Sistemas Estructurales de Hormigón Armado y Pretensado: Tipología, Estabilización, Enlaces y Uniones

TMA 3: Sistemas de Hormigón Armado y Pretensado

Tipología y sistemas de estabilización de estructuras de elementos lineales

Sistema esqueleto

Se basa en pórticos de vigas y pilares.

1. Se utiliza a partir de 2 plantas (los pilares pueden tener una altura de 1 a 4 plantas).
2. Las vigas se apoyan en los pilares en ménsulas a media madera o se articulan sobre soportes.
3. Se usan placas alveolares para las forjados.

Sistema de pórticos

Son piezas enteras de vigas y pilares unidas entre sí.

1. Son difíciles de fabricar, transportar y manipular.

Sistema de estabilización: arriostramiento vertical

1. Efecto ménsula de pilares y muros sueltos. Los pilares están empotrados en la cimentación; el empotramiento absorbe los esfuerzos y se comporta como una ménsula, realizando uniones rígidas.
2. Efecto ménsula de núcleos. Se usa en edificios de varias plantas. La estabilidad se consigue mediante núcleos rígidos verticales.
3. Efecto pórtico. La unión entre viga y pilar es rígida (empotrada) y resiste los esfuerzos, dando continuidad.
4. Efecto diafragma. Un diafragma, por definición, es una estructura horizontal y plana cuya función es transmitir a los elementos verticales estabilizadores la acción de las fuerzas horizontales. Hay que cuidar que el forjado tenga sus componentes perfectamente enlazados. Se da en cubiertas y forjados; se usa una capa de compresión para asegurar el monolitismo.
5. Muros resistentes a cortante. Se emplean muros que funcionan como una viga de gran canto (van desde el suelo al techo). Funcionan en efecto ménsula, pero combinado con un gran espesor.
6. Bloques prefabricados. Se obtiene la estabilidad de la estructura mediante bloques completos prefabricados.

Enlaces y uniones

1. Transmisión de los esfuerzos a través de las juntas.
   • Los enlaces deben transmitir los esfuerzos para que el edificio no falle.
   • Las uniones deben enlazar perfectamente los distintos elementos.
   • Los enlaces deben transmitir los esfuerzos que actúan hasta la estructura estabilizante.
   • Los enlaces deben asegurar el funcionamiento de los sistemas de estabilización previstos.
2. Transmisión del cortante (necesita elementos metálicos).
   • Por adherencia: solo en elementos pequeños.
   • Por llaves: son caras dentadas.
   • Por rozamiento entre superficies: ambas superficies deben estar comprimidas.
   • Barras transversales de acero: efecto pasador.
   • Sistemas mecánicos resistentes a cortante.
3. Transmisión de tracciones (necesita elementos metálicos).
   • Armadura solapada: anclaje por adherencia.
   • Enlace mediante piezas atornilladas.
   • Soldadura: entre la armadura de espera de las piezas prefabricadas.
4. Transmisión de compresión.
   • Apoyo directo: la superficie debe ser lisa.
   • Uso de capa de regularización (de hasta 5 mm).
   • Láminas de neopreno: son de poco espesor; para grandes cargas se usan planchas metálicas.

Tipos de juntas

• Juntas resistentes a momentos flectores: empalme de las armaduras por solape, atornillado o soldado.
• Juntas articuladas (permiten movimiento): se emplean barras de acero con relleno de mortero en las cajas.
• Juntas resistentes a torsores: necesitan conexiones muy resistentes.
• Uniones húmedas: requieren vertido de hormigón para asegurar la transmisión de los esfuerzos a través de las armaduras solapadas o soldadas.
• Uniones secas: no requieren vertido de hormigón para transmitir los esfuerzos, sino para proteger las armaduras. Se realizan por atornillado o por soldadura.

Tipos de enlaces

Uniones entre pilar y cimentación

1. Empotramientos tipo cáliz. El pilar se introduce en el interior de una cavidad prevista en el interior de la cimentación y se hormigona. La profundidad de penetración del pilar en la cimentación debe ser de un 15% de la longitud del pilar. Entre las caras del pilar y la zapata debe haber de 5 a 10 cm de holgura. Este tipo de enlace se usa en pilares pequeños o medianos y tiene un armado muy fuerte en su zona inferior, por lo que su peso es muy elevado. No se puede usar con pilares muy largos, debido a que la cimentación no lo aceptaría. La puesta en obra y el aplomado del pilar son muy sencillos, debido a que permite grandes tolerancias de posición.
2. Empotramiento rígido en seco. Se realiza mediante soldadura o atornillamiento de piezas metálicas. Se usa pintura anticorrosiva para proteger la chapa.
3. Empotramiento rígido en seco con armadura de espera. El pilar posee orificios para introducir las armaduras de espera que salen de la cimentación. Hay que tener cuidado para que las barras no se muevan durante el hormigonado.

Uniones entre pilares

1. Empotramiento rígido soldado. Se coloca una chapa en cada uno de los cabezales de los pilares y se sueldan entre sí (entre ambas chapas hay una tercera que tiene la función de nivelador).
2. Empotramiento rígido hormigonado. Las armaduras se conectan y se sueldan; posteriormente se hormigona.
3. Articulada. Se utiliza para cargas inferiores a 40 tm. Se usa una pieza de neopreno para realizar la unión. Se hormigona después.

Uniones viga y pilar

1. Empotramiento rígido soldado. Las armaduras de espera de las vigas y del pilar se sueldan entre sí; después se hormigona.
2. Empotramiento rígido en seco con armadura de espera. La armadura de espera del pilar se introduce en el interior de los orificios que posee la viga.
3. Articulada. La viga se apoya sobre una pieza de neopreno que, a su vez, se apoya en el pilar; la viga y el pilar están unidos mediante un vástago de acero.
4. Apoyo deslizante. No tiene función estructural. La viga se apoya en una lámina de neopreno.

Uniones entre vigas

1. No deben realizarse broncales; si se realizan, deben evitarse la creación de esfuerzos torsores de gran magnitud.

Sellado de juntas

1. Sellado con silicona: mejor la silicona elástica que la plástica; se utiliza para sellar juntas exteriores.
2. Sellado con mortero: se utiliza en zonas interiores de la estructura que no serán vistas.
3. Juntas abiertas. Se emplean en fachadas con ventilación interior. Se colocan perfiles de plástico para impedir la entrada de agua.
4. Sellado con tubos de vacío. La junta tiene un tubo de goma al que se le extrae el aire para introducirlo, y se le vuelve a meter aire a presión para fijarlo en su interior.
5. Sellado con perfiles de plástico. Se usan para evitar la entrada de agua en las juntas.

Diseño de los enlaces (requisitos estructurales) y requisitos funcionales

1. Requisitos funcionales:
   • Aislamiento térmico: no se deben producir puentes térmicos.
   • Aislamiento frente al vapor de agua y estanqueidad.
   • Aislamiento acústico.
   • Durabilidad: evitar la oxidación del acero y la fisuración del hormigón (uso de resinas, pinturas o morteros).
   • Respuesta adecuada a las vibraciones.
   • Posibilidad de desmontabilidad.
   • Flexibilidad a las deformaciones.
   • Aspecto estético.
2. Requisitos estructurales:
   • Deben resistir los esfuerzos a los que se somete la estructura.
   • Uniones estables frente a los cambios de volumen.
   • Deben funcionar frente a cargas excéntricas y laterales.
   • Se deben tener en cuenta los esfuerzos transitorios.