Universidad Nacional Pedro Henríquez Ureña 

Facultad de ciencias y tecnología Escuela de Ingeniería Civil 

 

 

AsignaturaConstrucciones Civiles

FacilitadoraIng. José Ernesto Montero Montero

TemaArmaduras y cubiertas

Sustentado  PorRafael Ant. Melo Mateo         12-1863

Máximo Ant. Almanzar 12-1585 Manuel Jáquez Bello 13-0300 Fernando Lozada Kelvin Baldwin 12-0747 Johana Rodriguez 11-1226

Santo Domingo, DN

14 de Abril 2015

Construcciones civiles 1

Introducción

El presente trabajo ha sido elaborado con la finalidad de desarrollar los aspectos más resaltantes del tema relacionado a las armaduras, generalidades y trazado geométrico de las armaduras, tipos de armaduras, techos y cubiertas, elementos prefabricados, materiales impermeabilizantes y desagües.

Construcciones civiles 2

Armadura

Armaduras: Una armadura es un montaje de elementos delgados y rectos que soportan cargas principalmente axiales ( de tensión y compresión ) en esos elementos.

Los elementos que conforman la armadura, se unen en sus puntos extremos por medio de pasadores lisos sin fricción localizados en una placa llama "Placa de Unión”, o por medio de soldadura, remaches, tornillos, clavos o pernos en el caso de armaduras de madera, para formar un armazón rígido.

Como los elementos o miembros son delgados e incapaces de soportar cargas laterales, todas las cargas deben estar aplicadas en las uniones o nodos.

Se dice que una armadura es rígida si está diseñada de modo que no se deformará mucho o se colapsará bajo la acción de una carga pequeña.

Los elementos estructurales usados son vigas en doble T, vigas en U, ángulos, barras, tornillos y pasadores.

Clasificación

Las armaduras se clasifican en dos, dependiendo de la ubicación de sus miembros.

La mayoría de las estructuras reales están hechas a partir de varias armaduras unidas entre sí para formar una armadura espacial.

Las armaduras simples, son aquellas armaduras que se obtienen a partir de una armadura triangular rígida, agregándole dos nuevos elementos y conectándolos en un nuevo nodo.

Si a una armadura triangular rígida le agregamos dos nuevos elementos y los conectamos en un nuevo nodo, también se obtiene una estructura rígida.

Las armaduras que se obtienen repitiendo este procedimiento reciben el nombre de armaduras simples. Se puede comprobar que en una armadura simple el número total de elementos es m = 2 n -3, donde n es el número total de nodos.

Construcciones civiles 3

ARMADURAS PARA PUENTES

En el primer caso tienden a estirar al elemento y éste está en tensión o tracción; en la segunda figura tienden a comprimir al elemento y el mismo está en compresión

Armaduras en el espacio

En Ingeniería, las principales estructuras no están en un plano, sino que son de tres dimensiones. Las armaduras en el espacio son aquellas que forman un armazón estable y no está en un solo plano. A diferencia de las armaduras planas, las armaduras en el espacio requieren de un elemento básico diferente al triangulo.

En este caso, se agregan otras barras fuera del plano del triángulo principal, formando un tetraedro básico. Al igual que en las armaduras planas, las armaduras en el espacio también tienen una relación definida entre las barras y el numero de nodos, para lograr estabilidad. En número de barras es el triple del numero de nodos menos cuatro. La ecuación tiene la siguiente forma N: 3j – 6

Construcciones civiles 4

ARMADURAS ACTIVAS

Se denominan armaduras activas a las de acero de alta resistencia mediante las cuales se introduce la fuerza del pretensado.

Sus elementos constituyentes pueden ser:

- Alambres.- Alambre liso.- Alambre grafilado.- Barras.- Cordones

Alambre liso Alambre grafilado

 

Construcciones civiles 5

Las armaduras pasivas

No empiezan a trabajar hasta que actúan las acciones exteriores. Bueno, o hasta que se desencofra, en el caso del peso propio, que no es una acción "exterior”. Estas armaduras serán de acero y podrán estar constituidas por barras corrugadas, mallas electro soldadas y armaduras básicas electro soldadas en celosía

.

Armaduras de Madera y Metálicas

Armaduras de madera

Las armaduras de madera tienen una gran diversidad de usos, entre los que destacan la construcción de techos para diversos tipos de edificaciones, la construcción de puentes, etc. Las armaduras de madera presentan grandes ventajas para la construcción de techos de casas, estas son: su reducido peso propio (lo que facilita su montaje), su capacidad de cubrir grandes luces, y se ajustan a muchas formas de perfiles para techos. Una armadura es una estructura reticulada, con un sistema de miembros ordenados y asegurados entre sí, de modo que los esfuerzos transmitidos de un miembro a otro son de compresión o de tensión axial. Básicamente una armadura está compuesta por una serie de triángulos, porque el triángulo es el único polígono cuya forma no puede cambiarse sin modificar la longitud de uno o más de sus lados. Con respecto a los techos soportados por armaduras

Crujía: Es una parte de la estructura del techo limitada por dos armaduras adyacentes; la separación entre centros de las armaduras es el ancho de la crujía. Correa: Es una viga que va de armadura a armadura, y que les transmite las cargas debidas a nieve, viento y el peso de la construcción del techo. La parte de una armadura que se presenta entre dos nudos adyacentes de la cuerda superior se llama celosía.

Construcciones civiles 6

La carga llevada al nudo de una cuerda superior o punto de celosía es, por lo tanto, la carga de diseño del techo en kilogramos por metro cuadrado, multiplicada por la longitud de la celosía y por el ancho de la crujía; a esto se le llama una carga de celosía.

Estructura metálicas

Una estructura metálica es cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector industrial porque tienen excelentes características para la construcción, son muy funcionales y su coste de producción suele ser más barato que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniería, arquitectura, etc utiliza estructuras metálicas. Cada estructura metálica está formada por la estructura metálica principal y la estructura metálica secundaria.

   Estructura Metálica Principal: La estructura metálica principal es la que asegura que no se vuelque, que sea resistente y que no se deforme. Normalmente está formada de los siguientes elementos:

VIGAS METALICAS PILARES METALICOS

Estructura Metálica Secundaria: Esta estructura corresponde fundamentalmente a la fachada y a la cubierta, lo que llamamos también subestructura y se coloca sobre la estructura metálica principal, y ésta puede ser metálica o de hormigón.

Transmisión de carga

Las fuerzas o cargas que soportan las estructuras se van repartiendo por los diferentes elementos de la estructura, pero las cargas siempre van a ir a parar al mismo sitio, a los cimientos o zapatas. Veamos cómo se distribuye la fuerza del peso sobre las vigueta de un piso superior hasta llegar a los cimientos en la siguiente figura:

El peso sobre las viguetas superiores va a parar a las vigas horizontales y desde de ellas se transmiten a los pilares bajando por ellos hasta llegar al final al terreno o cimientos

Tipos de estructuras metalicas:

Estructuras Abovedadas Estructuras Entramadas Estructuras Trianguladas

Como se unen las estructuras metálicas

Por Soldadura: La soldadura es la más común en estructuras metálicas de acero y no es más que la unión de dos piezas metálicas mediante el calor. Aplicándoles calor conseguiremos que se fusionen las superficies de las dos piezas, a veces necesitando un

Construcciones civiles 7

material extra para soldar las dos piezas.

Por Tornillo: Los tornillos son conexiones rápidas que normalmente se aplican a estructuras de acero ligeras, como por ejemplo para fijar chapas o vigas ligeras.

Generalidades y trazado geométrico de las armaduras

Una armadura es un ensamble triangular que distribuye cargas a los soportes por medio de una combinación de miembros conectados por juntas articuladas, configurados en triángulos, de manera que idealmente todos se encuentren trabajando en compresión o en tensión pura y que todas las fuerzas de empuje se resuelvan internamente. En la práctica, algunos esfuerzos de flexión pueden ocurrir como resultado de la fricción de las juntas y de las cargas distribuidas aplicadas a los miembros entre las juntas; generalmente, estos esfuerzos son menores comparados con las fuerzas axiales y, por lo común, se ignoran para propósitos analíticos.

El triángulo es la unidad geométrica básica de la armadura; es una forma única, ya que no se puede cambiar sin que cambie la longitud de sus lados aun cuando las juntas estén articuladas. Todos los otros polígonos articulados son inestables. Si un cable se suspende entre dos puntos de anclaje, el empuje horizontal es resistido por los soportes. Si la configuración se cambia de manera que un soporte esté articulado y el otro esté apoyado en un rodillo se vuelve inestable. Ambos soportes pueden resistir reacciones verticales, y el apoyo articulado puede resistir reacciones horizontales, pero el apoyo de rodillo será jalado hacia el centro por el empuje horizontal del cable. Para resistir este empuje, se puede agregar un puntal horizontal.

Este ensamble se comporta como una armadura simple debido a su geometría triangular, a sus conexiones articuladas y a la resistencia interna al empuje. Si el ensamble de una figura se invertirá, las fuerzas de tensión y de compresión se invertirían. Los elementos de la armadura de arriba y de abajo se denominan cuerdas superiores e inferiores, respectivamente. Todos los elementos entre las cuerdas superiores e inferiores son elementos de red. Las armaduras planas tienen todos sus elementos en un solo plano, mientras que las armaduras espaciales los tienen en una sola configuración tridimensional.

Tanto las armaduras planas como las tridimensionales salvan claros solo en una dirección. Tipos de armaduras. Las formas perimetrales de la mayoría de las armaduras planas son triangulares, rectangulares, arqueadas o lenticulares. Estas formas perimetrales están invariablemente descompuestas en unidades triangulares más pequeñas. Todos los elementos no tienen continuidad en las juntas y todas las juntas se comportan como si estuvieran articuladas.

La EHE distingue los siguientes tipos de armaduras:

Armaduras pasivas: Empleadas en el hormigón armado. Resisten pasivamente las cargas.

Construcciones civiles 8

Tipología:

Barras corrugadas rectas o rollos de acero. Mallas electrosoldadas. Armaduras básicas electrosoldadas en celosía.

Armaduras activas: Empleadas en el hormigón pretensado. Resisten activamente las cargas.

Armaduras: Nudos y Apoyos

Los casos relacionados con cuerpos rígidos y fuerzas en equilibrio han sido el antecedente para conocer ahora acerca de las armaduras, que no son otra cosa que estructuras formadas por elementos rígidos unidos entre sí.

En estos casos se determinarán las fuerzas externas que actúan sobre la estructura y se analizarán las fuerzas internas que mantienen unidas sus partes.

Miembros: Son los elementos rectos conectados entre sí por medio de nodos o nudos. Por lo general, los miembros de una armadura son delgados y pueden soportar poca carga lateral, por lo tanto, las cargas deben aplicarse sobre los nudos y no directamente sobre los miembros. De esta teoría suponemos que todos los miembros sólo son sometidos a cargas de compresión o tensión a lo largo de su eje, y de eso se trata el análisis, de encontrar las magnitudes de la tensión o compresión de cada miembro.

Nodos: Son las conexiones entre cada miembro. Las fuerzas que actúan sobre ellos se reducen a un solo punto, porque son las mismas fuerzas transmitidas desde los ejes de los miembros. A través de los nodos nunca se puede atravesar un miembro. Las conexiones en los nudos están formadas usualmente por pernos o soldadura en los extremos de los miembros unidos a una placa común llamada placa de unión.

Apoyos: Toda estructura necesariamente debe estar apoyada en uno o más puntos, los cuales se llaman puntos de apoyo, y como transmiten su carga a través de esos puntos, en el diagrama de fuerzas debemos considerar los vectores que indiquen las reacciones en esos apoyos.

Método de Nudos

El equilibrio es uno de los requisitos que debe cumplir una estructura, lo cual implica que la resultante de las fuerzas externas es cero y no existe un par de fuerzas; al descomponer en un plano cada fuerza y cada par en sus componentes rectangulares, se encuentra las condiciones necesarias y suficientes para el equilibrio de un cuerpo rígido se pueden expresar también por las tres ecuaciones siguientes:

Construcciones civiles 9

Estas ecuaciones expresan el hecho de que las componentes de las fuerzas externas en las direcciones X, Y, y Z así como los momentos de las fuerzas externas están en equilibrio. Por tanto, el sistema de fuerzas externas no impartirá ni movimiento de traslación ni de rotación al cuerpo rígido considerado.

El uso de la condición de equilibrio en una estructura permite realizar el proceso analítico esencial en un problema estructural. En la etapa inicial se pueden conocer las fuerzas que se generan en los apoyos para hacer que la estructura este en equilibrio.

Las ecuaciones del equilibrio se aplican a los pasadores de las uniones. En cada nudo se consideran las fuerzas externas aplicadas junto con las fuerzas de reacción correspondientes a las fuerzas internas en las barras. Dado que las fuerzas son concurrentes, no hay que considerar la suma de momentos sino sólo la suma de componentes x e y de las fuerzas.

Estas ecuaciones se aplican en primer lugar a un nudo que contenga sólo dos incógnitas y después se van aplicando a los demás nudos, sucesivamente. Convencionalmente, se consideran positivas las fuerzas internas en las barras cuando salen hacia afuera (tracción) y negativas si van hacia el interior (compresión).

Tipos de apoyos

Son los elementos que le proporcionan la estabilidad a la viga y por lo general, se encuentran en los extremos o cerca de ellos. Las fuerzas en los apoyos que se generan son productos de las cargas aplicadas y se llaman reacciones y equilibran las cargas aplicadas. Analíticamente estas reacciones representan las incógnitas de un problema matemático. Las reacciones se pueden dividir en tres grupos que corresponden al tipo de apoyo que se está empleando (Das, Kassimali y Sami, 1999).

Techo o cubierta

La  cubierta es la que define el tipo al cual pertenece la construcción de  acuerdo a los materiales y a la forma de su empleo, las más comunes son  los tipos plano e inclinado. Un techo plano puede ser constituido por una  losa, la cual sirva a su vez de terraza. De este tipo de losa ya se  estudió el proceso de construcción en la guía anterior, en esta guía nos  dedicaremos al estudio de los techos inclinados.

La  constitución material de las cubiertas deben estar de acuerdo con el medio  en que se construyan, si estamos en la ciudad podremos encontrar  materiales para cubierta como teja de: barro, fibro cemento, zinc,  plástico, de fibras sintéticas, vidrio etc. y en la zona rural encontramos  materiales para cubierta como: la paja, las hojas de palma, la guadua  partida en forma de canales y la tabla de madera.

Al  realizar la construcción de las cubiertas es importante tener en cuenta el  sistema de amarre y el tipo de material a utilizar para que la cubierta  resulte lo mas

Construcciones civiles 10

sismo- resistente posible, por lo que se deben utilizar  materiales lo más livianos posible.

Se da el  nombre de cubierta a la estructura que forma el último diafragma de la  construcción que se realiza en la parte superior y exterior de una  vivienda y que tiene como misión proteger la construcción y a los  habitantes, de las inclemencias del clima como la lluvia, el viento, la  nieve, el calor y el frío.

CARACTERISTICAS

Las principales características que deben  de tener las cubiertas son:

- La impermeabilidad o sea que no deje  pasar el agua.

- El aislamiento para que no pase el calor,  el frío o la nieve.

- Cuando se construye en zonas donde llueve  mucho se recomienda utilizar pendientes o inclinaciones grandes, para que  el agua lluvia caiga más rápido de la cubierta.

PENDIENTES DE LAS  CUBIERTAS

Es la inclinación con la que se hacen los techos o  vertientes para desalojar con facilidad las aguas y su magnitud depende  del material que se utilice como cubierta. Las pendientes que más se utilizan en nuestro medio  son las siguientes:

Entre 20% y 27%  para cubiertas de cinc y tejas de fibro cemento.Entre 30% y 60%  para los diferentes tipos de teja de barro.Entre 50% y 80%  para techos en paja o palma.

Cuando se dice que un techo tiene pendiente de 20%  significa que por cada metro lineal de techo subimos 20 centímetros, así,  si son 2.oo metros nos elevamos 40 centímetros y si son 3.oo metros nos  levantamos 60 centímetros y así sucesivamente.

Tipo de cubierta

Cubiertas curvas o inclinadas: Son cubiertas autoportantes de eje curvilíneo conferido por el equipamiento de fabricación y complementada por un conjunto de tirantes y contraventamientos.

Cubiertas autoportantes: estas se pueden dividir en rectas y curvas. A la hora de proyectar una cubierta autoportante isostática, hay que definir con mucha precisión la geometría de la estructura. Esto es debido a que no es un sistema a base de piezas “standard”, fabricadas de antemano, sino específicamente y a medida para cada ocasión

Cubiertas Tipo Sándwich: La cubierta doble o sándwich es aquella en la que cómo el propio nombre indica tiene dos placas de fibro cemento o chapas metálicas en la parte superior e inferior y en el interior el aislamiento, que puede ser un alma de polurietano, poliestireno expandido o fibra de vidrio o lanas de minerales.

Construcciones civiles 11

Se denominan Prefabricados a los elementos ensamblados entre sí, una vez que han sido manufacturados previamente en fábrica o en otro sitio cercano a la obra (moldeados, endurecidos, etc.)

Se denominan Prefabricados a los elementos ensamblados entre sí, una vez que han sido manufacturados previamente en fábrica o en otro sitio cercano a la obra (moldeados, endurecidos, etc.)

El proceso de producción y ejecución de estos materiales se lo llama:

Construcción Industrializada, Prefabricada o Premoldeada.

Fases de Construcción

La construcción por prefabricación se realiza en dos fases:

1. Fabricación: La producción se lleva a cabo en fábricas (fijas o móviles) propiamente dichas o bien a pie de obra.

2. Montaje: El montaje en obra puede realizarse con grúas o en forma manual, según las características de los elementos prefabricados.Clasificación de Elementos PrefabricadosSegún peso y dimensiones

Según el peso y las dimensiones de las piezas prefabricadas, se pueden clasificar en:

Prefabricados Livianos

Construcciones civiles 12

Son los pequeños elementos prefabricados o ligeros, de peso inferior a los 30 kg, destinados a ser colocados de forma manual por uno o dos operarios.

Prefabricados Semipesados

Su peso es inferior a los 500 kg, destinados a su puesta en obra utilizando medios mecánicos simples a base de poleas, palancas, malacates y barretas.

Prefabricados Pesados

Su peso es superior a 500 kg, requiriéndose para su puesta en obra, maquinaria pesada tales como grúas de gran porte.

Según formato

Según sea su forma, las piezas prefabricadas pueden clasificarse en:

Bloques

Son elementos prefabricados para construcción de muros. Son auto estables sin necesitar de apoyos auxiliares para su colocación. Por ejemplo: bloques de hormigón, bloques de ladrillo hueco, etc.

Bloques

Los paneles constituyen placas cuya relación entre grosor y superficie es significativa. Por ejemplo: muros de contención, antepechos, placas de fachadas, placas de yeso, etc.

Elementos Lineales

Son piezas esbeltas, de sección transversal reducida en relación a su longitud. Por ejemplo: vigas, columnas, pilotes, etc.

Según materiales

Las estructuras prefabricadas se pueden ejecutar con cualquier material estructural, por ejemplo:

Hormigón Armado Hormigón Pretensado Hormigón Postensado Acero Aluminio Madera Plástico Combinación entre los nombrados

Artículos Relacionados Bloque de Hormigón

Construcciones civiles 13

Bloque de Yeso Bovedilla Prefabricada Casetón Panel de Yeso Placa Cerámica Revestida con Yeso Placa de Yeso Vigueta Vigueta Armada Vigueta Pretensada Pilotes Prefabricados Ventajas y Desventajas de la Construcción Prefabricada

Impermeabilizantes

Existen diferentes tipos de impermeabilizantes:

 Los acrílicos, las membranas prefabricadas y los de poliuretano

Impermeabilizante Acrílico: Es un impermeabilizante de óptima capacidad de

elongación creando una película totalmente impermeable. Posee alta resistencia a

la intemperie, tiene alta reflectividad y una excelente resistencia a los rayos UV.

Membrana Prefabricada: Consiste en una lámina o tejido fino más o menos elástico

con una estructura, propiedades y funciones variadas. Se denominan prefabricados pues

sus diferentes componentes están previamente integrados. El acabado es una gravilla o

arena; le siguen dos capas de asfalto; un refuerzo central de poliéster o fibra de vidrio y

por último un polietileno. Su aplicación es mediante la termofusión.

Impermeabilizante de Poliuretano: Son ideales para edificaciones u obra civil. Su

ventaja es la reducción de los costos de mantenimiento pues se puede añadir una tela o

malla protectora que aumentará la resistencia a los ataques del medio, ya sean choques

térmicos o rayos UV. Son de fácil aplicación y alta elasticidad; tienen una excelente

Construcciones civiles 14

adherencia y muy buena resistencia a la intemperie; se aplican sobre cualquier

superficie y es de rápido secado y puesta en servicio.

Un desagüe, desaguadero, sumidero o simplemente un drenaje o sistema de drenaje está diseñado para drenar el exceso de lluvia y agua superficial desde calles pavimentadas, playas de estacionamiento, aceras y azoteas. Los desagües varían en diseño desde pequeños pozos secos residenciales a grandes sistemas municipales. Ellos son alimentados por las cunetas que hay en la mayoría de las autopistas, carreteras y otros caminos muy transitados, como así también en poblaciones de áreas que experimentan lluvias fuertes, inundaciones y poblaciones costeras que experimentan tormentas frecuentes. Muchos sistemas de drenaje para tormentas están diseñados para drenar el agua de tormenta, sin tratar, hacia ríos o corrientes de agua.

Desagües Es la disposición de los residuos sólidos.Los tipos de agua a desaguar son tres:

Aguas amoniacales: Son las que tienen materia fecal u orina, o algún otro factor contaminante (pueden provenir del inodoro o de los desechos de industrias y laboratorios).

Aguas servidas:Son la resultante de la higiene personal o de la higiene de la vivienda, y pueden tener grasa diluida (es la proveniente del resto de los aparatos).

Aguas pluviales:Provienen de la lluvia que cae tanto en el techo de la vivienda como en el terreno.

Existen dos tipos de redes de desagües:

Red Primaria:Es la cañería por donde circula las aguas amoniacales (se identifica con el color rojo).Red Secundaria:Es aquella cañería por donde no circulan aguas amoniacales, ni se ve contaminada por ellas (se identifica con los colores amarillo o marrón según el caso).Colores de identificación:• Aguas Amoniacales: ROJO.• Aguas Servidas: MARRÓN.• Aguas Pluviales: AMARILLO.

Construcciones civiles 15

• Ventilaciones: VERDE.Las cañerías se identifican con el color del agua más contaminante que transporten.

Tratamiento Primario:Degradación anaerobia del líquido en una Fosa Séptica (o Cámara Séptica).

Tratamiento Secundario:Es una degradación aerobia, en donde bacterias producen la oxidación.Existen varios métodos para este tratamiento:“Tubo de Evaporación”: necesitamos alrededor de 100 m2. de terreno por vivienda.“Pozos Filtrantes”: son viables si el terreno es permeable.

Construcciones civiles 16

Conclusión

Armaduras no es más es un conjunto de elementos lineales arreglados en forma de triángulo, o combinación de triángulos, para dar lugar a una estructura rígida y plana.

Las armaduras pueden ser de madera y metálicas. Las armaduras de madera presentan grandes ventajas para la construcción de techos de casas, estas son su reducido peso propio (lo que facilita su montaje), su capacidad de cubrir grandes luces, y se ajustan a muchas formas de perfiles para techos. Básicamente una armadura está compuesta por una serie de triángulos, porque el triángulo es el único polígono cuya forma no puede cambiarse sin modificar la longitud de uno o más de sus lados.

Método de Nudos: El equilibrio es uno de los requisitos que debe cumplir una estructura, lo cual implica que la resultante de las fuerzas externas es cero y no existe un par de fuerzas; al descomponer en un plano cada fuerza y cada par en sus componentes rectangulares, se encuentra las condiciones necesarias y suficientes para el equilibrio de un cuerpo rígido.

Techo o cubierta: La  cubierta es la que define el tipo al cual pertenece la construcción de  acuerdo a los materiales y a la forma de su empleo, las más comunes son  los tipos plano e inclinado. Un techo plano puede ser constituido por una  losa, la cual sirva a su vez de terraza. De este tipo de losa ya se  estudió el proceso de construcción en la guía anterior, en esta guía nos  dedicaremos al estudio de los techos inclinados.

Construcciones civiles 17

Construcciones civiles 18