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Escuela Politcnica de Cuenca Unidad Temtica 0Arquitectura Tcnica Leccin 00

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BLOQUE TEMTICO 0UNIDAD TEMTICA 0

LECCIN 00INTRODUCCIN A LA

CONSTRUCCIN DE LASESTRUCTURAS

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1.- ESTRUCTURAS. INTRODUCCION ESTRUCTURAL.

2.- ACCIONES EN LA EDIFICACIN2.1. Accin Gravitatoria

2.2. Concarga2.3 Sobrecarga2.4. Accin del viento2.5. Accin trmica2.6. Accin reolgica2.7. Accin ssmica2.8. Accin del terreno2.9. Empuje activo de las tierras2.10 Empuje pasivo de las tierras

3.- ESFUERZOS

3.1. Compresin3.2. Traccin3.3 Flexin recta3.4. Flexin esviada3.5. Cortante3.6. Torsin3.7. Punzonamiento3.8. Pandeo3.9. Rasante

4.- FISURAS POR DEFORMACIONES4.1. Por compresin4.2. Por traccin4.3. Por flexin4.4. Por cortante4.5. Por torsin4.6. Por rasante

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1.- ESTRUCTURAS. INTRODUCCION ESTRUCTURAL.

Cuando ha de definirse la estructura es preciso tener en cuenta que puedeaparecer este concepto en el campo de la construccin abarcando la totalidad deledificio o siendo una parte del mismo imprescindible pero no definitoria del mismo. As

cuando contemplamos un puente ferroviario poco podra eliminarse de l que no fuera acosta de lo que entendemos por estructura. Si observamos la construccincorrespondiente a un edificio de una sola planta destinado en este caso a una viviendaunifamiliar, con mltiples paredes de cierre y divisorias de espacios, dificilmentepodramos aislar de l lo que entendemos por estructura de lo que son simplementeelementos conformantes del propio edificio.

En el primer caso, el propio esqueleto nos brinda una visin de una serie deelementos entrelazados entre s racionalmente de manera que, trabajando todos elloscoordinadamente, pueden soportar el peso propio mas toda la carga que le pueda sertransmitida al esqueleto por el paso de los trenes que por l circulen. El propio sistema

estructural define al conjunto-puente, o este define su estructura.

No de manera tan clara se nos presenta la estructura del segundo ejemplo.

En la edificacin citada apreciamos unas paredes ms gruesas que otras, unassuperficies planas que hacen de techo, suelo y poco ms.

Sin embargo este edificio se encuentra sometido a unas cargas igualmente,aunque la estructura en este caso no es fcil de definir tras una inspeccin ocular.

En ambos casos existen una serie de elementos resistentes que adecuadamentecombinados conforman un sistema capaz de transmitir al terreno todas aquellas cargasespecficas de la edificacin de que se trate y su propio peso, sin que se produzcandeformaciones no compatibles con el resto de componentes de esta; todo ellohacindolo de manera estable y permanente. Este conjunto de elementos entrelazadosracionalmente entre si es lo que se conoce como estructura, y cada uno de ellos porseparado componente estructural.

2.- ACCIONES EN LA EDIFICACIN

Se denomina accin al fenmeno al que se ve sometido una estructura por la

intervencin de fuerzas actuando sobre ella de origen interno o externo. Las acciones atener en cuenta en el clculo de los edificios son las que se definen a continuacin y queestn recogidas en la NBE-AE-88.

2.1. Accin GravitatoriaEs la producida por el peso de los elementos constructivos, de los objetos

que puedan actuar por razn de uso, y de la nieve de las cubiertas.

Se divide en: Concarga Sobrecarga

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2.2. ConcargaEs la carga cuya magnitud y posicin es constante a lo largo del tiempo,

salvo en caso de reforma del edificio.

Se divide en:

Peso propio: es la carga debida al peso del elemento resistente. Carga permanente: es la carga debida a los pesos de todos los elementos

constructivos, instalaciones fijas, etc., que soporta el elemento.

Para determinar su valor se considerar el peso propio y las cargas detodos los elementos constructivos que gravitan permanentemente, tales comomuros, pavimentos, guarnecidos, instalaciones fijas, etc. Para el caso deelementos heterogneos, se determinar su peso multiplicando su volumen porsu peso especfico aparente.

2.3 Sobrecarga

Es la carga cuya magnitud o posicin puede variar a lo largo del tiempo.

Se divide en: De uso: es la sobrecarga debida al peso de todos los objetos que puedan

gravitar por el uso, como personas, vehculos muebles, etc.. Incluso durantela ejecucin, aunque la tabiquera no constituye una sobrecarga sino unaconcarga, pues en la vida de los edificios suele ser objeto de variaciones, supeso se calcular asimilndo a una sobrecarga superficial uniforme que seadicionar a la sobrecarga de uso, a excepcin de sobrecargas aisladas.

De nieve: es la sobrecarga debida al peso de la nieve sobre las superficies dela cubierta.

Para determinar el valor de la sobrecarga, dado que la posicin de losobjetos es variable e indeterminada en general, se sustituye su peso por unasobrecarga uniforme, dependiendo su valor del uso del elemento, no pudiendoser el valor inferior al de la tabla 3.1 de la norma. Los balcones volados secalcularn con una sobrecarga superficial, actuando en toda su rea, igual a la delas habitaciones con que comunican, ms una sobrecarga lineal, actuando en susbordes frontales de 200 Kp./m.. El peso de la nieve se considerar en lascondiciones climatolgicas ms adversas, y su valor depende de la altitudtopogrfica. Los valores vienen determinados en la tabla 4.1 de la norma.

2.4. Accin del vientoEs la producida por las presiones y succiones que el viento origina sobre

las superficies. Se admite que el viento acta horizontalmente y en cualquierdireccin. En edificios de menos de 6 plantas de altura la accin del viento espoco importante, siendo muy importante a partir de 11 plantas de altura.

2.5. Accin trmicaEs la producida por las deformaciones debidas a los cambios de

temperatura. Estas acciones que son importantes en arcos, bvedas, y estructurashiperestticas, pueden no considerarse cuando se dispongan las juntas de

dilatacin adecuadas.

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2.6. Accin reolgicaEs la producida por las deformaciones que experimentan los materiales

en el transcurso del tiempo por retraccin y fluencia bajo las cargas. Estasacciones son en general despreciables en materiales mtalicos, debiendo

considerarse en el hormign en masa, armado y pretensado.

2.7. Accin ssmicaEs la producida por las aceleraciones de las sacudidas ssmicas. Su

clculo depende del grado ssmico de la zona segn la escala macrossmicainternacional M.S.K.

Como ejemplo, la cuanta de hierro que lleva incorporada una estructurade hormign armado calculada sin accin ssmica se ve incrementadaaproximadamente en un 20% al calcularla con grado VII, un 50% con grado VIIIy un 100% con grado IX, aumentando el porcentaje a mayor esbeltez de laestructura.

2.8. Accin del terrenoEs la producida por el empuje activo o el empuje pasivo del terreno sobre

las partes del edificio que estn en contacto con l.

2.9. Empuje activo de las tierrasEs el que provocan estas contra el elemento que trata de impedir su

desplazamiento.

2.10 Empuje pasivo de las tierrasEs el nacido como reaccin de las tierras que se oponen al

desplazamiento de un elemento construido sobre ellas. Para que se produzcadebe existir lgicamente una accin del elemento estructural contra o sobre elterreno.

3.- ESFUERZOS

Las solicitaciones a que se someten los elementos estructurales generan sobreellos esfuerzos diversos, que se tipifican como:

Compresin.

Traccin. Flexin recta. Flexin esviada. Cortante. Torsin. Punzonamiento. Pandeo. Rasantes.

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3.1. CompresinEstado tensional provocado en un elemento por dos fuerzas de sentido

opuesto aplicadas en sentido axial, sobre la misma lnea de accin, y que tiendena acortarlo.

La tensin en una seccin recta de una pieza comprimida es igual alcociente de dividir la fuerza aplicada por la superficie de la seccin (en Kp/cm2).Las piedras, los ladrillos, la madera, el acero y el hormign son

materiales apropiados para resistir estas tensiones.

3.2. TraccinEstado tensional provocado en un elemento por dos fuerzas de sentido

opuesto aplicadas en sentido axial y que tienden a alargarlo. Los materiales msadecuados para resistir este tipo de tensin son la madera, el acero y el hormignarmado.

La tensin en una seccin recta de una pieza sometida a traccin es igual

al cociente de dividir la fuerza aplicada por la superficie de la seccin (enKp/cm2).

3.3 Flexin rectaEstado tensional complejo provocado en un elemento que sufre al mismo

tiempo compresiones y tracciones en direccin ortogonal a la pieza.Lo que provoca alargamientos de sus fibras en una parte del mismo y

acortamientos de las mismas en el resto.

3.4. Flexin esviadaCuando en un elemento que sufre compresiones las tracciones se

producen en dos direcciones normalmente perpendiculares.

3.5. CortanteEstado tensional provocado en un elemento por dos fuerzas opuestas que

tienden a deslizar una seccin respecto a la contigua.En una pieza sometida a flexin se producen tensiones de compresin y

traccin. Por otra parte el momento flector es variable segn el eje de la viga ypor ello dos secciones transversales prximas tendrn distintos momentos y portanto distintas tensiones de compresin y traccin. Esta desigualdad producedeslizamientos de una superficie sobre otra.

3.6. TorsinEstado tensional provocado en un elemento por dos pares de fuerzas de

manera que cada seccin sufre una rotacin de sentido contrario respecto a lacontigua. Se produce en brochales y vigas y en elementos en los que el anchosuele predominar sobre el canto.

3.7. PunzonamientoEfecto equivalente a la cortadura especfico de las placas de poco espesor

sometidas a carga en direccin normal a su plano, pudiendo producir laperforacin de la misma.

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3.8. PandeoFenmeno que sufre un elemento muy esbelto sometido a esfuerzos de

compresin y que le es ms fcil acortarse al doblarse, provocando la flexin desu eje lo que implica compresiones y tracciones.

3.9. RasanteEstado tensional provocado en un elemento debido al intento dedelizamiento de una capa de fibras respecto a otra contigua menos comprimida otraccionada.

4.- FISURAS POR DEFORMACIONES

Cuando en un material las tensiones son superiores a su capacidad resistenteaparecen en ste fisuras que llamaremos de deformacin y se pueden producir poresfuerzos de compresin, traccin, flexin y cortante.

4.1. Por compresinSon verticales y perpendiculares al alargamiento horizontal que el

acortamiento del elemento en altura provoca horizontalmente.

4.2. Por traccinSon de trazado horizontal, debidas al alargamiento del elemento y

perpendiculares a ste.

4.3. Por flexinLas fisuras por deformaciones en los elementos flexionados,

generalmente vigas, se producen en la zona traccionada de mayoresalargamientos que suele corresponder al centro de la viga, son de trazado verticalperpendiculares al eje de la viga.

4.4. Por cortanteSon debidas al alargamiento que se produce al pasar un punto A a otro de

posicin A`; son inclinadas perpendiculares a las fibras traccionadas.

4.5. Por torsinOriginan fisuras cuyo trazado rodea el permetro del elemento, con

direcciones opuestas en uno y otro paramento.

4.6. Por rasanteDebido al intento de deslizamiento de una capa de fibras respecto a otra

menos comprimida o traccionada. Son fisuras horizontales.