INTRODUCCIÓN A LOS TIPOS ESTRUCTURALES Cat. Arq. GLORIA DIEZ

Arq. MARIA ELENA NEUMAYER

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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

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* 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

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*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.

Todas ellas deben permitir el apoyo continuo de los muros

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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