Analisis Estructural i Estructura en Un Puente

UANCV ING CIVIL ANÁLISIS ESTRUCTURAL I

PRESENTACION

Presento el presente trabajo a Ud. Ing. Cesar Camargo Najar, el

presente trabajo se realizo con todo esfuerzo revisando

bibliografías y a si conociendo lo que es un LA ESTRUCTURA DE

UN PUENTE, el trabajo me servio mucho para aumentar mis

conocimientos ya que me encontré con cosas de mucho interés

para mis conocimientos que voy formando, y relacionando dichos

terminos encontrados con el curso que uD. Dicta.

Los elementos estructurales principales de toda edificación

son las losas, columnas, muros o placas las escaleras de la

estructura y la cimentación las estructuras de edificación están

constituidos generalmente por estos elementos que se

encuentran alguno en compresión y otros en tracción estos

elementos cumplen la función de mantener en pie la estructura.

INTRODUCCION

4


En la vida que uno de estudiante que lleva y cualquier otra

persona que no es ingeniero civil o estudiante de la misma de

seguro que en su recorrido de todo los días ve estructuras de

diferentes tipos edificios que a veces uno cuando las ve ya sea en

forma directa o revistas o otros medios de comunicación no se

explica fácil mente como fueron diseñadas y como se mantienen

rígidos a veces vemos diseños tan fuera de lo común y que solo

con fuerzas mayores a su resistencia pueden llegar a fallar dichos

diseños, para ello con la ayuda de los cursos referentes al tema

de estructuras uno va formando ideas y así llegar también a

diseñar estructuras para el uso tomando en cuenta las mayores

seguridades del caso y todos estas estructuras tienen ancho y

formas diferentes y su perfil longitudinal esta limitado por

diferentes condiciones según sea el caso.

También se puede ver que el material que se usa en su

construcción o el que los compone influye a gran escala en sus

características de la estructura ya sean estos de acero, concreto

(simple, armado, pretensado o prefabricados). Las estructuras de

acero mayor mente en nuestro medio no existen pero en países

adelantados podemos ver construcciones de estas estructuras. En

nuestro medio mayor mente hay estructuras de concreto armado.

Se puede decir entonces que existen una gran variedad de

condiciones que influyen en la forma o estructuración de un

edificio dando lugar a una gran variedad de tipos las cuales no

solo defieren en su geometría sino también en las condiciones

5


con respecto a las cargas que soporten por la se dan lugar a

distintas condiciones de análisis para la determinación de los

efectos de las cargas producidas por los elementos portantes.

Por lo que en el presente trabajo realizare un estudio de las

características estructurales de un edificio y otros aspectos y que

me servirá como una introducción al análisis estructural de dichas

estructuras.

En resumen en esta parte de la introducción se puede decir que

el estudio de un edificio comprende la planeación, diseño,

construcción y operación de estructuras que finalmente faciliten

el trabajo de personas que las utilizaran o materiales que

ocuparan el edificio. Ya que la solución para el cobijo trabajar sin

dificultades, y otros aspectos naturales que nos pueden perturbar

en nuestros que aceres solo la construcción de una vivienda

simple que ya se compone de estructuras asta grandes edificios

son la única solución al respecto.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

I ZAPATAS Y CIMENTACIONES

6


Las zapatas y cementaciones son parte de la estructura que se

encuentran colocados. Generalmente por debajo de la superficie

del terreno, esta parte de la estructura tiene la función de

transmitir las al suelo que soportara la carga de la estructura

armada, estos suelos generalmente sufren compresión en forma

considerable ya que son sometidos a cargas, y causan

asentamiento en la estructura soportada, se tienen que cumplir

algunos requisitos en el diseño de la cimentación y los dos

requisitos mas principales son:

Que el asentamiento total de la estructura este limitado a una

cantidad tolerablemente pequeña.

Que el asentamiento diferencial de las distintas partes de la

estructura se elimine en lo posible.

1.1. ZAPATAS SUPERFICIALES:

Las zapatas superficiales pueden clasificarse como zapatas

para muros y zapatas para columnas (en la fig. que se muestra

abajo se pueden distinguir). Una zapata para columnas consiste

simple mente en una franja de concreto mas ancha que el muro,

y que distribuye su presión. Las zapatas para columnas

individuales por lo general son cuadradas y algunas veces en

forma rectangular que representan la cimentación mas sencilla y

económica, algunas veces en zapatas exteriores se pueden

presentar dificultades por propiedades de limites, en estos casos

7


se utilizaran zapatas combinadas o zapatas amarradas para

permitir el diseño de una zapata que no se extienda mas allá del

muro o columna.

Las zapatas individuales o las zapatas combinadas son los

de tipos de cimentación superficial que con mayor frecuencia se

utiliza en suelos con capacidades de cargas razonables si los

suelos son blandos o las cargas de las columnas son grandes las

áreas requeridas para las zapatas que se convierten en

antieconómicas.

Fig. 1 Tipo de zapata superficial (dibujado en autocad 2000)

1.2. ZAPATAS PARA MUROS:

8


Los principales elementos en la acción de vigas se aplican

a zapatas que sufren de pequeñas modificaciones en la figura que

se muestra en la parte debajo del presente se ilustran las fuerzas

que actúan sobre una zapata para muro. Si los momentos

flectores se calculan a partir de estas fuerzas, el máximo

momento producirá la mitad del ancho en realidad la rigidez muy

alta del muro modifica esta situación, se ha demostrado que para

zapatas bajo muros de concreto es satisfactorio calcular el

momento en la cara del muro. Para zapatas que soportan muros

de mampostería el momento máximo se calcula en la mitad de la

distancia entre el centro y la cara del muro. Puesto que para la

mampostería en general es menos regida en el concreto.

Fig. 2 zapata para muro. (dibujado en autocad 2000)

1.3. ZAPATAS PARA COLUMNAS:

9


Las zapatas para columnas individuales por lo general son

cuadrados se utilizan zapatas rectangulares cuando las

restricciones de espacio obligan a esta selección o si la columna

apoyada tiene una sección transversal rectangular bastante

alargada. En su forma mas simple constan de una losa sencilla.

Otros tipos se muestran en las figuras que se ven a continuación

por ejemplo en la segunda figura se ve que se antepone un

pedestal o dado entre la columna y la losa de la zapata el

pedestal soporta una transferencia de carga mas favorable y en

muchos casos se requiere con el fin de suministrar la longitud de

desarrollo necesario para los bastones en esta forma se conoce

también como una zapata escalonada estas deben vaciarse en la

misma colada con el fin de proveer una acción monolítica algunas

veces se utilizan zapatas acarteladas como se ve en la figura

numero 3 estas zapatas consumen menos concreto que las

zapatas escalonadas son casi siempre las mas económicas en

general las zapatas del primer tipo que se muestra en la figura

son las económicas para alturas asta de 1m.

Las zapatas para columnas individuales representan

voladizo que se proyectan hacia fuera desde la columnas en las

dos direcciones y que se cargan hacia arriba con la presión del

suelo se producen los correspondientes esfuerzos de tensión en

estas dos direcciones en la superficie inferior de consecuencia

estas zapatas se refuerzan mediante dos capas de acero

perpendiculares entre si y paralelas al borde.

10


El área requerida de contacto se obtiene dividiendo la

carga total que incluye el propio peso de la zapata, por la presión

de contacto seleccionada en esta etapa debe estimarse el peso

de la zapata que generalmente esta entre 4% y 8% de la carga de

la columna intervalo en que el primer valor es aplicable a los

tipos de suelos mas fuertes.

Al calcular los momentos flectores y las cortantes

únicamente se consideran la presión hacia arriba generalmente

por las cargas mayores de la columna el peso mismo de la zapata

momentos ni cortantes.

Fig. 3 tipo de zapatas para columnas individuales

(dibujado. En autocad 2000)

1.4. ZAPATAS COMBINADAS:

Las zapatas superficiales que soportan mas de una

columna o muro se conocen como zapatas combinadas y estas a

11


su ves pueden dividirse en dos categorías: aquellas que soportan

dos columnas y a las que sostienen mas de dos columnas.

Para el primer tipo se puede ejemplificar lo siguiente, en edificios

donde la presión de suelo es suficiente mente grande para que

puedan proyectarse zapatas individuales en la mayor parte de las

columnas las zapatas para dos columnas se hacen necesarias en

las dos situaciones cuando las columnas están tan cerca del

limite de la propiedad que no se puedan construir zapatas

individuales sin sobre pasar este limite, y cuando algunas

columnas adyacentes están tan cerca entre si que sus zapatas se

traslapan

Cuando la capacidad de carga del suelo es baja de modo

que se hacen necesarias grandes áreas de contacto las zapatas

individuales se reemplazan por zapatas en franjas continuas que

sostienen mas de dos columnas y por lo general todas las

columnas en la misma fila algunas veces estas franjas se

disponen en las dos direcciones en cuyo caso se obtiene una

cimentación reticular, este tipo de cimentación puede

desarrollarse para un área de contacto mucho mayor que son

mas económicas que las zapatas individuales puesto que las

franjas individuales representan vigas continuas cuyos momentos

son mucho menores que los momentos en los voladizos de las

grandes zapatas individuales que se extienden

considerablemente desde la columna en las cuatro direcciones.

Fig. 4 cimentación reticular (dibujado en autocad 2000)

12


1.5. ZAPATAS PARA DOS COLUMNAS:

Se aconseja diseñar zapatas combinadas de modo que el

centroide del área de la zapata coincida con la resultante de las

dos cargas de la columna esto produce una presión de contacto

uniforme sobre la totalidad del área y evita la tendencia de

inclinación de la zapata vistas en planta esta zapatas son

rectangulares trapezoides y en forma de T y los detalles se

acomodan de su forma que coincida el centroide y el de la

resultante.

Otro recurso que se utiliza cuando una zapata sencilla no

puede centrarse bajo una columna exterior, consiste en colocar la

zapata de la columna interior mas cercana con una viga o una

banda de amarre esta viga de amarre al estar balanceada por la

carga de la columna interior, resiste la tendencia a la inclinación

de la zapata exterior excéntrica e iguala las presiones bajo esta.

13


Este tipo de cementaciones se conoce como cementaciones con

viga de amarre en voladizo, o conectadas.

Fig. 5 diseño de zapata para dos columnas (dib.

Autocad2000)

1.6. CIMENTACIONES CONTINUAS, RETICULARES Y LOSAS

DE CIMENTACION:

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En el caso de columnas sometidas a cargas considerable

particularmente si están sostenidas por suelos relativamente

blandos o poco uniformes se recurre a la utilización de

cementaciones continuas estas pueden constar de una zapata de

franja continua que soporta todas las columnas en determinada

fila, o de dos conjuntos de estas zapatas en franjas que se

interceptan formando ángulos rectos de modo que conforman una

cimentación reticular continua para cargas incluso mayores o

suelos mas blandos.

Para el diseño de estas cementaciones continuas resulta

esencial supuestos razonables realistas con respecto a la

distribución de las presiones de contacto que actúan como cargas

hacia arriba sobre la cimentación para suelos comprensibles,

puede suponerse como una primera aproximación que la

formación o asentamiento del suelo en determinado sitio y la

presión en ese sitio son proporcionales entre si las columnas se

encuentran espaciadas a distancias moderadas y de cimentación

continua o reticular o la cimentación es muy rígida los

asentamientos en todos los sitios serán los mismos esto significa

que la presión de contacto, también conocida como reacción de la

sub rasante será la misma siempre y cuando el centroide de

cimentación coincida con las resultantes de las cargas si estas no

coinciden entonces en estas cementaciones rígidas, la reacción

de la sub rasante puede suponeres que no varia linealmente y se

determina mediante la estática.

15


Fotografía # 1 cimiento y sobre cimiento de viviendas de

la capilla

II COLUMNAS

2.1. DIFINICION :

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Las columnas se definen a aquellos elementos que

sostienen principal mente cargas a compresión en general las

columnas también apoyan momentos flectores con respecto a

uno o a los dos ejes de la sección transversal aun en estos casos

se hace referencia a las columnas como elementos a compresión

puesto que las fuerzas de compresión dominan su

comportamiento además del tipo mas común del elemento a

compresión como los verticales de estructuras los elementos a

compresión incluyen costillas de arco o elementos de pórticos

rígidos inclinados o no. Es por ello que también en estructuras a

columnas se les conoce como elementos a compresión.

Son los elementos estructurales generalmente verticales

que reciben las cargas de las losas y de las vigas con el fin de

transmitirlos hacia la cimentación y ellos permiten que una

edificación tenga varios niveles en construcción.

Desde el punto de vista sísmico las columnas son

elementos muy importantes pues con las viga van formando los

denominados pórticos que a su vez ellas constituyen el esqueleto

sismo resistente junto con los muros si estos existen pues en vez

de muros se puede llenar en ese vació cualquier material de

aislamiento o separador de ambiente.

2.2. FORMAS:

17


Las dos formas principales de columnas de concreto se

conocen a dos que son.

FIG. 6 columnas de C°A° (dibujado en autocad 2000)

2.2.1. COLUMNAS CUADRADAS:

En esta forma de columnas las cuatro barras longitudinales

sirven de refuerzo principal estas se mantienen en su sitio

mediante flejes transversales de acero de diámetro pequeño que

evitan el desplazamiento de las barras principales durante las

operaciones de la construcción y a su ves contra restan cualquier

tendencia de las barras sometidas a compresión al pandeo hacia

fuera rompiendo el recubrimiento exterior delgado del concreto

que lo cubre.

2.2.2. COLUMNAS CIRCULARES:

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Las columnas circulares solo se diferencia en la forma

puesto que también cumplen las mismas funciones que las

columnas cuadradas. Las columnas circulares generalmente

tienen ocho barras como refuerzo principal estas están rodeadas

por una espiral con muy poco espaciamiento que tiene el mismo

propósito que los flejes mas espaciados pero además proporciona

confinamiento al concreto que encierra aumentando a si su

resistencia axial a la compresión.

Cuando se aplica carga axial a un elemento, la deformación

unitaria a compresión es igual sobre toda la sección transversal y

es la misma para el concreto y el acero gracias a la adherencia

entre los dos materiales.

Fig. 7 columna seccion circular (dib. En autocad 2000)

19


2.3. FLEJES TRANSVERSALES Y ESPIRALES:

Para aquellos elementos con grandes fuerzas axiales y

momentos pequeños las barras longitudinales o los aceros se

tienen que distribuir en forma uniforme alrededor del perímetro

de los fieros de menor diámetro.

Cuando los momentos flectores son grandes la mayor parte

del acero longitudinal se encuentra en las caras de mayor

compresión a tensión es decir a las mayores distancias del eje de

flexión.

En columnas fuertemente cargadas y reforzadas con

grandes cuantías de acero, la utilización de una gran cantidad de

aceros o barras, cada una de ellas ubicadas y sostenidas

individual mente entre flejes produce congestión del acero en las

formaletas, y dificultades en el vaciado de la columna en estos

20


casos con frecuencia se emplean barras en paquetes los paquetes

conforman 3 aceros o cuatro barras en contacto directo unidas

con alambre o ajustadas, estos paquetes por lo general se

colocan en las esquinas, se dice y conoce que las barras

empaquetadas de manera apropiada actúan como una unidad es

decir pueden considerarse como si el paquete constituyera una

sola barra se sección circular y con un área igual a la suma de las

áreas de las barras que componen el paquete.

2.4. FALLA DE COLUMNAS:

Una columna confinada con estribos llega a fallar por

aplastamiento y por corte hacia fuera a lo largo de planos

inclinados mientras que el acero longitudinal lo hace por pandeo

hacia fuera entre flejes para una columna reforzada en espiral,

cuando se alcanza la misma carga el acero longitudinal y el

concreto dentro del núcleo no pueden fallar hacia fuera a causa

de la presencia confinante de la espiral sin embargo el concreto

en el cascaron exterior, puesto que no esta confinado. Si presenta

falla es decir el cascaron exterior se desprende cuando la alcanza

la carga Pn. Para este estado de carga es que la acción confinante

de la espiral tiene un efecto significativo y si se proporciona

cantidad suficiente de acero en espiral la carga que producirá la

falla ultima de la columna mediante fluencia o fractura del acero

en espiral puede ser mucho mayor que la carga para la cual se

presento la falla del cascaron además el limite de deformación

21


axial cuando la columna falle va a ser mucho mayor que antes la

tenacidad de la columna se incrementa significativamente.

Fig. 8 falla de columna (dibujado en autocad 2000)

2.5. COMPRESION MAS FLEXION DE COLUMNAS

RECTANGULARES

En edificios y otras estructuras resulta muy inusual que se

presenten elementos cargados axialmente es decir

concéntricamente a compresión algunos componentes como las

columnas o los arcos sostienen fundamentalmente cargas a

compresión pero casi siempre esta presente una flexión

simultánea los momentos flectores se producen por continuidad

es decir por el echo de que las columnas son partes de pórticos

monolíticos en los cuales en los momentos en los apoyos de las

vigas son resistidos en parte por las columnas de soporte bajo

condiciones de cargas horizontales como fuerzas de vientos

frente a cargas aplicadas en forma excéntrica en ménsulas. De

columnas o en arcos en donde el eje del arco no coincide con la

22


línea de presión aun cuando los cálculos de diseño demuestren

que un elemento esta cargado axialmente las imperfecciones

inevitables de la construcción causaran excentricidades y la

consecuente flexión en el elemento construido por esta razón los

elementos que deben diseñarse para compresión y flexión

simultáneas son muy frecuentes en casi todo los tipos de

estructuras de concreto.

Fotografía # 2 columna esquinera de las viviendas de la

capilla

III VIGAS

3.1 DEFINICION

23


Las vigas son los elementos que reciben las cargas de las

losas y las transmiten hacia otros elementos estructurales como a

las columnas o los muros.

Generalmente las vigas forman los denominados ejes de la

estructura teniendo las columnas ubicadas en sus intersecciones

el conjunto formado por las vigas y las columnas recibe el nombre

de pórticos.

3.2 TIPOS DE VIGAS

Las vigas pueden ser alargadas o chatas dependiendo de

su altura o el peralte se denomina peralte aquella que tiene su

altura mayor al espesor de la loza estos se les llamara vigas

peraltadas y cuando el espesor igual que la losa se les llamara

viga chata. Como se muestra en la figura.

Fig. 9 viga chata y peraltada (dibujado en autocad 2000)

24


3.3 VIGAS PRINCIPALES Y SECUNDARIAS

Las vigas principales y las vigas secundaria son elementos

estructurales que trabajan en tracción por ello se conoce dos

tipos de vigas.

3.3.1 VIGA PRINCIPAL

Las vigas principales son las vigas que se consideran en la

dirección del armado de la loza estas vigas son los que soportan

la carga de la losa en gran parte son las principales y por tanto se

debe de tener un cuidado en su diseño estructural.

3.3.2 VIGA SECUNDARIA

25


Estas vigas son las vigas que van armadas en dirección

contraria al armado de la loza estas vigas trabajan menos que

las principales y en el diseño estructural se tiene que tomar en

cuenta si las dimensiones salen mas grandes que las principales

se tiene que igualar a las principales.

3.4 UNIONES VIGA SECUNDARIA VIGA PRINCIPAL

En construcción de concreto, las vigas secundarias de piso

soportadas por vigas principales, a menudo se supone que las

reacciones generadas por la viga de piso esta mas o menos

distribuida uniformemente en toda la altura de la interfaces de la

viga secundaria y viga principal este supuesto incorrecto

probablemente este fomentado por el método de diseño a

cortante Vc+Vs del código ACI, que utiliza un esfuerzo cortante

nominal promedio en el concreto

Fig. 10 unión de viga principal con secundaria sección

transversal a través de la viga principal que presenta

estribos de suspensión (dibujado en autocad 2000)

26


3.5 VIGAS DE APOYO

En construcción de concreto prefabricado con frecuencia se

utilizan vigas principales en forma de L o T invertidas para

suministrar un asiento a bordo de apoyo que soporta las vigas

prefabricadas que llegan asta la principal de carga desde la

dirección perpendicular las reacciones en los extremos de las

vigas secundarias introduce una gran carga concentrada cerca de

la parte inferior de estas vigas principales que requiere refuerzo

especial en el borde sobresaliente y en el alma de la viga.

Fig. 11 vigas principales de apoyo que soportan vigas T en

la figura la viga principal en L que suministra apoyo

exterior a una viga T (dibujado en autocad 2000)

27


Fig. 12 viga T invertida que sostiene las reacciones de

dos vigas T.

3.6 VIGAS DE ACERO:

Las losas de concreto armado, armadas en una dirección

también es usada con frecuencia en edificios donde las columnas,

28


las vigas principales constan de elementos de acero estructural

normalmente la losa se diseña teniendo en cuenta una

continuidad total sobre las vigas de apoyo y siguiendo los

métodos usuales de diseño el espaciamiento entre las vigas por lo

general entre 6 y 8 pies a menudo la losa se vacía de manera que

su lado inferior quede a nivel con el lado inferior del ala superior

de la viga de apoyo esto facilita la construcción puesto que el

testero de madera puede acuñarse contra el ala superior de la

viga probablemente de mayor importancia es el echo que se

proporciona un arriostramiento efectivo contra el pandeo lateral

del ala a comparación de la viga mientras que si la parte inferior

de la losa estuviera al mismo nivel que la parte superior del

acero, solo la fricción suministraría resistencia al movimiento

lateral.

Los edificios de este tipo se diseñan cada vez mas para

acción compuesta en la parte superior de la viga de acero se

sueldan conectores de cortantes que quedan embebidos en la

losa de concreto al impedir el deslizamiento longitudinal entre la

losa y la viga de acero en la dirección del eje de la viga el

elemento combinado resulta mas fuerte y mas regido que si no

desarrolla la acción compuesta expuesto de otra manera esto

significa que para determinadas cargas y limites de deflexión

pueden utilizarse vigas de acero mas pequeñas y mas livianas.

Los entrepisos compuestos también pueden utilizarse vigas

recubiertas de concreto que ofrece la ventaja de una protección

29


total del acero contra el fuego con la desventaja de una formaleta

mas complicada y la dificultad de vaciar el concreto alrededor y

por debajo del elemento de acero estas vigas totalmente

recubiertas no requieren en general la utilización de conectores

de cortante.

Fig. 13 entrepisos compuestos de viga y losa (dibujado en

autocad 2000)

FOTOGRAFIA #3 vigas de las viviendas en construcción en

la capilla.

30


En la figura se ve una viga peraltada y una viga chata que

van formando pórticos con las columnas y también se pueden

apreciar viguetas.

FOTOGRAFIA #4 Encofrado y armado de las vigas del

actual pabellón de ingenierías.

31


En la figura se puede aprecia el armado de la viga los

estribos y los fieros de construcción y la unión entre una columna

y la viga que pasaran a formar un pórtico.

IV LOSAS

4.1 DEFINICION

32


En las construcciones de concreto las losas se usan para

proporcionar superficies planas y útiles, una losa es una amplia

placa plana general mente horizontal cuyas superficies superior e

inferior son paralelas o aproximadamente paralelas entre si

puede estar apoyada en vigas, en muros de mampostería o de

concreto en columnas en forma directa por columnas o continua

por terrenos.

Las losas se pueden apoyar solo en dos lados opuestos cuando la

dirección en una sola puesto que la losa transmite las cargas en

las direcciones perpendicular a la de las viga en apoyo también

es posible que haya vigas en los cuatro lados de modo que se

obtiene acción de la losa en las dos direcciones a si mismo

pueden suministrar vigas intermedias si la relación entre la

longitud y el ancho de un panel de losa es casi mayor que 2 la

mayor parte de la carga se transmite en la dirección corta hacia

las vigas de apoyo y se obtiene en efecto acción en una dirección

aunque se proporcionan apoyos en todo los lados.

Fig. 14 losa en una dirección (dibujado en autocad 2000)

33


Fig. 15 losa en dos direcciones (dibujado en autocad 2000)

4.2 TIPOS DE LOSA

34


Las losas se clasifican en los siguientes

4.2.1 Losas macizas.- como su nombre mismo lo indica

este tipo de losa tienen un determinado espesor

íntegramente de concreto armado.

4.2.3 Losas nervadas.- tiene un cambio de nervio o

viguetas cada cierta distancia unidas por una losa maciza

superior mas delgada requiriendo de un encofrado que siga

las superficies lateral de las nervaduras y el fondo de la

losa superior.

4.2.4 Losas aligeradas.- son en esencia losas nervadas

pero tiene como diferencia que el espacio existente entre

las nervaduras o viguitas este relleno por un ladrillo

aligerado el encofrado de estas losas esta conformada por

tablas de madera o viguetas de acero independientes y

ubicados exactamente por debajo de las viguetas, a vaciar

en su ancho 10 cm como mínimo a cada lado de tal manera

de permitir el apoyo de los ladrillo entre viguetas.

4.3 DISEÑO DE LOSAS ARMADAS

35


La acción estructural de una losa ramada en una dirección

puede visualizarse en términos de la deformada en la superficie

cargada ilustra una losa rectangular simplemente apoyada en la

extensión de sus dos largos bordes opuestos y libre de cualquier

soporte a lo largo de los dos bordes cortos si se aplica una carga

uniformemente distribuida a la superficie la forma deflectada será

como la que indican las líneas en la figura las curvaturas en

consecuencia los momentos flectores son los mismos en toda las

franjas que se extienden en la dirección corta en los bordes

apoyados mientras no haya curvatura y por consiguiente no

existan momentos flectores para franjas largas paralelas a dichos

bordes. La superficie que se forma es cilíndrica.

Fig. 16 deflexión de una losa (dibujado en autocad 2000)

4.4 LOSAS PLANAS SIN VIGAS CON PANELES CON ABACO

O CAPITELES DE COLUMNA

36


Mediante un dimencionamiento y un esfuerzo adecuados

de la losa resulta posible eliminar del todo las vigas de apoyo la

losa queda entonces apoyada directamente en las columnas en

una zona rectangular o cuadrada centrada en las columnas puede

suministrarse un sobre espesor a la losa y las partes superiores

de las columnas pueden acompañarse el sobre espesor de la losa

se llama común mente panel con ábaco y la forma acompañada

de la columna se llama un capital de columna los tienen un

propósito doble aumenta la resistencia a cortante del sistema de

piso en la región critica alrededor de la columna y proporcionan

una altura efectiva que se incrementa al acero deflexión en la

región de alto momento flector negativo sobre el apoyo los

sistemas de vigas con paneles con ábacos o capiteles de

columnas o ambos se llaman sistemas de losa placa plana que no

tienen ninguna proyección por debajo de la losa.

4.5 LOSAS DE PLACA PLANA

Un entrepiso en placa plana esencialmente de un entrepiso

de losa plana donde se omiten los paneles con ábacos y los

capiteles de columnas, prismáticos se encuentra que los

entrepisos de placa plana son económicas y ventajosos por otras

causas, para usos en edificios de apartamentos donde las luces

son moderadas y las cargas relativamente livianas el espesor de

construcción de cada entrepiso se mantiene en el mínimo

absoluto con un ahorro resultante en la altura total del edificio la

parte inferior de lisa de la losa puede pintarse directamente y

37


dejarse expuesta como cielo raso o aplicarse un pañete al

concreto se obtiene un tiempo de construcción mínimo y un bajo

costo de mano de obra gracias a la sencillez de la formaleteria.

FOTOGRAFIA #5 losas de una estructura que se encuentra

en la avenida circunvalación

38


En la figura se puede ver un edificio de tres niveles y las

losas con vigas peraltadas y columnas formando pórticos que

facilitan el análisis estructural.

FOTOGRAFIA #6 vaciado de una losa.

En la fotografia se puede observar el vaciado con concreto

a una losa el vaciado de techos se realiza generalmente con

39


maquinarias como son una mezcladora, vibradora, winche que

cumple la función de subir la mezcla para su vaciado y los

respectivos obreros que finalmente terminaran con la

manejabilidad del concreto.

V MUROS Y PLACAS

5.1 DEFINICION

40


Estos elementos son paredes de concreto armado que dada

su mayor dimensión en una dirección muy superior a su ancho

proporciona gran rigidez lateral y resistencia en esa dirección

algunos autores definen a los muros como columnas de sección

transversal muy grandes o alargadas destacando el echo que en

realidad una columna y una placa reciben los mismos esfuerzos

ya que ambos cargan las vigas y las losas y reciben momentos de

estos.

Sin embargo el echo de tener su largo notoriamente

superior a su ancho hace que las placas tengan un

comportamiento interior diferente convirtiéndose en elementos

de gran rigidez lateral y resistencia en la dirección de su largo.

5.2 MUROS DE CERRAMIENTO:

Los muros exteriores de un edificio de concreto armado se

soportan en cada piso por el esqueleto de la estructura y su única

función es encerar el edificio y estos se llaman muros de

cerramiento pueden construirse de concreto y generalmente son

prefabricados bloques de concreto de escoria ladrillos de arcilla o

paneles metálicos o aislamientos y a estos últimos se les puede

dar un aislamiento exterior de aluminio el espesor de estos

muros de aislamiento variara cada uno de estos tipos de muros

de cerramiento variara de acuerdo con el material tipo de

construcción condiciones climáticas. La presión de vientos es por

lo general la única carga que se tiene en cuenta en la

41


determinación del espesor estructural del muro de cerramiento

aunque en algunos casos los muros se utilizan como diafragmas

para transmitir las cargas o fuerzas producidas por cargas

horizontales asta la cimentación de los edificios.

5.4 MUROS DE CORTINA:

Estos muros son similares a los muros de cerramiento

exptuando que no se sostienen en cada piso por el entramado del

edificio sino que son autoportantes sin embargo a menudo se

anclan en cada piso por el entramado del edificio para

proporcionar soporte lateral.

5.5 MUROS PORTANTES:

A los muros portantes se les puede definir como aquel que

soporta la carga vertical además de su peso propio pueden

construirse de mampostería de piedra, ladrillo. Bloques de

concreto o concreto armado, proyecciones o pilastras ocasionales

mejoran la resistencia del muro y se utilizan usualmente en los

puntos donde actúan cargas concentradas en edificios

comerciales pequeños los muros portantes se pueden utilizar en

forma económica y expedita. En grandes edificios y de

manufactura cuando el tiempo es un factor importante el periodo

adicional necesario para la construcción del muro portante y el

sobreancho de construcción asociado abligan a menudo a optar

otro tipo de solución.

42


Los muros portantes pueden tener espesor sencillo o doble

este ultimo con la ventaja de que el espaciado vacío entre los

muros que hace el interior del edificio se afecte menos por las

variaciones de temperatura externas y que el muro sea mas

impermeable a la humedad por ser mayor el espesor total del

muro doble este tipo de construcción se reduce el espacio

disponible por piso este echo es con frecuencia suficiente por si

mismo para justificar la selección de un muro sólido a menos que

los factores de condensación y de temperatura sean de gran

importancia la construcción con muros de pared doble por lo

general se limita a una altura total aproximada de 12 m.

5.6 MUROS DE SOTANO

Para determinar el espesor de los muros de sótano debe

tenerse en cuenta la presión lateral de tierra si existe, además de

otros aspectos estructurales si forma parte de un muro portante

la parte inferior puede diseñarse bien sea como una losa apoyada

en los pisos del sótano y del primer piso o como un muro de

contención, según el tipo de construcción si las columnas y las

vigas de los muros están disponibles como soportes cada panel

de muro de sótano de concreto armado puede diseñarse para

resistir la presión de tierra como una losa sencilla reforzada en

una o dos direcciones.

43


El código ACI 14.5.3 especifica un espesor mínimo de 7 ½

pulg. Para muros de sótano en concreto armado en terrenos

húmedos debe utilizarse un espesor mínimo de 12 pulg. En

cualquier caso el espesor no puede ser menor que del muro

superior.

Debe prestarse atención especial al arriostramiento

efectivo de los muros de sótano desde la parte interior si la tierra

se rellena antes que el muro adquiere la resistencia suficiente

para resistir la presión lateral sin dicha ayuda o si la tierra se

coloca antes de que la losa del primer piso se encuentre en su

posición.

5.7 MUROS DE PARTICION:

Los muros interiores utilizados con el propósito de

subdividir el área de piso pueden construirse en bloques de

escoria, ladrillo, concreto prefabricado, laminas metálicas y

morteros, bloques de arcilla. El tipo de muro seleccionado

depende de los requisitos de resistencia contra el fuego

flexibilidad de redistribución, facilidad para colocar conductos

eléctricos tuberías, etc.

5.8 MUROS ESTRUCTURALES O DE CORTANTE:

Las fuerzas horizontales que actúan sobre los edificios por

ejemplo las que ocasiona el viento o por acción sísmica pueden

44


ser resistidas en diferentes formas en mucho casos la resistencia

de pórtico regido de la estructura aumentada por la contribución

de los muros y particiones de mampostería corrientes puede

absorber las cargas de viento sin embargo cuando es posible la

aplicación considerables cargas horizontales como las que genera

un sismo se utilizan muros estructurales de concreto armado,

estos pueden adicionarse solo con el propósito de resistir las

fuerzas horizontales, los muros de concreto que encierran las

escaleras y los núcleos de ascensor también pueden servir como

muros de cortante.

FOTOGRAFIA #7 muro que esta en la capilla cerco de un

complejo deportivo.

45


Este muro es un muro de tipo no aporticado sino ha sido

vaciada o encofrada el muro junto con las columnas. Tambien se

puede apreciar el sobre cimiento que es de 60 cm.

VI ESCALERAS

6.1 TIPOS DE ESCALERAS DE CONCRETO:

46


La forma mas sencilla de escaleras de concreto armado

constan de una losa inclinada que en sus extremos sostienen la

viga, con escaleras conformadas en su superficie superior. Esta

losa de escalera se diseña en general como una losa sencilla con

una luz igual a la distancia horizontal entre apoyos. Este método

de diseño exige que el acero se coloque solo en la dirección de la

longitud de la losa el acero transversal por lo general una barra

en cada paso, se utiliza únicamente para ayudar en la

distribución de la carga y proporcionar refuerzo de temperatura,

algunas veces es necesario incluir una losa de plataforma en uno

o en los dos extremos de la losa inclinada, indican que el efecto

del ángulo que se presenta en una losa de este tipo puede

ignorarse en forma segura, aunque el refuerzo debe detallarse

con sumo cuidado.

Resulta aconsejable que la luz libre de la losa de escalera

se mantenga relativamente corta. si no se presentan quiebres o

descansos en los tramos entre los pisos pueden utilizarse vigas

intermedias soportadas por el entramado estructural del edificio.

Si la escalera entre pisos se divide en dos o mas tramos pueden

utilizarse vigas como las discretas anteriormente para sostener

el descenso soportando estas a su vez como antes para el tramo

recto mas largo o la losa intermedio se puede suspender de una

viga en el nivel del piso superior mediante barras colgantes

donde las condiciones lo permiten la losa intermedia se puede

soportar en forma directa por los muros exteriores del edificio.

FOTOGRAFIA #8 escaleras de un edificio.

47


Las escaleras que se pueden apreciar son las mas tipicas

que hay en nuestro medio ya que facilitan el encofrado y muchos

otros aspectos esta columna no esta soportada por muros

portantes si no por columnas.

VII CONSTRUCCIÓN

7.1 ASPECTOS DE LA CONSTRUCCION DE UN EDIFICIO:

48


Los elementos estructurales como las zapatas, columnas,

vigas, losa, etc. Estos elementos se combinan de diferentes

maneras para crear simplemente un sistema estructural para

edificios. O otros tipos de construcciones. Una parte importante

dentro de las responsabilidades del ingeniero civil es seleccionar

a partir de diferentes alternativas el mejor sistema de estructura

para determinadas condiciones la selección acertada del sistema

estructural para determinar a su vez las condiciones de la

economía.

7.2 VERSATILIDAD DE FORMAS:

Como se sabe que en la mayoría de construcciones el

concreto se coloca en forma fluida el material puede adaptarse

con facilidad a una amplia variedad de requisitos y funcionalidad.

7.4 DURABILIDAD:

Con una protección de concreto adecuada sobre el acero de

refuerzo la estructura tendrá larga vida a bajas condiciones

climáticas como del medio y ambientales fuertemente adversas.

7.5 RESISTENCIA AL FUEGO:

49


Cuando el refuerzo es apropiado y protege a la estructura

de concreto suministra la máxima protección contra el fuego.

7.6 CONSTRUCCION:

En términos de periodo total de construcción desde la fecha

de aprobación de los planos asta la entrega de la obra es el

tiempo que se considera las construcciones en nuestro medio son

generalmente de concreto armado es por eso se dice que estas

construcciones son mas rápidas que las de acero aunque el

montaje en obra de un edificio de acero es mucho mas rápido.

Esta fase es predicada por la prefabricación de todas las partes

en el taller.

7.7 COSTO:

Los costos básicos de una estructura de concreto son

menores a los costos de una estructura de acero es por ello que

estas estructuras solo se ve en construcción en grandes ciudades

adelantados.

7.8 MANO DE OBRA:

Siempre es posible hacer uso de las fuentes locales de

mano de obra y en muchas áreas en donde no hay fabricas

cercanas de cemento o zonas enaxecibles estos costos se van

aumentando por la topografía accidentada del lugar.

CONCLUSIONES

50


Realizando el presente trabajo de identificación de los

elementos estructurales de un edificio, en la revisión de

bibliografía he llegado a la conclusión de que en nuestro país y

mas en nuestro medio nos encontramos realmente atrasados en

el aspecto de la construcción ya que aun seguimos en lo que es la

sencillez de las estructuras y no profundizamos a estructuras de

gran magnitud en su construcción como son las formaletas de

acero para viguetas o columnas de acero combinadas con

concreto armado de viguetas en sus dos direcciones, pero creo el

problema no es de los ingenieros ya que nosotros si podemos

realizarlo el problemas es económico.

BIBLIOGRAFÍA

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Diseño de estructuras de concreto – Arthur Nilson, George

Winter

R. B. Peck ingenieria de fundaciones.

Mecanica de suelos K. Terzaghi.

Mecanica de suelos Juares - Badillo.

Richar A. Brandtzaeg, estudio de las fallas de las columnas y

compresión.

Recomendaciones para el diseño de elementos estructurales –

informe del ACI 1985.

Estructura y diseño d estructuras de concreto armado –

Antonio Lilanio Blasco

Curso de análisis estructural I UANCV – dictado por el ing.

Cesar Camargo Najar.

52

Analisis Estructural i Estructura en Un Puente

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