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ALCONPAT URUGUAYMONTEVIDEO SETIEMBRE 2004PRIMER CONGRESO URUGUAYODE PATOLOGÍA Y GESTIÓN DE LA CALIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN

ALGUNAS RECOMENDACIONESEN EL PROYECTO DEESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO EN CASOS FRECUENTES

ALCONPAT URUGUAYMONTEVIDEO JULIO 2006SEGUNDO CONGRESO URUGUAYO Y PRIMER CONGRESO REGIONALDE GESTIÓN DE LA CALIDAD, PATOLOGÍA Y RECUPERACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN

RECOMENDACIONESPARA LA DETERMINACION DEACCIONES Y SOLICITACIONES EN DOSTIPOS ESTRUCTURALES FRECUENTES

Arq. Haroutun Chamlian

suplemento-sau-sika.qxp 05/12/2006 02:16 p.m. PÆgina 1

Sociedad de Arquitectos del UruguayComité Ejecutivo

Presidente: Arq. Rubens SeijoVice Presidenta 1ª: Arq. Anahí RiccaVice Presidenta 2ª: Arq. Nora PiñónSec. General: Arq. Héctor DupuyTesorera: Arq. Alicia MaggiSec. Administrativa: Arq. Ana BicoSec. de Actas: Arq. Julio Jaureguy

Consejo Deliberativo

Arq. María Carmen Brusco; Arq. Walter Corbo;Arq. Horacio Farías; Arq. Alvar Álvarez; Arq.Mónica Umpierre; Arq. Silvana Casali; Arq. HugoRea; Arq. Carlos Ríos; Arq. Carlos Etchegoimberry;Arq. Federico Becerra; Arq. Sylvia Domingorena;Arq. Iris Rozada; Arq. Marcelo Vergara;Arq.Antonio del Castillo.


Esta publicación surge de la preocupación dela Sociedad de Arquitectos del Uruguay por ladifusión de conocimientos y experienciasprofesionales que contribuyan a la formaciónpermanente de los arquitectos.

Contamos con el valioso aporte del ArquitectoHaroutun Chamlian, docente, investigador yespecialista, de reconocida trayectoria profesional.

SAUDiciembre de 2006.


PRIMER CONGRESOURUGUAYO DEPATOLOGÍA Y GESTIÓNDE LA CALIDADEN LA CONSTRUCCIÓN( MONTEVIDEO, SETIEMBRE DE 2004 )


PRIMER CONGRESO URUGUAYO DE PATOLOGÍAY GESTIÓN DE LA CALIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN

( MONTEVIDEO, SETIEMBRE DE 2004 )

Arq. Haroutun Chamlian

El objetivo de esta ponencia es profundizar en laimportancia que tiene el control de calidad de losproyectos de estructuras resistentes, y cómo incideen el resultado final. Está basada en la exposición dealgunos ejemplos de diseños de arquitectura ediliciade casos corrientes y frecuentes en nuestro país.

Los temas presentados, necesariamente limitadosen cantidad, se han motivado, algunos en nuestrapropia tarea profesional en el diseño y cálculo deestructuras, y otros surgieron en nuestraactuación como asesor del BHU (Banco Hipotecariodel Uruguay) durante la revisión de proyectosejecutivos de estructura, elaborados por terceros.

La observación de cada caso particular, en algunostemas, es pretexto para realizar una exposiciónmayor. Dadas las características del tema tratadoen esta ponencia, como resultante prevalece unaimportante impronta docente.

En todos los casos presentados se mantiene elanonimato, no permitiendo la identificación de losprofesionales actuantes.

Algunas afirmaciones y recomendaciones que seformulan pueden prestarse a controversias ydiscrepancias. En los casos que ello ocurra puedensurgir opiniones diferentes que aclaren el estadodel problema presentado.

Algunos de los ejemplos desarrollados refieren asoluciones estructurales de muy reciente aplicaciónpráctica en nuestro medio. Necesariamente, eltiempo será fundamental para juzgar finalmentesobre la certeza o no del comentario que se hace, ydel sistema utilizado. De cualquier manera esimportante, a pesar de ello, poseer una posturacrítica, en el sentido integral del término, a medidaque progresivamente se adquiere experiencia enlas soluciones técnicas aplicadas.

En el texto [1] se indica que las estadísticas enpatologías de estructuras de hormigón ya son

abundantes y han sido estudiadas en períodos detiempo prolongados, y concluyen en valoressimilares en muchos países. Por causa del proyectocorresponde el 45% de los casos. De este valor, el50% es debido a errores en los detallesconstructivos: o son detalles erróneos o hay ausenciade ellos. En este caso, generalmente, se improvisa enobra por parte de personal no idóneo. Las cifras sonelocuentes respecto a la importancia del problema,a pesar que no hay estadísticas en nuestro país.

El índice sintético de los temas que se tratarán esel siguiente:

1.- Proyecto arquitectónico

2.- Losas2.1.- Macizas, que resisten en dos direcciones2.2..- Nervadas de doble carpeta (superior e inferior)2.3.- Macizas con apoyos puntuales

3.- Dispositivos de cimentación3.1.- Plateas3.2.- Sistema de vigas y riostras de cimentación

4.- Muros de mampuestos de cerámica4.1.- Portantes4.2.- No portantes

5.- Otros temas5.1.- Confusión en la expresión de los planos5.2.- Temas sobre organización de armaduras

5.2.1.- Estribos en pilares de sección circular5.2.2.- Diámetro de las barras

5.3.- Dibujos con computadora5.4.- Aplicación de la norma UNIT 5

6.- Principal bibliografía consultada.

ALGUNASRECOMENDACIONESEN EL PROYECTODE ESTRUCTURASDE HORMIGÓN ARMADOEN CASOS FRECUENTESÓN

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Por el contrario, si no se cumple lo anterior, es altamenteprobable que, entre otras resultantes negativas, segeneren condiciones para que se produzcan desórdenes,inclusive con consecuencias patológicas.

Las grandes etapas, sucesivas, del proceso delproyecto arquitectónico, en cuanto a diferentesgrados de elaboración del producto final, son:

- Esbozo (o croquis, o esquicio), donde seestablecen los datos básicos y la idea rectora delproyecto. Debe contener aquellos aspectosnecesarios para definir las característicasesenciales, y debe poderse tomar decisiones sobreaspectos funcionales, técnicos y financieros.

- Anteproyecto, donde culmina laelaboración de la idea rectora, con nivel de detalleque permita la comprensión de la misma, peroinsuficiente para la construcción de la obra.

- Proyecto, donde están completamenteindicados todos los aspectos técnicos de tal modoque puedan ejecutarse las obras. Se compone, engeneral, de: planos, detalles, planillas, memorias.

El adelantar, incluso faltando la coordinación de lastécnicas, la aprobación de una etapa, puede tenercomo resultado retroceder en la elaboración de untrabajo, con todas sus consecuencias negativas.

Las coordinaciones del proyecto arquitectónico conlas técnicas (materiales, aspectos constructivos,estructura, instalaciones) deben estar presentes entodas las etapas, y deben concretarseprogresivamente en acuerdo con los niveles dedefinición del proyecto de cada una de ellas.

La composición arquitectónica no está exenta decondicionamientos; no es una creación libre. Estáregida por la armonización y respeto de lasdeterminantes constructivas, estructurales, deinstalaciones, entre otras.

Como síntesis de lo anterior, se destaca que elproyecto arquitectónico, y las características de lascoordinaciones que deben realizarse con los aspectostécnicos desde el inicio de las tareas, son muyimportantes, tanto para definir su calidad como paracrear campo fértil tal que, en un futuro, se originendesarreglos y patologías.

1. PROYECTO ARQUITECTÓNICO

En este apartado comentaremos un tema de granimportancia, y cuyos conceptos expusimos durantemuchos años en la cátedra de Estabilidad II en laFacultad de Arquitectura. Están basados en laformación que recibimos por parte del profesor arq.Julio GARCIA MANTEGAZZA.

Algunas partes de lo que se expondrá estánbasadas en el texto de Ercio THOMAZ, referencia[2], que compartimos plenamente, y se acuerdancon lo indicado antes, con el agregado de latemática de la calidad.

La calidad de la construcción depende de la calidaddel proyecto arquitectónico y éste, a su vez,depende de la calidad de todos los demás proyectosinvolucrados (estructura, instalaciones, etc.).

El proyecto arquitectónico es el que establece lasgrandes definiciones de la construcción y, enparticular, del partido estructural. Pero en el proyectoarquitectónico también pueden existir razones quepueden provocar, con mayor grado de probabilidad,patologías futuras (plantas muy irregulares, tramosmuy esbeltos, grandes ménsulas, etc.).

Es una tarea compleja encarar un análisis críticode proyectos, y más difícil si son arquitectónicos.No se trata sólo de estudiar materiales, técnicas,procesos constructivos, costos, etc., sino además y,principalmente, ideas, simbolismos,sensibilidades; en suma, es una tarea de creación.Como consecuencia, no existe la posibilidad deestablecer una lista sistemática y universal deverificaciones de proyectos arquitectónicos.

Otro aspecto fundamental es que lascoordinaciones del proyecto arquitectónico debenrealizarse con todos los otros proyectos técnicos.

El desarrollo simultáneo de los diferentesproyectos involucrados en una construcción esuna estrategia muy eficiente y necesaria. Elintercambio simultáneo del conocimiento yexperiencias entre los diferentes proyectos tiendea culminar siempre en una mejor estética,funcionalidad, técnica y economía.

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Las condiciones recomendadas como deseables, nosiempre se cumplen. Muchas veces en las dosprimeras etapas (esquicio, anteproyecto) lascoordinaciones no se realizan, entrando lastécnicas una vez iniciada la definición del proyecto.

En parte del prólogo del libro de SALVADORI yHELLER, “Estructuras para arquitectos”, PierLuigi NERVI escribió: “Los arquitectos, aúncuando puedan confiar los cálculos últimos de susestructuras a un especialista, ellos mismos debenser antes capaces de idearlas y darles correctasproporciones. Sólo entonces una estructura habráde nacer saludable, vital y, en lo posible, hermosa.”

2. LOSAS

2.1. Losas macizas que resisten en dos direcciones.

Un tema de gran importancia es el de laorganización de armaduras en losas macizas queresisten en dos direcciones, dada su extendidaaplicación estructural en edificios de viviendas.Previamente debe repasarse dos temas conocidosde Teoría de las Placas.

a) Uno de ellos es el trazado de los diagramasde momentos flectores. CZERNY [3], para unarelación de luces de 1,5 y distintas condiciones deapoyo, indica diagramas simplificados (ver [4]). Eneste apartado no se considera el decalaje y losanclajes. Véase la figura (1).

HAHN [5] el caso de losa empotrada en todo elperímetro, lo esquematiza según la figura (2).

b) El otro tema se refiere a las esquinas de laslosas, y nos basaremos en HAHN [5], véase la figura(3). En los vértices donde concurren dos ladoslibremente apoyados hay una tendencia allevantamiento. Para resistir la fuerza de descargahacia arriba debe disponerse un elemento estructuraladecuado y debidamente anclado en los extremos, odisponer de un peso suficiente para contrarrestarla.

Perpendicular al plano a-a actúa un momento flectorpositivo. Por ello, la armadura inferior del ángulo(armadura de torsión) tiene la dirección de la líneaa-a. La armadura superior debe ser colocadaperpendicularmente a esta dirección. Se grafica estaorganización (véase la figura a), y una variante mássencilla (véase la figura b)). Consultar el apartado51.2.5.5 de la norma UNIT 1050:2001 [6].

El análisis de solicitaciones en losas se puederealizar en base a diversas hipótesis, a partir de lascuales surgen varios trazados. En los apartados 29.1y 51.2.5.3 de la norma UNIT 1050:2001 se comentaal respecto. Muy aplicado en nuestro país es elreglamento francés BAEL 83, que opera con valoresrelativamente bajos de los momentos de apoyo.

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Suponiendo dos situaciones extremas, puederesultar para el momento de apoyo entre dos losascontiguas, resistiendo cada una de ellas en dosdirecciones, los diagramas a trazo continuo de lafigura (4). A trazos discontinuos se indica unasituación intermedia.

Una tradición en nuestro medio es establecer unaprescripción general para la organización dearmaduras para losas: cantidad de barras dobladas ysus cotas, prolongaciones de barras de una losa a lacontigua y sus cotas, etc. Todo ello según se trate deun apoyo extremo o interno.

Este criterio en sí no merece observaciones ysimplifica la tarea de redacción de los proyectosde estructura. Traslada la tarea de detallar lasarmaduras, con los datos particulares de lasbarras de cada losa en cada dirección, a la etapade ejecución de las obras.

Dos aspectos merecen indicarse:

Se debe revisar cuidadosamente el despiecerealizado en obra. Muchas veces los detallesgenerales no están precisos, y hay confusionesrespecto a las indicaciones que se hacen. Porejemplo: en cada losa, cuál es la luz que se debeadoptar (la menor o la correspondiente a la direcciónde la barra). Otro caso: cuando la barra de un tramose levanta y se prolonga a la losa contigua, cuál esla luz que se debe adoptar para la cota del doblado(que está en una losa) y cuál es la luz paradeterminar la prolongación (que está en la otra losa).

Pero el problema más importante de acuerdo a loque fue indicado, es que la organización dearmaduras depende de las hipótesis que se hanadoptado para determinar las solicitaciones. Porello no es aconsejable adoptar criterios que serepiten y adoptan de un proyectista a otro, sintomar las precauciones correspondientes, en cuantoal conocimiento que se debe tener paracorrelacionar las hipótesis adoptadas con laconsecuente prescripción general del detalle.

Para apoyos internos, una de las prescripcionesgenerales utilizadas indica que doblan una de cadados barras (el 50%) al quinto de la luz menor de lalosa, y se la prolonga hasta el cuarto de la luzmenor de la losa vecina (véase la figura (5)).

En la figura a) se observa que, según CZERNY,aplicando Teoría de las Placas, resulta el mayorvalor para el momento de apoyo, y quedancubiertos, estrictamente, el diagrama demomentos para el apoyo y el tramo, aplicando elcriterio general indicado antes.

Pero si se adopta el mismo criterio general deorganización de armaduras, con un valor de momentode apoyo menor (diagrama con trazos discontinuos)resulta una zona (en punteado) no cubierta.

Para ambas hipótesis para el momento de apoyo,resulta más crítica la organización consistente endoblar dos barras de cada tres, si se utiliza paraambas la misma cota de doblado.

A pesar de lo anterior, no tenemos conocimiento depatologías por ese concepto. Como atenuante, debeindicarse que en la zona punteada el diagramasimplificado se aparta del real.

Más aconsejable es el criterio de doblar al décimode la luz menor, como se indica en la figura b), yque es válido también, en general, para hipótesisde momentos menores de apoyo.

Otro criterio general de organización dearmaduras, más sencillo de construir, pero conmás cantidad de acero, es disponer una mallainferior de barras tipo A, y en los apoyos disponerbarras tipo F (con armadura de repartición), esdecir, no utilizar barras dobladas.

En cualquier caso, se puede aplicar reducción dearmadura junto a los apoyos y paralelo a éstos. Paraello es aconsejable reducir el diámetro de las barras yno aumentar la separación (con el mismo diámetro).

Se indica en la figura (6) una propuesta quecontempla las observaciones anteriores (incluso paraapoyos sin continuidad, que se verá más adelante).

Se comentarán dos casos de patologías,relacionadas con las esquinas de losas quecorresponden a apoyos sin continuidad.

El primer caso de la figura (7) es menos frecuente,y se puede ocasionar por falta de elemento queresista la fuerza en la esquina o, existiendo, noestá debidamente anclada en el extremo superior.

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El otro es un caso muy frecuente (véase la figura(8)) y, para edificios en altura, puede aparecer lafisura en varios niveles. Frecuentemente seobserva en obras terminadas, por lo que no seinvestiga si además la fisura está presente en lacara superior. El trazado de la fisura es recto, deancho uniforme y de labios abiertos. La causa nose debe buscar en razones estructurales, pues ladirección de la fisura no se corresponde, en carainferior, con las solicitaciones. Muy probablemente,las causas sean de retracción, más acciones detemperatura en algunos casos.

En [7] se la tipifica como fisura por retracción enlos ángulos de las losas. “Cuando las losas de techose apoyan en sus bordes sobre un muro, seobservan frecuentemente fisuras oblicuas en losángulos. Como el desplazamiento de la losa estáimpedido en las dos direcciones perpendiculares, lalosa se fisura en forma oblicua, haciéndolo amenudo en toda la extensión.”

Esa fisura aparece en una zona que, en general,posee poca armadura si se doblan las barras, cuales la cara inferior de la esquina de la losa.

Veamos un caso de prescripción general dearmaduras de losas, muy difundido, quecomplementa el fenómeno que se está comentando.En casos de apoyos sin continuidad se indicadoblar una barra de cada dos al quinto de la luzmenor. A veces se indica doblar uno de cada tres,que es mejor. Véase la figura (9).

En la figura vemos la correlación del detalle generalcon el diagrama simplificado de momentos flectores,indicando también la cobertura de momentos con laorganización de armaduras. Se observa que hay unazona de solicitación sin cubrir (en punteado).

Para esta solución deben cuidarse los anclajesextremos de las barras pues, generalmente, losapoyos son de poca profundidad.

Los problemas señalados pueden resolverse,seguramente, con la organización de armaduras,para apoyos sin continuidad, indicado en el detallegeneral propuesto. El detalle corresponde a las dosdirecciones, contemplando también la armadura detorsión, indicada al principio de este apartado.

A veces esta organización es resistida por elpersonal de obra, pues crea complicacionesadicionales de interferencia con la armadura de lasvigas. En estos casos puede estudiarse disponer dostramos de barras, con empalme.

2.2. Losas nervadas, de doble carpeta (superior einferior)

Para comentar el caso de este apartado resultaconveniente hacer un poco de historia.

Durante muchos años en nuestro país se utilizó unsistema de losas nervadas con la utilización demoldes perdidos de yeso y doble lositas dehormigón, denominado losa DOUBLEX. Con ello seposibilitaba salvar medianas y grandes luces, conla losa resistiendo en una sola dirección, y sepermitía obtener hormigón visto en el cielorraso.El sistema se aplicó hasta mediados de la décadadel 60, cuando se encareció por la utilización delyeso. En ese período se proyectaban losas macizashasta unos 13 cm de altura, como máximo. Lastablas del sistema DOUBLEX aconsejabandimensiones (altura, distancia entre nervios, anchode éstos, espesores de lositas, etc) que resultaronadecuadas.

Posteriormente los moldes de yeso se sustituyeronpor cajones de madera húmeda y se utilizaron, engeneral, las mismas dimensiones que aconsejabanlas tablas antes citadas, para moldes de yeso, véasela figura (10).

Mayoritariamente se aplicó a losas resistiendo enuna dirección. Rápidamente aparecieron losinconvenientes del sistema:

- dificultades en la ejecución: colocación dela armadura sobre el encofrado, llenado de la losita

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inferior, posicionado de los moldes de maderasobre el hormigón joven, hormigonado de nerviosy losita superior;

- presencia de agua en los huecos que,cuando era permitido, se desalojaba por dosorificios por molde hechos por piezas de maderacon forma de cono truncado invertido de alturaigual a la losita inferior, que posteriormente segolpeaban para introducirlos en el hueco.

Una patología frecuente son las fisuras porretracción en las lositas inferiores, que se marcanpor el pasaje del agua encerrada en los huecos.Véase la figura (11).

El hormigón experimenta una retracción cuandose seca. Se extiende durante un lapso de 2 a 3años, alcanzando el 75% de su valor final despuésde 6 a 12 meses. La retracción produce tensionesde tracción cuando la deformación del hormigón esimpedida por elementos rígidos extremos. Segúnlos casos, la fisura se presenta en el centro delvano o en los apoyos (ver [7]).

Una situación extrema, en relación a las dificultades deejecución de este sistema, fue la realización, encontados casos, de losas resistiendo en dos direcciones,y con hormigón premezclado y bombeado.

En oportunidad de intervenir recientemente en unrefuerzo de estructura construida en 1966, cuyaslosas nervadas eran del mismo tipo que el indicadoen la figura (10), y al realizar una perforación en lalosita inferior, se extrajeron unos 120 litros deagua, un volumen mucho mayor al del hueco delcajón correspondiente. Esto evidencia claramenteuna mala ejecución de la losa (difícil de controlar elestado final) y que estaban comunicados los huecos,lo cual confirma, por lo menos para este caso, lasdificultades para la buena ejecución de este tipo delosas de doble carpeta.

Este sistema, de doble carpeta, se aplica en pocoscasos actualmente. Hay muchos ejemplosejecutados, por lo que se hace necesario suconocimiento, además, pues puede tener utilidadpráctica cuando haya actuación profesional frentea ellos (reformas, ampliaciones, etc).

De acuerdo a lo anterior, proyectar actualmenteun sistema de losas nervadas de doble carpeta,con las características descritas, puede crearcondiciones muy aptas para que se ocasionenpatologías, con mucha probabilidad, principalmentesi no se adoptan medidas adecuadas tendientes acorregir los problemas antes indicados.

2.3. Losas macizas con apoyos puntuales

Un sistema muy aplicado en nuestro medio, en losúltimos años, es el de losas sobre apoyospuntuales. En el apartado 52.5.5. Disposicionesconstructivas, de la norma UNIT 1050:2001 [6] seadvierte que “... se debe prestar mayor atención ala resolución de las instalaciones que en otrostipos estructurales, por lo cual es aconsejable unestudio integral desde la etapa del diseño, de lascondiciones tecnológicas.”

En general, la coordinación estructura-instalaciones más importante en este tipoestructural es con la sanitaria (eliminación deaguas). Una solución muy utilizada es la losarebajada, manteniendo en cara inferior un soloplano horizontal. En los gráficos de la figura (12)se indica una planta, tomada de la referencia [8] yel corte correspondiente.

Las dimensiones finales del entrepiso terminadoestán muy determinadas por la pileta de patio y elespesor de la losita.

En el ejemplo indicado la losita tiene, en planta,dimensiones de 180cmx60cm. En el análisisestructural de la losa ello implica un hueco y,normalmente, la armadura general se continúa en lalosita. Esas barras son de 8mm, 10mm, 12mm y,excepcionalmente, de 16mm. Considerando los dosrecubrimientos (superior e inferior), como valormínimo del espesor de la losa rebajada debeadoptarse 6cm, para condiciones rigurosas deejecución. Muchas veces este valor no es respetado,como veremos en un ejemplo.

Pero es imposible garantizar un relativamente buenhormigón, en cuanto a compacidad, incluso conespesor de 6 cm, y menos si esta dimensión es menor.

Por otra parte, el rebaje se realiza para contenercajas y caños de sanitaria, por lo que la zona queda

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expuesta a contener agua por posibles pérdidas. Aello se agrega que, en general, en el nivel inferiorexisten baños también, que constituyen ambientesinteriores sometidos a elevadas humedades ycondensaciones, cambiantes en el tiempo.

Todo lo anterior constituye condiciones favorablesy de alta probabilidad para activar fenómenos decorrosión de armaduras. Por ello, entre otrosfactores, debe garantizarse un buen curado que,además, contribuirá a disminuir la probabilidad deaparición de fisuras de retracción en la unión delos dos espesores de losas.

Esto último es lo que presenta aspectos similarescon lo indicado en el caso de losas nervadas dedoble carpeta, con la diferencia que aquí elfenómeno del marcado de las fisuras (si ocurren)puede producirse si hay pérdidas de agua sobre lalosa rebajada. En este caso el tiempo actúa comofactor desfavorable.

Se comentará un tema complementario en relaciónal anterior.

En la figura (13) se muestra una planta parcial,donde se realizan las siguientes observaciones:

- espesor insuficiente de la losita rebajada(3cm para lograr un espesor de entrepiso de20cm), véase la figura (14);

- ubicación del hueco ocupando todo el anchode la faja de apoyos;

- disminución sensible del perímetro críticoalrededor del P15 para resistir punzonado.

Las dos últimas observaciones requieren estudiomuy particular y cuidadoso, con justificaciones ydemostración de la viabilidad estructural.A estos aspectos comprometidos se agrega quemuchas veces los caños de bajada de la sanitaria seubican en sectores críticos como: junto a los ladosmenores del soporte y, en la etapa de ejecución, seprocede a un desencofrado rápido, con los posiblesproblemas consecuentes.

3. DISPOSITIVOS DE FUNDACIÓN

3.1 Plateas

Otro elemento estructural donde la coordinaciónde la estructura con la instalación sanitaria esimportante es la platea de cimentación.

La instalación sanitaria de evacuación normalmentese dispone debajo de la platea. Los caños se ubican enla zona del suelo granular o tosca compactados, y serodean en algunos casos, de suelo cementado. Véasela figura (15).

Los inconvenientes de esta solución son varios:

- los caños se ubican en una zona que sufrela acción de las cargas sobre la platea

- ante desperfectos de la instalación, esmuy complicada la reparación, dado que se ubicadebajo de un elemento estructural

- probables fugas de agua perjudican elsuelo bajo la platea, con los consiguientes daños alelemento estructural; el proceso de deterioro esacelerado puesto que las pérdidas de agua alteranla humedad del suelo que, a su vez aumenta devolumen, lo que perjudica a la cañería, etc

- un inconveniente adicional es el escasoespesor de la platea, que difícilmente resistaprobables movimientos de la construcción; esto esfactible dado que, por tratarse de una cimentaciónesencialmente superficial, está sujeto a los movimientos del suelo

En la revista TÉCHNE [ 9] se aconseja el diseñoindicado en la figura (16).

Está implícito en el esquema que la zona de bañosdebe ubicarse en el perímetro del volumen construido,lo cual no siempre es posible. Otra observación es lairregular forma del elemento estructural (platea) quepuede ocasionar solicitaciones y tensiones localizadasde compleja determinación en las cercanías de lairregularidad formal.

Para resolver las observaciones anteriores se hapropuesto el diseño que se muestra en la figura (17), queubica los caños de la instalación sanitaria sobre la platea.

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La solución ya ha sido ejecutada y experimentada 1,para un conjunto de viviendas de 3 y de 4 niveles,con estructura compuesta de muros portantes decerámica. El diseño de la cimentación por platea fueadoptado luego de realizado el proyectoarquitectónico y apenas iniciadas las obras, dadoque la primera solución de cimentación era otra. Esaconsejable que los baños y cocinas, en lo posible, seubiquen en el perímetro del volumen proyectado.

En las NTE del MOPU, referencia [10], se recomienda:

“HUECOS. Salvo estudio especial, no se realizaránhuecos en las losas de cimentación, evitándose lasconducciones enterradas bajo las mismas.”

Otro problema serio son las canalizacionesexteriores de las instalaciones cerca del perímetrode la platea. Es desaconsejable su trazadoprincipalmente si son extensos y paralelos ycercanos al perímetro edificado; las canalizacionesse realizan después de ejecutada la platea y lasbases compactadas. El problema mayor se produceen evacuación de aguas residuales, pero puedepresentarse con instalaciones eléctricas; la foto(véase la figura (18)) muestra un caso de este tipo,junto al local comunal de un conjunto habitacional.

El tema de proyectos de plateas es bastante másextenso de lo expuesto, que corresponde a unaspecto parcial de los problemas. Ello amerita unestudio más completo y con mayor profundidad,que escapa a los objetivos de esta ponencia. Laimportancia es mayor dada la generalizadaaplicación de la platea en conjuntos habitacionalespara usuarios de escasos recursos.

Sintéticamente, otros aspectos a considerar y resolver,en un proyecto completo son (véase además [11]):

- preparación del terreno bajo la platea(limpieza con eliminación del suelo vegetal,colocación del suelo granular compactado);

- barrera de control de la humedad, concolocación de planos horizontales y/o verticales aislantes,para proteger la platea de la humedad del suelo;

- diseño de la platea en sí: espesores,dimensiones en planta (fuera del perímetro de laplanta del volumen proyectado), hipótesis yanálisis estructural, recubrimientos de laarmadura, etc.;

- conexión con la superestructura, a efectosde lograr un comportamiento estructural conjunto;previsiones del proyecto y de la ejecución para ello;

- diseño adecuado de la superestructura;entre otros aspectos: soportes (muros portantes ypilares), estructuración de la disposición de murosy detalles de los vanos.

3.2 Sistemas de vigas y riostras de cimentación

Se presenta la planta de cimentación de un localcomercial (véase la figura (19)) en un conjuntohabitacional (sector parcial), proyectada con patines a2,50 m, aproximadamente, de profundidad.

Los componentes del sistema de vigas y riostras decimentación pueden cumplir una o varias funciones,algunas de las cuales se mencionan a continuación:

- resistir las cargas de los muros del nivelinmediato superior; en caso de ser necesarioconsiderar la acción del viento sobre el edificio,integrarán la estructura resistente del conjunto;

- constituir un sistema eficiente a efectosde resistir posibles desplazamientos horizontalesde los dispositivos de cimentación (arriostradosegún dos direcciones);

- constituir un “punto fijo” para acortar la luzde pandeo de los pilares de cimentación; para ellodeben ser adecuadamente diseñadas, calculadas ydetalladas las vigas o riostras que correspondan.

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En el caso que se presenta en este apartado, lasdos últimas funciones no se cumplen para lospilares P2, P3 y P4. Un posible diseño que corrigelas observaciones anteriores, puede ser el que seindica en la figura (20).

Para los apoyos perimetrales de las vigas y riostrasmuchas veces no se hacen indicacionesparticulares de detalles de armaduras, resultandode lo que se deduce de las planillas de vigas elesquema mostrado en la figura (21), que puederesultar insuficiente para el anclaje (figura a)). Deacuerdo a lo expuesto antes, deben preverseanclajes adecuados (figura b)).

En el texto [12] se efectúan algunasrecomendaciones para el análisis de las vigas oriostras (piezas de atado entre zapatas), cuandocumplen la función c) antes indicada. Debemosrecordar que en nuestro país no se estudian lasestructuras frente a las acciones sísmicas.

La función de atado (arriostrado) debe ser capaz deresistir, en tracción o compresión, un axil igual al5% del axil mayor de los dos soportes que une lapieza [12].

En cabezales sobre un pilote, que es undispositivo de mayor cuidado en cuanto a lafunción de arriostrado, ese valor se eleva al 10%(UNIT 1050:2001, apartado 56.3.2).

En general, las zonas de compresión de las vigasde cimentación no están vinculadas a losas, lo cualevitaría su pandeo. En esta zona el arriostrado, porlo común, se realiza por vigas perpendiculares. Lasinstrucciones españolas, desde la ha61 hasta laEH73 establecían: “En piezas de sección rectangularexentas, y salvo comprobación especial, la longitudentre puntos de arriostramiento contra pandeolateral de la cabeza comprimida no será superior alvalor 200.b2/d , siendo b el ancho y d el canto útilde la sección.”

Según CALAVERA [12], la pieza de atado, para queno requiera comprobación a pandeo, debe tener unaesbeltez menor o igual a 35. Siendo b la dimensiónmenor de la sección rectangular, para un tramobiarticulado lo anterior equivale a: b > L/10. Paraun tramo biempotrado, sería b > L/20 (en estecaso debe tomarse la precaución de corroborar

que la doble fijación de los extremos del tramo seproduce realmente).

Otro criterio de diseño y cálculo de las riostras entrepilares puede ser el mostrado en la figura (22).

Se ha dibujado el esquema de deformación, enplanta. A esta situación debe superponerse lassolicitaciones de las acciones verticales (por lomenos, el peso propio del tramo). Se debe cuidarque la organización de armaduras sea acorde con lahipótesis realizada: LV es la luz para las accionesverticales, y LH la luz para las accioneshorizontales. Los pilares P2 y P4 en su cálculo alpandeo deben tener la hipótesis de un apoyo elásticointermedio, en caso de tener entidad el problema.

Especial atención debe merecer en qué situación seestudiaron los pilares de cimentación, en cuanto a laluz libre: de cara inferior de viga a cara superior depatín. Muchas veces, durante la ejecución de las obras,se aumenta esa dimensión por mayor profundidad delfirme en algunas zonas, y no se consulta al proyectistade la estructura. Esa dimensión debe quedarregistrada en los planos, y en caso de tener queaumentarla, debe consultarse si se aumentan lasdimensiones de la sección del pilar, o se dispone de undado bajo el patín, o si no se necesita realizar cambios.

Un problema muy frecuente es evitar, a las vigasde cimentación, el empuje hacia arriba provocadopor suelos arcillosos que aumentan de volumenpor la actuación del agua. El procedimiento esconocido como descalzado de las vigas.

La solución tradicional es: encofrar las vigas en loscostados, hasta más abajo de la cara inferior,colocar arena, hormigonar las vigas, desencofrar,retirar la arena, colocar ladrillos para mantenerhueco debajo de las vigas, rellenar los costados,etc., (véase a) y b) de la figura (23)).

Esta solución es sensible a los movimientos de losladrillos, por varias causas: proceso de rellenadode los costados y su compactación, variacionesvolumétricas del suelo, etc., comprometiendo elmantenimiento del hueco debajo de la viga.

Puede ser más segura la solución c), de disponer bloquesde hormigón con los huecos hacia abajo, evitando losposibles inconvenientes de la solución anterior.

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Este sistema de descalce de vigas es tradicional ennuestro país, y se establece en la MemoriaConstructiva General para Edificios Públicos, delMinisterio de Transporte y Obras Públicas,Dirección de Arquitectura. Esta Memoria es muyreconocida e indica que “si el suelo fuera de tierrao arcilla, la parte inferior de las vigas no debeestar en contacto directo con el terreno. Para ellose dejará un vacío de 10cm protegido en amboslados por ladrillos u otro procedimiento que eviteque el relleno de tierra invada el espacio o vacíomencionado”. Más adelante se aclara que laprescripción es para evitar la subpresión.

En realidad, el descalce de las vigas de cimentaciónes una solución parcial del problema de la subpresión(si existe, y se mantiene el hueco bajo las vigas), y seprotege solamente el problema de la estructura.

Para casos importantes, como el de presencia dearcillas activas (por la expansión y contracción delsuelo), el problema debe resolverse de un modointegral, en cuanto a que el vacío (espacio libre)debe afectar todo el nivel inferior. Por ejemplo, en[13] se aconseja el sistema esquematizado en lafigura (24). Un caso real fue solucionado como semuestra en la figura (25). El piso fue resuelto conlosetas prefabricadas (para evitar encofrado perdido)y una capa de hormigón superior de complementoestructural y de regularización 2. Esto constituye unsistema muy similar al conocido como de prelosas.

Como recomendación de diseño, convieneproyectar un sistema de vigas tal que permita unacantidad pequeña de losetas diferentes. A veces,puede ser necesario disponer nuevos dispositivosde cimentación corrida apoyada a una profundidadmayor a la profundidad activa.

Lo anterior, que se proyectó para cimentacióncorrida, se aplica también a otras soluciones dedispositivos de cimentación (patines, pilotes).

4. MUROS DE MAMPUESTOS DE CERÁMICA

4.1. Portantes

El diseño de estructuras con muros demampuestos de cerámica como elementos detransmisión de acciones verticales, principalmente,

está muy desarrollado en nuestro medio. Se hanconstruido edificios de viviendas hasta de cuatro y,excepcionalmente, de cinco niveles.

En esta ponencia se tratarán algunos temas puntualesque han merecido algunas observaciones de diseño.

a) Como primer punto a comentar tenemosque, con mucha frecuencia, en este tipoestructural hay ausencia o escasas prescripcionesy/o detalles. Por ejemplo, tipo y resistencia de losmampuestos, normas de ensayo, tipo de morteros,espesor de las juntas, prescripciones deprocedimientos de ejecución, controles a realizar.

b) Un documento bibliográfico deimportancia respecto al tema es el DTU 20.1 francés[14]. En este documento, entre muchos otros temas,se reglamenta sobre los encadenados horizontales yverticales, conocidos en nuestro país, como carrerasy pilares de traba (PT), respectivamente.

b.1) Respecto a los encadenados horizontales, sintéticamente, se prescribe lo siguiente:

La sección transversal del hormigón de los encadenados horizontales debe estar limitada en fachada. Secciones importantes de hormigón constituyen según el DTU, en ausencia de precauciones particulares, una fuente de desórdenes en la mampostería (véasela figura (26)).

Deben realizarse anclajes especiales entre las armaduras de los diversos encadenados.

b.2) Las funciones de los encadenadosverticales (pilares de traba) son varias.

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Puede constituir una posible solución para reforzar el muro portante en zonas de aplicación de grandes cargas, generalmente, concentradas. En las esquinas donde concurren dos lados sin continuidad, su adecuada presencia evita el “levantamiento”, pues resisten la descarga hacia arriba. En este caso, debenposeer la armadura correspondiente para resistir la solicitación, correctamente anclada en la losa de techo. Véase el apartado 2.1.b) (HAHN [5]).

Para cumplir esta función pueden ocupar solamente el piso superior. En el nivel inferior la función de evitar el levantamientola resisten las acciones verticales del piso superior (losas de techo y muros delnivel superior).

Los pilares de traba deben disponerse, en planta, por lo menos, en los ángulos salientes y entrantes.

La solución tradicional de traba del PT con el muro es disponer, entre los dos elementos, barras de acero de 6 mm cada 40 cm, con mortero de junta de arenaxcemento = 3x1. Se ha demostrado que, en caso de movimientos de la construcción, aparecen fisuras entre hormigón y cerámica.

Se debe ser, además, muy cuidadosos con elproceso constructivo, que es más complicado pues debe operarse con dos tipos de mortero de toma para las juntas.

El diseño aconsejado es el mostrado en la figura (27).

Los pilares contiguos a muros portantes se hormigonarán una vez levantados los tramos de muros que, en su unión con elhormigón se dejarán en forma “dentada” para lograr una mejor traba.

En el DTU el dentado se indica para evitarel riesgo de filtración de agua en las uniones muro-hormigón armado.

c) Para el apoyo de un techo compuesto delosas inclinadas, a veces se plantea un detalle comoel de la figura (28), donde los apoyos son planosinclinados de la parte superior de los muros.

Estos últimos son aptos para resistir descargasperpendiculares a su plano, P1. El diseño debecomplementarse con elementos que resistan ladescarga P2, lo cual presenta ciertas complicaciones.

El diseño que se recomienda es que las losasinclinadas se apoyen sobre los muros portantes segúnplanos horizontales de éstos (véase la figura (29)).

d) Algunos temas complementarios queconviene destacar son :

El reglamento INPRES-CIRSOC 103 argentino, deagosto de 1991, para construcciones sismorresistentes,parte III, Construcciones de Mampostería, establece,entre muchos otros aspectos, diseños muy severospara encadenados horizontales y verticales, lo cualno tiene aplicación en nuestro país, pues no seconsidera los efectos de sismos. Por ejemplo, paracantidad de PT y ubicación, es muy diferente a loque hemos indicado antes.

En alguna normativa, explícitamente, no se admite laejecución de canalizaciones destinadas a contener lasinstalaciones complementarias (agua, electricidad, etc.).

En etapa de ejecución de los muros, generalmente,éstos no poseen estabilidad, lo cual se logracuando se completa algunas partes de la estructura.Por lo anterior, constantemente debe cuidarsedisponiendo elementos auxiliares adecuados paralograr esa estabilidad, principalmente en días quese prevea la actuación de vientos.

4.2 Muros no portantes

En este apartado se comentará respecto a muros noportantes, denominados también muros decerramiento, (a pesar que los portantes también loson), y que se relacionan con aspectos estructurales.

a) El primer tema a comentar es el del acuñado.Un antecedente del problema lo encontramos enBLEVOT [15]. (Véase la figura (30)).

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En el ejemplo se observan vigas-ménsula quesoportan paredes de ladrillo, excepto en el nivelinferior, en un edificio de varios pisos. Las ménsulasde los pisos inferiores soportan cargas superiores alas que corresponden a un solo nivel. Esto seproduce tanto si las ménsulas se han hormigonadosobre los muros, o si en cada piso las paredes se hanentregado (acuñado) contra las ménsulas superiores.

Este problema puede producirse en otro sistemaestructural muy aplicado en los últimos años (losassobre apoyos puntuales), o en casos de losas convigas incluidas. El fenómeno ocurre en todos lostipos estructurales, pero en los indicados, dada surelativamente mayor deformabilidad, adquiererelevancia.

El procedimiento que se aconseja es el siguiente:levantar los muros desde los niveles inferioreshacia los superiores, dejándolos sin acuñar. Unosdías después de realizados los muros del nivelsuperior (se recomienda no menos de 10 días), seacuña con el proceso inverso: desde los nivelessuperiores hacia los inferiores. De este modo cadamuro carga sobre el entrepiso donde se apoya.

Si se acuña iniciando desde los niveles inferiores, amedida que se acuñan los sucesivos nivelessuperiores, éstos van cargando sobre los inferiores,que ya están apoyados en los muros (por elacuñado). Por lo tanto, con este procedimiento, losentrepisos inferiores serán los más comprometidos.Ello puede traer aparejado mayores deformacionesde las losas, fisuras en los muros, etc.

En síntesis, con el procedimiento recomendado setrata que cada nivel resista sus propias cargas yque, en lo posible, lo mínimo se descargue hacialos niveles inferiores. La deformación de cadaelemento estructural (losas, vigas), la instantáneay parte de la diferida, se produce para unporcentaje grande de la carga total.Principalmente para la sobrecarga, que actúacuando ya se produjo el acuñado total, los nivelesinferiores son los más cargados.

En la referencia [16], el autor indica: …“Alexpresar nuestra opinión sobre la causa de unafisuración en tabiquerías de una planta baja, y trascomprobar los altos ritmos de construcción que sehabían producido tanto en la ejecución de la

estructura como de la tabiquería, el encargado nosseñaló, asintiendo a que era evidente la causa queestablecíamos. “Es que las prisas son malas.Además ya decíamos antes que en los edificiosdebía construirse, la estructura de abajo a arriba,y sus tabiquerías y cerramientos de arriba abajo.””

A pesar que la recomendación sobre el acuñadoesté especificada en los recaudos y que hayacomprensión del procedimiento, hay resistenciaen ejecutarlo pues, entre otras razones, altera loscriterios clásicos.

El acuñado tradicional puede ser catalogado comorígido. En algunos textos hay indicaciones sobreacuñado flexible, recomendado para casos deestructuras muy deformables, o para paredes muyextensas, o en casos de paredes muy debilitadaspor la presencia de muchos vanos. En estos casos serecomienda [17] y [18] que la junta superior estécompuesta por material deformable, con molduras osellantes, en sus extremos. Se complementa con unafijación al elemento estructural superior con barrasde 6 mm cada 2m, aproximadamente.

b) Otro tema a tratar es el de los encuentrosentre muros. Esto tiene importancia tanto para elarriostrado general, como para mejorar elcomportamiento resistente (pandeo) de los muros portantes.

La prescripción recomendada es la siguiente:

Todos los muros se levantarán trabados entre sí:los portantes y los no portantes. Los muros noportantes se levantarán trabados y conjuntamentecon los portantes, pero se acuñarán una vezdesencofradas totalmente las losas, desde nivelessuperiores a inferiores.

Este procedimiento para encuentros de muros, latrabazón, es siempre deseable. En la práctica puedeser complicado porque no hay piezas especiales (enT o en L), y porque no hay coordinacióndimensional entre los mampuestos existentes.

c) Tradicionalmente, la traba entre murosen el caso de muros dobles con cámara de aire yladrillo visto exterior se realiza con una barra deacero común de 6 mm de diámetro, según se detallaen la figura (31).

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La secuencia constructiva es la siguiente: primerose construye el muro interior, colocando la barrade traba sin los doblados, aproximadamente cada80 cm en vertical y 75 cm en horizontal; seimpermeabiliza la cara exterior; a medida que selevanta el muro exterior se dobla la barra de trabapara que se corresponda con una junta y serespete la forma indicada, utilizando morteroarenaxcemento=3x1 rodeando el acero; paraventilación de la cámara se disponen rendijas enzonas superior e inferior en cantidad adecuada.

Los inconvenientes de la solución son varios:

- con las lluvias el muro exterior se empapaprovocando, muy seguramente, la corrosión de labarra en la junta, dada que el mortero no essegura protección;- utilizar dos tipos de morteros para las juntases una tarea que tiene sus complicaciones,requiriendo de mucha responsabilidad por parte deloperario para ejecutarlo prolijamente;- mientras se ejecuta el muro exterior esinevitable que caiga mortero de la junta, con cal,hacia el interior de la cámara de aire,depositándose en las barras de traba, con losperjuicios correspondientes;- según el procedimiento descrito, es segurotambién que al doblar la barra de traba, paradisponerla en el muro exterior, se fisure la capaimpermeable; si la barra no tiene la inclinaciónadecuada, hay un pasaje de humedad al murointerior; - la utilización más frecuente del aceroconformado, que presenta mayores dificultades parael doblado.

Algunas patologías observadas son: humedades enla cara interior del muro interior, por la razónantes indicada, por ejemplo, en un conjunto deviviendas con más de 25 años de construido, enocasión de realizar obras de reparaciones enfachadas construidas con muros doble con cámarade aire, se observó un alto porcentaje de barras detraba corroídas y, muchas de ellas, en dos partes.

Según se desprende de todo lo anterior, esimposible controlar la correcta ejecución de todaslas operaciones, quedando las mismas a merced dela idoneidad y responsabilidad del operario queejecuta las tareas.

En el DTU 20.1 [14] se prescribe, entre otros, trabasde acero galvanizado, con diámetro mayor de 3 mm,para espesores de cámara de aire menores de 5 cm.El diseño se indica en la figura (32)). Algunosinconvenientes indicados se resuelven, otros no, yse agrega la probable disminución de la adherenciaentre el alambre liso y el mortero.

5. OTROS TEMAS

5.1. Confusión en la expresión de los planos

El caso siguiente se refiere a un error, no muyfrecuente, en el dibujo de los planos de estructura,y que puede producirse tanto en operativa manualcomo en dibujo con computadora.

El antecedente que tenemos se describe en el textode FELD [19], que produjo patologías severas.

Se trata de un muro de contención que tiene undesnivel de unos 7 m de altura (véase la figura (33)),con armadura principal vertical de 1 ¼ pulgadas(aproximadamente de 32 mm). En el dibujo el 1 delas pulgadas coincidió con una línea de referencia, yse dispuso en obra barras de ¼ pulgadas(aproximadamente de 6 mm). Después del error deldibujante, evidentemente hubo una seguidilla deerrores: en la revisión de los planos, en la ejecución,etc., pues a la diferencia de diámetros de las barras, seagrega la entidad y escala del muro de contención que,con una mínima apreciación, debió concluirse que con6 mm de diámetro de las barras era insuficiente.

Un caso detectado en etapa de revisión de planos, seilustra en la figura (34).

Evidentemente, un error de este tipo puedeproducirse en diámetros de 10, 12, 16 y 19 mm. Elcaso de mayor cuidado es con barras de 16 mm,pues al no observar el dígito 1, queda el número 6,con cuyo diámetro sí existen barras y es el casoque se registra en la figura.

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5.2. Temas sobre organización de armaduras

5.2.1. Estribos en pilares de sección circular

Los estribos en pilares de sección circular (muyutilizados en proyectos arquitectónicos actuales)pueden ser aislados (aros) o continuos (helicoide).En ambos casos los extremos deben estaradecuadamente anclados. Una de las funciones quecumplen es la de controlar e impedir el pandeo delas barras principales longitudinales.

En [21] se demuestra que empleando únicamenteestribos perimetrales, y respetando lasdisposiciones reglamentarias (diámetro yseparación), se cumple la función antes indicadarespecto al pandeo.

En la redacción de detalles de proyectos de soportes,y en muchos textos, no se explicitan los anclajesextremos (véase la figura (35)), y se dibuja solamenteuna circunferencia para los estribos (véase la figuraa)). Incluso en algunos casos se encuentra el detallede la figura b) para los extremos de los estribos, yque se considera insuficiente.

Para que cada barra longitudinal tenga limitadasu luz de pandeo a la separación entre estribos,éstos deben resistir fuerzas radiales, hacia fuera,localizadas en cada barra vertical. Este estado decarga provoca tracciones en los estribos, lo cualnecesita empalmes adecuados en los extremos.

En la bibliografía se encuentra indicadoexplícitamente la necesidad de los anclajes extremosdel estribado en pilares zunchados, dada la importantefunción que cumplen de aumentar la resistencia.

Desde hace muchos años la normativa es clara en elsentido que el zunchado debe reservarse para piezascortas, sin posibilidad de pandeo, o para refuerzoslocales por ejemplo, apartado 36.3.2, referencia [6].Para los anclajes extremos, en [20] se expresa: “Losextremos de la armadura de zunchado debenterminarse en el interior de la masa del hormigónpara asegurar su anclaje. En el caso de emplearsecercos, deben ser cerrados y anclados.”

En nuestro país se proyectó y construyó, en elauge de la construcción de la década de los 50,muchos edificios con pilares zunchados y esbeltos,

principalmente, para disminuir la forma de loselementos verticales. No tenemos conocimiento depatologías en nuestro país, las que sí seprodujeron en algunos países europeos. Unaimagen clara respecto al problema se visualizaimaginando un resorte cargado excéntricamente.

Pero la necesidad de anclajes adecuados en losextremos de los estribos debe cumplirse tambiénen los pilares de sección circular no zunchados.

En [22] y [23] se indican detalles que aseguran loanterior (véase la figura (36) a)).

Para pilares con sección de diámetro mayor de 60cm, en [24] se indica el detalle b) para los estribos.

5.2.2. Diámetro de las barras

Las normas brasileras NB-1, 1978 y NBR6118/1982, ya no vigentes, en el capítulo de losas,establecían que el diámetro de las barras no debeser superior a 1/10 el espesor de la losa. La normaactual ABNT NBR 6118:2003, indica para losasque cualquier barra de armadura de flexión debetener diámetro máximo igual a h/8.

Este criterio es bastante adecuado, pues de nocumplirse se disminuye la altura útil, y entonces lacapacidad resistente es más sensible a una pequeñaalteración de la posición de la barra. Puedeextrapolarse a otros elementos estructurales, porejemplo, a soportes de lado mínimo de 13cm: encaso que deba estudiarse pandeo, hay un problemade preso-flexión, donde la altura útil es importante.

En las figuras (37) y (38) se indican dos casosreales, donde no se cumple con lasrecomendaciones anteriores.

En el caso de losas, el problema se agrava si elrefuerzo debe disponerse en dos direcciones, porejemplo, alrededor de un hueco, o en caso dearmadura especial alrededor de un soporte, pararesistir punzonado.

En el caso presentado del soporte, el problema fuemás complejo pues el proyecto era con una longitud(altura del piso) de 3,50m. En este caso, debenindicarse precauciones para la altura de llenado dehormigón, y criterios para asegurar la compacidad.

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5.3 Dibujos con computadora

El dibujo de planos, planillas y detalles con computadoraestá comenzando a tener su patología propia.

Como criterio general, se aconseja revisar no solamentesobre la pantalla del PC, sino en una impresión sobrepapel. Aquí es donde se tiene una visión completa delplano, tal como será en la etapa final.

Se indican a continuación algunas de lasincorrecciones observadas y algunas recomendaciones.

Cuando se detalla en las plantas el despiece de laarmadura rebatida de las losas, muchas veces seobserva que, en caso de apoyos sin continuidad, lasbarras no se llevan hasta el extremo del apoyo,generalmente vigas.

En casos de plantas similares (no iguales), porejemplo, niveles de planta tipo y de azotea, en quese parte para dibujar ésta, de la primera, y seintroducen las variantes, es frecuente queaparezcan en la planta de azotea elementos que nocorresponden y que son de la planta tipo; a vecesson elementos notoriamente incorrectos, perootras veces no, y estos casos son los de cuidado.

Se ha observado en planillas, de vigas por ejemplo,que se rellenan casilleros repitiendo uno de ellos, elmás común, y después se realizan, cuandocorresponda, las variaciones. Por ejemplo, serellenan todas las casillas de estribos de zonacentral con φ 6 c/20cm, y después se cambian lasque corresponden. Es frecuente cometer, en esaoperación, errores por descuidos.

Para el caso de planillas de vigas, por ejemplo, seaconseja entregar al operador del PC el borradorcon las mismas dimensiones de la planilla final. Larevisión se hace entonces, una vez hecha laprimera impresión, revisando cada columnadoblando varias veces el borrador y emparejandocada vez ambas láminas.

5.4. Aplicación de la Norma UNIT 5

En nuestro país, desde 1942 (1ª. versión de laNorma UNIT 5) está normalizada la redacción deproyectos de estructuras de hormigón armadopara edificios. La versión actual es de 1990 [25], y

recoge las variaciones que se produjeron debido alos nuevos diseños de estructuras, a los nuevosaportes realizados por los profesionales, etc.

Para casos corrientes se indican planillas deelementos estructurales (pilares, vigas, patines).Últimamente se utiliza también la presentación dela armadura en base a su despiece, detallando barrapor barra, proporcionado por adecuados software.

Se presentan a continuación algunas variantes a loindicado en la norma, que pueden ser de interés yque se justifican en cada caso.

a) En el apartado 4.7.3.2 de la norma hay unaprescripción para dibujo de pilares en planta, pero serecomienda la indicada en la figura (39). De este modoel dibujo de los pilares (y muros) tiene una expresiónunitaria dentro de la sección, y es mejor reflejo de larealidad. Otras ventajas de la propuesta son por unaparte la mejor expresión de las transiciones de formade los soportes, cuando son diferentes las dimensionesde las secciones y/o formas de un nivel a otro (lo queestablece la norma lleva a confusiones, por lo que seobserva en sus páginas 14 y 15 de la norma, a pesarque se trata de casos sencillos); por otra parte, losmuros (soportes con secciones alargadas, o en ele, ocon formas en u) cuando comienzan o terminanconstructivamente, no resultan con expresiones finalesadecuadas a una fácil comprensión.

b) La indicación de losa maciza del apartado4.5.2.1.2 está hecha para barras en las dosdirecciones, pero se dibuja solamente según elsentido de lectura principal. Se propone el símboloindicado en la figura (40), que se lee para los dossentidos (principal y secundario) según sea ladirección de la barra. El mismo criterio se aconsejapara losas nervadas. Esto es coherente con lanumeración de las vigas, en planta, que se hacepara los dos sentidos de lectura de los planos.

c) Respecto a la planilla de vigas, serecomienda completarla con nuevas columnas,correspondientes a cada tipo de barra, con lasprofundidades de los apoyos (figura (41)). Resultauna planilla más completa y más dificultosa pararellenar, pero que ayuda mucho para lacomprensión y control de la colocación de la barraen la obra. Compárese con la figura tercera delinciso 5.2.2.2 de la Norma UNIT 5 [25].

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20 6. PRINCIPAL BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA.

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[25] Instituto Uruguayo de Normas TécnicasNorma UNIT 5:90 (1ª. Revisión)REDACCIÓN DE PROYECTOS DEESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO.

El autor desea expresar su agradecimiento aquienes le proporcionaron incentivo, ayudas yaportes para la realización de esta ponencia: al Arq.Miguel Piperno por la transmisión de su experienciaprofesional en el tema abordado en el apartado4.2.c); a la Arq. Graciela Mussio por las sugerencias,ordenamiento y digitalización del texto y a la Arq.Carola Romay y el Bach. Daniel Chamlian por ladigitalización de los gráficos y ordenamiento finalde la ponencia, respectivamente.


H.Chamlian (*)

1. INTRODUCCION

Se presentan dos ejemplos de tipos estructurales conproblemática en las solicitaciones y, en cada uno deellos, se hacen recomendaciones para su determinación.

El primero trata sobre el diseño y ejecución deestructuras compuestas con barras de acero desección circular, comúnmente conocidas como defiligrana. Se utiliza principalmente en cubiertas degrandes luces y tiene mucha aplicación en nuestromedio y países vecinos, principalmente Argentina.En Uruguay no corresponden cargas por nieve niacción de sismos, lo cual es favorable.

La importancia del tema proviene del usogeneralizado de este tipo estructural, registrándosenumerosos casos de patologías. Precisamente estaponencia se motiva en el colapso de una estructuracon causa relacionada con las solicitaciones.

Se estudian los valores de las acciones que sedeben considerar, y se presentan conclusiones parael tipo de estructura del ejemplo. Se concluye quehay ausencias en la normativa vigente.

La exposición del tema se complementa consugerencias para el estudio de las correas, tensor ysoportes de apoyo de los arcos.

El segundo ejemplo se origina con motivo delproyecto de una estructura de hormigón armado,compuesta por una losa de grandes dimensiones enplanta, apoyada en vigas en todo su perímetro que, asu vez se apoyan en soportes verticales. El conjuntoes de varios niveles, todos ellos con grandessobrecargas. De acuerdo a las distintas escalas delesquema estructural, se plantean distintos métodosde análisis para determinar solicitaciones.

Una ponencia presentada en el 1er. Congreso de2004 sobre patologías en un proyecto con algunassimilitudes al de esta ponencia, fue importanteantecedente para proyectarla.

2. ESTRUCTURAS DE FILIGRANA.

El primer caso que se expondrá corresponde allocal de una industria textil, en el interior del país,

construida en los años 1988 y 1989. En la figura 1se observan las característica de la estructura:cubierta liviana compuesta de chapas Eternit, perfil7; planta de (65,00 x 20,80)m con junta central,correas (con luz de 5m) apoyadas en arcos (de luz20,80m), ambas constituidas con barras de acerolisas de sección circular, conformando estructurascomúnmente conocidas como de filigrana.

2.1 PatologíaDurante cierto tiempo (un año aproximadamente) seapiló desperdicio de la producción de lana en unsector exterior, junto al local, hacia un lado de lajunta. El viento provocó que se fuera depositando lanaen los valles de las ondas de las chapas de la cubiera,produciéndose cierta compactación y “pegado”. Ello seprodujo con mayor entidad en una mitad de lacubierta, a partir de uno de los apoyos (figura 2).

RECOMENDACIONES PARA LADETERMINACIÓN DE ACCIONESY SOLICITACIONES EN DOSTIPOS ESTRUCTURALESFRECUENTES

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ALCONPAT URUGUAY MONTEVIDEO JULIO2006 SEGUNDO CONGRESO URUGUAYO YPRIMER CONGRESO REGIONAL DE GESTIÓNDE LA CALIDAD, PATOLOGÍA Y RECUPERACIÓNDE LA CONSTRUCCIÓN


En un día de lluvia breve e intensa (octubre de1997) se produjo el derrumbe de la cubierta, enuna mitad, hasta la junta (véase la planta).

El caso podría ser considerado como de“encharcamiento”, es decir, patología provocadapor acumulación de agua en techos.

2.2 Acciones y solicitacionesPara comprender las causas del hundimiento esconveniente comentar las distintas acciones a lascuales puede estar sometida la estructura. Lassolicitaciones se determinan simplificando elesquema curvo del arco de circunferencia,transformándolo en una poligonal de ocho lados(véase la figura 3). En las figuras siguientes, sehan graficado las acciones actuantes sobre losarcos y las reacciones de los apoyos según suscomponentes verticales y horizontales.

En la figura 4 se grafican las cargas permanentes:pesos propios de las correas, arco y chapas de lacubierta, principalmente.

Respecto a valores de las sobrecargas, la normavigente a la fecha del proyecto y ejecución de laestructura era la UNIT 33:46 que, en el apartadoD-3ª (sobrecarga en techos) indicaba: “En techoscon pendientes mayores del 10% se considerará enlugar de aquellas una sobrecarga accidentalconcentrada de 100 kg en el punto másdesfavorable”. Por aquellas, se refiere al valor 150kg/m2. Es de aclarar que en la 1ª. revisión de laNorma UNIT 33:91, se aumenta el valor:

“4.3 Cargas variables en techos4.3.1. Cubiertas livianasSe debe considerar una carga concentrada de 150 daN en el punto más desfavorable de cada elemento estructural”.

En la figura 5 están los esquemas correspondientesa los valores de reacciones, en varios puntos deaplicación de la carga concentrada, según las dosversiones de la Norma UNIT 33.

Del comparativo con normas de otros países, elcomité de UNIT aumentó el valor de la cargaconcentrada (de 100 daN a 150 daN). Pero deacuerdo a los nuevos diseños de estructura(grandes luces, por ejemplo), y tal como se observa

en el caso estudiado, ese tipo de sobrecarga resultaincompleto, y es recomendable su complementocon cargas repartidas, total o parcial, en el tramo.

En la referencia bibliográfica [1] se indica unasobrecarga, en cubiertas livianas, de 30daN/m2. Elreglamento argentino CIRSOC 101, de julio de1982, prescribe:

“ 4.1.7 Sobrecargas para cubiertas inaccesibles, salvocon fines de mantenimiento.

4.1.7.1.1. Para cubiertas livianas (de acuerdo con los tipos definidos en la Recomendación CIRSOC 303 “Estructuraslivianas de acero”) y cubiertas no metálicas de hasta 0,5 kN/m2 de peso total, la sobrecarga a considerar en el cálculo será:

3º <= α <= 10º 0,30 kN/m2

10º < α <= 15º 0,22 kN/m2

15º < α <= 20º 0,15 kN/m2

20º < α <= 30º 0,12 kN/m2

30º < α 0,10 N/m2 ”

Como se observa, no hay indicación de aplicaciónde la carga repartida en forma parcial. A estosefectos, se debe destacar que en la bibliografíageneral, cuando se trata de estados de carga, lasobrecarga uniforme se aplica sobre todo el tramo.No se hacen aclaraciones de casos donde laaplicación parcial puede ser más comprometida.

En la figura 6 se grafica el valor de las accionesresultante de la aplicación de la CIRSOC 101, y lasreacciones. En la figura 7 se indican las acciones yreacciones en los apoyos provocados por el vientoactuando en dirección transversal, aplicando laNorma UNIT 50:84. El valor de las cargascorrespondientes al estado de “encharcamiento”,considerando agua en la cubierta (figura 2), estáindicado en la figura 8. Se ha esquematizado ysimplificado la carga en una mitad del arco.

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6


La estructura de la cubierta fue calculada con lacombinación de cargas de la Norma UNIT 33:46(vigente en aquel momento), figuras 4 y 5, y conacción del viento, figuras 4 y 7. Como resultado deello, resultó el diseño que se detalla en la figura 1,acorde con la normativa vigente.

Pero la estructura no resistió la combinación deacciones de las figuras 4 y 8. De las verificacionesefectuadas, resulta que varias partes de laestructura tenían el acero en estado límite(fluencia). El detalle de las verificaciones no se hapropuesto como objetivo de esta ponencia.

2.3 Ventajas e inconvenientesLas estructuras metálicas de filigrana tienen variasventajas, entre las que se destacan: el materialconstitutivo (barras de acero de sección circular)es fácil de obtener y está disponible en todo el país;son livianas, de fácil traslado y fácil montaje;poseen economía de material; se necesitan pocasherramientas para ejecutarlas (cortado, doblado ysoldado). Entre sus desventajas, que complican eldiseño y la ejecución se cuentan, principalmente,las uniones soldadas en cuanto a cantidad (unacorrea del proyecto del ejemplo tiene unas 105uniones soldadas, y son 238 correas, y cada arcoposee unas 600 uniones, y son 16 arcos); laincorrecta ejecución (o proyecto) repercute en laaparición de solicitaciones secundarias en losnudos, que los pueden comprometer seriamente.Conviene extenderse en este aspecto.

Para que no aparezcan excentricidades en losnudos, que provocan solicitaciones noconvenientes, los ejes de las barras deben cortarseen un punto C (figura 9). En los dos triángulosABC y CDE, igualando los cos a, y operando,resulta el valor del radio de curvatura (a eje) quedebe ejecutarse.

El valor del radio interior debe ser, entonces,(R – 0,5 . φ1)

Como se comprende, la tarea de control de laejecución es sumamente complicada y engorrosa.

Para criterios de proyecto de estructuras defiligrana una normativa muy utilizada en nuestropaís es la Recomendación CIRSOC 303, deArgentina, actualización 1984, en su capítulo 5:“Estructuras livianas construidas con barras deacero de sección circular“, [ 4 ].

Como complemento al tema de esta ponencia, seharán recomendaciones, principalmente de proyecto.

2.4 Correas de filigranaEl primero de ellos se refiere a las correascompuestas por tres barras, tal como se proyectóen el ejemplo.

Las acciones a las cuales están sometidas lascorreas se comprenden a partir de la observaciónde las indicadas para los arcos (figuras 4 a 7). Lacarga por metro debe dividirse entre 5 (distanciaentre arcos) y multiplicarse por 1,50 (distanciaentre ejes de correas). Las acciones en las correasson variables en dirección (vertical y normal alarco) y en sentido, según los estados de carga. Enel esquema, las cargas se deben concentrar en losnudos de la correa. Las proporciones de las correaspueden ser variables, según la inclinación de lacubierta (figura 10).

Otro aspecto de importancia está indicado en el“Manual de colocación, perfil 7 (sobretecho)” delfabricante, pág. 5, donde se aconseja el detalle de lafigura 11 de la fijación de la chapa con la correa.Esto determina que, en caso de succión, la acción seaplica en una sola de las dos barras superiores.

En la figura 12 se esquematizan las distintasacciones que actúan sobre las correas, con lasdescomposiciones correspondientes, paradeterminar las cargas que actúan en cada lado. Esde destacar que en la figura 12, c), deberíaconsiderarse, para el caso de succión por viento ycordón inferior comprimido, un porcentaje delesfuerzo de compresión (por ejemplo, el 10%),alternativamente en cada sentido, paraarriostramiento de la barra.

Para las combinaciones posibles de las cargas,deben superponerse los valores en cada una de lastres caras de la correa, y efectuar su estudio

La sobrecarga concentrada (de montaje) se aplica

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en el centro del tramo de las correas, para diseñarlos cordones superior (comprimido) e inferior(traccionado). En [ 1 ] y [ 5 ] este estado de cargatambién se lo utiliza para estudiar las barras de lasdiagonales próximas a los apoyos. En realidad,debería aplicarse la carga concentrada en el nudomás próximo al apoyo, pues esta situacióncompromete más a las diagonales (figura 13). Unasituación que debe evitarse es aplicar la cargaconcentrada (150/2 = 75 daN) en el centro deltramo entre nudos del cordón superior. Lo mismose aconseja para la ubicación de los apoyos de lascorreas en el arco (figura 14).

De acuerdo a lo indicado respecto a las acciones quedebe resistir cada correa, se concluye que muchaatención merece el detalle de los apoyos en losarcos, para resistir las descargas correspondientes.

Un problema que puede presentarse es la ejecuciónincorrecta en los extremos de las correas, cuandola diagonal próxima al apoyo se encuentra en lasituación de la figura 15, donde al no resistirflexión las barras pueden doblarse próximo a losapoyos o fallar por resistencia. A este respecto, esinstructivo el detalle que se presenta en manualesnorteamericanos (Architectural Catalog File, tomo1, 1969, figura 16), aunque se indica paraproyectos de mayor escala. Se observa que loscordones no son de barras.

2.5 TensorOtro elemento que requiere cuidado es el tensor.Para los casos frecuentes de carga (permanente,

eventuales verticales) los tensores están solicitadosa axiles de tracción y, finalmente, los soportesreciben descarga vertical de la estructura. Pero enlos estados de carga que interviene la acción delviento, en la dirección del tensor muyfrecuentemente existe una descarga que lo haceinoperante, pues produciría compresión. Por tanto,en esos casos la descarga horizontal en cabeza delos pilares lo deben resistir éstos como ménsulas(figura 17). Cabe preguntarse entonces, si esefectivo o conveniente proyectar tensores, en elcaso del tipo estructural que se está tratando.

Como complemento del tema de los tensores, debidoa su longitud y para tesarlo a efectos que actúeinmediatamente a su puesta en carga, y en caso detratarse de una sola barra, pueden disponerse piezasespeciales, por ejemplo, manguitos roscados.También en los extremos del tensor (apoyos) puedendiseñarse anclajes con roscas (figura 18). Dosobservaciones deben formularse:

- la sección real de la barra que resiste esla del núcleo interior de la rosca, cuya área esmenor que el área nominal;- la tensión admisible es un 20% menor a lanormal para una barra en tracción (CIRSOC 301) [3],por el efecto de entallamiento.

Ambas consideraciones tienden a aumentar eldiámetro nominal de la barra del tensor.

Para el caso que no se proyecten tensores, segúnse estudie con acción del viento o no, el esquemade los soportes puede resultar en ménsulasverticales, en general, con los problemas de estetipo estructural: luces de pandeo doble de la luz deproyecto, grandes momentos flectores, etc.

2.6 Alternativa de diseñoPara evitar un modelo como el indicado, en loscasos que sea posible, puede disponerse deelementos estructurales existentes,estructurándolos para cumplir además otrasfunciones, como las que se grafican en las

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figuras 19 y 20. La componente de las descargassegún el plano de la cubierta, en parte superior de lossoportes, lo resiste una gran viga con cordonescompuestos por correas y por la línea de apoyo queune la parte superior de los pilares (por ejemplo,carreras, canalones), elementos diagonales a efectosque en todos los casos de carga resistan tracciones(cruces de San Andrés de arriostramiento), ymontantes constituidos por parte de los arcos. Eldiseño debe responder a las exigencias de unelemento de gran luz, y debe disponerse deadecuados apoyos para resistir grandes descargas(pueden ser muros, estructura de tramos lineales,etc.). Como consecuencia de lo anterior, puedenresultar correas con mayores secciones de sus barras,diagonales de mayor diámetro cerca de los apoyos,etc. Con este diseño se disminuye la luz de pandeo delos soportes y éstos actúan apoyados en su extremosuperior. Para un estudio del análisis estructuralcorrespondiente, puede consultarse la referencia [ 7 ].

Como se desprende en este diseño, deben cuidarsemucho los detalles, tanto en su diseño como en suejecución. En este aspecto, debe existirentendimiento en el comportamiento estructuralpor parte de los ejecutores.

2.7 Cordón comprimidoOtro tema no menor a considerar es el esquema queresulta para el diseño del cordón comprimido de losarcos, que es el estudio del pandeo con una barrainicialmente curvada (figura 21), lo cual la comprometemás respecto a un caso normal de compresióncentrada. En el ejemplo, el valor de la excentricidad deproyecto es un poco mayor a 0,7 mm (L/570).

3. CONCLUSIONES DEL PRIMER CASO.

Como primera conclusión, y de acuerdo a lapatología descrita, es que corresponde una

revisión de la norma UNIT 33, principalmente enla determinación de sobrecargas en cubiertaslivianas. Es de utilidad el estudio del ReglamentoCIRSOC 101, con el agregado que las sobrecargaspueden ser repartidas parciales.

Como segunda conclusión, conviene efectuar unllamado de atención a los proyectistas yconstructores, debido a las dificultades emergentesen las estructuras de filigrana. Sumamentedificultosos son los controles que deben cumplirse enla etapa de ejecución. La actuación de profesionales,tanto en el proyecto como en la ejecución, esimportante, y debe ser solicitado por el Comitente.

Como complemento, es necesario disponer denormas y recomendaciones nacionales para eldiseño, ejecución y control de este tipo deestructuras metálicas.

La actuación de organismos estatales (por ejemplo,Banco de Seguros del Estado) solicitandoaplicación de normativas cuando corresponda, esimportante. Esto se realiza en el tema deAndamios, por ejemplo.

Puede argumentarse que el estado de cargas queactuó en el caso descrito en esta ponencia, fueexcepcional. Pero se muestra en la foto de la figura22 que puede repetirse en otros casos. Corresponde ala cubierta de un salón de clase de nuestra Facultadde Arquitectura (actualmente totalmente reformado),donde se depositaron hojas, tipo aguja, de un cedro,en las ondas de las chapas de la cubierta.

4. BIBLIOGRAFÍA DEL PRIMER CASO.

[ 1 ] Roberto DANNEMANNEL EMPLEO DE HIERRO REDONDO ENESTRUCTURAS METALICAS Y SUS LIMITACIONES.SOMISA. Argentina.

[ 2 ] CIRSOCREGLAMENTO CIRSOC 101. CARGAS Y SOBRECARGAS PARA EL CALCULO DE LAS ESTRUCTURAS DE EDIFICIOS.Argentina. Julio de 1982.

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[ 3 ] CIRSOCREGLAMENTO CIRSOC 301. PROYECTO, CALCULO Y EJECUCIÓN DE ESTRUCTURASDE ACERO PARA EDIFICIOS.Argentina. Julio de 1982. Actualización 1984.

[ 4 ] CIRSOCRECOMENDACIÓN CIRSOC 303. ESTRUCTURAS LIVIANAS DE ACERO.Argentina. Julio de 1982. Actualización 1984.

[ 5 ] CIRSOCEJEMPLOS DE DIMENSIONAMIENTO DE ESTRUCTURAS LIVIANAS DE ACERO SEGÚN LA RECOMENDACIÓN CIRSOC 303.Argentina. Abril de 1987.

[ 6 ] Adalberto BLODORNINTRODUCCIÓN AL CÁLCULO DE LAS ESTRUCTURAS ESTEREO ALIVIANADAS.XIV Jornadas Sudamericanas de IngenieríaEstructural. IV Simposio Panamericano deEstructuras. Buenos Aires. Octubre de 1970.

[ 7 ] A. SCARLAT – A. RUTENBERGREDUCTION DE LA LONGUEUR DE FLAMBEMENT DES POTEAUX DES HALLES INDUSTRIELLES A L ‘AIDE DESCONTREVENTEMENTS DES TOITURES.Annales de L’ ITBTP. No. 480.Enero de 1990. Francia.

5. LOSA DE HORMIGÓN ARMADO APOYADAEN SU PERÍMETRO.

El segundo ejemplo corresponde a una estructurade hormigón armado, de esquema sencillo,aparentemente. Se grafica en la figura 23. Es unalosa simplemente apoyada en todo su perímetro envigas que, a su vez se apoyan en pilares.

5.1 Método simplificadoEn un caso general de escala pequeña, puedeaplicarse un criterio simplificado para determinarlas solicitaciones de todas las partes, que consisteen el siguiente procedimiento:

- La losa puede estudiarse con auxilio detablas que se encuentran en los textos. Se hallanlos momentos de tramo, y en los apoyos losmomentos son nulos.

- Las vigas perimetrales se esquematizan conlas cargas correspondientes, con apoyos tipo “cuchilla”,resultando solicitaciones de momento flector con valornulo en los apoyos extremos, y esfuerzo cortante.

- Las vigas descargan en los pilares que,teóricamente, están sometidas a compresión centrada.

5.2 Correcciones normativasPara efectuar una aproximación al comportamiento realde la estructura, existen criterios constructivos yprescripciones en las normas que complementan elprocedimiento simplificado indicado antes. Por ejemplo,se exponen algunos a continuación. Los apartados quese citan se refieren a la norma UNIT 1050:2005.

- Organización de armaduras en las losasque contemplen momentos negativos en los apoyossin continuidad (apartado 51.2.5.4); armaduras enlas esquinas (apartado 51.2.5.5).

- Disposición de armaduras en las vigas paraque resistan momentos negativos en los apoyos sincontinuidad (barras tipo B y/o E, con adecuadosanclajes); estribos cumpliendo cuantías mínimas(apartado 39.1.3.3.1) y separaciones máximas (apartado39.1.3.3.1); armadura de piel (apartado 3.8.6).

- Respecto a los soportes debe considerarseexcentricidad accidental de la carga, que se supusoteóricamente centrada (apartados 36.3.1 y 43.2.4).Según la reglamentación española hasta 1998 debíadisminuirse en 10% la resistencia del hormigón encompresión, por efecto del hormigonado vertical(criterio que está sustentado en antiguos ensayos delaboratorio): la norma UNIT 1050, basada en la EH91, mantiene el criterio anterior (apartado 26.5).

5.3 Lecciones de un caso con patologíasEn el 1er. Congreso Uruguayo de Patología y Gestiónde la Calidad, 2004, referencia [11], se presentó unaponencia correspondiente a un caso de una losa de(10 x 14) m, espesor de 25 cm, apoyada en todo superímetro (figura 24). Debido a la baja resistencia delhormigón ejecutado, mucho menor a la especificadaen el proyecto, se presentaron deformaciones y fisurasde entidad, que motivaron refuerzos de la estructura.

Las fisuras permiten comprender elcomportamiento estructural, y se observan en losgráficos de la figura 25.

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23 24


- Fisuras en las esquinas de la losa, en carainferior según la bisectriz del ángulo, provocadaspor tracciones normales a ella. Las fisuras queaparecen frecuentemente en las esquinas de las losas,cuando en los dos apoyos no hay continuidad, sonperpendiculares a las anteriores y no tiene causalestructural, contra lo que es opinión corriente.

- Como complemento de la fisura anterior,en cara superior de las losas, en las esquinas, hayfisuras que son perpendiculares a la bisectriz.

- En sector central de las losas, en carasuperior, hay fisuras próximas y paralelas a lasvigas de apoyo, y son provocadas, probablemente,por los momentos negativos en los apoyos, aunque no tiene continuidad la losa.

- Fisuras provocadas por traccionesoriginadas en momentos torsores en las vigas deapoyo de la losa. Están presentes en las dos vigascentrales de un conjunto de cuatro vigas continuas.

Esta ponencia fue importante antecedente para elproyecto de una estructura cuya planta se muestraen la figura 26. Corresponde a un edificio de variosniveles, con grandes luces de la losa aislada, y consobrecargas de entidad.

5.4 Comportamiento estructural y procedimientomanual de cálculoLa comprensión del comportamiento de laestructura se hará simplificadamente a través deuna secuencia gráfica. A su vez permitirá aclararlas causas de las fisuras en el edificio y que seexpusieron precedentemente.

Dada la escala del proyecto, se notará la diferencia conel ejemplo de pequeña escala expuesto primeramente.

Imaginemos dos series de pórticos figura 27, uno deellos compuesto por un tramo horizontal con anchocomprendido entre los centros de la luz de lospilares contiguos (AB). El pórtico se completa conpilares en sus dos extremos, con rigideces a flexióncombinadas en cada extremo con rigidez a torsiónde las vigas en el ancho del tramo horizontal.

Como se comprende, considerando continuidadesen los extremos, el tramo horizontal presentarámomentos en sus apoyos.

En un caso límite, la losa tiene giro nulo en susextremos, y su situación se ilustra en la figura 28.En la otra situación límite, giro sin impedimentos(articulación), estaríamos en la situaciónsimplificada ya vista, correspondiente a la deltramo simplemente apoyado.

Como la rigidez del apoyo (soportes a flexión másvigas a torsión) no es infinito, existirá un ciertogiro. A efectos de cuantificar el momento de apoyode la losa, de acuerdo a normas, puede adoptarseentre (0,25.Mo), según UNIT 1050 [ 12 ] y [ 8 ], y(0,33.Mo), siendo Mo el momento de tramoconsiderando la losa biarticulada. Este valor, enrealidad, es variable a lo largo de las cuatro vigas.

Por tanto, en las vigas existirá, además de esfuerzocortante y momento flector, momento torsorvariable (figura 29). Como simplificación, se asumeque la variación en cada viga perimetral es linealcon máximo en los apoyos y cero en el centro deltramo en cada viga (referencia [10]).

A su vez, esos momentos torsores descargan en lospilares, provocando momentos flectores en ellos(figura 30). Considerando las dos direcciones, lospilares en el caso más general, estarán sometidos a

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25

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presoflexión oblicua, con luces de pandeo quepueden ser diferentes en los dos planos.

Estos criterios son válidos y posibles de cumplir enun cálculo manual del proyecto de la estructura.En el caso presentado, fueron aplicados para unpredimensionado de la estructura.

5.5 Aplicación de software para el cálculoEl proyecto final de la estructura fue realizado conel programa informático CYPECAD. Este softwarecalcula con un modelo tridimensional espacial ypermite definir los vínculos entre los distintoselementos. Tomamos de la referencia [ 13 ] lossiguientes conceptos.

Uno de ellos son los vínculos entre losa y vigas:conocido como empotramiento en borde, permitearticular total o parcialmente la losa y la cara de laviga. Otro es que debe reducirse la rigidez a torsión delos diferentes elementos que componen la estructura.Si no se realiza la reducción, se producen unosempotramientos que no reflejan el comportamientoreal de las uniones entre los distintos elementos entresí. La reducción de los valores produce unaredistribución de esfuerzos, lo cual conduce a unosarmados más acordes con la realidad constructiva.

La reducción de la rigidez a torsión es un aspectocorroborado por la experimentación, y plasmadoen la norma UNIT1050; por ejemplo, se indica enlos comentarios del apartado 39.2.1.

Por tanto, la reducción de la resistencia a latorsión (el software permite que el usuario adoptevalores dentro de ciertos entornos) disminuye el

empotramiento de la losa en las vigas, evitando unarmado excesivo por torsión en las vigas, y comoconsecuencia se produce mayores momentos detramo en la losa, redundando finalmente, por lasdos consideraciones, en una mayor seguridad delconjunto estructural.

Muy ilustrativo resulta lo señalado por el ing.Eduardo TORROJA : “ ... una estructura dehormigón armado trabaja no como se la calcula sinocomo se la arma”. Y el software permite calcular laestructura como se la quiere armar.

Se indica en los siguientes gráficos (31 a 34)proporcionados por el programa informático:

- momentos flectores Mx;- momentos flectores My;- momentos torsores,

todos ellos en las losas, y

- diagramas de solicitaciones en vigas V155a V158 (flectores, cortantes y torsores).

Los valores de las solicitaciones que se visualizanen estos gráficos no corresponden a la totalidadde las cargas.

Respecto a la rigidez a torsión, el programa considerauna escala entre 0 y 1, siendo el segundo con lainercia a torsión de la sección bruta de hormigón.

En los gráficos a) se adoptó un valor 0,2 y en losgráficos b) se calculó sin rigidez a torsión.

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31a

32a

33a

31b

32b

33b

a)

MOMENTOS SEGÚN LUZ MENOR

COEFICIENTE DE REDUCCIÓN

DE RIGIDEZ A TORSIÓN EN

VIGAS=0.2

M tramo max: 5000 daN * m

b)

MOMENTOS SEGÚN LUZ MENOR



VIGAS=0.0001


a)

MOMENTOS SEGÚN LUZ MAYOR



VIGAS=0.2

M tramo max: 1647daN * m

b)

MOMENTOS SEGÚN LUZ MAYOR



VIGAS=0.0001


a)

MOMENTOS TORSORES



VIGAS=0.2

M max: 1961 daN * m

b)

MOMENTOS TORSORES



VIGAS=0.0001

M max: 2158 daN * m


Respecto al encuentro entre losa y la cara de laviga, el programa considera valores entre 0 y 1,siendo el primero para un apoyo articulado y elsegundo para un apoyo empotrado. En ambos casosa) y b), se adoptó un valor 0,1. Es de destacar queel programa toma el valor 1 por defecto.

El proyecto de la estructura del ejemplo se procesócon los valores de los gráficos a).Los diagramas de solicitaciones de la figura 34, en a) serealizaron con una rigidez a torsión en el valor de laescala igual a 0,2, y en b) sin rigidez a la torsión.

6. CONCLUSIONES DEL SEGUNDO CASO.

Un mismo esquema estructural, de acuerdo a suescala, puede analizarse con variosprocedimientos, ya sea manualmente o con ayudainformática, con hipótesis simplificadas o conhipótesis más o menos complejas.

Siempre debe estar bien comprendido elcomportamiento real de la estructura. En un caso,entre otros aspectos, para disponer de adecuadoscriterios y detalles que salven aspectos nocontemplados en las simplificaciones. En el otrocaso, aún aplicando programas informáticos, paraingresar como datos las hipótesis adecuadas, einterpretar correctamente los resultados obtenidos.

Escribió el Arq. español Javier LAHUERTA: “ Errormuy extendido es pensar que el que maneja unordenador puede saber menos que el que opera amano. Es lo contrario, tiene que saber lo mismo dela disciplina de que hace uso, pero además tiene queconocer perfectamente el manejo del ordenador...”.

29

34

Agregamos que el conocimiento y dominio de lashipótesis del cálculo estructural debe ser mayorcuanto más completos sean los software que seutilicen; por ejemplo, los que analizan lasestructuras de un modo global-espacial.

En el ejemplo proyectado, y como en generalocurre, el estudio de casos patológicos essumamente importante, y opera como preventivopara evitar posibles problemas futuros.


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7. BIBLIOGRAFÍA DEL SEGUNDO CASO.

[ 8 ] José CALAVERACALCULO, CONSTRUCCIÓN, PATOLOGÍAY REHABILITACIÓN DE FORJADOS DE EDIFICACIÓN. 5ª. Edición.INTEMAC. España. 2002.

[ 9 ] REGLAMENTO DE LAS CONSTRUCCIONESDE CONCRETO REFORZADO(ACI 318-83) Y COMENTARIOS. 2ª. Edición. LIMUSA. México. 1989.

[ 10 ] IMCYC – Portland Cement AssociationDISEÑO DE EDIFICIOS DE CONCRETO DE POCA ALTURA. LIMUSA – Noriega. México. 1990.

[ 11 ] Gonzalo SERANTESRECUPERACIÓN DE ESTRUCTURA.1er. Congreso Uruguayo de Patología y Gestión de la Calidad en la Construcción. Montevideo. Setiembre de 2004.

[ 12 ] Instituto Uruguayo de Normas Técnicas.UNIT 1050:2005. PROYECTO Y EJECUCIÓN DE ESTRUCTURAS DEHORMIGÓN EN MASA Y ARMADO.

[ 13 ] CYPECADMANUAL DEL USUARIO.Alicante. Madrid. 2000.

8. CONCLUSIONES FINALES.

En los dos tipos estructurales tratados seexpusieron problemas en la determinación deacciones y solicitaciones en estructuras de lucesrelativamente grandes.

En dos ejemplos, uno de cada tipo, se presentaronpatologías severas.

Se sintetizan las conclusiones:

- Respecto al primer caso, estructurasmetálicas de filigrana, es necesario disponer denormativa para su proyecto, ejecución y controlesy, en particular, revisar la norma UNIT 33, en cuanto a valores de sobrecarga.

- En el segundo caso, losas aisladas dehormigón armado (se extiende también a losas conalgunos lados sin continuidad):

a) Como en todos los casos, pero con mayor énfasis en algunos, como el que se presenta en esta ponencia, es importante la comprensión del comportamiento real de las partes componentes de la estructura (losas, vigas, pilares), aún cuando se utilicen procedimientos simplificados.

b) El estudio de solicitaciones con ayuda de computadoras debe ser realizado,además de lo indicado en a), con dominio de las hipótesis, y con correcta interpretación de los resultados. Cuanto más sofisticados y completos (análisis espacial) sean los programas, más conocimientos debe poseer el usuario.

Agradecimientos:El cálculo de la estructura del segundo tema, conel software global-espacial, fue realizado por el arq.Daniel Chamlian, quién también preparó el análisisde solicitaciones con computadora del arco delprimer tema para esta ponencia.El autor desea expresar su agradecimiento a laarq. Graciela Mussio por el ordenamiento ydigitalización del texto y los gráficos.


La Sociedad de Arquitectos del Uruguayagradece a Sika Uruguay S.A.,empresa que con su auspicio

hizo posible este emprendimiento


algunas recomendaciones en casos … · 2.1.- macizas, que resisten en dos direcciones 2.2..-...

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