I. T. E. CATEDRA ARQ. GLORIA DIEZ
ESTRUCTURAS
DE FLEXION
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ESTRUCTURAS DE FLEXIÓN
Son aquellas que frente a las cargas de servicio, los elementos que componen el sistema están
solicitados a flexión simple, plana o compuesta.
Se las puede considerar como SISTEMAS ESTRUCTURALES DE MASA ACTIVA.
Son aquellos sistemas que actúan por continuidad de masa.
Tienen por objeto solucionar el conflicto direccional entre la horizontal del desplazamiento
humano y la vertical de gravedad terrestre, ocupando en lo posible la menor dimensión en
planta y por consiguiente optimizando el espacio para su uso.
El espacio de uso se encuentra solo interrumpido por los elementos verticales de apoyo
(columnas, pilares etc.).
MECANISMO SUSTENTANTE
La continuidad de masa, es decir la cantidad de material en cada sección, permite la acción
combinada de tracción y compresión (flexión simple), en unión con esfuerzos de corte en el
interior de la sección.
Esta cantidad de material en la sección transversal constituye su más grande inconveniente ya
que origina una significativa carga de peso propio y obliga a realizar un exhaustivo análisis de
cargas para poder determinar la posición optima de los apoyos, en función de la reducción al
máximo de las dimensiones de los elementos estructurales.
La acción de las cargas no coincide con el eje del elemento estructural, lo cual genera una
curvatura, producida por la rotación relativa de las secciones paralelas infinitamente cercanas.
Por acción de la carga y en función de la distancia entre la misma y los apoyos se genera un
momento que expresa la carga total que deberá absorber dicho apoyo.
Para equilibrar el Momento Flector, se produce un Par Interno, formado por las fuerzas de
compresión y tracción, multiplicado por el brazo de palanca (distancia entre las fibras
consideradas actuando a la compresión y la tracción).
En función de la altura de la pieza (distancia de las fibras sometidas a tracción y a compresión)
crece el momento de Inercia de la sección (al que entendemos como la oposición ejercida por
la forma de la pieza a deformarse), es decir aumenta su resistencia.
ELEMENTOS SOLICITADOS A FLEXIÓN
ELEMENTOS LINEALES - VIGAS
Denominamos así al elemento estructural lineal que, apoyado generalmente en dos puntos,
trabaja principalmente a flexión. En las vigas, la longitud predomina sobre las otras dos
dimensiones y suele ser horizontal y normalmente su sección es rectangular
En general las cargas son perpendiculares a su eje longitudinal,
por lo tanto la solicitación que las afecta es la flexión y corte
Estos elementos también pueden condicionar el proyecto por
sus dimensiones o su ubicación.
Al ser su función soportar losas de entrepiso y paredes, de
ellas dependerá su longitud, y en relación a esta se determina
su altura
Normalmente, al diseñar se hace coincidir las vigas con los
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límites de los ambientes, de modo tal que los tabiques divisorios descargan directamente sobre
ellas, y asi no afectan a las losas.
Cuando en un elemento estructural, el apoyo no permite generar la reacción sobre la recta de
acción de la carga, es decir, la acción de la carga no coincide con el eje del elemento
estructural, como vimos en el caso de puntales y tensores, y no puede descomponerse como
en los cables y arcos, la fuerza debe ser trasladada mediante un par, por lo que aparece un
Momento, que denominamos Momento flector. P
d
La deformación del elemento estructural
se expresa en el cambio de curvatura del Ra Rb
eje de la pieza
L
Al curvarse, dos secciones paralelas, infinitamente próximas entre sí han girado, de modo tal
que algunas de las fibras tienden a acortarse – se comprimen- y otra a alargarse – se
traccionan – en este caso las fibras superiores están comprimidas y las inferiores traccionadas
En el caso de un voladizo (balcón), la deformación
sería otra, y por ende las fibras traccionadas serán
las superiores y las comprimidas las inferiores
La combinación de los esfuerzos de tracción (D) y
Compresión (Z) en un mismo plano, perpendicular
a la sección transversal dan origen al Par Interno
que será quien se oponga a la acción
generada en dicha sección por las cargas
y las reacciones correspondientes a las
D mismas.
z
Z
z : brazo elástico o brazo de palanca
M = P . D
PAR INTERNO = D . z
= Z . z
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El Par interno es el encargado de equilibrar el efecto del Momento Flector originado por las
fuerzas exteriores y las reacciones de vínculo.
LOSAS
Son elementos superficiales horizontales solicitados a flexión.-
Se pueden materializar con hormigón armado o por medio de elementos prefabricados que
unidos sean trabajen en forma solidaria.
Losas armadas en una dirección
Apoyo
Según la disposición de la armadura principal las losas
se clasifican en losas armadas en una dirección cuando ly
el cociente entre la luz mayor y la menor sea mayor de 2
se arma en la dirección de luz menor.
Apoyo
lx
Se calcula para una faja de 1 m de ancho
y se predimensiona en función de la luz
Este tipo de losa cuenta con otra
armadura llamada de repartición
o secundaria, dispuesta
ortogonalmente a la principal, cuya
función es fijar las barras de ésta en
ubicación y posición, y proporcionar
cohesión
Losas armadas en dos direcciones Apoyo
Cuando el cociente entre los dos lados es menor
de 2, la losa se arma en ambos sentidos.
Debe tener apoyo en los cuatro bordes ya que se ly
arma en las dos direcciones, es decir tiene
armadura cruzada.
lx
La losa trabaja en mejores condiciones por una mejor
distribución de esfuerzos, por lo que la deformación
será menor y podrá entonces tener menos espesor,
pero requiere más armadura
. . . . . .
. . . .
Armadura de repartición
Armadura principal
lx . 2
ly
A la altura h debe sumarse el
recubrimiento para determinar
el espesor total de la losa “d”
Armadura de
repartición
Armadura principal
H = l .
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Losa nervurada
Puede ser considera similar a la losa maciza armada en una sola dirección, y se la utiliza para
cubrir luces más grandes.
La altura “h” se predimensiona del mismo modo, es decir :
lo que resulta un aumento considerable del peso propio.
l
d h
. . . .
a 70cm
Los espacios entre nervios pueden quedar huecos o con encofrado perdido (ladrillos
cerámicos, telgopor, etc.), que sirven además de aislante térmico.
Losas premoldeadas de viguetas y bloques
Es un sistema muy utilizado en nuestro medio,
ya que agiliza la construcción simplificando la
tarea de montaje y armado
.
Constituida por viguetas pretensadas (hormigón
precomprimido) y bloques cerámicos huecos,
permiten la construcción de entrepisos con menor peso, simplicidad y comodidad.
La zona de compresión se completa en obra, mediante el llenado de intersticios y recubrimiento
de 5cm desde la cara superior del bloque
Losas o placas con sistema”steel-deck”
Frecuentemente utilizado a nivel mundial,
está constituido por un “tablero metálico”
aproximadamente 1mm de espesor,
acanalado que es a la vez armadura y
encofrado de la losa de hormigón armado
CASETONADO
Son losas nervuradas cruzadas por lo cual son válidas las consideraciones hechas para las
losas cruzadas macizas y las losas nervuradas
Considerando que en el hormigón armado, por debajo
Del eje neutro, quien toma los esfuerzos de tracción es la
armadura, es posible agrupar las barras de acero en
nervios, retirando o reemplazando el hormigón por otro
material más liviano.
De este modo se da solución a ambos problemas.
Podemos cubrir luces de 6m o 7m sin que el peso propio
Sufra un incremento importante
h = l .
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Losa cruzada alivianada con encofrado perdido
EMPARRILLADO DE VIGAS
Visualmente es un sistema muy parecido al casetonado y por tanto da lugar a confusión,
aunque estructuralmente se comportan en forma muy diferente.
En el casetonado, visto en el punto anterior,
se trata de una losa alivianada, que se predimensiona
y trabaja como tal; en el emparrillado en cambio, el
esfuerzo principal es resistido por las vigas entrecruzadas,
y las losas son independientes, se apoyan y descargan
sobre las vigas.
Con este sistema se pueden cubrir luces aún mayores y
resistir grandes cargas.
LOSA SIN VIGAS
Son losas de armaduras cruzadas pero no tiene viga de borde (aparentemente), ya que en
realidad se refuerzan los mismo con acero, constituyendo una viga incluida en la masa de la
losa.
Los apoyos no pueden estar muy distanciados, es
decir no cubren grandes luces y se aconseja disponer
un voladizo perimetral.
Para evitar el punzonamiento o corte en los apoyos es necesario aumentar la superficie de
contacto entre la columna y la losa, disponiendo capiteles en las columnas, losas de refuerzo
exterior a la losa o incluyendo un refuerzo interior en la misma.
L1 L2 L3 L4 L5
L6 L7 Ll8 L9 L10
L11 L12 L13 L14 L15
Los nervios son en ambas direcciones,
por lo que al cruzarse determina
paralelepípedos que al ser retirados dan
forma a los “casetones”.
Este sistema permite cubrir luces
aproximadas entre los 7m y 12m.
En la actualidad se materializan frecuentemente
con losas premoldeadas pos-tesadas, que se
tensan una vez colocadas en obra, logrando así
aumentar las luces libres y por lo tanto optimizar el
sistema
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Losa de refuerzo Columna con capitel Refuerzo incluido en la losa
TABIQUES
Son elementos estructurales en los que predomina su superficie en relación a su espesor y
frente a cargas horizontales (viento o carga sísmica) se comportan como ménsulas empotradas
en la base.
Se construyen en hormigón armado y se utilizan en edificios en altura.
Como toma también cargas gravitacionales (verticales) ,
es decir su peso propio y la carga de los elementos
que apoyan sobre él, esta solicitado a FLEXO COMPRESION.
PÓRTICOS
Son estructuras formadas por barras horizontales y verticales unidas rígidamente en los nudos
Viga o travesaño
En el pórtico frente a la deformación producida por
cualquier tipo de cargas el nudo gira pero
columna o manteniendo la posición relativa de sus ejes.
Pie de pórtico
90º
Los momentos se transmiten del travesaño a los pies del pórtico, es decir actúan en forma
solidaria, esto permite salvar luces importantes y resistir grandes esfuerzos.
Pueden materializarse principalmente en hormigón armado, o en acero.
Deformación frente a cargas verticales
Deformación frente a cargas horizontales
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Simples
PLANOS
Múltiples
PÓRTICOS
ESPACIALES
Pórticos simples
Pórticos múltiples en edificios en altura
Century Tower – Tokio
N
N1
N1
F1
F2
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