es necesario compensar
la cimentación haciendo su sección en forma trapezoidal o bien haciéndola
escalonada. Los cimientos de piedra son indicados para construcciones ligeras
pero al ser pesada esta cimentación se reduce considerablemente la capacidad de
carga del terreno para soportar las cargas superiores, recomendándose en este
caso la utilización de cimientos de concreto armado. El uso de de contratrabes se
hace necesario cuando se tienen elementos aislados de carga (columnas) o
combinación de aislados y corridos (pilares y muros), pero el uso de contratrabes
es muy recomendable en cimientos corridos de piedra en caso de tener mucha
carga; en ocasiones puede tenerse una contratrabe en lugar de la cadena de
unión, en cuyo caso puede igualarse el nivel de corona, disminuyendo el peralte
del cimiento o haciendo más profunda la cimentación. La cimentación corrida
puede usarse para estructuras de muros de carga, de apoyos aislados o mixtos
(cuando se utilizan muros de carga en las construcciones de edificios estos
pueden ser hasta de cuatro niveles por sus características de trabajo), o sea,
generalmente se utiliza en edificios con claros de 5 m entre muros, con una altura
total de 12 m, y a partir de estas dimensiones los elementos cimentantes
resultaran más caros y más pesados, obligando al diseño estructural a tener otro
tipo de cimentación y estructura. Al estar ejecutando la cimentación se habrá
planeado la instalación de los elementos del drenaje, teniendo juntas y pasos de
ductos en la mampostería o elementos de cimiento. Es importante hacer notar
que para lograr dichas juntas es necesario el uso correcto y material adecuado
con afinidad de estos, ya que la función de una instalación sanitaria bien planeada
en su especialidad es de retirar de los edificios las aguas negras y materias de
desecho para que estas no representen un peligro para la salud al
descomponerse; para este caso una instalación sanitaria debe estudiarse y
planear de tal manera que se aprovechen las cualidades de los materiales que se
empleen de la manera mas practica y económica pero ante todo sin sacrificar las
exigencias higiénicas y sistemas que requieren las nuevas construcciones. Los
reglamentos y códigos sanitarios tienden a garantizar el funcionamiento
adecuado, al determinar los requisitos mínimos a que deben sujetarse estas
instalaciones. Esta instalación es mediante conductos cerrados, con diámetro
especificado según el uso y pendiente necesaria para dar salida a toda clase de
aguas servidas, ya sean ocultos o visibles. Los ocultos son colocados bajo el piso
de las construcciones y pueden ser de tubo de concreto o bien de plástico rígido o
PVC. Los visibles son los apoyados sobre el piso bajo o suspendidos de los
elementos estructurales del edificio y pueden ser de fierro fundido, de fierro
galvanizado y plástico o PVC rígido. Antes de proceder a la colocación de los
tubos del drenaje, se consolidará el fondo de la excavación para evitar
asentamientos del terreno y problemas en la instalación. Aunque a veces se usa
en la acometida (que es la parte de la instalación sanitaria que se conecta al
colector público o drenaje municipal), tubería de concreto, es recomendable hacer
notar que las juntas entre estos tubos no son flexibles y por lo tanto no soportan
las flexiones producidas por asentamientos en el terreno o por hundimientos o
temblores, que al romperse producen filtraciones que al repararse son solo
soluciones temporales, perjudicando al cimiento y produciendo humedades; por lo
cual se recomienda estudiar otro tipo de material que permita una buena
instalación, que sea perfectamente hermética y que permita cierto grado de
flexibilidad. La tubería se colocara cuando menos a un metro de distancia de los
muros para evitar posibles humedades. Se colocara con una pendiente mínima del
2% para diámetros hasta de 76 mm, siendo 32 mm el diámetro mínimo de
desagüe debiendo tener registros a una distancia que establezcan los códigos o
reglamentos municipales, no debiendo exceder de 10 m.
MANTENIMIENTO Y REHABILITACION DE MAMPOSTERIA La rehabilitación de la estructura de un edificio se puede describir como el conjunto de modificaciones e intervenciones necesario para mejorar su comportamiento ante acciones futuras. En particular, la rehabilitación sísmica comprende todas aquellas medidas tendientes a promover un comportamiento adecuado de la estructura, de modo de satisfacer los niveles de desempeño sísmico establecidos. Desde un punto de vista técnico, el inicio de la rehabilitación es marcado por la evaluación de la estructura, que persigue identificar las debilidades potenciales de la estructura. Los esquemas de rehabilitación que se estudien y desarrollen deben corregir de manera global estas debilidades, cuidando de no producir nuevas. Desde un punto de vista económico, el o los esquemas de rehabilitación deben ser rentables. Si así se requiere, la rehabilitación no debe modificar la función y uso de la estructura; además, debe ser consistente con la estética y apariencia de la estructura. Puesto que el tema de este libro está enfocado a la vivienda, el esquema de rehabilitación debe proporcionar, adicionalmente, un sentimiento de confianza y seguridad a los habitantes. En general, se han sugerido tres filosofías para mejorar el comportamiento de una estructura ante acciones sísmicas: a. incrementar la resistencia, b. aumentar la capacidad de deformación inelástica, o c. aumentar ambas. Sin embargo, existen otras posibilidades, como son, debilitamiento local para cambiar el modo de falla, control pasivo o activo, mejorar la configuración estructural, reducir la masa reactiva, y otras.
FUENTES
https://www.coveg.gob.mx/.../Manual%20de%20Autoconstrucción.pdf
http://cea-ites.blogspot.mx/2010/09/procedimiento-constructivo-de.html
http://www.construmatica.com/construpedia/Diseño_y_Montaje_de_Cimbr
as
http://algomasquetecnologia.blogia.com/2012/010103-procesos-
constructivos-de-obra-civil.php
ftp://da.montes.upm.es/.../ESTRUCTURAS%20I/08_Bases_de_calculo.pdf
http://manualdeusoymantenimiento.ecuador.generadordeprecios.info/Estructuras/Mampos
teria_de_piedra/Muros.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Muro_de_contención
http://es.wikipedia.org/wiki/Bóveda
http://www.arqhys.com/blog/cimentaciones-de-piedra.html
http://www.idrd.gov.co/especificaciones/index.php?option=com_content&vi
ew=article&id=2370&Itemid=2284