Cerchas Planas y Mallas Espaciales o Tridilosas en Tridimensionales

Cercha Plana: Cercha que tiene sus cordones superior e inferior planos y paralelos. También llamada cercha de cordones paralelos.


Formas: es una composición de barras rectas unidas entre sí en sus extremos para constituir una armazón rígida de forma triangular.

Características: Una cercha está formada por los siguientes elementos:

1-      Los miembros de arriba cordón superior

2-      Los miembros de abajo cordón inferior

3-      Diagonales

4-      Verticales montantes o pendolones dependiendo del tipo de fuerza

Materiales Constructivos: Las cerchas se pueden construir en madera o acero.


Usos: Las cerchas se emplean cuando se tiene luces libres grandes como puentes, sitios públicos y estadios. Las cerchas paralelas se usan en recintos amplios, de cordones superiores curvos se comportan similar a una estructura colgante o un arco y se emplean en algunos puentes, en techos y entrepiso se emplean cerchas livianas.

Cargas y Fuerzas

Si el tablero va apoyado en la parte inferior de las cerchas, entonces los elementos verticales trabajan a tensión.

Si el tablero está apoyado en la parte superior los elementos verticales trabajan a compresión.

En el caso de vigas simples cargadas por la parte superior, donde el sistema trabajará como un todo a flexión,  se pueden construir los diagramas de momento y cortante comparándolos con los de una viga de alma llena. Encontramos que los momentos internos que producen esfuerzos de compresión y tracción en la viga, se descomponen en un par de fuerzas en la cercha produciendo esfuerzos de compresión en el cordón superior y esfuerzos de tracción en el cordón inferior; las diagonales resisten esfuerzos cortantes como también parte de los momentos y sirven de unión entre el elemento superior y el inferior.

Note la semejanza de los diagramas entre uno y otro, en la medida en que los nudos sean más seguidos los brincos en los diagramas son menores y la semejanza es mayor.

La misma semejanza se puede tener con una viga que se carga en la parte inferior. La viga cargada en la parte inferior requiere de elementos internos que soporten esa tracción, es decir, es como si la carga estuviera colgada y por lo tanto se necesitan tirantes internos que transmitan esa carga a la zona superior. 

Tipos de Cerchas

 Existen muchos tipos de cerchas de acuerdo con su uso, estos tipos tomaron el nombre de la primera persona que las analizó o construyó, una de ellas es la Pratt para puentes y para techos:

En esta cercha, las diagonales trabajan a tensión.  Este análisis lo podemos hacer comparando los esfuerzos internos en una viga simplemente apoyada, momento positivo y cortante positivo:

Podríamos decir que para cerchas simplemente apoyadas, de acuerdo con la orientación de las diagonales ellas trabajarían a tracción o a compresión. 

Note la orientación de las diagonales y concluya sobre su forma de trabajo, tracción o compresión.

Se pueden ver los otros tipos en los libros de referencias. 

Malla Espacial: Es una tipología de estructura espacial, un sistema estructural compuesto por elementos lineales unidos de tal modo que las fuerzas son transferidas de forma tridimensional. Macroscópicamente, una estructura espacial puede tomar forma plana o de superficie curva.

Las mallas espaciales son aquellas en las que todos sus elementos son prefabricados y no precisan para el montaje de medios de unión distintos de los puramente mecánicos.

Las barras de las mallas espaciales funcionan trabajando a tracción o a compresión, pero no a flexión. De esta manera las mallas espaciales cumplen lo siguiente:

·         Las fuerzas exteriores sólo se aplican en los nudos.

·         Los elementos se configuran en el espacio de tal modo que la rigidez de cada unión se puede considerar despreciable, es decir, cada unión se considera una articulación a efectos de cálculo.

Formas de Mallas Espaciales: Existen distintas clasificaciones para las mallas espaciales. Existen tres sistemas claramente diferenciados resueltos con aproximación de malla espacial:

Por su curvatura

·         Mallas planas.

·         Mallas abovedadas: Se obtienen curvando la malla en una dirección, obteniendo una forma cilíndrica que puede tener una, dos o más capas de elementos.

·         Mallas esféricas (cúpulas): consiste en una malla curvada en todas las direcciones, obteniendo una estructura que igualmente puede estar formada por una o más capas

Por la disposición de sus elementos

·         Mallas de una sola capa: Todos los elementos se sitúan sobre la superficie que se desea aproximar.

·          Mallas bicapa (double layer grids): Los elementos se organizan en dos capas paralelas entre si separadas a una cierta distancia. Cada una de las capas forma una retícula de triángulos, cuadrados o hexágonos en la que la proyección de los nudos de una capa puede coincidir o estar desplazada con relación a los de la otra. Las barras diagonales unen los nudos de ambas capas siguiendo diferentes direcciones en el espacio. En este tipo de mallas, los elementos se asocian en tres grupos: cordón superior, cordón inferior y cordón de diagonales.

·         Mallas tricapa: los elementos se colocan en tres capas paralelas, unidas por las diagonales. Casi siempre son planas.

Características de Mallas Espaciales:

·         Su intención principal es alcanzar la cobertura de grandes áreas sin soportes intermedios, o con un número mínimo de ellos.

·         Sea cual fuere el sistema constructivo definitivo, la estructura puede ser idealizada como una superficie continua, lo que favorece su estudio geométrico, que se puede acometer de dos formas:

·         Como descomposición, si se concibe a priori la superficie a materializar y se procede a dividirla en los elementos de orden inferior que constituyen la red básica estructural.

·         Como composición, si elegido un módulo estructural elemental se procede a su multiplicación y reproducción espacial sobre la base de los condicionantes de proyecto y de diseño. 

En general, la técnica de descomposición plantea problemas en el momento de ajustar el Diseño obtenido al modelo geométrico seleccionado, sobre todo en la proximidad de los contornos; por el contrario, la composición supone un desconocimiento de la solución, que en la mayoría de los casos se presenta de modo accidental. Este último suele ser un procedimiento más propio de sistemas plisados o colgantes, aunque no resulta en modo alguno inaplicable en las mallas.

·         Dado que la estructura espacial, sobre todo las mallas, resultan visibles, su forma está sujeta a criterios resistentes, pero también estéticos.

·         Puesto que el ánimo inicial en el desarrollo de estos sistemas es la búsqueda de nuevas formas, se hace necesario partir de un cierto rechazo hacia soluciones tradicionales o consolidadas, que se basan casi con exclusividad en el concepto de la Prevención de Desastres; ello supone una cooperación más cerrada entre el diseñador y el ingeniero estructuralista.

Membranas o Cascaras  Arquitectónicas

Membranas Arquitectónicas

Las membranas arquitectónicas son estructuras elaboradas con postes, cables y textiles tensionados que permiten diseños de gran variedad y belleza y pueden utilizarse como cubiertas y cerramientos en estadios, coliseos, parques, centros comerciales, aeropuertos, plazoletas de comidas, terminales de transporte, instalaciones deportivas y centros recreativos.

Las membranas arquitectónicas son completamente diferentes a cualquier otra solución de cubiertas, tanto técnica como funcionalmente. A partir de cuatro formas básicas -plana, cóncava, convexa y la parábola hiperbólica- se obtienen gran cantidad de configuraciones geométricas, a las cuales se agregan características físicas poco comunes para lograr estructuras únicas. Las membranas arquitectónicas tienen muchas cualidades técnicas y estéticas:

1.                  Permiten ilimitadas posibilidades de diseño. 2.                   Se pueden instalar en todos los climas. 3.                  Producen ahorros en cimentación y estructura porque son muy livianas. 4.                   Son de larga duración y fácil mantenimiento. 5.                   No se manchan fácilmente. 6.                   La iluminación interna genera reflejos nocturnos muy especiales. 7.                  Son translúcidas. 8.                   Evitan que pase el calor y mantienen ambientes confortables en clima cálido. 9.                  Permiten ahorros de energía en iluminación y climatización.

Se utilizan generalmente cuando lo predominante es el diseño artístico. Es característico el uso de columnas y tensores para estirar las membranas y darles forma de puntas, además de estirar los bordes. A pesar de las cargas de nieves y vientos, está probado que este tipo de cubiertas puede alcanzar envergaduras de hasta cien metros sin deformarse o romperse.

Además de una superficie pre-tensionada mecánicamente, puede lograrse una superficie pre-tensionada neumáticamente (infladas con aire). Mediante una alta presión de aire en una estructura cerrada de membrana, el peso de cargas exteriores puede balancearse. Para lograr esto, debe instalarse un ventilador de presión que asegure el abastecimiento de aire. La desventaja de este sistema es que la permanente alta presión dentro de la estructura resulta una gran incomodidad. Este tipo de arquitectura abre nuevas puertas para los diseños de edificios, especialmente en las cubiertas. Gracias a su gran flexibilidad, su escaso peso, que provee a la estructura de gran fuerza tensil y la transmisión de luz del material, es posible:

1.                  Crear grandes techos sin grandes cargas.

2.                  Diseñar espacios inundados de luz.

3.                  Crear nuevas formas estructurales.

4.                  Generar atención por su versatilidad de diseños y colores.

5.                  Establecer estructuras temporales, e instalarlas en un nuevo lugar.

Construir ahorrando recursos. Desarrollar áreas de construcción completamente nuevas.

Capacidad y Construccion de las 

Cáscaras Arquitectónicas

La capacidad portante de la cáscara se genera dándole la forma adecuada sin necesidad de aumentar la cantidad de material, la curvatura hacia arriba aumenta la rigidez y la capacidad de carga ya que se coloca parte del material lejos del “eje neutro”, aumentando la rigidez a la flexión.

Se requiere para la construcción de las cáscaras, del uso de equipos de bombeo, vibrador y aditivos para el concreto. Por el poco espesor de la losa se requiere de mucho cuidado y precisión para la colocación de la armadura y de las instalaciones empotradas que requiera el diseño. Se recomienda el reforzamiento de los bordes de cáscara, mediante mayor armadura y engrosamiento de los mismos.

Aunque se las ha construido de madera, acero y materiales plásticos, son ideales para construirlas en concreto armado. Las cáscaras delgadas permiten la construcción económica de cúpulas y otros techos curvos de formas diversas, gran belleza y excepcional resistencia, este tipo de estructura figura entre las expresiones más refinadas del diseño estructural.

Tipos de Equipo o Maquinaria de las 

Membranas Arquitectónicas

Las membranas arquitectónicas son estructuras elaboradas con postes, cables y textiles tensionados que permiten diseños de gran variedad y belleza y pueden utilizarse como cubiertas y cerramientos en estadios, coliseos, parques, centros comerciales, aeropuertos, plazoletas de comidas, terminales de transporte, instalaciones deportivas y centros recreativos.

 A partir de cuatro formas básicas -plana, cóncava, convexa y la parábola hiperbólica- se obtienen gran cantidad de configuraciones geométricas, a las cuales se agregan características físicas poco comunes para lograr estructuras únicas.

Materiales de Cubierta

Los textiles pueden ser importados o de fabricación nacional. Las diferentes alternativas son:

·         Tejido en fibra de vidrio recubierto con Teflón o con silicona: Este material de color blanco-crema es importado, tiene una vida útil superior a 30 años, resiste muy bien el medio ambiente, es traslúcido y tienen excelente resistencia al ataque de los rayos ultravioleta.

·         Tejido en poliéster recubierto con PVC: Es importado y viene en una gran variedad de colores, tiene una vida útil de más de 20 años, permite el paso de la luz y tiene una capa antiadherente para protegerlo de la polución.

·         Tejido en poliéster recubierto con PVC - Nacional: Se utiliza principalmente para carpas publicitarias. Su comportamiento ante el medio ambiente es bueno y su vida útil es de 3 a 5 años. Se produce en varios colores.

Materiales de Soporte

La estructura de soporte de las membranas arquitectónicas está compuesta por:

·         Cables: Dependiendo de la complejidad del diseño se pueden utilizar cables de acero del tipo usado para pos-tensado o cables galvanizados del tipo que se usa en puentes.

·         Postes: Generalmente tubos circulares de acero o en celosía.

·         Platinas de anclaje: Platinas de acero comerciales de calidad ASTM A-36. La soldadura es E70xx y la tornillería es de calidad SAE grado 5. También se utilizan platinas de aluminio para los bordes de la membrana.

Cielo Restobar. Mérida, Venezuela. Se caracteriza por su estructura con membranas que le permite al lugar una vista panorámica de la ciudad.

Arquitecto Félix Candela

Fue un arquitecto de nacionalidad española y mexicana, famoso por la creación de estructuras basadas en el uso extensivo del paraboloide hiperbólico.

Al estudiar la carrera de arquitecto dio de lleno con las estructuras, pero las que resultan indispensables para la arquitectura, no los puentes, depósitos, presas y otras construcciones propias de la ingeniería, por lo cual resultó un arquitecto estructurista o, en todo caso, un estructurista arquitectónico.

En Cubiertas Ala se elaboraron 1439 proyectos y de ellos se materializaron 896. Una gran cantidad de esas obras fueron de carácter industrial y adoptaban esas formas muy conocidas de los paraguas integradas por porciones de hypars reunidas en las aristas centrales. Cabe mencionar que este tipo de estructura, que posee una sola columna central en donde se aloja la bajada pluvial y, por tanto, una sola zapata de cimentación, fue otra de las aportaciones célebres de Candela por su ligereza, sencillez y economía, ya que para edificar estas obras repetitivas que cubrían miles de metros cuadrados y alojaban industrias, no se necesitaba propiamente un proyecto, sino un simple croquis de construcción, que llegó a estandarizarse.

Obras

L'Oceanogràfic (en valenciano, oceanográfico) es un complejo donde se representa los diferentes hábitat marinos (mares y océanos de aproximadamente unos 100.000 metros cuadrados). Fue inaugurado el 12 de diciembre de 2002 y se encuentra situado en la zona este de la ciudad de Valencia, integrado dentro del complejo conocido como Ciudad de las Artes y las Ciencias.

Su cubierta en forma de nenúfar es obra del arquitecto Félix Candela.

Iglesia de la Medalla de la Virgen 

Milagrosa

Esta obra es una de las más representativas dentro del conjunto de edificios que realizo Félix Candela; ésta se ubica dentro de las membranas poli direccionales de hormigón. Este fue un laboratorio de exploración de posibilidades espaciales que ofrecía la geometría tan usada por Candela llamada “Hypar”.

Una vez más Félix Candela se asoció con otros dos arquitectos, Arturo Sanz de la Calzada y Pedro Fernández Miret, para la realización de este proyecto en los años 1953 y 1955. Se desarrolló en un solar que se encuentra en una esquina de forma rectangular con el eje mayor norte-sur dentro de un barrio residencial en la Ciudad de México, contando con una planta de 31 x 53 metros aproximadamente.

Félix Candela utilizó los paraguas invertidos, que, como zapatas de cimentación, proporcionaron una solución muy económica al frecuente problema de los cimientos en suelos de baja capacidad de carga como en el caso de la colonia Narvarte. Exagerando la altura o flecha de los paraguas, simetrizándolos y llevando a cabo otras simples manipulaciones de los "hypars", consiguió esta espectacular estructura de formas alabeadas. Así surgió la iglesia de la Medalla de la Virgen Milagrosa, que tanto impacto causó.

Nervaduras y Sistemas Nervados 

Arco que se Cruza con Otro o con Otros para Formar una 

Bóveda

También es el conjunto de los nervios de una bóveda o de una estructura arquitectónica.

Las nervaduras son la parte esencial del sistema de losa reticular, ya que es el elemento estructural responsable de la resistencia de la losa, las cual trabajan en dos direcciones. Estas nervaduras son formadas por acero  estructural extendido en sentido longitudinal y transversal, los cuales forman una retícula. Dichas nervaduras deberán apegarse al diseño de proyecto estructural.    

Losas Nervadas o Reticulares

Este tipo de losas se elabora a base de un sistema de entramado de trabes cruzadas que forman una retícula, dejando huecos intermedios que pueden ser ocupados permanentemente por bloques huecos o materiales cuyo peso volumétrico no exceda de 900kg/m y sean capaces de resistir una carga concentrada de una tonelada. La combinación de elementos prefabricados de concreto simple en forma de cajones con nervaduras de concreto reforzado colado en el lugar que forman una retícula que rodea por sus cuatro costados a los bloques prefabricados. También pueden colocarse, temporalmente a manera de cimbra para el colado de las trabes, casetones de plástico prefabricados que una vez fraguado el concreto deben retirarse y lavarse para usos posteriores. Con lo que resulta una losa liviana, de espesor uniforme.

Entre sus ventajas se encuentra:

• Los esfuerzos de flexión y corte son relativamente bajos y repartidos en grandes áreas.

• Permite colocar muros divisorios libremente.

• Se puede apoyar directamente sobre las columnas sin necesidad de trabes de carga entre columna y columna.

• Resiste fuertes cargas concentradas, ya que se distribuyen a áreas muy grandes a través de las nervaduras cercanas de ambas direcciones.

• Las losas reticulares son más livianas y más rígidas que las losas macizas.

• El volumen de los colados en la obra es reducido.

• Mayor duración de la madera de cimbra, ya que sólo se adhiere a las nervaduras, y puede utilizarse más veces.

• Este sistema reticular celulado da a las estructuras un aspecto agradable de ligereza y esbeltez.

• El entrepiso plano por ambas caras le da un aspecto mucho más limpio a la estructura y permite aprovechar la altura real que hay de piso a techo para el paso de luz natural. La superficie para acabados presenta características óptimas para que le yeso se adhiera perfectamente, dejando una superficie lisa, sin ocasionar grietas.

• Permite la modulación con claros cada vez mayores, lo que significa una reducción considerable en el número de columnas.

• La construcción de este tipo de losa proporciona un aislamiento acústico y térmico.

• La ausencia de trabes a la vista elimina el falso plafón.

• Permite la presencia de voladizos de las losas, que alcanzan sin problema 3 y 4 metros.

• Mayor rigidez de los entrepisos, gran estabilidad a las cargas dinámicas, soporta cargas muy fuertes.

• Su aplicación es muy variada y flexible, bien puede utilizarse en edificios de pocos niveles, ó grandes edificaciones, para construcciones de índole público, escuelas, centros comerciales, hospitales, oficinas, multifamiliares, bodegas, almacenes, construcciones industriales ó casas económicas en serie o residencias particulares.

Los cajones prefabricados se colocan sobre una cimbra plana, dispuestos por pares, uno de fondo y otro de tapa que forman una celda interior cerrada, en el espacio que queda entre los bloques se coloca el refuerzo y se cuela el concreto de las nervaduras. Los cajones y las nervaduras pasan a formar nervaduras de sección doble T, que son elementos resistentes del entrepiso reticular celulado. Para que las secciones doble T sean estructuralmente correctas, debe admitirse un monolitismo absoluto entre los elementos prefabricas y el concreto colado en el lugar.

Los bloques precolados se fabrican en tres peraltes diferentes: 20, 17.5 y 12.5centímetros. En planta las dimensiones standard son: 85 x 85cm, 85 x 75cm y 65 x 65cm. Combinando varias medidas de bloques haciendo variar ligeramente el ancho de las nervaduras, se puede cubrir cualquier claro. El concreto utilizado en la fabricación es de una resistencia mínima de 140kg/cm a los 28 días. El espesor promedio de la pared del bloque es de 1.5cm y el fondo de 1.5 a 3 cm.

Procedimiento Constructivo

·         Ciembra

Deberá estar perfectamente al nivel requerido, será plana, cuidada y resistente de madera o de metal.

·         Trazo de la retícula.

Se trazan sobre la cimbra los espacios que corresponden a las hileras de bloques de borde, las hileras interiores de cajones formados por los bloques se localizará fácilmente mediante reventones, tomados desde los elementos extremos, conviene indicar sobre la cimbra la posición de estos bloques, con trazos no necesariamente continuos.

Colocación de los bloques. Se podrá hacer al mismo tiempo que el trazo de la retícula, el manejo y colocación de los bloques se hace fácilmente a mano, procurando que asienten muy bien sobre la cimbra.

·         Armado

Para obtener un recubrimiento adecuado en el refuerzo metálico, conviene colocar calzas, una por cada bloque, sobre las cuales se tienden las varillas del refuerzo inferior, primero en un sentido y luego en otro. A continuación se ponen los estribos en ambas direcciones, después se coloca el refuerzo superior, amarrándose con los estribos, en la posición indicada en los planos constructivos. En la zona del capitel debe revisarse cuidadosamente la colocación del refuerzo, pues es la zona sometida a los máximos esfuerzos y la colocación de su armado es a base de varillas rectas, en las nervaduras del capitel que van de columna a columna y las dos laterales, se colocan dos varillas abajo y dos arriba, aumentando en el capitel la cantidad necesaria para tomar los esfuerzos. En las nervaduras centrales del claro se dispone sólo de una varilla inferior y otra superior. Todo armado dispone sólo de una varilla inferior y otra superior. Todo armado dependerá principalmente del diseño y del cálculo.

Para introducir las instalaciones eléctricas, se colocan sobre el bloque donde se requiera la instalación y se perfora, estás tuberías o ductos deberán colocarse después de tener terminado todo el armado.

Para las instalaciones sanitarias que generalmente están concentradas en zonas definidas es conveniente alojarlas en esa zona o se puede colgar dichas tuberías de la estructura, pero se tendrá que utilizar un falso plafón Colado.

En las nervaduras centrales, que son las más angostas se deberá tener controlado el colado para asegurarse de que se llene el reducido ancho de la nervadura y una vez que el concreto llegue al nivel de los bloques se enrasará al nivel requerido.

Para colados interrumpidos deberán dejarse las juntas en los sitios de menor esfuerzo.

·         Descimbrar

Es fácil y rápido, porque la cimbra se adhiere solamente al concreto de las nervaduras, conservándose mucho mejor y teniendo mayor duración.

·         Acabados

Se puede enyesar o aplanar directamente la cara inferior de la losa, ya que la superficie del bloque y de las nervaduras tiene una excelente adherencia a estos acabados. En la cara superior bastará con colocar un fino muy delgado para terminar la superficie y colocar el piso final, o bien entortado para colocar un acabado pétreo. En las losas de azotea la impermeabilización se hace como en cualquier losa de cubierta en azoteas.

Losas y Estructuras de Concreto Armado de Escala Monumental

Losas de Entrepiso

Losas o placas de entrepiso son los elementos rígidos que separan un piso de otro, construidos monolíticamente o en forma de vigas sucesivas apoyadas sobre los muros estructurales.

Funciones

Las losas o placas de entrepiso cumplen las siguientes funciones:

- Función arquitectónica: Separa unos espacios verticales formando los diferentes pisos de una construcción; para que esta función se cumpla de una manera adecuada, la losa debe garantizar el aislamiento del ruido, del calor y de visión directa, es decir, que no deje ver las cosas de un lado a otro.

- Función estructural: Las losas o placas deben ser capaces de sostener las cargas de servicio como el mobiliario y las personas, lo mismo que su propio peso y el de los acabados como pisos y revoques. Además forman un diafragma rígido intermedio, para atender la función sísmica del conjunto.

Clasificación

Las losas o placas de entrepiso se pueden clasificar así:

Según La Dirección De Carga:

- Losas unidireccionales: Son aquellas en que la carga se transmite en una dirección hacia los muros portantes; son generalmente losas rectangulares en las que un lado mide por lo menos 1.5 veces más que el otro. Es la más corriente de las placas que se realizan en nuestro medio.

- Losa o placa bidireccionales: Cuando se dispone de muros portantes en los cuatro costados de la placa y la relación entre la dimensión mayor y la menor del lado de la placa es de 1.5 o menos, se utilizan placas reforzadas en dos direcciones.

Según El Tipo De Material Estructural

- Losas o placas en concreto (hormigón) reforzado: Son las más comunes que se construyen y utilizan como refuerzo barras de acero corrugado o mallas metálicas de acero.

- Losas o placas en concreto (hormigón) pretensado: Son las que utilizan cables traccionados y anclados, que le transmiten a la placa compresión. Este tipo de losa es de poca ocurrencia en nuestro medio y sólo lo utilizan las grandes empresas constructoras que tienen equipos con los cuales tensionan los cables.

- Losa o placas apoyada en madera: Son las realizadas sobre un entarimado de madera, complementadas en la parte superior por un diafragma en concreto reforzado.

- Losa o placa en lámina de acero: Son las que se funden sobre una lámina de acero delgada y que configura simultáneamente la formaleta y el refuerzo inferior del concreto que se funde encima de ella. Tiene un uso creciente en el medio constructivo nacional.

- Losas o placas en otro material: Son placas generalmente prefabricadas realizadas en materiales especiales como arcilla cocida, plástico reforzado, láminas plegadas de fibrocemento, perfiles metálicos etc.

Clasificación De Las Losas O Placas Vaciadas En El Sitio

Estas losas requieren formaletas especiales, generalmente formadas por una cama (tableros o entarimados), apoyos (tacos y cerchas) y riostras (diagonales). Las losas o placas vaciadas en el sitio pueden construirse aligeradas (nervadas) o macizas.

- Losas aligeradas: Son las que utilizan un aligerante para rebajar su peso e incrementar el espesor para darle mayor rigidez transversal a la losa. Los aligerantes pueden ser rígidos o flexibles, y pueden ser:

- Recuperable: Cuando después de vaciada y fraguada la losa se puede sacar el aligerante y darle uso en otras losas. Los hay moldeados en porón y en plástico reforzado, o ensamblados, como los de madera y láminas metálicas, el uso más frecuente es en losas que se deja a la vista la cara inferior.

- Perdido: Es el alegrante que no se puede recuperar después de vaciada la losa y son generalmente de madera o esterilla de guadua.

Para utilizarlos, se funde o vacía primero una torta o capa de mortero con un espesor de 2.5 cm, reforzada con malla electrosoldada o malla de alambre tipo gallinero; luego se colocan los cajones aligerantes, se ubica el refuerzo de acuerdo al plano estructural, se funde el hormigón y finalmente, en la parte superior del aligerante, se funde una capa (diafragma) monolítica con las nervaduras de la losa y de unos 5 cm de espesor.

Losas macizas

Son las fundidas o vaciadas sin ningún tipo de aligerante. Se usan con espesores hasta de 15 cm, generalmente utilizan doble malla de acero una en la parte inferior y otra en la parte superior.

Proceso Constructivo De La Losa

El proceso constructivo de la losa consta de los siguientes pasos:

1. Preparar Puesto De Trabajo:

- Herramientas: Serrucho, escuadra, martillo, marco de sierra con segueta, gancho para amarrar el acero (bichiroque), pala, pica, palustre, boquillera, grifa (perro), flexómetro, hilo, lápiz.

- Equipo: Mezcladora, andamio, escalera, baldes, banco para figurar el acero, carretilla.

- Materiales: Madera, (tablas, largueros, tacos), clavos de 3″,2″,21/2, acero de refuerzo , tuberías PVC sanitaria y eléctrica, alambre cocido No. 18, cemento, arena, triturado, agua, impermeabilizante.

2. Armar Encofrado:

El encofrado: Es la estructura temporal que sirve para darle al concreto la forma definitiva. Su función principal es ofrecer la posibilidad de que el acero de refuerzo sea colocado en el sitio correcto, darle al concreto la forma y servirle de apoyo hasta que endurezca, está constituido por el molde y los puntales(tacos), que pueden ser metálicos o de madera.

Condiciones generales de los encofrados

- Los encofrados metálicos presentan un desgaste mínimo con un manejo adecuado. Se deben limpiar bien luego de usarlos, e impregnarlos con un producto desmoldante comercial: aceite, petróleo ó , ACPM con parafina al 50%, dependiendo del acabado que se quiera lograr.

- Se debe evitar la oxidación protegiéndolos periódicamente con pintura anticorrosiva, sobre todo si va a estar mucho tiempo a la intemperie.

- Debe protegérsele también de los rayos del sol y de la lluvia.

- Se debe almacenar en sitios cubiertos y secos, debidamente codificados, colocado verticalmente o ligeramente inclinado cuando se recuesten sobre un muro y levantados del piso sobre zancos o estibas.

- Las piezas o componentes defectuosos se deben reparar o reemplazar debida y oportunamente.

- Los tableros de madera: Se deben limpiar retirando el concreto adherido inmediatamente después del desencofrado, con agua a presión y cepillo de cerdas plásticas blandas.

- Se deben retirar todos los dispositivos flojos, las varillas de amarre, clavos, tornillos, residuos de lechada o polvo.

- Una vez usados se deben limpiar y retirar clavos, tornillos, pasadores, abrazaderas, alambres, etc. sobrantes y reemplazar las piezas defectuosas o faltantes.

- Se debe controlar el uso excesivo de martillo metálico durante el vaciado y el desencofrado pues el golpearlos con esta herramienta los deteriora.

- No deben almacenarse a la intemperie al sol y al agua, porque se tuercen y se deteriora su superficie.

- No debe abusarse del uso de clavos y tornillos pues se debilita la madera al desflecar las fibras.

- Se deben pintar periódicamente con pinturas resistentes al agua para evitar cambios volumétricos por absorción de agua.

- No deben someterse a cargas y esfuerzos excesivos, ni emplearse para usos diferentes a los previstos, para evitar su deterioro y deformación.

La losa a la cual nos referimos es la aligerada con ladrillos o macizas por ser la más utilizada en las viviendas de 2 pisos, para conocer las condiciones de construcción de losas prefabricadas diríjase a la bibliografía recomendada.

5. Armado De Encofrados En Madera

a. Determinar la dirección de carga de la losa.

b. Pasar niveles sobre los muros a una altura de 1.05 m. y trasladar los niveles al enrase subiendo 1.40 mts.

c. Seleccionar madera: Tacos con diámetro de 10 cm tablas con grueso mínimo de 2 cm y 20 cm de ancho, largueros de 5 x 10 cm y los tablones por el piso con grueso de 5 cm.

d. Colocar tablones en los pisos para evitar el hundimiento de los tacos.

e. Colocar largueros guías con la cara más derecha hacia arriba, paralelos al muro de carga, teniendo como guía el nivel superior de enrase, con 2 tacos en los extremos clavados contra el larguero y el tablón de piso.

Recuerde dejar 2 cm en la parte superior del larguero, para colocar la tabla.

f. Colocar un hilo guía en los extremos de los largueros y una tabla de 20 cm de ancha, para estabilizar y sostener los largueros clavándola con clavos de 2″.

Si el clavo tiende a rajar la madera apachúrrele la punta con el martillo antes de clavarlo

g. Repartir largueros intermedios a una distancia de 55 cm aproximadamente y colocarle los tacos primero que todo en las puntas.

h. Retaquiar, colocando los tacos intermedios a los largueros a distancias de 60 a 70 cm.

Estas distancias pueden aumentar o disminuir de acuerdo con grueso del larguero que se coloque y con grueso del taco o puntal.

i. Repartir las tablas a una distancia de 50 cm, a centro, clavándolas con un clavo de 2″ a cada larguero, para luego colocar el aligerante que en este caso es ladrillo de 10×20x40 o el que indique el plano.

Si la losa va a ser maciza o aligerada con casetón perdido se entabla por parejo.

j. Colocar riostras o diagonales Son puntales que se colocan para estabilizar el encofrado en la parte interna del espacio que se esta encofrando o en el exterior cuando no hay muro divisorio como lo muestra la gráfica.

k. Colocar el aligerante.

Se coloca alineado sobre las tablas dejando un espacio para el nervio, en el cual van el acero y el hormigón o concreto. El ancho del nervio nos lo dan los planos de la losa o mínimo 10 cms.

Cuando la losa es maciza no se coloca aligerante y encima de las tablas se arma la parrilla de acero de refuerzo.

l. Colocar tapas o testeros en el perímetro de la losa y en los espacios dejados para patios y buitrones, apuntalándolos y asegurándolos bien para contrarrestar el empuje del hormigón, cuidando que queden bien alineados y a plomo.

6. Armado De Encofrado Metálico

Este proceso consta de las siguientes etapas:

a. Interpretar plano.

b. Pasar Niveles. Igual que para el encofrado en madera.

c. Seleccionar elementos.

Se seleccionan cerchas metálicas, tacos metálicos, tablones de base y teleras de madera.

d. Colocar elementos de base. Se colocan tablones en el piso para que no se hundan los tacos.

e. Verificación de medidas Verificar medidas del taco y organizar el pasador para que quede a la altura de nivel de enrase teniendo en cuenta restar el grueso de la cercha y el de la telera que se coloca en la parte superior.

f. Armar grupo de tacos. Se arma un grupo de tacos soportado por medio de las riostras horizontales, separadas a una distancia equivalente al largo de las teleras, luego se levantan, colocándolas a plomo. Esto se hace en los extremos del espacio que se está encofrando.

g. Instalación de cerchas.

Se instalan las cerchas colocándolas sobre los tacos y amarrándolas si es necesario. Es importante tener este cuidado especial, por el elevado peso de la cercha

h. Colocación de riostras. Se colocan riostras o diagonales en las dos direcciones, para darle estabilidad al conjunto del encofrado.

i. Nivelación del encofrado. Se nivelan los tacos y se aseguran abrazaderas, pasadores y cuñas.

j. Instalación de elementos de molde Se instalan las teleras y se amarran.

k. Colocación de aligerante. Se coloca el aligerante: Ladrillo, casetón o bloque de porón. Si es maciza se coloca el acero de refuerzo.

l. Colocación de tapas o testeros. Se colocan las tapas o testeros por el perímetro de la losa como antes.

7. Colocación De Refuerzos Para Las Losas

a. Interpretar plano estructural: En estos planos se muestra la forma de ubicar el acero en las vigas, nervios y el acero de temperatura el cual se coloca sobre el aligerante para evitar grietas en el concreto, también se da el grueso de la losa.

b.Cortar y figurar el acero.

Se cortan las barras de acuerdo a la longitud que se da en los planos, interpretando donde dice L= 400 y doblamos de acuerdo a lo que nos muestre el plano.

c. Se coloca el acero en los espacios dejados entre el aligerante, sobre unas panelas de 2.5 cm de grueso para formar el recubrimiento, o según especifique el plano estructural.

d. Colocar el acero de temperatura sobre el aligerante, colocando malla electrosoldada o varillas de diámetro ¼”, en las dos direcciones.

Si la losa va a ser maciza o sea fundida solo en concreto, sin aligerante, el acero se coloca en forma de parrilla en las dos direcciones o como indique el plano, sobre unas bases o panelas de unos 2 y 1/2 cm de grueso para formar el recubrimiento y que al vaciar, el acero quede bien envuelto por el concreto.

e. Instalación de ductos eléctricos.

Estos son los tubos que se colocan entre la losa para luego introducir los cables de energía.

Se inicia la labor, colocando las cajas hexagonales coincidiendo con el centro de las alcobas, luego se unen todas las cajas con tubería saliendo desde la caja de entrada, para los interruptores y la toma se saca un tubo desde cada caja hasta cada una de las paredes.

f. Colocación de tuberías de desagües.

Estas se colocan de acuerdo a los planos pero es importante recalcar que en losas que tienen poco grueso y que son las que se utilizan en este tipo de viviendas no se deben colocar tuberías que atraviesen vigas, es mejor dejarlas colgadas por debajo de la losa y luego colocar un cielo falso para taparlas.

g.Remojar aligerante.

Cuando la losa lleve aligerante y en especial ladrillo, se debe remojar para evitar que este absorba el agua del hormigón después del vaciado lo que , se manifiesta con grietas de contracción en la capa superior de la losa después del fraguado.

8. Fundido De La Losa De Entrepiso

A. Preparación del concreto en máquina

Ver características del hormigón

Se realiza utilizando la dosificación que especifique los planos y echando el material a la cuba (tambor) giratoria de la siguiente manera:

1. Una parte de grava (triturado) y parte del agua, así, mientras gira, la grava va lavando la superficie interior de la cuba.

2. Se coloca el cemento, el resto del agua y la arena.

3. Se agrega el resto de la grava.

Al preparar la primera mezcla se agrega un 20% más de cemento para que cubra el tambor y evite que la primera carga quede pobre de cemento.

Duración del amasado.

No debe ser ni muy corto ni muy largo, en una concertadora que esté funcionando bien, el tiempo mínimo de rotación de la cuba después de llena, será como se muestra en la figura, para cada tipo, según la posición del eje.

Cuando el tamaño de la cuba aumenta, el tiempo de amasado o número de vueltas aumenta.

Cómo tomar muestras de hormigón

B. Preparar concreto u hormigón manualmente.

Escoja un lugar limpio para la preparación del concreto, de acuerdo con la dosificación que den los planos, generalmente es 1:2:3.

1. Medir arena según dosificación y regarla.

2. Medir el cemento y regarlo sobre la arena.

3. Revolver arena y cemento hasta que la mezcla coja un color gris, uniforme.

Manera de medir consistencia del hormigón.

4 Regar la mezcla y medir el triturado.

5. Regar el triturado encima de la mezcla de arena y cemento.

7. Abrir huecos en la mezcla y agregar agua lentamente.

8. Revolver hasta que quede una mezcla pastosa sin mucha agua y fácil de manejar.

C. Transporte del concreto u hormigón.

Puede utilizarse varias formas como las cadenas humanas utilizando baldes, o el transporte individual en carreta o balde tratando de no mover mucho el concreto ya que pueden segregarse los materiales.

Transporte y colocación del hormigón

D. Colocación del concreto.

Remoje de nuevo el aligerante y vacíe el hormigón suavemente en los espacios reservados para los nervios.

En placas nervadas o aligeradas se funden los nervios de un tramo aproximado de 2.50 m2, que es la distancia para recorrer con el codal y se chuza con un vibrador de aguja o con una varilla. El vibrador se coloca a distancias no mayores de 60 cm y en forma vertical.

Cuando la losa es monolítica, o sea que no tiene aligerante, se vacía el concreto u hormigón sobre el acero y se va regando con una pala, luego se chuza con el vibrador y por último se nivela y se recorre con una boquillera o codal .

Tener en cuenta que al chuzar el concreto se debe levantar el acero de la formaleta unos 2.5 cm para garantizar que quede cubierto por el concreto.

Cuando los planos especifican recubrimiento superior, se deben pasar niveles y fundir la plaqueta superior de un espesor igual al que den los planos estructurales, generalmente 5 cm, haciendo fajas maestras para luego tenerlas como guía y cortar el material con el codal o boquillera.

Factores que influyen en la resistencia del hormigón

E. Lechada

Si la losa va a servir de techo se recomienda aplicarle una lechada, lo cual consiste en regarle una mezcla de agua con cemento mas cal en una cantidad igual al 10% del cemento utilizado. Esta mezcla se prepara en un balde y luego se riega con una escoba sobre toda la superficie de la losa tratando de llenar las grietas que se han hecho por la retracción inicial del hormigón.

F. Curado y protección del hormigón

Deberá hacerse el curado cubriendo totalmente las superficies expuestas con costales o gantes saturados de agua, o regando arena encima de la losa y saturarla con agua, o al menos manteniendo mojada la losa con una manguera

El humedecimiento deberá ser continuo mínimo durante 7 días y el agua que se utilice para el curado deberá ser agua limpia.

G. Desencofrado o retiro de formaletas.

El desencofrado se realiza siguiendo las siguientes recomendaciones, según las condiciones de clima en el sitio:

Tiempos mínimos de retiro de formaletas cuando no se disponen de estudios según comité del ACI:

a. Tapas de columnas y testeros de muros y losas:

En clima cálido………. 9 horas

En clima frío………….12 horas

b. Tacos o puntales de losas vigas y escaleras:

En clima cálido……… 11 días

En clima frío…………. 15 días

Luces que se consideren grandes………………….. 21 días

Fisuras en el hormigón

9. Escaleras

La escalera en hormigón es un elemento en forma de losa dentada inclinada, que comunica, a través de escalones sucesivos, los niveles de una vivienda.

Pueden ser construidas en el interior o en el exterior de la vivienda y se pueden hacer de concreto reforzado, madera, o prefabricadas.

Según su forma se clasifican en: Escaleras de un tramo, escaleras compuestas o con descanso y escaleras en caracol.

La escalera está compuesta por peldaños conformados por una huella horizontal y una contrahuella vertical.

En las figuras adjuntas, se ven los elementos que conforman una escalera típica.

10. Proceso Constructivo

A. Seleccionar 

a. Herramientas: serrucho, escuadra, martillo, marco con hoja de sierra, maceta, bichiroque, pala, pica, palustre, grifa, hilo, flexómetro, lápiz de color.

b. Equipo: andamio, escalera, banco para figurar acero, carreta, tarros.

c. Materiales: madera,( tablas, tacos, largueros) acero, alambre cocido # 18, cemento, arena, triturado, agua, puntillas.

B. CÁLCULO DE HUELLAS

Una escalera se considera bien calculada cuando se asignan medidas a las huellas y a las contrahuellas de tal forma que si se suman 2 contrahuellas y 1 huella el resultado sea igual al paso normal de una persona caminando sobre un terreno plano, o sea entre 60 y 65 cm.

Ejemplo: si tomamos un paso de 62 cm y como contrahuella 17 cm, podemos calcular de cuanto resulta la huella correspondiente.

2CH + 1H = 62 cm. 2×17 cm + 1H = 62 de donde: 1H = 62-(2 x17 cm)

1H = 62 - 34 luego: 1H = 28 cm

Esa sería la huella indicada para una persona que dé un paso de 62 cm, quedando así el peldaño de 17 cm de contrahuella y 28 cm de huella.

Trazado del perfil de la escalera

Esto se realiza sobre el muro al cual va recostada la escalera siguiendo las medidas que den los planos. Comience trazando la primera línea vertical con el nivel de burbuja luego con el flexómetro determine la altura de contrahuella y a partir de allí coloque el nivel en forma horizontal para trazar la huella, esto se repite hasta dejar todo el trazo terminado, finalmente se traza el espesor de la rampa el cual debe tener como mínimo 10 cm.

Armar el encofrado

Siguiendo la línea del grueso de la rampa se arma el encofrado para la base de la escalera colocando largueros a 50 cm y tacos a 60 cm, luego se le tienden las tablas clavándolas sobre los largueros y después se colocan en la orilla 2 tablas juntas para la tapa o testero de la rampa y los peldaños.

Armar estructura

Se realiza el corte y figuración del acero.

Coloque las varillas de resistencia sobre unas panelas para formar el recubrimiento tal como lo especifiquen los planos estas barras van ancladas en el arranque de la escalera y en la parte superior de la losa luego se colocan las varillas de distribución perpendiculares a las de resistencia amarrándolas sobre estas.

Terminar el encofrado

Se realizan las tapas para los peldaños con tablas que tendrán un largo igual al ancho de la escalera asegurándolas en sus extremos por medio de chapetas y colocándole un listón de refuerzo en el centro de las mismas para que no se curven las tablas que sirven como tapas de los peldaños.

Fundir hormigón

Se prepara la mezcla de hormigón o concreto siguiendo las mismas recomendaciones que las dadas para fundir la losa.

Cómo pedir hormigón elaborado

Colocación del hormigón

En una escalera, el concreto u hormigón se coloca iniciando en el arranque o sea en la parte más baja y chuzando el concreto con una varilla o con un vibrador de aguja el cual se coloca en forma perpendicular y a distancias no mayores de 60 cm.

Curado de las escaleras

Se sigue el mismo procedimiento dado para las losas o rociándole agua durante 7 días como mínimo.

Desencofrado.

Este se realiza después de 11 días si es en clima caliente y 15 días si es en clima frío.

PIER NERVI LUIGI

Pier Luigi Nervi (21 de junio de 1891 - 9 de enero de 1979) fue un ingeniero Italiano. Estudió en la Escuela de Ingeniería civil de la Universidad de Bolonia y se graduó en 1913. Nervi enseñó como profesor de ingeniería en la Universidad de Roma entre 1946 y 1961. Es conocido por su brillantez como ingeniero estructural y su novedoso uso de hormigón armado. Es uno de los máximos exponentes del movimiento de arquitectura racionalista de los años veinte y treinta.

Pier Luigi Nervi nació en Sondrio y acudió a la Escuela de Ingeniería civil de Bolonia, donde se graduó en 1913. Después de su graduación, Nervi se unió a la Sociedad para la Construcción en Hormigón. Nervi pasó varios años en el ejército italiano durante la Primera Guerra Mundial durante los años 1915-1918, cuando sirvió en el Cuerpo de Ingenieros. Su educación formal era bastante parecida a la que actualmente tendría un estudiante de ingeniería civil en Italia.

Obras de ingeniería civil

Nervi comenzó a practicar ingeniería civil después de 1923, y construyó varios hangares entre sus contratos. Durante los años 1940 desarrolló ideas para un hormigón armado que ayudó a la reconstrucción de muchos edificios y fábricas por toda Europa Occidental, e incluso diseñó el casco de un barco con hormigón reforzado como una promoción para el gobierno italiano.

Pertenece a una generación de ingenieros que desarrollaron una nueva estética constructiva, heredera de las decimonónicas torre Eiffel de París y The Crystal Palace de Londres y basada en las estructuras metálicas y en el hormigón armado.

A él se deben el método de cálculo llamado de sensibilidad estática y la invención del ferromento, sistema económico de prefabricación y utilización prácticamente universal que conocemos como hormigón armado.

Nervi también enfatizó que la intuición debe usarse tanto como las matemáticas en el diseño, especialmente con estructuras o armazones finos. Tomó prestados elementos tanto de la arquitectura romana como de la renacentista para crear estructuras agradables estéticamente, pero aplicó aspectos estructurales tales como forma de nervios y bóvedas a menudo basados en formas naturales. Hacía esto para mejorar la fuerza estructural y eliminar la necesidad de columnas. Tuvo éxito a la hora de hacer que la ingeniería se convirtiera en un arte usando una geometría simple y usando prefabricación sofisticada para encontrar soluciones de diseño directas en sus edificios.

Ingeniero y arquitecto.

Pier Luigi Nervi fue educado y ejerció como un ingeniero de "edificios" (ingeniere edile)- en Italia, en aquella época (y en menor grado también hoy), un ingeniero de edificios puede también ser considerado un arquitecto. Después de 1932, sus diseños agradables estéticamente se usaron para grandes proyectos. Esto se debía al creciente número de proyectos de construcción en aquella época que usaban hormigón y acero en Europa y el aspecto arquitectónico había cedido ante el potencial de la ingeniería. Nervi logró con éxito hacer del hormigón reforzado el principal material de construcción de la época.

Proyectos internacionales.

La mayor parte de sus estructuras construidas se encuentran en su nativa Italia, pero también trabajó en el extranjero. Su primer proyecto en los Estados Unidos fue la Estación de autobús del Puente George Washington. Diseñó el tejado, formado por piezas triangulares que fueron vertidas en el lugar. Este edificio aún se usa hoy en día por más de 700 autobuses y sus pasajeros.

Obras.

Una de sus obras más conocidas y probablemente la más influyente es el Palazetto dello Sport de Roma (1957), un edificio circular rodeado por soportes inclinados en forma de Y, y coronado por una cúpula festoneada de hormigón armado, que se ha convertido en una de las principales obras de la arquitectura deportiva del siglo XX.

Otras obras destacadas suyas son:

Stadio Artemio Franchi en Florencia (1931).

Edificio de Exposición, en Turín, Italia, (1949).

Sede de la Unesco en París (1950) (en colaboración con Marcel Breuer y otros).

Torre Pirelli de Milán (1950) (en colaboración con Gio Ponti).

Palazzetto dello sport, (1957) (Video).

Estadio Olímpico en Roma (1960).

Palazzo del Lavoro, en Turín (1961).

Molino papelero en Mantua, Italia, (1962).

Estación de Autobús del Puente George Washington en Nueva York (1963).

Tour de la Bourse en Montreal (1964).

Palazzo dello sport en el EUR, Roma (1956). En colaboración con Marcello Piacentini, el edificio se denominó posteriormente PalaEUR y tras su reforma, PalaLottomatica.

Casa de campo en Dartmouth College.

Catedral de Santa María de la Asunción de San Francisco (San Francisco, California, 1967), en colaboración con Pietro Belluschi.

Aula Pablo VI, sala de audiencias del Vaticano, construida por expreso deseo de Pablo VI (1971). Se la conoce popularmente como Sala Nervi.

Good Hope Centre en Ciudad del Cabo (1976) por Studio Nervi.

Norfolk Scope en Norfolk (Virginia) (1973).

Catedral de Santa María de la Asunción.