Sistemas Estructurales Compuestos

• junio 28, 2019
• Posted By Kevin Barboza Fallas

SISTEMAS ESTRUCTURALES COMPUESTOS

El sistema estructural compuesto preveé el soporte de cargas verticales u horizontales

Un sistema estructural compuesto es un diseño que se realiza con determinados procesos de análisis y dimensionamiento, responde a una necesidad de soportar cargas verticales u horizontales. Los sistemas pueden ser de diversos materiales, es importante elegir los materiales, acorde con el costo y la resistencia que se desea.

La combinación de dos o más materiales resulta más eficiente, existen elementos estructurales que de hecho son compuestos, entre ellos los cimientos, las columnas, las vigas y las losas de entrepiso. (Perea, 2012)

Cimientos

Los cimientos permiten soportar las cargas verticales y transmitirlas a la capa de suelo que existe bajo la estructura, posee las dimensiones necesarias para que las cargas muertas y vivas de la estructura, al transmitirse al suelo, no sobrepasen la capacidad de este y que las deformaciones del suelo no sean mayores a lo que la obra permite. Entre los materiales utilizados para los cimientos están las piedras naturales, propias del suelo, acero y concreto, como se muestra en la Figura 1.

En algunas ocasiones, muchas veces en labores portuarias, es necesario realizar una cimentación sobre terrenos deficientes y complicados como los fangos. Para evitar que la estructura se sumerja sobre el terreno fangoso, se toma provecho de capas grandes de arena que reducen en gran porcentaje el hundimiento.

También existe la alternativa de utilizar un emparrillado de madera como el que se muestra en la Figura 2, este es de encina previo al vertimiento del concreto, la combinación entre madera y concreto genera una distribución más estable de la carga puesto que la madera ocupa un área mayor que la que ocupa el concreto. (Ponce, S.F.)

En la teoría, el emparrillado debería de ocupar más que el área total de la obra, pero en la práctica es usual realizar dos simplificaciones. La primera va de la mano con la utilización del emparrillado únicamente en los lugares en los que haya cimientos de muros, de esta forma se reduce costos, la segunda tiene relación con el reemplazo de la madera de encina por el hormigón armado, mejor conocido como concreto reforzado. (Constructor Civil, 2011)

Columnas y vigas

Las columnas son elementos que soportan las cargas y transmiten su efecto hasta los cimientos. Una columna soporta principalmente cargas a compresión, pero también es necesario que resista a la flexión, debido a esto se realiza combinaciones del concreto con varillas de acero en mayoría de ocasiones. Las proporciones y ubicaciones del acero respecto a la columna dependerán de su relación entre la longitud y propiedades geométricas asociadas con su área transversal.

Las vigas son elementos horizontales capaces de soportar carga entre dos apoyos, sin generar transmisión lateral de estas cargas hacia las bases donde se apoya esta. Las vigas también se componen de hormigón reforzado con varillas de acero, esto debido a que estos elementos soportan flexión al igual que las columnas. La ubicación usual del acero se concentra en la parte inferior de la viga, puesto que esta es la sección que se encuentra bajo el efecto de fuerzas de tracción, y el acero trabaja muy bien a tensión.

Si se trabaja con estructuras de madera, es usual la utilización de placas metálicas y tornillos para las uniones entre columnas y vigas, esta alternativa supone un menor costo en la obra en muchas ocasiones. Existen placas metálicas que se colocan alrededor o en medio de los elementos de madera, como se muestra en las Figuras 3 y 4, estas se acoplan por medio de tornillos, en otras ocasiones se puede utilizar los tornillos sin necesidad de utilizar placas metálicas. (Midžić, 2011)

Losas de entrepisos

Un entrepiso es un sistema estructural que permite la edificación de una nueva planta sobre una o más plantas preestablecidas. Se ha desarrollado láminas especiales para la construcción de este tipo de sistemas, estas son llamadas comercialmente Metaldeck, estas láminas poseen un espesor de apenas 75 mm y poseen una resistencia de fluencia que ronda los 275 para la lámina de grado 40 y los 340 MPa para la lámina de grado 50.

La combinación de Metaldeck, en conjunto con concreto y una malla electrosoldada que da unidad a la losa favorece una reducción en la cantidad de concreto utilizado, por lo que se reducen costos en la obra, esto debido a la forma que posee el perfil de estas láminas (Figura 5). El peso del sistema y de la obra en general, también se ve reducido, por lo que las cargas que la estructura completa debe soportar son menores.

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Bibliografía

ACESCO. (S.F.). Ficha técnica de entrepisos. Atlántico, Colombia: Acerias de Colombia S.A.

Constructor Civil. (Marzo de 2011). Obtenido de http://www.elconstructorcivil.com/

Midžić, A. (2011). Madera acoplada con metal. Granada, España: Universidad de Granada.

Perea, Y. A. (2012). Sistemas constructivos y estructurales aplicados al desarrollo habitacional. Medellín, Colombia: Universidad de Medellín.

Ponce, M. (S.F.). La edificación y los cimientos. Sevilla, España: Universidad de Sevilla.