6. LOS ELEMENTOS DE LAS ESTRUCTURAS

Sumario: 1. Elementos principales en estructuras. Los forjados: Forjados unidireccionales; Forjados bidireccionales o reticulares. Las vigas. Los pilares. 2. Otros elementos estructurales: Escaleras; Voladizos; Cerramientos: Fachadas y muros piñones; Paredes divisorias; Paredes de caja de escaleras; Paredes para cajas de ascensor; Muros de contención; Cubiertas. Edificios de uso industrial: La cercha; El pórtico.

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ELEMENTOS DE LAS ESTRUCTURAS

Edificación y construcción para bomberos

Tema 18 "Temario Sargentos"

Los elementos que generalmente nos podemos encontrar en las estructuras, tanto en las de muro de carga (incluidos los pilares que pueden estar en el interior de la construcción) como en las de pórticos, son variados pero principalmente los podemos resumir a los siguientes:

ELEMENTOS PRINCIPALES EN LAS ESTRUCTURAS

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1. LOS FORJADOS

También denominados losas o pisos, es un elemento estructural horizontal que recibe las cargas de forma directa y las transmite al resto de la estructura; es decir, son los elementos resistentes encargados de recibir y transmitir las sobrecargas. Además materializa la separación entre plantas consecutivas y desempeña funciones de aislamiento y soporte de acabados. 

Existen multitud de tipologías, sin embargo lo más habitual es clasificarlos de acuerdo a como están constituidos y como es el sistema de transmisión de cargas, existiendo así dos tipos de forjados que podemos diferenciar:

1.1. FORJADOS UNIDIRECCIONALES:

Se denominan así por transmitir sus cargas en una única dirección. 

Generalmente están compuestos por unas viguetas de hormigón armado o metálicas y unas bovedillas cerámicas, de hormigón o escayola. 

• Las viguetas pueden ser prefabricadas (hormigón pretensado o acero, etc.), semi-prefabricadas (semiviguetas, viguetas resistentes, viguetas de "violín", etc.) o fabricadas "in situ". Sobre ellas se coloca un mallazo de acero y se vierte una capa de hormigón, denominada capa de compresión. La capa de hormigón rellena los senos existentes entre las bovedillas y las viguetas y forma una capa sobre ellas de unos centímetros de espesor.

• Las bovedillas no tienen misión resistente, su único fin es actuar como encofrado perdido y servir de molde a la capa de compresión. Los esfuerzos son transmitidos de la capa de compresión a las viguetas y estas lo transmiten a las vigas, que a su vez lo transmiten a los pilares.

1.2. FORJADOS BIDIRECCIONALES Y RETICULARES:

Estos tipos de forjados se denominan así por transmitir las cargas en las dos direcciones, ya sea por llevar dichas cargas a los entramados de dos direcciones (pórticos entrelazados) o bien directamente a los pilares a través de la formación de una retícula de elementos nervados de hormigón armado, entre los cuales se colocan las bovedillas, bloques de áridos ligeros o encofrados de plásticos recuperables; siendo su aspecto final el de una retícula lisa o con casetones (reticulares). Las cargas se transmiten a través de los elementos nervados a las cabezas de los pilares, zona en la que no existen casetones y en la que suele haber una gran cuantía de armaduras.

Como anteriormente hemos mencionado, los pisos, losas, solados o forjados desempeñan funciones adicionales a la de transmisión de cargas; por ello estos se componen fundamentalmente de tres partes distintas:

• Elementos de la sustentación: 

Son aquellos que reciben las cargas, como:

1. Viguetas o semiviguetas: de madera, hormigón, metal o mixtas.
2. Vigas: de madera, hormigón, metálica,
3. Forjados de relleno, losas de hormigón armado, macizas, aligeradas nervadas....

• Revestimientos:

Son las pavimentaciones acabadas que se colocan sobre los elementos de sustentación, embaldosado, parquet de madera, revestimiento sintético, etc.

• Cielo raso:

Son los techos colocados bajo los elementos de sustentación, como los enlucidos de yeso, las placas prefabricadas de materiales de diferentes clases, etc.

2. LAS VIGAS

En los forjados tradicionales las vigas eran muy aparentes y de mucho mayor canto que las viguetas; en realidad, éstas se "apoyaban" sobre ellas. En la actualidad se suelen utilizar los llamados "forjados planos" en los cuales, las vigas tienen el mismo canto que el forjado, y las viguetas quedan "embebidas" en ellas. 

Las vigas son elementos de hormigón armado, metálicas o mixtas, aunque antiguamente se utilizó fundamentalmente la madera (mobila). En el caso de que las vigas sean de hormigón, su sección es rectangular o cuadrada y pueden sobresalir del forjado (forjados tradicionales) o no (forjados planos); de ser metálicas, están constituidas por perfiles de acero simples o compuestos. 

Cuando son mixtas, constan de un perfil metálico en la parte inferior que absorbe los esfuerzos de tracción y una cabeza de hormigón armado que absorbe los esfuerzos de compresión, ambos sólidamente unidos mediante garras o "conectores”. La viga es un elemento horizontal que generalmente está sometido a esfuerzos de flexión.

3. LOS PILARES

Son elementos verticales que reciben las cargas que le transmiten las vigas o directamente los forjados, cuyos esfuerzos principales son los de compresión y de pandeo debido a las cargas axiles. 

Estos se construían antiguamente basado en estructuras de fabrica de ladrillo macizo o sillería unidos o compactados por morteros, también fueron en ocasiones construidos a partir de columnas metálicas o fundición. Sin embargo, hoy en día prácticamente todas las construcciones utilizan hormigón armado para su proyecto, ya que dicho compuesto absorbe adecuadamente los esfuerzos referidos anteriormente. 

Es de vital importancia las uniones que se realizan de estos elementos con los cimientos (pies) como con las vigas o forjados (cabezas).

OTROS ELEMENTOS EN LAS ESTRUCTURAS

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Junto a los elementos estructurales propiamente dichos, existen otros elementos que además de poseer otros tipos de funciones (como servir de comunicación horizontal y vertical, sectorización y compartimentación, protección contra agentes atmosféricos, aislamiento y confort, embellecimiento, etc.), a veces, forman parte de la propia estructura o simplemente arriostran y confinan el conjunto de la edificación; consiguiendo así un sistema de edificación sólido, estable y seguro. 

Entre ellos podemos destacar los siguientes:

1. LAS ESCALERAS:

Las escaleras y cajas de escaleras son elementos de unión transitables, que a través de escalones sucesivos, nos permiten acceder a los diversos niveles de una edificación. Además dichas cajas de escalera nos sirven para arriostrar el conjunto interior de la edificación, las cuales están construidas con muros. 

El diseño de las escaleras viene regulado por normas, las cuales nos proporcionan unas dimensiones con el fin de que su utilización sea cómoda. 

Las distintas partes a proporcionar en una escalera son: peldaños (huellas y contrahuellas), anchos, altura de barandillas, pendiente, tramos o cantidad de escalones sin descansillo, etc.

2. VOLADIZOS:

Son normalmente aquellos elementos denominados balcones, terrazas, miradores, galerías, etc. Estos elementos son por lo general empotrados como losas en voladizo en los tramos del forjado, como empotramientos de los muros de carga, o simplemente como prolongación de dichos forjados; de forma que ocupan espacios total o parcialmente abiertos al aire libre y que están protegidos por elementos verticales como las barandillas, los antepechos, los quitamiedos o incluso elementos acristalados y reforzados.

3. CERRAMIENTOS:

Son los parámetros que delimitan el perímetro del edificio. Cuando la estructura es a partir de muros portantes, los cerramientos son casi siempre parte de la estructura resistente. Sin embargo, en las estructuras de pórticos, los cerramientos cumplen una misión exclusivamente de aislamiento y confort.

En la actualidad son frecuentes los cerramientos basándose en paneles tipo "sandwich", fundamentalmente en naves industriales y edificaciones prefabricadas. 

• Se denominan paredes o murosa aquellos elementos que suelen realizar funciones portantes verticales y que tienen secciones rectas muy alargadas. 

• Los tabiques, en cambio, no tienen función portante alguna. 

Como elementos de cerramiento tenemos los siguientes:

• Fachadas y muros piñones:

Constituyen en general el conjunto de las paredes exteriores o de fachada. Aparte de su cualidad portante deben ofrecer también un aislamiento térmico y acústico suficiente.

• Paredes divisorias:

Sirven por lo general de apoyo intermedio a los pisos o forjados y proporcionan arriostramiento a la construcción o edificación. En ocasiones no tienen capacidad portante formando los tabiques de separación entre viviendas (de mayor espesor) o dentro de la propia vivienda (menor espesor).

• Paredes de caja de escalera:

Su misión fundamental es soportar las escaleras, arriostrar el conjunto interior del edificio y de dar protección a las personas.

• Paredes para cajas de ascensor:

Sirven para delimitar y como sustento de las operaciones que realiza las cajas de ascensor y los mecanismos que alberga, además de como elemento protector para las personas.

• Paredes medianeras:

Construidas sobre el límite de la finca, pertenecen a dos o más propietarios (normalmente fincas), separan edificaciones.

• Muros de contención:

Están destinados a oponerse al empuje, que las tierras o terrenos ejercen; por ello, soportan esfuerzos que tienden a volcarlos o deslizarlos.

• Cubiertas:

Constituyen el cerramiento superior del edificio y que protegen al mismo de los agentes atmosféricos. Sus formas pueden ser rectas (planas o inclinadas) o curvas (arcos, bóvedas y cúpulas).

En dichas cubiertas se pueden distinguir por lo general dos tipos de elementos o materiales: los llamados resistentes (pueden ser metálicos, de hormigón, de madera o mixtos) y los de cubrición (materiales que protegen al edificio). 

Según el uso de la edificación podemos distinguir entre:

1. Cubiertas planas: Formadas por el forjado de cubierta y una terminación que depende de que si la cubierta es o no visitable. En cualquier caso llevará un material para el pendienteado y una impermeabilización vista u oculta.
2. Cubiertas inclinadas: Estas pueden ser a una, dos o más aguas de inclinación o vertiente. Están formadas en la mayoría de los casos por el forjado de cubierta, tabiquillos de ladrillo hueco ("tabiquillos conejeros"), un tablero de apoyo de cubierta, un impermeabilizante y un material de cubrición, normalmente teja, pizarra, o piezas de hormigón ligero.

• Edificios de uso industrial:

En los edificios destinados a usos industriales (normalmente naves): Las cubiertas suelen ser a partir de cerchas o pórticos en forma de cubierta a una o dos aguas o en diente de sierra. 

La diferencia entre una cercha y un pórtico estriba en su forma de trabajo y con comportamiento diferente ante el fuego (sobre todo en su forma de colapsar), siendo:

1. La cercha: Es un elemento triangular que solo transmite a los puntos de apoyo esfuerzos de compresión. Se les reconoce por su aspecto triangular mallado, y por la existencia frecuente de un cordón inferior.
2. El pórtico: Es un elemento triangular que generalmente no necesita del cordón inferior para cumplir su función resistente, ni presenta la estructura mallada característica de las cerchas.