Conceptos Fundamentales de Acciones y Elementos Estructurales

Acciones sobre Edificios y Estructuras

Las acciones fundamentales que pueden actuar sobre una estructura son:

• Acciones producidas por fuerzas gravitatorias.
• Acciones producidas por el viento y el sismo.

La estructura se configura mediante elementos secundarios (como los forjados) que transmiten las cargas a los elementos primarios (como los pilares).

Tipos de Vinculación entre Barras

Las barras de una estructura pueden vincularse entre sí de diferentes maneras:

• Empotramiento perfecto: Impide giros y desplazamientos.
• Nudo rígido: Las barras que unen el nudo se ven afectadas por giros y desplazamientos.
• Nudo articulado: El giro de una barra no afecta a las otras.
• Nudo libre: No tiene impedimento en giros ni movimientos.

Acciones sobre la Edificación y la Estructura

• Acciones sobre la edificación: Acciones exteriores que actúan sobre los elementos constructivos.
• Acciones sobre la estructura: En función de las soluciones constructivas, las acciones sobre la edificación producen acciones sobre la estructura.

Clasificación de Acciones

• Acciones permanentes: Peso propio, pretensado, acciones del terreno.
• Acciones variables: Sobrecargas de uso, viento, nieve, acciones térmicas y barandilla.

Estados Límite

Estados Límite Últimos (ELU)

Se asocian al colapso o a otro fallo de capacidad resistente de la estructura (seguridad de la estructura, seguridad de las personas).

Estados Límite de Servicio (ELS)

Se asocian a la pérdida de la capacidad de servicio de la estructura (estética, comodidad de las personas, funcionamiento de la construcción).

Forjados Unidireccionales

Función: Aportar rigidez, solidarizar horizontalmente los pórticos, aumentar la capacidad resistente a flexión y torsión, recibir las acciones y transmitirlas a los pilares y/o las vigas.

Tipos de Forjados Unidireccionales

• Losa maciza
• Losa aligerada
• Viguetas resistentes
• Semiviguetas
• Prelosa de hormigón
• Prelosa metálica
• Piezas especiales

Clasificación por Armadura

• Forjados armados (armadura pasiva)
• Forjados pretensados (armaduras activas)
• Forjado pretensado parcial (armaduras activas y pasivas)

Clasificación por Apoyo

• Forjados simplemente apoyados (mediante vigas de tramo): cada tramo es independiente, solo tiene flexión positiva y no hay compatibilidad de deformación.

Forjados Continuos

Clasificación por Construcción

• Forjado in situ: nervios hormigonados en obra.
• Forjado prefabricado: placas alveolares, placas PI.
• Forjados parcialmente prefabricados: viguetas armadas, viguetas pretensadas, semiviguetas pretensadas.

Tipos de Flechas

• Flechas instantáneas: Deformación directa que se produce por determinadas acciones.
• Flecha activa: Deformación máxima producida en un tramo de viga o forjado.
• Flecha diferida: Deformación final que experimenta un elemento tras estar sometido a cargas durante un tiempo prolongado.

Introducción al Hormigón

El hormigón está compuesto por agua, arena, áridos gruesos (gravas) y aglomerantes (cemento y cal).

Ventajas del Hormigón

• Trabaja bien a compresión.
• Se adapta a geometrías complejas.
• Buena durabilidad.
• Buena resistencia al fuego.
• Buena capacidad de absorción de energía.
• Compatibilidad de deformación con el acero.
• Buena relación prestaciones-coste.

Inconvenientes del Hormigón

• No trabaja bien a tracción (fisura).
• Comportamiento no lineal.
• Resistencia limitada.
• Tiene retracción.
• Roturas de tipo frágil.

Las barras de acero complementan estas carencias.

Denominación del Hormigón

T-R/C/TM/A (T=indicativo de hormigón, R=resistencia, C=consistencia, TM= tamaño máximo del árido, A=ambiente).

Hormigón Pretensado

Ventajas del Hormigón Pretensado

• Menor canto (menos peso).
• Ahorro en la cimentación.
• Eliminación de fisuración.
• Reducción de los plazos de construcción.

Inconvenientes del Hormigón Pretensado

• Control de obra cuidadoso.
• Personal especializado.
• Accesorios muy voluminosos.
• Garantizar protección frente a la corrosión.

Consideraciones Adicionales

• El esfuerzo más desfavorable de la estructura suele ser la flexión y el cortante.
• Las viguetas prefabricadas pretensadas son muy eficientes, ya que requieren menos trabajo en obra y tienen contraflecha.
• Las viguetas resistentes o autoportantes ahorran la mayor parte del encofrado (aunque se les debe sumar el mallazo y la capa de compresión). Las semirresistentes no requieren apuntalamiento, ya que vienen con las capas necesarias.
• Luces típicas para viguetas: máximas de 6.5 m (para un canto normal) y mínimas de unos 3.5 m.