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BASES TEÓRICAS
Concreto
El concreto es una mezcla de cemento, agregados inertes (por logeneral grava y
arena) y agua, la cual se endurece después de cierto tiempode mezclado. Los
elementos que componen el concreto se dividen en dosgrupos: activos e inertes.
Son activos, el agua y el cemento a cuya cuentacorre la reacción química por
medio de la cual esa mezcla, llamadalec!ada", se endurece (#ragua) !asta
alcanzar un estado de gran solidez. El concreto simple, sin re#uerzo, es resistente
a la compresión, pero dé$il en tensión, lo que limita su aplica$ilidad como material
estructural. %ara resistir tensiones, se emplea re#uerzo de acero, generalmente en #orma de
$arras, colocado en las zonas donde se prevé que se desarrollar&n tensiones $a'o las acciones
deservicio. El acero restringe el desarrollo de las grietas originadas por la poca
resistencia a la tensión del concreto.
Concreto Armado
El !ormigón en masa es un material moldea$le y con $uenas propiedades
mec&nicas y de dura$ilidad, y aunque resiste tensiones y es#uerzos de compresión
aprecia$les tiene una resistencia a la tracción muy reducida. %ara resistir adecuadamente es#uerzos de torsión es necesario com$inar el !ormigón con un
esqueleto de acero. Este esqueleto tiene la misión resistir
las tensiones de tracción que aparecen en la estructura, mientras que el !ormigón
resistir& la compresión (siendo m&s $arato que el acero y o#reciendo propiedades
de dura$ilidad adecuadas).
%or otro lado, el acero con#iere a las piezas mayor ductilidad, permitiendo que las
mismas se de#ormen aprecia$lemente antes de la #alla. na estructura con m&s
acero presentar& un modo de #allo m&s dcil (y, por tanto, menos #r&gil), esa es la
razón por la que muc!as instrucciones e*igen una cantidad mínima de acero en
ciertas secciones críticas. Se !a empezado a generalizar el uso de mallas como re#uerzo
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de losas, muros y algunos elementos pre#a$ricados. Estas mallas est&n #ormadas por alam$res
lisos unidos por puntos de soldadura en las intersecciones.
Características de la estructura del concreto
+entro de las características principales del concreto, podemos mencionar
su resistencia a la compresión, que va de los - a los -/g0cm1. Su densidad,
por otra parte, se encuentra en torno a unos 1.2 /g0m3 apro*imadamente. 4tra
resistencia con la que cuenta el !ormigón es la resistencia a la tracción, en
especial a la desprecia$le, cuyo orden es de un décimo de la resistencia que
posee a la compresión. En lo que respecta a los tiempos, !ay dos: el de #raguado
y el de endurecimiento. En el primer caso, se tarda un promedio de dos !oras en
e#ectuarse. En el segundo caso, este se sucede de #orma progresiva y en #unción
de muc!os par&metros e*tras. 5dem&s, en un período de 12 o 26 !oras la mitad
se produce la resistencia a largo plazo, y en una semana 7 partes, por lo que en
cuatro semanas es m&s que #acti$le que se realice la resistencia en su totalidad.
Resistencia del concreto
La resistencia a la compresión se puede de#inir como la m&*ima resistencia
medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga a*ial. 8eneralmente se
e*presa en /ilogramos por centímetro cuadrado (9g0cm1) a una edad de 16 días
se le designe con el sím$olo # c. %ara determinar la resistencia a la compresión,
se realizan prue$as especímenes de mortero o de concreto. La resistencia del
concreto a la compresión es una propiedad #ísica #undamental, y es
#recuentemente empleada en los c&lculos para dise;o de puente, de edi#icios y
otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la
compresión entre 1 y 3- /g0cm cuadrado.
El valor de la resistencia a la tensión del concreto es apro*imadamente de 6< a
1< de su resistencia a compresión y a menudo se estima como .33 a .==
veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión. La resistencia a la torsión
para el concreto esta relacionada con el modulo de ruptura y con las dimensiones
del elemento de concreto. La resistencia al cortante del concreto puede variar
desde el 3-< al 6< de la resistencia a compresión. La correlación e*iste entre la
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resistencia a la compresión y resistencia a #le*ión, tensión, torsión, y cortante, de
acuerdo a los componentes del concreto y al medio am$iente en que se
encuentre. El modulo de elasticidad, denotando por medio del sím$olo E, se
puedes de#inir como la relación del es#uerzo normal la de#ormación
correspondiente para es#uerzos de tensión o de compresión por de$a'o del limitede proporcionalidad de un material.
Diseño de estructuras de concreto
na construcción u o$ra puede conce$irse como un sistema, entendiéndose por sistema un
con'unto de su$sistemas y elementos que se com$inan en #orma ordenada para cumplir
con una determinada #unción. n edi#icio, por e'emplo, est& integrado por varios
su$sistemas: el de los elementos arquitectónicos para encerrar espacios, elestructural, las instalaciones eléctricas, las sanitarias, las de acondicionamiento de
aire y los elevadores, >odos estos su$sistemas interactan de manera que en su dise;o de$e
tenerse en cuenta la relación que e*iste entre ellos.
Características, acción y respuesta de los elementos de concreto
El o$'eto del dise;o de estructuras consiste en determinar las dimensiones y
características de los elementos de una estructura para que ésta cumpla cierta
#unción con un grado de seguridad razona$le, comport&ndose adem&s satis#actoriamente
una vez en condiciones de servicio. +e$ido a estos requisitos es preciso conocer
las relaciones que e*isten entre las características de los elementos de una
estructura (dimensiones, re#uerzos, etc.), las solicitaciones que de$e soportar y los
e#ectos que dic!as solicitaciones producen en la estructuras. Las acciones en una
estructura son las solicitaciones a que puede estar sometida. Entre éstas se
encuentran, por e'emplo, el peso propio, las cargas vivas, las presiones por viento,
las aceleraciones por sismo y los asentamientos. La respuesta de una estructura,
o de un elemento, es su comportamiento $a'o una acción determinada, y puede
e*presarse como de#ormación, agrietamiento, dura$ilidad, vi$ración. +esde luego, la
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respuesta est& en #unción de las características de la estructura, o del elemento
estructural considerado.
Clasificación de las acciones
La siguiente clasi#icación se esta$lece de acuerdo a la distri$ución de las acciones
con relación al tiempo:
• Acciones ermanentes
Son las que actan continuamente so$re la edi#icación y cuya magnitud puede
considerarse invaria$le en el tiempo, como las cargas de$idas al peso propio de
los componentes estructurales y no estructurales: pavimentos, rellenos, paredes,
ta$iques, #risos, instalaciones #i'as, etc. ?gualmente el empu'e est&tico de líquidos y
tierras que tengan un car&cter permanente, las de#ormaciones y los
desplazamientos impuestos por el e#ecto de pretensión, los de$idos a movimientos
di#erenciales permanentes de los apoyos.
• Acciones !aria"les
Son aquellas que actan so$re la edi#icación con una magnitud varia$le en el
tiempo y que se de$en a su ocupación y su uso !a$itual, como las cargas de
personas, o$'etos, ve!ículos, ascensores, maquinarias, gras móviles, sus e#ectos
de impacto, así como las acciones varia$les de temperaturas y los empu'es de
líquidos y tierras que tengan un car&cter varia$le.
•
Acciones Accidentales
Son las acciones que en la vida til de la edi#icación tienen una peque;a
pro$a$ilidad de ocurrencia sólo durante lapsos $reves de tiempo, como las
acciones de$idas al sismo, al viento, etc.
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• Acciones e#traordinarias
Son las acciones que normalmente no se consideran entre las que actan en la
vida til de una edi#icación y que, sin em$argo, pueden presentarse en casos
e*cepcionales y causar cat&stro#es, como las acciones de$idas a las e*plosiones,
incendios, etc.
Determinación de las car$as permanentes
%ara la determinación de las cargas permanentes se usar&n los pesos de los
materiales y elementos constructivos a emplear en la edi#icación.
Determinación de las car$as %aria"les
Las cargas varia$les se determinar&n mediante estudios estadísticos que permitan
descri$irlas pro$a$ilísticamente. @uando no se disponga de estos estudios o de
una in#ormación m&s precisa, se podr& usar valores no menores a los indicados en
la >a$la 3, la cual est& organizada segn los usos de la edi#icación y sus
am$ientes.
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&osa 'er%ada
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Las losas son elementos estructurales cuyas dimensiones en planta son
relativamente grandes en comparación con su peralte. Las losas que #uncionan en
una dirección, son aquellas que tra$a'an nicamente un la dirección perpendicular
a los apoyos, esto sucede cuando en una losa perimetralmente apoyada e*iste un
lado que es dos veces o m&s de dos veces grande que el otro lado.
Se utiliza na resistencia al concreto a los 16 días de #cA1- /g0cmB, un peso
especi#ico del concreto de cA1- /g0mC,ɤ es#uerzo de #luencia del concreto
#yA21 /g0cmB, pavimentos, etc.
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Barras de Repartición
En general, son aquellas $arras destinadas a mantener el distanciamiento y el
adecuado #uncionamiento de las $arras principales en las losas de !ormigón
armado. Estas $arras instaladas en las losas donde la armadura por #le*ión tiene
un sólo sentido. Se instalan en &ngulo recto con respecto a la armadura principal y
se distri$uyen uni#ormemente, con una separación no mayor a 3 veces el espesor
de la losa o menor a - cm entre sí, con el o$'eto de reducir y controlar las grietas
que se producen de$ido a la retracción durante el proceso de #raguado del
!ormigón, y para resistir los es#uerzos generados por los cam$ios de temperatura
Estri"o
5rmadura a$ierta o cerrada empleada para resistir es#uerzos de corte y de torsiónD
por lo general, $arras, alam$res o malla electrosoldada de alam$re (liso o
estriado), ya sea sin do$leces o do$lados, en #orma de L, de o de #ormas
rectangulares, y situados perpendicularmente o en &ngulo, con respecto a la
armadura longitudinal. El término estri$o se aplica, normalmente, a la armaduratransversal de elementos su'etos a #le*ión y el término amarra a los que est&n en
elementos su'etos a compresión.
(allas principales en elementos estructurales
• %lasticidad
•
ractura• 5grietamiento
• atiga
• +esplazamientos
• @orrosión
!i$a
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En ingeniería y arquitectura se denomina viga a un elemento estructural lineal que
tra$a'a principalmente a #le*ión. En las vigas, la longitud predomina so$re las otras
dos dimensiones y suele ser !orizontal. El es#uerzo de #le*ión
provoca tensiones de tracción y compresión, produciéndose las m&*imas en el
cordón in#erior y en el cordón superior respectivamente, las cuales se calculan
relacionando el momento #lector y el segundo momento de inercia. En las zonas
cercanas a los apoyos se producen es#uerzos cortantes o punzonamiento.
>am$ién pueden producirse tensiones por torsión, so$re todo en las vigas que
#orman el perímetro e*terior de un #or'ado. Estructuralmente el comportamiento de
una viga se estudia mediante un modelo de prisma mec&nico.
Columna
na columna es un elemento a*ial sometido a compresión, lo $astante delgado
respecto su longitud, para que a$a'o la acción de una carga gradualmente
creciente se rompa por #le*ión lateral o pandeo ante una carga muc!o menos que
la necesaria para romperlo por aplastamiento. Las columnas suelen dividirse en
dos grupos: Largas e ?ntermedias". 5 veces, los elementos cortos a compresión
se consideran como un tercer grupo de columnas. Las di#erencias entre los tresgrupos vienen determinadas por su comportamiento. Las columnas largas re
rompen por pandeo o #le*ión lateralD las intermedias, por com$inación de
es#uerzas, aplastamiento y pandeo, y los postes cortos, por aplastamiento.
órtico
n pórtico es un espacio arquitectónico con#ormado por una galeríade columnas adosada a un edi#icio. La stoa (pala$ra griega traduci$le como
FpórticoF) era una construcción propia del ur$anismo griego, comn en las &goras,
y que consistía $&sicamente en una columnata que sostenía un alargado espacio
cu$ierto.
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redimensionamiento
El predimensionamiento de las estructuras es una de las etapas de mayor importancia en el proyecto de edi#icios. Las empresas dedicadas al dise;o de
estructuras a!orran tra$a'o cuando de entrada se acierta con las dimensiones de
los elementos estructurales. 5dem&s permite dedicar m&s tiempo a otras tareas
que lo e*igen como es el detallado y la revisión de los planos de#initivos.
redimensionamiento de pórticos
C)lculo de Ri$ide* por el +todo de -il"urn
Este método es utilizado para calcular desplazamientos en pórticos sometidos a
carga. El método se $asa en la rigidez de piso, la cual es la relación entre la #uerza
cortante a$sor$ida por un pórtico, en un entrepiso y el desplazamiento !orizontal
relativo entre dos niveles que lo limitan. El método plantea ecuaciones para
determinar la rigidez de piso en #unción a las dimensiones que con#orman al
pórtico.
