martes, 26 de abril de 2011

Principales Formas Estructurales del Concreto Reforzado.


Las  figuras  que  siguen muestran algunas  de  las principales formas  estructurales del  concreto reforzado. Más adelante en este volumen se discuten métodos pertinentes de diseño para muchas de ellas.

Dentro de  los sistemas estructurales para entrepisos de edificios  se pueden mencionar el  entrepiso de placa y viga monolítica que se muestra en la figura  1.1, el  sistema de viguetas en una dirección de  la figura  1.2, y el sistema  tipo placa plana sin vigas que se muestra en la figura  1.3.

FIGURA 1.1 Losa de entrepiso de concreto reforzado en una dirección con vigas monolíticas  de apoyo.


FIGURA 1.2 Sistema de entrepiso de viguetas en 2 direcciones apoyado sobre vigas monolíticas de concreto y  riostra transversal  en la esquina.



FIGURA 1.3 Losa de entrepiso de placa plana sin vigas, apoyada directamente sobre columnas.

El  entrepiso  de  losa plana  que  se muestra  en  la  figura  1.4, frecuentemente usado  en  edificaciones más  cargadas  (como bodegas),  es  similar al  sistema de  entrepiso  de placa plana, pero utiliza mayores
espesores  de placa alrededor  de  las  columnas,  al  igual  que  columnas  acampanadas  en  la parte  superior para  reducir  los esfuerzos  y aumentar la resistencia en  las zonas de apoyo. La elección entre éstos y otros  sistemas de entrepiso y  cubierta depende de requisitos  funcionales, cargas,  luces  y espesores permisibles  de  elementos,  al  igual que de  factores económicos  y estéticos.

Cuando se requieren  luces  libres  largas para cubiertas,  se pueden utilizar cascarones  de  concreto que  permiten el uso de  superficies  extremadamente  delgadas, a menudo más delgadas que  una  cáscara de huevo. La cubierta en placa plegada de la figura 1.5 se puede construir fácilmente ya que está compuesta de  superficies planas. Estas cubiertas se han utilizado  para  luces de 200 pies y más. Los cascarones  cilíndricos de  la figura  1.6 son también fáciles  de  construir debido  a su curvatura  simple y
uniforme;  su comportamiento estructural  y el rango de  luces  y  cargas  son  similares  a  los del  sistema de placa plegada.


FIGURA 1.4 Sistema de entrepiso de losa plana, sin vigas pero con mayores espesores de placa alrededor de las columnas y columnas acampanadas  en la parte superior para absorber concentraciones  locales de fuerzas.



FIGURA 1.5 Cubierta de placas plegadas con una luz de 12 metros que, además de soportar las cargas normales de cubierta,  sostiene el cuarto piso mediante un sistema libre de columnas interiores.


FIGURA 1.6 Cubierta de cascarones cilíndricos que proporciona un espacio  interior libre de columnas. 

Los  cascarones  de  cubierta  con doble curvatura pueden generarse a partir  de  curvas matemáticas tales  como arcos  circulares, parábolas e hipérbolas, o pueden conformarse a partir de  combinaciones complejas de  formas. El paraboloide  hiperbólico, definido por una parábola  cóncava hacia abajo con movimiento a  lo largo  de una trayectoria parabólica  cóncava hacia arriba,  ha  sido ampliamente  utilizado. Aunque se  trata de una  superficie de doble  curvatura, tiene  la propiedad  de  contener  dos sistemas de  líneas  rectas generadoras  que permiten  la utilización  de  formaletas rectas  de madera.

El domo  de  la figura  1.7, que  sirve de  cubierta a eventos  de  tipo artístico, consiste esencialmente en un domo circular pero  incluye superficies monolíticas, y de bordes curvados hacia arriba, para proporcionar  rigidez  y  resistencia  en estas  regiones  críticas.


FIGURA 1.7 Cascarón esférico en Medellín, Colombia. Las superficies de borde en voladizo proporcionan rigidez al domo lateral.


FIGURA 1.8 Puente en concreto sobre el río Magdalena en Colombia

El diseño de puentes  ha dado  la oportunidad para algunas de las aplicaciones más retadoras  y creativas  de  la  ingeniería estructural. El puente que se muestra  en  la figura  1.8 consiste principalmente en dos vigas  cajón  gemelas de concreto  apoyadas  sobre  pilas con  forma de Y. La  figura  1.9 muestra un intercambiador  vial, estructura  en concreto que permite  el  flujo  vehicular  en tres  niveles. El  espectacular Natchez

Trace Parkway Bridge de  la figura  1.10, una estructura en arco de dos  luces que utiliza elementos  de concreto huecos  y prefabricados,  sirve de soporte  a una autopista de dos carriles a  155 pies por encima del nivel del  terreno  en el  valle. Esta estructura  ha merecido  varios honores,  incluyendo premios de  la American Society  of Civil Engineers y  de  la National Endowment  for  the Arts.
Los tanques  cilíndricos de concreto  se utilizan ampliamente para almacenamiento  de agua o como parte de plantas de tratamiento de aguas residuales. A menudo, los tanques cilíndricos se preesfuerzan circunferencialmente  para mantener  la compresión  en el concreto y  eliminar  el  agrietamiento que de  otra manera  produciría  la presión  interna  (figura  1.11).

Las  formas estructurales de  las  figuras.  1.1  a  1.11 difícilmente constituyen  un  inventario  completo, pero son ilustrativas de las formas compatibles  con las propiedades del concreto reforzado o preesforzado. Elias ilustran  la adaptabilidad del material a una  gran variedad de  estructuras y  componentes estructurales  unidimensionales  (vigas,  riostras,  columnas), bidimensionales  (losas, arcos, pórticos  rígidos) y  tridimensionales  (cascarones,  tanques). Esta variabilidad  permite adaptar  la  forma de  la estructura a  su función de una manera  económica,  y  proporciona al arquitecto y  al ingeniero  disefiador una amplia gama de posibilidades para  soluciones  estructurales estéticamente  satisfactorias.


FIGURA 1.9 Intercambiador vial de Carabineros en Medellín, Colombia.


FIGURA 1.10 Natchez Trace Parkway Bridge, cerca a Franklin, Tennessee, una estructura de dos luces en arcos de concreto merecedora de premios, que se levanta 155 pies por encima del nivel de terreno en el valle.

FIGURA  1.11 Tanques circulares de concreto utilizados en instalaciones para almacenamiento de malta en Cartagena, Colombia.

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