Estructuras de hormigón armado

2. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Conceptos Generales. Los Moldajes o Encofrados son los elementos construidos para dar forma a los distintos elementos de hormigón (u otros) mientras la mezcla fragua. Se ejecutan preferencialmente de MADERA y ACERO , siendo este primer material el más utilizado por la combinación de costo y facilidad de trabajo en Obra. La principal característica de todo moldaje debe ser su RESISTENCIA a la presión y peso del material de forma de impedir deformaciones y rupturas, y su PRESICIÓN de ejecución de manera de asegurar la óptima forma final de la pieza. Es necesario que posean estanqueidad e impermeabilidad , vale decir que no pierdan mezcla (lechada) ni absorban o pierdan humedad. También deben tener inmovilidad y rigidez para no someter al hormigón armado a cargas que no puede soportar mientras no haya endurecido Además de ser sencillo de armar y desarmar y ser antiadherente.

4. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Partes de un Moldaje. Definiendo que un factor de vital importancia es la forma más fácil para armar y desarmar el "encofrado" sin hacer daño al elemento relevante En el caso de los moldes de tablas de madera lo más frecuente es usar madera de Pino Insigne y Álamo por ser las más económicas. Se acepta que la madera de los moldajes que estén en contacto directo con la mezcla duren 3 usos, con un máximo de 5 . Maderas que no estén en contacto directo con el hormigón pueden durar entre 6 a 10 veces , dependiendo todo del trato que se les de. Los encofrados se miden en su parte interior útil que estará en contacto con el hormigón. Cuando el ancho es igual o menor a 30cm los moldajes se miden en metros lineales , mientras que si son más anchos se miden en metros cuadrados . Distancia entre apoyos. Si se usan en el moldaje tablas de 1 pulgada de espesor, La distancia entre los barrotes para el caso A, puede estar entre 60 y 55 cm. En el caso B, entre 50 y 40cm.

5. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Moldajes de Vigas. El principal cuidado con el moldaje de vigas y de cualquier pieza de Hormigón es su precisión en sus niveles y escuadría. Los puntales deben apoyarse en un tablón de manera de repartir la carga en una mayor superficie. Para conseguir un nivel parejo se utilizan cuñas también llamadas alzaprimas. Para contrarrestar la presión lateral se colocan refuerzos diagonales, lo mismo que un listón de traba superior. Se pueden agregar amarras de alambre que trabajen a la tracción.

6. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Moldajes de Losas. Se diferencia del anterior por la magnitud del entablado, el que descansa sobre costillas ubicadas cada 50cm (más o menos), estas costillas se apoyan sobre cuartones o soleras (4x4”) dispuestas cada 1m. Estas soleras están sostenidas por puntales de la misma forma que en el ejemplo anterior. La construcción del encofrado comienza por la toma de niveles respecto del N.P.T. de forma de marcar el nivel de fondo de losa. Se ubican tablas de borde en los muros de manera armar las costillas y disponer el entablado. Luego se ubican las soleras, amarrándolas provisionalmente a las costillas mientras se ubican los pies derechos, siendo lo último la colocación de la tabla o tablón de base y las cuñas para definir niveles.

7. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Moldajes de Losas. Cuando se hormigona losa con viga de borde aparecen listones para mantener la distancia entre los bordes y amarras de alambre para evitar que el moldaje de borde se abra. Se debe tener cuidado con las costaneras y refuerzos en los encuentros de vigas y losas para poder retirar de buena manera el encofrado. En todos los casos se debe cuidar mantener la sección de los elementos con listones de madera llamados codales , los que se retiran mientras se hormigona.

8. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Moldajes de Pilares Aislados. Para los pilares, por ser elementos aislados y eminentemente verticales, se utilizan preferentemente tablas dispuestas verticalmente para sus moldajes, de forma que el mayor cuidado debe tenerse con la posible filtración de lechada (mayor que en disposición horizontal). Lo usual es armar dos tableros del mismo ancho del pilar y dos más anchos que incluyan el espesor de los otros tableros, se montan con guías en su base cuidando la distancia a la enfierradura y se asegura su integridad hacia arriba con listones de amarre horizontales dispuestos a distancias regulares. La posición vertical del pilar se asegura con la colocación de vientos Importante resulta disponer de registros tanto en los moldajes de pilares como de muros. Los registros son aberturas (con sus tapas) dispuestas tanto en la base como en zonas intermedias del moldaje

9. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Moldajes de Muros. La particularidad de los moldajes para muros se basa en que se ejecuta una cara antes que la otra, de forma de asegurar la correcta posición y distancia entre enfierradura y molde. El entablado del encofrado se sostiene con costales (verticales), los que son amarrados con carreras (horizontales), toda esta estructura es sostenida en su posición vertical con elementos diagonales llamados riostras o vientos , los que van fijas a cuartones que están clavados al suelo. Luego de asegurar la enfierradura se ejecuta la segunda cara del molde, y cuyo entablado conviene ir disponiendo por fase para hormigonar por etapas y evitar los problemas de arrojar la mezcla desde mucha altura. Aquí también es necesario dejar codales y amarras de alambre para asegurar el correcto ancho de la pieza al hormigonar. Los listones deben retirarse en el proceso mientras que el alambre queda imbuido en la mezcla.

10. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Moldajes Metálicos. Los moldajes metálicos están formados por planchas de acero dispuestas sobre bastidores de perfiles del mismo material. Los bastidores son los que llevan el sistema de unión (generalmente pernos) que permite su gran combinatoria y resistencia. Su duración es muy alta, dependiendo únicamente del trato que se les dé en obra. Se arman como mecanos y tienen la ventaja de ser fabricados en varios tamaños y formas, de manera que presentan una amplia gama de combinaciones. Su desventaja más grande está por su mayor peso lo que los hace de complicado manejo y puesta en obra, y el costo mayor frente a los moldajes tradicionales de madera, cuestión relativa si se compara con su mayor duración y resistencia.

11. Estructuras de Hormigón Armado. Moldajes Moldajes Metálicos.

12. Estructuras de Hormigón Armado. Enfierradura. Aspectos Generales. La enfierradura para piezas de hormigón armado nos referimos a barras de acero que arman un esqueleto interno cuya misión principal es tomar los esfuerzos para los cuales el hormigón no es tan resistente, fundamentalmente tracción. Lo ideal es colocar armadura sólo en los lugares donde se requiera. Debemos recordar que el acero para construcción tiene una nomenclatura específica A 44 28 H A 56 35 H

13. Estructuras de Hormigón Armado. Enfierradura. Proyecto y Puesta en Obra. El encargado de definir la enfierradura de las piezas de H.A. es el calculista, dentro del Proyecto de Estructura del edificio, el que se entiende tanto en planos como en especificaciones técnicas. La cubicación de esta partida debemos separar las barras de distintos diámetros ( Ø ) y sumar sus largos totales. Una vez que tenemos el largo total por cada barra de diferente sección se debe calcular su peso ( kg ) En obra el maestro enfierrador y sus ayudantes son los encargados de ejecutar las armaduras. Las barras deben estar, idealmente, libres de corrosión. Para ello hay que limpiar las barras con escobillas de acero hasta que todo el óxido suelto salga. Recordemos que la corrosión del acero genera descamación degenerativa, la que juega en contra de una buena adherencia acero-hormigón. El acero es un material flexible, pero sensible a los cambios de temperaturas y a los golpes bruscos. En obra el doblado se hace en frío, en un mesón especialmente acondicionado para este fin (con una matriz de doblez) y con una grifa, herramienta que toma al fierro y permite doblarlo en el arco que fije la matriz, haciendo palanca.

14. Estructuras de Hormigón Armado. Enfierradura. Proyecto y Puesta en Obra. Cuando se ejecuta una armadura para H.A. se debe considerar que toda barra longitudinal debe empezar y terminar en un anclaje , vale decir, con un doblez que puede ser a 90º o un gancho en U . Uniones de barras o empalmes conviene hacerlas por traslapo, o sea, cruzando las barras y amarrándolas en tres puntos (cerca de los extremos y al centro). La dimensión de este traslapo depende de la pieza estructural, aunque siempre se habla de la regla de 40 veces el diámetro de la barra. El armado privilegia la unión con alambre negro Nº18, ya que no altera su rigidez y trabajo estructural y sólo se requiere hasta que el hormigón fragüe, ya que de allí en adelante es el éste el que mantiene en su lugar al acero.

15. Estructuras de Hormigón Armado. Enfierradura. Proyecto y Puesta en Obra. Como la estructura avanza secuencialmente, las piezas que son hormigonadas deben quedar con “ armadura pasada ”, o sea, las barras deben sobresalir de los últimos elementos hormigonados si continúa la estructura. El exceso de armadura provoca una exceso de rigidez en el nudo y mayor dificultad para el hormigonado, lo que trae otras consecuencias como discontinuidad estructural (por presencia de zonas sin mezcla), mala protección al acero y reducción del trabajo solidario. En cuanto a su disposición, siempre se aconseja que la distancia mínima entre dos barras sea un 50% mayor que el tamaño máximo del árido empleado en la mezcla.

16. Estructuras de Hormigón Armado. Hormigonado. Aspectos Generales El transporte y vaciado del hormigón son tan importante como la preparación de la mezcla para definir la calidad de la pieza de H.A. ejecutada. El hormigón depende de varios factores más o menos controlables: Su dosificación : la cantidad de cada ingrediente. Su proceso de mezclado. La incorporación de otros agentes. Los tiempos de fragüe . La razón agua – cemento es una de estas variables. Transporte. Independiente del sistema de fabricación de la mezcla, el hormigón debe ser transportado hasta el lugar donde debe ser dispuesto. Una de las formas más simples de traslado es con carretillas , las que tienen una capacidad entre 70 a 100 litros según el modelo utilizado. Cuestión similar pasa con los capachos , grandes baldes que se llenan en el lugar donde se produce o recibe el hormigón y que la grúa traslada hacia el lugar de hormigonado. Cuando se necesita el hormigón bajo la cota donde se recibe o produce, se pueden ocupar mangas de material flexible para aprovechar la gravedad reduciendo la velocidad de caída por el roce de la manga.

17. Estructuras de Hormigón Armado. Hormigonado. Relleno de Moldajes. Disponer la mezcla en los moldajes tiene varios puntos delicados que dependen mucho del sistema empleado, de la calidad de la mano de obra y del elementos de H.A. que se trate. En este último punto hay una diferencia sustancial: disponer la mezcla en elementos horizontales, como losas o vigas, es más simple que hacerlo en elementos verticales, como pilares y muros, ya que la mayor altura de caída de la mezcla puede producir disgregación de la mezcla . El hormigonado de losas y vigas debe hacerse en sentido contrario al avance de las carretillas o el personal, de forma de no cargar la mezcla fresca. Para hormigonar una losa en pendiente o una rampa de este material se comienza por la parte inferior, vaciando el hormigón contra la pendiente. Al proceder al revés, desde la parte alta, se produce una doble segregación bastante peligrosa: primero al avanzar el hormigón hacia abajo en el momen­to de vaciarlo y luego, por efecto del vibrado.

18. Estructuras de Hormigón Armado. Hormigonado. Vibrado. El vibrado hoy se entiende como un procedimiento mecánico, donde se somete al hormigón recién dispuesto en el encofrado a un movimiento vibratorio de lata frecuencia con el objeto que las diferentes partes de la mezcla llenen completamente el molde, evitando la formación de nidos, vale decir, zonas sin relleno de mezcla que cortan la continuidad estructural del hormigón, desprotegen la armadura y hacen más permeable la pieza a la humedad y a otros agentes. Existen diversos sistemas de vibración, los que pueden ser externos o internos respecto de la masa de hormigón; por ejemplo, pueden actuar en su superficie, como en el caso de pavimentos o losas, por medio de pisones, tablas o cerchas vibratorias. La aplicación interna es la más recomendada en edificios, y se logra con un vibrador provisto de un vástago que se sumerge en la masa del hormi­gón, conocido como vibrador de inmersión .

19. Estructuras de Hormigón Armado. Hormigonado. Juntas de Hormigonado. Ya hemos señalado que una estructura de hormigón trabaja como un elemento monolítico, continuo, sin embargo, el proceso constructivo de todo edificio implica cortes en el proceso de hormigonado que hacen que necesariamente convivan hormigones de distinta data. Hay juntas de hormigonado denominadas juntas de trabajo , que están programadas y autorizadas por el profesional responsable de la obra, pero también se producen interrupciones imprevistas para las que también se hace necesario estar preparados. Es preferible utilizar elementos como las resinas epoxi y el poliacetato de vinilo que resultan muy eficaces, aunque sean más caras. Si es indispensable interrumpir el llenado de una losa o de una viga, por una emergencia, ello debe hacerse en el centro de los paños o de las luces , o bien en las proximidades del cuarto de la luz , donde el esfuerzo de corte es menor. En el Primer caso, la unión debe ser vertical En el Segundo caso, inclinada a 45º o siguiendo el talud natural del hormigón

20. Estructuras de Hormigón Armado. Hormigonado. Desmolde. También se le conoce como desencofrado o descimbra, vale decir, retiro de los moldes. Se puede retirar la totalidad del encofrado, o por etapas o partes, siendo el requisto fundamental que la pieza de H.A. esté endurecida y con resistencia mínima para autosoportarse. Debemos distinguir los encofrados de las alzaprimas (puntales), las que en el caso de losas y vigas sostienen su peso mientras gana resistencia, y por ende se pueden ir sacando de manera homogénea a medida que estas piezas ganen resistencia.

22. Estructuras de Albañilerías. Albañilería Simple. El sistema de albañilería simple ya no se utiliza pues no tiene buen comportamiento frente a los sismos y a cualquier esfuerzo que la saque de su trabajo a compresión por peso propio. Buena parte de la construcción histórica de la humanidad se hizo con este sistema, el obviamente durante milenios se fue perfeccionando y logrando construcciones asombrosas como las pirámides, el coliseo y las catedrales góticas. En nuestro país se utilizó el adobe, la piedra y el ladrillo. En este sistema constructivo es vital la calidad de mortero de pega y que se logre un completo asentamiento del bloque para que descanse completamente sobre el mortero y pueda transmitir las cargas al nivel inferior de bloques para llegar al suelo, donde se disipa. Esta albañilería trabaja con muros gruesos que tienden a ataludarse. Además los muros debían arriostrarse en distintas direcciones para trabajar como un todo solidario.

23. Estructuras de Albañilerías. Albañilería Simple. Todo esto resulta con construcciones muy pesadas, de vanos pequeños y limitaciones en sus crujías, vale decir, en los espacios libres entre muros resistentes. Los sistemas de techumbre muchas veces se hacían con envigados de madera, de cuya calidad y longitud quedaban definidas las luces a obtener en dichos espacios. Ahora bien, el hombre se las ingenió para trabajar con las limitaciones de los bloques y lograr formas y espacios más versátiles y de mayores dimensiones. Uno de los primeros “inventos” fue la bóveda falsa , forma que permitió salvar luces menores sin la utilización de madera. Más tarde los romanos desarrollan el arco y la bóveda , consiguiendo mayores luces sin sacar al bloque de su trabajo a compresión. De aquí parte el desarrollo de cúpulas y formas más complejas que se utilizarían tanto en la construcción de edificios así como puentes y túneles.

24. Estructuras de Albañilerías. Albañilería Confinada. El sistema de albañilería confinada , llamado también albañilería reforzada , cambia completamente el papel del bloque dentro de la construcción para pasar de ser un elemento estructuralmente resistente a uno “idealmente” de relleno , donde el trabajo estructural se lo lleva un marco de hormigón armado compuesto por pilares verticales y por una amarra superior conocida como cadena ; la amarra inferior la da el sobrecimiento. Se logra un conjunto que tiene las cualidades resistentes del hormigón armado, pero reducidas a las zonas más críticas de la estructura, mientras que el interior es simple relleno compuesto por los bloques, los que en teoría NO DEBIERAN TRABAJAR ESTRUCTURALMENTE , abaratando el costo de construcción que sería muy caro si fuera solamente de Hormigón Armado. Para ejecutar este muro se deben disponer de reglas laterales denominadas escantillones , que sirven para marcar la altura del bloque más su tendel (altura llamada también escantillón). Se coloca lienza para marcar el nivel horizontal, se coloca mortero y luego se coloca la 1º hilada. Se cotejan los plomos y niveles, se rellenan las llagas y se coloca la lienza para poner la segunda hilada. Se recomienda nunca superar 15 hiladas de altura por día para no sobrecargar las hiladas inferiores.

25. Estructuras de Albañilerías. Albañilería Confinada. Una vez ejecutado el muro se disponen los moldajes para los pilares, rellenándolos hasta unos 30cm bajo la línea inferior de la cadena. Después se disponen los moldajes para las cadenas, rellenando hasta los pilares. Se debe cuidar la distancia de la enfierradura a los moldes y a los ladrillos, que no debe ser menor a 2cm.

28. Estructuras de Albañilerías. Albañilería Armada. Al igual que la solución de incorporar enfierradura al interior de las piezas de hormigón para complementar su trabajo a la tracción, esta albañilería lleva insertos horizontales y/o verticales al interior de los bloques, embebidos en mortero de relleno. Las barras de acero de refuerzo en dirección horizontal van cada 5 a 7 hiladas, mientras que las verticales depende del cálculo estructural. Sólo sirven bloques perforados. Se considera albañilería estructural, y se llaman muros resistentes, a los que además de sostenerse a sí mismos, son capaces de recibir cargas, a diferencia de los muros divisorios o tabiques, los que sólo separan un recinto de otro, sin soportar cargas. Los bloques toman las cargas de compresión, mientras que la enfierradura toma los de tracción. En Chile, la albañilería armada se realiza bajo la NCH 1028 of93, la que especifica los materiales a usar, complementando las exigencias de la NCH 169. Su ejecución es similar a lo descrito en la Albañilería Reforzada, sólo que en vez de aparecer la enfierradura de los pilares aparecen fierros verticales a cierta distancia, los que deben quedar cazados dentro de los bloques. Este sistema no lleva pilares e incluso puede obviar la cadena cuando exista losa de hormigón.

29. Estructuras de Albañilerías. Albañilería Armada. Como es obvio, para la ubicación anticipada de las barras en el cimiento debe conocerse muy bien la distribución horizontal de los ladrillos en los muros. Los ladrillos que coinciden con las barras verticales deben ser "ensartados" cada vez en la barra desde su extremo superior. Luego, a medida que avanzan las hiladas, se va llenando de mortero el agujero correspondiente del ladrillo, cuidando que la barra quede rodeada por la mezcla. Si por alguna razón una de estas barras de acero queda corta, puede empalmársele un suple, aumentando la longitud de cruzamiento debido a la ausencia de ganchos. En la unión de las barras con la cadena, por la misma razón, conviene que su altura permita doblarlas en ángulo recto, para mantener la longitud de anclaje necesaria. Se plantea a veces el reemplazo de la cadena de hormigón armado por un perfil de acero, doblado en frío, en forma de canal, que rodea la última hilada de ladrillos. En este caso, las barras de acero redondo verticales pueden pasar a través del perfil superior por un agujero y estar afianzadas con una tuerca.

30. Losas Losas de Hormigón Armado. Definición Una losa es una placa plana ejecutada en hormigón armado y que trabaja estructuralmente a flexión a manera de diafragma, o sea, que transmiten las cargas en dos direcciones fundamentales (ancho y largo) hacia sus puntos de apoyo laterales. Cuando tiene dos apoyos opuestos se le denomina losa simple , y su enfierradura principal va en el sentido de la luz menor de manera similar a como se dispone un envigado. Las barras se ubican preferentemente hacia la cara inferior, aunque se refuerza la parte superior cercana a los apoyos cuando están empotrados, como habitualmente ocurre con el hormigón armado. También cuenta con enfierradura perpendicular, cuya misión es de repartición de cargas y de amarre, similar a la misión de los estribos en una viga. Si la losa tiende a ser cuadrada y no existe una dirección predominante se suele hablar de una losa cruzada , donde las barras resistentes van en ambas direcciones (perpendiculares). Debe tener apoyos en sus cuatro costados, sean muros, cadenas, vigas o la combinación de estos. Una losa estructuralmente muy adecuada es la losa nervada , que utiliza nervios de hormigón armado que le dan mayor espesor a ciertos puntos específicos de la losa con lo cual se aumenta su resistencia a la flexo-tracción. Con este sistema no se aumenta ostensiblemente el peso de la losa, ya que quedan espacios vacíos entre nervios. LOSA SIMPLE LOSA CRUZADA LOSA NERVADA

31. Losas Losas Prefabricadas. Definición Se considera al conjunto de elementos prefabricados de hormigón armado (viguetas) y su sistema de bovedillas de alivianamiento, realizados generalmente en procesos industriales, destinados a satisfacer similares requerimientos que las losas elaboradas en sitio, y que requieren como complemento, acero de refuerzo para su incorporación estructural a las vigas de hormigón armado ejecutadas en obra y del vertido y compactación del hormigón en obra. Los componentes, dependiendo del fabricante, son esencialmente: Viguetas, compuestas por armaduras de alambrón trefilado auxiliar electrosoldada, con un límite de fluencia mínimo de fy=5000 kg/cm2, y una zapatillas de hormigón de determinada resistencia, con acero de refuerzo requerida por el calculista y embebido en la misma. Bovedillas, que pueden ser de arcilla cocida, ladrillo u hormigón, que actúan como reductores de peso de la losa. Su forma y dimensiones son específicos para cada sistema y de acuerdo con el fabricante. Losetas , en forma de placas de hormigón armado o de material similar al de las bovedillas, cuya función es permitir áreas de la losa donde existen instalaciones embebidas.

34. Losas Otros Sistemas. Placas Horizontales. En nuestro país no es tan frecuente el uso de placas de acero para entrepisos. Se trata en ellos de darles a las planchas resistencia a la flexión, por medio de plegaduras y aumento de la altura del conjunto, facilitando además la ligazón con el material del pavimento y del cielo de los recintos. Muchas de estas soluciones están combinadas con el hormigón, colocándolo, como es lógico, en las zonas comprimidas. Losas Colaborantes. Si se necesita aumentar la altura de la losa sin aumentar su peso, entonces se debe recurrir a esta solución. Se combinan con vigas de acero, doble T, que van bajo la losa de hormigón armado. Se aprovecha aquí el principio que vimos en las losas nervadas, pero a mayor escala, reemplazando los nervios de hormigón armado por vigas de acero. Lógicamente la unión entre ambos elementos, comprimido uno y traccionado el otro, ha de ser completa, lo que se consigue soldando a la viga doble T o la a viga de celosía, una barra en forma de hélice, que queda incorporada al hormigón.