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Tecnología de la construcción Prefabricados derivados del cemento y estructuras
1ª edición: enero 2014
© Fundación Laboral de la Construcción© Tornapunta Ediciones, S.L.U. ESPAÑA
Edita:Tornapunta Ediciones, S.L.U.Av. Alberto Alcocer, 46 B Pª 728016 MadridTel.: 900 11 21 21 www.fundacionlaboral.org
«Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Di-ríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra (www.conlicencia.com; 91 702 19 70 / 93 272 04 47)»
ISBN OBRA COMPLETA: 978-84-15205-99-9ISBN: 978-84-15977-03-2Depósito Legal: M-2309-2014
Presentación
Objetivos generales
Elementos prefabricados derivados del cemento
Acciones a las que están sometidas las estructuras
Comportamiento y elementos de las estructuras
Comportamiento y elementos de los forjados
Tipos de forjado
Respuestas a los ejercicios de autoevaluación
ÍNDICE
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La estructura de un edificio u otro tipo de construcción tiene la misión de soportar y distribuir adecuadamente las cargas a las que se ve sometida y transmitirlas al terreno a través de la cimentación.
Las estructuras pueden estar compuestas por un entramado de elementos verticales (pilares y muros), horizontales (vigas, losas o forjados) o inclinados, e incluso curvos (arcos, bóvedas...). El material constitutivo de este entramado puede ser: acero, madera estructural, hormigón o una combinación de estos.
El contenido de este manual se concreta en el estudio de las estructuras, su función, sus elementos y, especialmente, de los forjados.
Así en el texto se introducen (unidad didáctica 1), inicialmente, los materiales que se fabrican fuera de la obra a partir de diversos procesos de industrialización, también llamados prefabricados, haciendo especial hincapié en aquellos destinados a formar parte de la estructura.
A continuación, en las unidades 2 y 3, se tratan las acciones y cargas a que está sometida la estructura del edificio, los elementos constructivos que la componen y la función de los mismos.
Por último, las unidades 4 y 5 se centran en los distintos tipos de forjados, sus elementos constructivos y el comportamiento de estos últimos dentro del forjado.
PRESENTACIÓN
Al finalizar el curso el alumno será capaz de:
• Diferenciar los diversos conglomerados prefabricados derivados del cemento.
• Conocer las acciones y cargas a que está sometida la estructura de un edificio, los elementos constructivos que la componen y la función de los mismos.
• Conocer los distintos tipos de forjado, su comportamiento y los elementos que los componen.
OBJETIVOS GENERALES
Unidad didáctica 1. Elementos prefabricados derivados del cemento
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INTRODUCCIÓN
En las próximas unidades didácticas se estudiarán diferentes soluciones estructurales de los edi-ficios, haciendo especial hincapié en los forjados.
Como paso previo, esta unidad se centra en los materiales que suelen prefabricarse, es decir, fa-bricarse fuera de la obra a partir de diversos procesos de industrialización.
En la mayoría de los casos, se trata de productos conglomerados derivados del cemento, esto es, que en su proceso de fabricación se utiliza el cemento para su elaboración.
Estos elementos no solo forman parte de la estructura, como es el caso de las viguetas o las bo-vedillas, sino también de otros elementos del edificio, como veremos a continuación.
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En la construcción actual cada vez es más habitual buscar soluciones que reduzcan la interven-ción de la mano de obra.
En este sentido, es lógico que progresivamente se utilicen más los productos que puedan pre-fabricarse, es decir, elaborarse fuera de la obra, y que se sustituyan las soluciones tradicionales por otras más industrializadas que permitan un ahorro económico y una reducción del tiempo de ejecución.
En especial, nos vamos a referir a los prefabricados de hormigón, debido a la facilidad de obtener conglomerados de gran calidad y de fácil elaboración.
Los prefabricados de hormigón presentan hoy día una gran variedad de productos que permiten un amplio abanico de usos, tanto en elementos estructurales como en soluciones de acabado, sobre todo, en pavimentación y revestimientos.
Este campo de la prefabricación de conglomerados derivados del cemento se ha desarrollado en gran medida debido a:
○ La posibilidad de utilizar cementos blancos, lo que permite conseguir una amplia variedad de colores.
○ Al hecho de poder disponer de moldes y encofrados de formas especiales y con texturas diversas. ○ Disponer, sobre todo, de cementos de altas resistencias que permiten conseguir procesos de ela-boración rápidos.
La mayoría de los productos prefabricados se obtienen a partir de dos sistemas distintos de fa-bricación:
Por prensadoEste sistema consiste en someter a la masa de mortero u hormigón, que debe conformar el pro-ducto, a un proceso de prensado para el que se utilizan especialmente consistencias secas o plásticas.
Por moldeadoEste sistema consiste en verter dentro de un molde o encofrado la masa de mortero u hormigón, que suele tener una consistencia blanda o fluida.
Para el estudio de los diferentes productos que se utilizan en la construcción, seguiremos el cri-terio de organizarlos en función de su uso como elementos para estructuras, para cerramientos, para cubiertas, para revestimiento y para pavimentación, dejando un apartado final destinado a productos diversos cuya aplicación en la construcción actual es muy específica.
La figura 1 te ofrece una clasificación de los conglomerados prefabricados derivados del cemento.
1. LOS CONGLOMERADOS DE CEMENTO EN LA INDUSTRIALIZACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN
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Los productos conglomerados prefabricados son aquellos confeccionados fuera de la obra, a partir de un proceso de industrialización.
La mayoría de estos productos se obtiene por dos sistemas: por prensado o por moldeado.
PREFABRICADOS DERIVADOS DEL CEMENTO
Según su uso
• Bovedillas y casetones
• Jácenas
• Cerchas
• Riostras
– Autoportantes o autorresistentes– Semirresistentes
PARA ESTRUCTURAS HORIZONTALES
– Alveolares pretensadas– Placas armadas– Nervadas
• Viguetas
• Placas para forjados
– Comunes– Macizos– Aligerados
PARA CERRAMIENTOS• Paneles
• Bloques de hormigón cara vista
PARA ESTRUCTURAS VERTICALES
• Pilares
• Bloques de hormigón
• Teja hormigón
• Placas fibrocementoPARA CUBIERTAS
• Panots, terrazo, adoquín, etc.
• Aplacados
PARA PAVIMENTOS Y REVESTIMIENTOS
– Vierteaguas– Cajas de persianas– Shunts, etc
– Depósitos – Arquetas– Postes– Tuberías, etc.
• Piezas especiales
• MoldeadosOTROS PREFABRICADOS
Figura 1. Clasificación de los conglomerados prefabricados
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Figura 2. Viguetas prefabricadas de hormigón
2. PREFABRICADOS UTILIZADOS EN SISTEMAS ESTRUCTURALES
En la construcción de la parte estructural de un edificio interviene un gran número de elementos que se obtienen a partir de la industrialización.
Debido al amplio abanico de productos que se fabrican hoy día con aplicación en el sistema es-tructural del edificio, los presentamos a continuación en función de que se utilicen en las estruc-turas horizontales o verticales del mismo.
2.1 Productos prefabricados para estructuras horizontalesa. Viguetas prefabricadasEn las estructuras horizontales debe señalarse, ante todo, un tipo de elemento esencial en la construcción de los forjados: las viguetas.
Las viguetas prefabricadas son elementos destinados a conformar los forjados de un edificio.
Se presentan bajo diferentes tipologías, que reconocerás por la forma de su sección.
Por un lado, se dispone de las viguetas denominadas autoportantes o autorresistentes, cuya sección puedes observar en las figuras 2 y 3.
Se trata de viguetas que pueden colocarse en obra y entrar en carga por sí mismas sin precisar, por lo general, de apuntalamiento previo.
Las viguetas autoportantes o autorresistentes pueden colocarse en obra y entrar en carga por sí mismas, sin precisar de apuntalamiento previo.
Vigueta autorresistente Vigueta semirresistente Vigueta semirresistente
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Por otro lado, tenemos las viguetas semirresistentes, muy habituales hoy día en la construcción de forjados unidireccionales, y cuya sección puedes observar en las figuras 2, 3 y 4.
Básicamente tienen la misma forma que las autoportantes pero sin la cabeza superior, por lo que precisan de otros elementos del forjado, como el hormigón de relleno del entrevigado y la chapa de compresión, para adquirir sus características de resistencia previstas.
Las características de trabajo y diferencias de comportamiento de unas a otras las estudiarás en la Unidad Didáctica destinada a los forjados.
Son unos prefabricados que deben responder a elevadas exigencias de resistencia. Por ello, se confeccionan con mezclas ricas en cemento, entre 300 y 400 Kg/m3, que permiten además un proceso de desmoldeado rápido, como exige la prefabricación actual.
Figura 3. Viguetas prefabricadas de hormigón
Figura 4. Viguetas semirresistentes
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Las viguetas semirresistentes precisan de otros elementos del forjado, como el hormigón de relleno del entrevigado y la chapa de compresión, para adquirir sus características de resistencia previstas.
b. Bovedillas y casetonesEn la construcción actual sigue destacando el uso de las bovedillas cerámicas, sobre todo, en los sistemas estructurales tradicionales. Sin embargo, cada vez es más habitual la utilización de bo-vedillas y de casetones de hormigón, en especial en el caso de forjados bidireccionales.
Con ellos se consigue, por un lado, un tipo de forjado con materiales mucho más similares entre sí y, por otro, unas características de ligereza de peso y de aislamiento térmico mucho más inte-resantes, debido a la utilización de hormigones aligerados para su confección.
c. Placas para forjadosSe trata de una solución de forjado en la que desaparece la diferenciación entre el elemento por-tante o vigueta y el elemento de entrevigado o bovedilla.
El forjado se construye con estos elementos realizados en una sola pieza prefabricada en forma de placa, del espesor del forjado y de un ancho que varía de un tipo a otro de placa, aun cuando suele ser habitual la dimensión de 1,20 m.
Se trata, pues, de forjados que no disponen de elemento de entrevigado.
Con la colocación contigua de diversas placas se construye el forjado con gran rapidez, debiendo colocarse sobre las placas una chapa de compresión, que para determinadas tipologías no es siempre necesaria.
Las placas para forjados se realizan en hormigón armado o pretensado.
Figura 5. Placas alveolares prefabricadas de forjado
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15RECUERDA
Tres son los tipos de placas más utilizadas:
○ Las placas cuyo espesor es el del canto del forjado, como ocurre con el caso de las placas alveo-lares pretensadas Son las más utilizadas.
○ También son habituales las placas armadas planas, tipo “DC”. ○ Las placas nervadas, también conocidas como placas “TT”, muy habituales en edificios indus-triales y que se han ido extendiendo a otros ámbitos, utilizándose incluso en algunos casos en la construcción de viviendas.
Los forjados realizados con placas prefabricadas no disponen de elemento de entrevigado.
d. Jácenas y cerchas prefabricadasEn la construcción de edificios industriales suele ser habitual la utilización de estructuras to-talmente prefabricadas, mediante la colocación de pilares prefabricados de hormigón armado, que se estudiarán en un apartado posterior, así como de jácenas y riostras de unión totalmente prefabricadas.
Figura 6. Secciones de distintos tipos de placas prefabricadas para forjados
RESUMEN
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29
● Los productos conglomerados prefabricados son aquellos confeccionados fuera de la obra, a partir de un proceso de industrialización.
● La mayoría de estos productos se obtiene por dos sistemas: por prensado o por moldeado.
● Las viguetas autoportantes o autorresistentes pueden colocarse en obra y entrar en carga por sí mismas, sin precisar de apuntalamiento previo.
● Las viguetas semirresistentes precisan de otros elementos del forjado, como el hormigón de relleno del entrevigado y la chapa de compresión, para adquirir sus características de resistencia previstas.
● Los forjados realizados con placas prefabricadas no disponen de elemento de entrevigado.
● Las cerchas prefabricadas son piezas de hormigón armado o pretensado que tienen la función de soportar las viguetas y las placas de cubrición que conforman la cubierta de un edificio industrial.
● Los paneles de cerramiento son placas rectangulares de hormigón armado prefabricadas, que se utilizan para los cerramientos exteriores de edificios industriales prefabricados.
● Los bloques aligerados son prefabricados que, en su proceso de elaboración, se han utilizado áridos de características particulares que les confieren propiedades específicas de ligereza y de aislamiento térmico.
● El fibrocemento es un conglomerado de hormigón en el que para su elaboración se utiliza el amianto como árido.
Su uso está en retroceso por su negativa influencia sobre la salud.
TERMINOLOGÍA
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Alveolar:Que tiene cavidades o huecos.
Canto:Grueso o cara más estrecha de una pieza o elemento constructivo. Arista de ángulo saliente que forman dos caras contiguas. Cuando se habla de un forjado la expresión “canto” se refiere a la sección o grueso del mismo.
Entrevigado:Conjunto de piezas como, por ejemplo, las bovedillas que llenan el espacio entre dos viguetas de un forjado.También se da este nombre a la distancia de separación entre dos viguetas.
Forjados bidireccionales: Forjados en que su nervios resistentes se orientan en dos direcciones, apoyándose, por tanto, en sus cuatro extremos.
Poliestireno expandido:Material de origen plástico, conocido comúnmente como “porexpan”. Se utiliza para el aislamien-to térmico, debido a la incorporación de celdillas de aire en su interior. Se estudiará en una próxi-ma Unidad.
Pretensado:El hormigón pretensado es aquel prefabricado de hormigón cuyas armaduras han sido someti-das a un esfuerzo de tracción previo al hormigonado. Al finalizar el hormigonado se destensan las armaduras, es decir dejan de someterse al mencionado esfuerzo de tracción, lo que conlleva a que la armadura provoca un esfuerzo de compresión sobre el hormigón que la recubre. Esta compresión provoca sobre la pieza una deformación o contraflecha, contraria a la deformación que presentaría cuando la pieza entrase en carga. Con ello se reduce la deformación final, lo que permite conseguir mayores luces o resistir mayores cargas.
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