ELEMENTOS ESTRUCTURALES LINEALES

Publicado por Basilio en

Los elementos estructurales lineales en hormigón son los pilares y las vigas. Los pilares de hormigón trabajan principalmente con esfuerzos a compresión y las vigas con esfuerzos a flexión

Muchas veces la compresión y la flexión vienen combinadas y tenemos dos casos: uno en el que predomina la compresión en toda la sección (compresión compuesta), y otro en el que existen fibras traccionadas y comprimidas (flexión compuesta).

Si no coinciden los ejes de los pilares verticalmente (los de arriba con los de abajo) debido a errores de ejecución, se produciría una excentricidad de cargas que originaría un momento flector.

Los momentos flectores pueden surgir a ambos lados de la sección del pilar, y si lo ocurre simultáneamente a ambos lados, la denominaríamos flexión esviada.

Una viga trabaja estructuralmente a flexión. La flexión provoca tracciones y compresiones, especialmente en el cordón inferior y superior respectivamente, donde son máximas.

Los esfuerzos cortantes tienen lugar próximo a los apoyos. También puede haber momentos torsores, especialmente en las vigas perimetrales del exterior de un forjado.

PREDIMENSIONADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES LINEALES: VIGAS Y PILARES.

Es el procedimiento que se realiza antes del cálculo de dimensionado necesario en estructuras hiperestáticas antes de poder calcular con precisión los esfuerzos sobre las mismas.

Con el predimensionado se establecen unas dimensiones orientativas de las secciones transversales de vigas y pilares que sirven para un cálculo de comprobación y reajuste de las dimensiones definitivas de las secciones.

En el predimensionamiento intervienen una serie de aspectos que involucran el criterio a considerar, por lo cual se tiene que tener en cuenta que estos parámetros pueden variar dependiendo de aspectos como la calidad de material o la mano de obra.

El predimensionado usa diferentes valores según la longitud de los elementos:

  • Predimensionamiento de vigas principales. h = L/9, h = L/12, siendo h la altura o canto total de la sección, y L la luz o longitud libre entre apoyos de la viga. Se considera L/9 cuando se tiene seguridad de que el armado de la viga es correcto, y L/12 cuando no se tiene seguridad del correcto armado de la viga, aunque también se pueden hacer un promedio entre los dos anteriores si los criterios son moderados. Para la base (B) de la viga se considerará B = h/2.
  • Predimensionamiento de vigas secundarias. Puede usarse un criterio similar al anterior donde se empieza considerando h = L/14 y B = h/2, donde h es la altura de la sección transversal de viga, L longitud de de la viga y B la base de la sección transversal de viga.
  • Predimensionamiento de columnas. Se puede usar la fórmula aproximada, para las dimensiones de un conjunto de pilares idénticos de sección rectangular b x d tal que se cumpla:
  • Donde b es la dimensión menor de la sección transversal del pilar, d es la dimensión mayor de la sección transversal, P es el peso de la edificación, Description: \phi\; un factor que depende del tipo de columna, fck la resistencia en compresión del hormigón usado. El factor según el tipo de pilar puede tomarse a partir de:

    Tipo P\phi\
    C11.10.3
    C11.10.25
    C2 y C31.250.25
    C41.50.3

    La NTE da fórmulas aproximadas para el predimensionado de vigas y pilares que forman parte de pórticos dentro de estructuras cuyas vigas y pilares forman entramados tridimensionales ortogonales.

    • Si la viga forma parte de una planta intermedia o de la planta superior, y si la viga es una viga adyacente a la fachada o una viga interior de un pórtico.
    • Una vez conocido el dato anterior existen fórmulas simplificadas para el cálculo del momento flector máximo sobre la viga.
    • A partir del momento flector máximo la NTE recomienda un ancho y un alto para la sección rectangular de la viga.

    Similarmente se procede para pilares, aunque aquí la sección predimensionada dependerá finalmente del esfuerzo axial y del momento flector máximo.

    PROBLEMAS DE PANDEO.

    El pandeo es la deformación lateral curva de una elemento lineal (viga ó pilar) comprimida por un exceso de carga. El pandeo depende de la sección, de la longitud de la barra, y del tipo de nudo.

    Cuanta menos longitud tenga una viga, menos se deformará. Todas las vigas rectangulares se deformarían sobre la dirección del lado menor de la sección rectangular, es decir, sobre el plano de inercia menor.

    La longitud de pandeo de una elemento lineal se determina según si el nudo es articulado o rígido, considerando unitaria la deformación provocada en una viga isostática. De esta manera, la longitud real del elemento lineal coincidiría con la longitud de pandeo.

    En caso de que el elemento lineal se encuentre empotrado, la deformación sería el doble que en una viga articulada, por tanto nos hemos dado cuenta de que la rigidez a pandeo es mayor cuando los nudos son más hiperestáticos.

    pandeo

    EJECUCIÓN DE PILARES.

    • Replanteo: con azulete se marca el pilar sobre el forjado de hormigón o cimentación desde donde éste arranca.
    • Antes de la colocación de la armadura se compureban las esperas.
    • Se colocan los separadores al tresbolillo dejando una separación menor de 1 m para la misma barra.
    • Las piezas hormigonadas contra el terreno deben ser recubiertas como mínimo por 7 cm.
    • Se verificará el correcto atado de las armaduras para que no se muevan durante el hormigonado.
    • Disponer de rigidizadores y pates para asegurar la separación entre parrillas.
    • Colocar separadores que aseguren los recubrimientos previstos por proyecto.
    • Encofrado: comprobar su buen estado, sin deformaciones ni roturas, y limpiar la superficie. Se acodalan con puntales y se verifican con una plomada todas sus caras.
    • Si el apoyo del encofrado no asienta en forma regular, se vierte una lechada de cemento para obturar los huecos.
    • Se marca el nivel del hormigonado en el encofrado.
    • Montaje de un andamio para permitir el fácil acceso a operarios hasta la corona del pilar.
    • Se realiza el hormigonado evitando disgregaciones y desplazamientos. El hormigón se coloca en forma continua o en capas.
    • Compactación del hormigón: se produce por el uso de vibradores de aguja.
    • Después del hormigonado se comprueba el aplomado del pilar, dejando pasar 30 minutos aproximadamente para verificar que no se han habido desplazamientos.
    • Desencofrar después de 24 horas y comprobar el estado del hormigón.
    • Si las coqueras dejan las armaduras a la vista, se deben tapar con mortero específico de reparación, y si son muy profundas, el pilar debe ser reconstruido de nuevo.

    De izquierda a derecha y de arriba abajo: replanteo, esperas, hormigonado, pilares desenconfrados en perfecto estado sin coqueras.

    ARMADURAS.

    • Las secciones rectangulares funcionan mejor porque adaptan su inercia ante los esfuerzos flectores a las que están sometidas.
    • Armadura longitudinal: Está compuesta por n barras que actúan frente a la tracción.
    • Armadura transversal: está compuesta por cercos separados a una determinada distancia.
    • El estribado reduce la esbeltez El acero absorbe las tracciones que las fibras comprimidas del hormigón no pueden soportar.
    • Las tracciones y compresiones de las fibras suelen generarse en el mismo plano del pórtico, por eso el armado de la sección es asimétrico.
    • Si los piares están sometidos a flexión esviada, deben ir armados en cada plano según las compresiones y tracciones de sus fibras.
    • Los dos lados de la sección no deben tener la misma armadura.
    • Puede haber error en el momento de colocar el pilar sobre la planta por ejecutar la sección con armadura asimétrica.
    • Para evitar errores el armado simétricamente, conservando la misma cantidad en ambos lados de la sección.
    • de la barra comprimida, evitando el desprendimiento por pandeo del material que la recubre.
    • Los redondos de acero deben quedar sujetos por las ramas del estribo.
    armaduras de pilares

    Los pilares de hormigón trabajan a compresión y a flexión y los esfuerzos son transmitidos por las jácenas.

    Muchas veces la compresión y la flexión vienen combinadas y tenemos dos casos: uno en el que predomina la compresión en toda la sección (compresión compuesta), y otro en el que existen fibras traccionadas y comprimidas (flexión compuesta).

    Si no coinciden los ejes de los pilares verticalmente (los de arriba con los de abajo) debido a errores de ejecución, se produciría una excentricidad de cargas que originaría un momento flector.

    Los momentos flectores pueden surgir a ambos lados de la sección del pilar, y si lo ocurre simultáneamente a ambos lados, la denominaríamos flexión esviada.

    Una viga trabaja estructuralmente a flexión. La flexión provoca tracciones y compresiones, especialmente en el cordón inferior y superior respectivamente, donde son máximas.

    Los esfuerzos cortantes tienen lugar próximo a los apoyos. También puede haber momentos torsores, especialmente en las vigas perimetrales del exterior de un forjado.


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