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Las Estructuras son el conjunto de elementos resistentes, convenientemente vinculados entre sí, que accionan y reaccionan bajo efecto de las cargas. Su objetivo es resistir y transmitir las cargas del edificio a los apoyos manteniendo el espacio construido, sin sufrir deformaciones o roturas.
Al hablar del diseño de un sistema estructural, o mecanismo resistente, se habla del proceso creativo mediante el cual se definen las características de un sistema para que cumpla con sus objetivos, el principal de ellos es equilibrar las fuerzas a las que va a estar sometido, y resistir las solicitaciones de las acciones exteriores sin colapso o mal comportamiento. A la hora de diseñar una estructura, ésta debe cumplir tres propiedades principales: ser resistente, para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida, ser rígida, para que lo haga sin deformarse, y ser estable, para que se mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.
La estructura, además de sostener la carga de una obra, desempeña un papel importante en la organización espacial de ésta.
El sistema de construcción tradicional, es el más difundido y el más antiguo. Constituido por estructura de paredes o muros portantes (ladrillos, piedra, o bloques etc.), donde los elementos verticales resistentes son los muros, y no los pilares o columnas, como en el caso de las Estructuras de hormigón armado, o estructuras metálicas que constituyen lo que llamamos estructura independiente.
También existen otros sistemas llamados racionalizados, que combinan el uso de materiales tradicionales con técnicas de construcción mas controladas. Por otro lado, los industrializados, que utilizan paneles o placas pre elaboradas en fábricas. Los últimos dos sistemas se aplican para ahorrar costos y fundamentalmente para reducir el tiempo de ejecución.
Características que hay que tener en cuenta a la hora de decidir
Cada método tiene ventajas e inconvenientes. Y es muy difícil establecer “en el aire” cuál de ellos es el mejor: esto dependerá de las necesidades del proyecto, de la obra y básicamente de las aspiraciones y gustos de los dueños de la futura obra. A la hora de establecer que tecnología es la que más encuadra o mejor convenga, se deberá tener en cuenta los siguientes aspectos: Capacidad resistente, Aislación Térmica, Acústica, Hidrófuga, Rapidez de ejecución, Costos de ejecución, Costo de mantenimiento, etc.
En la decisión estructural consideramos fundamental la capacidad resistente: las paredes de
mampostería tienen una aceptable capacidad de carga, o sea que si se construye solamente en planta baja no hará falta agregar una estructura adicional.
En cambio, si se trata de construcciones de uno o más pisos altos se necesitaran colocar refuerzos. O también, incorporar una estructura independiente de hormigón armado o acero. En este caso la pared cumple solo una función de cerramiento de los ambientes y no soportara mas carga que la de su propio peso.
Las paredes que usan bloques cerámicos o de cemento tienen la ventaja de que reducen el uso de encofrados, los tradicionales moldes de madera donde se vierte el hormigón. Esto se debe a que los bloques vienen preparados con huecos especiales para armar las columnas y vigas, y luego colar el hormigón.
Los sistemas industrializados pueden sostener una construcción de dos y más pisos altos, sin necesidad de estructuras adicionales.
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MUROS PORTANTES – ESTRUCTURA INDIFERENCIADA
Muro es todo cerramiento lateral construido con materiales pétreos, naturales o artificiales,
generalmente presentados en bloques de pequeñas dimensiones y unidos entre sí por algún tipo de mortero que le asegure un alto grado de monolitismo. Estos dos materiales conforman otro “material” que se designa como mampostería.
Se denomina muro de carga o muro portante a las paredes de una edificación que poseen función estructural; es decir, aquellas que soportan otros elementos estructurales del edificio, como arcos, bóvedas, vigas o viguetas, losas o la cubierta de los techos.
Será portante cuando, aprovechando su capacidad resistente a la compresión, se le confíe la transmisión de cargas verticales, constituyéndose en apoyo de los cerramientos horizontales.
Dentro de este tipo de estructura, podemos diferenciar a aquellas que no poseen armaduras, y por lo tanto tienen baja resistencia a la flexión y las que disponen de armadura, que las asemeja a las estructuras de hormigón armado.
El correcto manejo de este dispositivo constructivo, como base del diseño estructural, requiere: el conocimiento de criterios de organización global que aseguren la estabilidad del conjunto, la estimación de la capacidad portante y el conocimiento del material que lo constituye.
La norma vigente en la República Argentina es la CIRSOC 501 “REGLAMENTO ARGENTINO PARA CONSTRUCCIONES DE MAMPOSTERÍA DE BAJO COMPROMISO ESTRUCTURAL”
CLASIFICACIÓN DE LOS MUROS PORTANTES POR LOS MATERIALES CONSTITUYENTES Los mampuestos integrantes de muros resistentes se clasifican según los siguientes tipos:
-Ladrillos cerámicos macizos (área maciza 80%)
-Bloques huecos portantes cerámicos (área maciza 40%) -Bloques huecos portantes de hormigón
-Bloques huecos portantes de HCCA (hormigón celular curado en autoclave)
CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FUNCIÓN
1. PORTANTES: materializan la estructura y el cerramiento de edificios de altura limitada. 2. DE SIMPLE CERRAMIENTO ó CONFINADOS: no tienen función estructural pero cierran
el espacio y le otorgan aislamiento del exterior y de los factores climáticos.
3. DE CONTENCIÓN: como su nombre lo indica, sirven para contener diferentes sustancias, como podrían ser agua, tierra, granos, etc.
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EL MURO PORTANTE se considera una ESTRUCTURA INDIFERENCIADA
Sobre este punto podemos decir que la indiferenciación es producto de la doble función del muro de sostener el edificio (estructura de soporte) y cerramiento.
MURO PORTANTE
En esta clasificación ingresan todos los muros que soportan las siguientes cargas: SU PROPIO PESO.
LOS ENTREPISOS LAS CUBIERTAS
Los límites de la altura de los muros portantes dependen de su propia materialidad. ALGUNAS CONSIDERACIONES CONFORME A LA NORMA CIRSOC 501
* Los muros resistentes de los pisos superiores estarán dispuestos en coincidencia con los muros resistentes de los pisos inferiores.
* Se considerará muro portante a aquel que deba resistir más de 3000 N/m (300 kg/m) además de su propio peso.
* El mortero de pegado de los mampuestos deberá cumplir con relaciones entre los materiales que lo componen: cemento, cal, arena y agua. Estas variedades de morteros se clasifican conforme a las diferentes resistencias que se pueden obtener: Normal, Intermedia y Elevada, en la siguiente tabla se observan las dosificaciones.
Mortero tipo Cemento Cal Arena
E - Resistencia Elevada 1 1 0 1/4 3 (Cementicio puro) 3 I - Resistencia Intermedia 1 1/2 4 N - Resistencia Normal 1 1 1 1 5 6
* La norma prevé que se considere que los muros portantes pueden soportar una Tensión Admisible (f’ a) de 0.4 MPa (4 kg/cm2) o 0.3 MPa (3 kg/cm2) conforme al tipo de mortero utilizado en el adhesivado de los mampuestos, según la siguiente tabla:
Tipo de mampuesto
Tensión admisible f ' a a la compresión de la mampostería basada en la sección bruta (MPa)
Tipo de mortero
E o I N
- Ladrillo macizo
- Bloque hueco cerámico o de hormigón, sin hormigonar
0,40 0,30
4 *Los límites de altura serán dados por los espesores de los mampuestos que constituyen el muro, a saber:
Espesor de muros de una hoja de mampuestos macizos o
huecos
Altura máxima de
planta
Altura máxima del edificio Distancia máxima entre soporte verticales 110 a 169 mm (1) 2,8 m 3,0 m o piso superior de un edificio de 2 o 3 pisos 4,0 m 170 a 250 mm 3,0 m 10 m 4,5 m 251 a 300 mm 3,5 m 10 m 6,0 m
(2) Los muros portantes no podrán tener un espesor menor que 110 mm para el caso de ladrillos macizos y 120 mm para los ladrillos huecos portantes.
REFUERZOS EN LOS MUROS PORTANTES
Los muros portantes deben resistir cargas verticales (su propio peso, los entrepisos y cubiertas), pero también debe poder mantener su integridad a partir de cargas horizontales como el viento, los sismos, y las cargas térmicas, esto obliga a generar refuerzos en estos paramentos con los siguientes
elementos:
1. VIGA DE ENCADENADO SUPERIOR 2. REFUERZOS VERTICALES
3. DINTEL SOBRE VENTANAS Y PUERTAS 4. REFUERZOS BAJO VENTANA
5. VIGA DE FUNDACIÓN
La falta de refuerzos en los muros portantes genera patologías muy difíciles de revertir, como son las fisuras por asentamientos diferenciales, dinteles insuficientes, cargas concentradas, etc.
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1) VIGA DE ENCADENADO SUPERIOR
Esta viga está apoyada en todo el sector superior, su función principal es repartir las cargas en toda la superficie del muro. El espesor debe ser el mismo de la pared, su altura mínima será de 12 cm, y se construirá con hormigón armado, o sea, cemento, arena, piedra, agua (pasta cementicia) y barras de acero conformando la armadura.
2) REFUERZOS VERTICALES
Estos refuerzos no son columnas, ya que para que lo sean, éstas últimas deberían llevar el sostén completo de la estructura edilicia, en cambio, los refuerzos colaboran con la resistencia total del conjunto, o sea junto con los muros.
Las armaduras mínimas longitudinales de los encadenados verticales serán: 1. Para muros de hasta 180 mm de espesor:
3 barras del 6, Acero ADN-420 con estribos de 4,2 mm cada 200 mm o equivalente. 2. Para muros de más de 180 mm de espesor:
4 barras de 6 mm Acero ADN-420 con estribos de 4,2 cada 200 mm o equivalente.
3. Bloques columna. Podrá usarse para el armado de encadenados verticales. La sección mínima del hueco será de 10000 mm2 (10 x 10 cm).
3) DINTEL SOBRE PUERTAS Y VENTANAS
Viga de hormigón armado, perfil de acero, madero u otro elemento horizontal que, apoyado sobre los laterales de la abertura, cubre el vano de una puerta o ventana, y sirve de sostén del muro superior. El apoyo mínimo a cada lado será de 20 cm.
La longitud mínima de separación entre bordes verticales de aberturas contiguas en un mismo muro será de 60 cm., esto se debe a que los dinteles de apoyos de ventanas o puertas contiguas soportan muros sobre las mismas y deben tener espacio para esa descarga.
La máxima luz de una abertura será de 1,80 m. De ser mayor deberá calcularse como viga de carga. 4) REFUERZOS BAJO VENTANA
Estos refuerzos evitan las típicas fisuras a 45º de las esquinas inferiores de las ventanas, en general son dos varillas de 8 mm que exceden 60 cm de cada lado del vano y que se ubican en una hilada entre mampuestos bajo la ventana y se adhieren con concreto (1 vol. de cemento y 3 de arena).
5) VIGA DE FUNDACIÓN
Los muros necesitan apoyos continuos que son posibles si las fundaciones también lo son, la rigidez de las mismas evitarán que los muros generen apoyos diferenciales que provocarían fisuras con la consecuente degradación de su integridad.
Los tipos de fundaciones más comunes para los muros portantes son: 1. Zapatas de mampostería, o fundaciones corridas armada o sin armar 2. Viga de encadenado, con o sin apoyo en pilotes o pozos romanos. 3. Platea de fundación.
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MATERIALES CONSTITUYENTES DE LOS MUROS PORTANTES 1. Ladrillo macizo (llamado “común”)
2. Bloques cerámicos portantes de agujeros verticales y horizontales.
En esta clasificación entran los muros
constituidos por ladrillos comunes de cualquiera de sus calidades.
Son portantes a partir del espesor de 12 cm. Pueden conformar muros dobles del tipo “sándwich”, con cámara de aire.
Bloques cerámicos huecos, los de agujeros verticales son los aptos para construir muros portantes, ya que los de agujeros horizontales no son aptos, salvo los del tipo “cormela” que tienen un espesor de 20 cm aunque la norma prevé una altura máxima de 7 m. en la utilización de este mampuesto.
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3.Bloques de Hormigón
4. Muro de Hormigón Celular Curado en Autoclave (HCCA)
Este material posee características muy aptas para muros en viviendas, ya que poseen una gran resistencia térmica e hidrófuga y al tener mampuestos de grandes dimensiones, se pueden construir paredes disminuyendo los tiempos de ejecución.
La tecnología constructiva implica considerar la utilización de toda las herramientas del sistema que le son propias sin poder hacerlo con las herramientas habituales de la construcción tradicional.
5. Muros compuestos con cámara de aire – MURO SANDWICH
Estos muros tienen infinitas formas de armado, aunque habitualmente están constituidos por dos paramentos, uno portante (que lleva la función estructural) y otro de cerramiento, ambos separados por una cámara de aire. Ambas paredes deben estar vinculadas con ensambles metálicos que las
conecten pero que les permitan la libre dilatación de cada una de ellas. El uso en viviendas se ve restringido en virtud
de la poca resistencia térmica de los bloques de hormigón, lo que hace que este tipo de muro tenga mucha condensación de humedad, no obstante su uso está muy generalizado en talleres, depósitos, etc.
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ESTRUCTURA INDEPENDIENTE
La Estructura independiente de un edificio es el esqueleto que soporta todas las cargas, no
constituyendo en si misma, cerramiento.
El tipo estructural más difundido en nuestro medio es el realizado en
hormigón armado
, entramado de barras con nudos rígidos, realizados ¨in situ¨, con continuidad de sus elementos. En algunos casos se pueden incorporar uniones con algún grado de libertad como juntas de dilatación o rótulas.Estas estructuras se han extendido en todas las zonas de industrialización media o alta, con una relación de costos entre mano de obra y materiales muy razonable. Elegida también por las grandes ventajas que ofrece por su rigidez y óptimo comportamiento frente a agentes atmosféricos y al fuego. La estructura normal de hormigón armado está compuesta por barras que se unen entre sí ortogonalmente. Las barras son piezas prismáticas en las que predomina el largo sobre la sección, por lo general, cuadrada o rectangular.
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La Estructuras independientes pueden ser materializadas también como Estructuras Metálicas, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización alcanzada en la región o país donde se utiliza. Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes.
Se lo elige por sus ventajas en plazos de obra, relación costo de mano de obra – costo de materiales,
financiación, etc. Al ser sus piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran flexibilidad,
se acortan los plazos de obra significativamente.
La estructura característica es la de entramados con nudos articulados, con vigas simplemente apoyadas o continuas, con complementos singulares de celosía para arriostrar el conjunto.
Viga Vierendel
En algunos casos particulares se emplean esquemas de nudos rígidos, (vigas Vierendel), pues la reducción de material conlleva un mayor costo unitario y plazos y controles de ejecución más amplios
