Manual de construcción de estructuras – 1era parte Sistema Aporticado
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El manual detalla el diseño y construcción de estructuras utilizando el sistema estructural aporticado, enfatizando la importancia de vigas y columnas para la estabilidad de edificaciones. Se describen procesos constructivos, desde el encofrado hasta el vaciado de concreto, así como las técnicas necesarias para asegurar la durabilidad de las estructuras. El documento también incluye recomendaciones específicas para la correcta implementación de columnas, vigas y losas de entrepiso.
Manual de construcción de estructuras – 1era parte Sistema Aporticado
- 1. Instituto universitario de tecnología “Antonio José de Sucre” Extensión Barquisimeto Diseño de obras civiles - 72 Manual de construcción de estructuras – 1era parte Sistema Aporticado
- 2. Los sistemas estructurales a lo largo del tiempo han logrado servir como guía para la composición de una estructura, la cuál permitirá la estabilidad de una edificación o construcción. Existen diferentes métodos y maneras de emplearlos, cada una con ciertos beneficios, dependiendo de los materiales a disposición y de lo que se quiera lograr. Por tal razón , en el siguiente manual daré a conocer que es un sistema estructural aporticado que es uno de los mas usados cuyos elementos principales consisten en vigas y columnas. El presente manual esta diseñado con el fin de dar a conocer el procesos constructivo de dicho sistema, ofreciendo así una herramienta importante a los amantes de la construcción (estudiantes , incluso trabajadores). INTRODUCCIÓN.
- 3. SISTEMA APORTICADO Los elementos porticados, son estructuras de concreto armado con la misma dosificación columnas -vigas peraltadas, o chatas unidas en zonas de confinamiento donde forman Angulo de 90º en el fondo. parte superior y lados laterales, es el sistema de los edificios porticados. Los que soportan las cargas muertas, las ondas sísmicas por estar unidas como su nombre lo indica. • El porticado o tradicional consiste en el uso de columnas, losas y muros divisorios en ladrillo CARACTERISTICAS • Es el sistema de construcción más difundido en nuestro país y el más antiguo. Basa su éxito en la solidez, la nobleza y la durabilidad. • Un sistema aporticado es aquel cuyos elementos estructurales principales consisten en vigas y columnas conectados a través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales de análisis (x e y).
- 4. BASE DE PISO Es el piso base de superficie rugosa, intermedio entre el terreno y otro piso superior, de preferencia debe ser una losa de concreto que aísle del terreno natural el reto de la estructura para la base de piso se debe emplear una placa de hormigón de un espesor entre 7.5 cm y 10 cm como máximo. Debe tener una superficie rugosa y de poro abierto, además deberá estar libre de substancias que pudieran impedir la adherencia entre la sobre losa y la losa base PROCESOS Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS: • Antes de vaciar el concreto debe humedecerse la capa de base sobre la que se vaya a verter el concreto, teniendo el cuidado de no formar charcos. • De existir zangas bien sean por tuberías de agua cloacas u otras deben rellenarse y compactarse en capas de 20 cm, para evitar posteriores rupturas y asentamientos en los pavimentos. • Se deben colocar formaletas, la manera más común para construir pisos de concreto es hacerlo en franjas largas, iniciando la primera a la orilla de la pared y colocando la franja adyacente después que la primera ha endurecido o construyendo en franjas alternas. • La altura de las formaletas debe ser igual al espesor de la losa. Si se usan formaletas de madera su grosor deber ser, al menos, una tercera parte del espesor de la losa. formaletas
- 5. • Se debe colocar una malla de acero está no le da ningún refuerzo estructural a una losa vaciada sobre el piso. El único propósito del acero es mantener las grietas lo más cerradas posible. Como las grietas aparecen en la superficie, este acero de refuerzo debe de colocarse en la parte superior, a 4 cm de la superficie. Normalmente se utiliza malla electrosoldada o varillas deformadas y estas deben ser colocadas utilizando soportes de concreto. • Luego se precede al vaciado del concreto una de las cosas más importantes que hay que tomar en cuenta al colocar el concreto es evitar la segregación, es decir, evitar que los agregados gruesos se separen del mortero, compuesto de cemento y arena. Si la piedra, la arena, el cemento y el agua no se encuentran bien mezclados en el concreto, la parte que tenga más agua y arena será la más débil y la que se fisurará más. • Posteriormente se debe proceder a compactar el concreto fresco dentro de las formaletas, eliminando gran cantidad de aire atrapado con el fin de evitar sus efectos perjudiciales tales como disminución de la durabilidad, y disminución de la resistencia. • Luego se debe retirar el exceso de concreto de la superficie de la losa para dejarla en el nivel apropiado el método más utilizado es el uso de una maestra transversal, que consiste en una regla recta que se desplaza manualmente sobre la formaleta al mismo tiempo que se le imprime un movimiento de vaivén. Se pueden utilizar con este fin reglas de madera de 50 x 120 mm o tubos metálicos. Estos últimos presentan la ventaja de ser más rectos y tener una mayor durabilidad. Inmediatamente después de la nivelación o enrasado, se debe usar una llana o flota con el propósito de alisar la superficie, eliminar los puntos altos o bajos de la losa • Se debe de tener la precaución de no sobre trabajar el concreto ya que podría sellar la superficie antes de que termine el sangrado, lo cual atraparía el agua de sangrado bajo la superficie terminada, produciendo zonas debilitadas o vacíos que acabarán en forma de desprendimientos laminares una vez la superficie este en uso
- 6. COLUMNAS Una columna es un soporte vertical de forma alargada que permite sostener el peso de una estructura, se dice también que es un elemento axial sometido a compresión, lo bastante delgado con respecto a su longitud Columnas PROCESOS Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS: Para la construcción de columnas es necesario tener preparados los materiales, las herramientas y los equipos que se van a utilizar, como la madera, formaletas, puntales, plomada, la cabillas, andamios, martillo, cemento, arena, agua, carretilla, balde, y cualquier otro que sea necesario. • Armado de Columnas: Al realizar el armado de columna, es importante acotar que el acero de la columna de planta baja se arma directamente con el acero de las fundaciones o las del pedestal. Mientras que a partir del segundo piso aproximada mente se realizan uniones con las cabillas de lo pisos anteriores ya que las cabillas vienen de 6 metros. • Para realizar el armado de columna primero se coloca el acero longitudinal y luego el transversal. Al hablar de acero transversal se habla de los zunchos, que son los que sostienen el acero longitudinal y les dan la forma, ai como la estabilidad. • Dichos zunchos tienen ciertas especificaciones, generalmente van a cada 10 cm. Sin embargo es necesario revisar los planos y seguir las indicaciones con respecto a los diámetros de las cabillas, así como con su colocación, ya que esto se determina por unos cálculos previos. Zunchos (estribos)
- 7. • Encofrado: El encofrado es una estructura temporal que servirá para el vaciado de concreto, se empezara por habilitar la madera, deberán verificar que se encuentren en buen estado, limpias y que no se encuentren arqueadas. Las tablas de madera se colocan en los cuatro lados dándole forma a la columna y puntales a su alrededor para mantenerlas fijas. A los fierros de columnas se le deben adherir unos datos de concreto de 2cm de espesor, que actúan como separadores evitando que se peguen al encofrado de manera que tenga suficiente concreto de recubrimiento y que en un futuro no se oxiden. • Vaciado de Concreto en Columnas: Durante el vaciado de concreto se deben controlar todos los factores que puedan generar segregación (separación de los componentes de la mezcla). • Primero debemos colocar el concreto tan cera de su posición final como sea posible, segundo empezar a colocar el concreto desde las equinas de las columnas en la parte de abajo, y por último se deben vaciar desde alturas inferiores a 1.20m, cuando no se pueden efectuar se hacen usos de canaletas o tubos para evitar que la mezcla choque con los refuerzos. • El encofrado es una estructura temporal que servirá para el vaciado de concreto, se empezara por habilitar la madera, deberán verificar que se encuentren en buen estado • Luego de hacer el vaciado de la columna se puede desencofrar a los 5 o 7 días para esperar que tenga el 70% de resistencia. Mientras que para el vaciado de la losa de entrepiso es necesario esperar aproximadamente 28 días.
- 8. VIGAS DE ENTREPISO Una viga puede definirse como un miembro estructural que descansa sobre apoyos situados en su extremo, soporta cargas transversales, dichas cargas sumadas a un peso propio tiende a flexionarla más que alargarla. También es un elemento estructural muy resistente empleado en las construcciones para dar soporte y asegurar las estructuras, existen diferentes tipos de vigas entre ellas están vigas de madera, vigas de acero, vigas de concreto y otras En el caso particular son los elementos horizontales que sostienen el piso y transmiten las cargas de la edificación a las columnas. PROCESOS Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS • La mano de obra requiere de un oficial y dos ayudantes Colocación del refuerzo de vigas: Es el hierro utilizado para armar las vigas aéreas en concreto. Para flejes es refuerzo A-37 y para refuerzo longitudinal hierro PDR-60. Su unidad de medida es Kg ó Ton. • Encofrado: Formaleta: puede ser en madera o metálica. Se deben untar con aceite quemado o con parafina con ACPM los testeros de la formaleta para que el concreto no se pegue del encofrado. • Se procede a localizar la formaleta teniendo como guía los ejes de la viga, se colocan a plomo los tableros o testeros en las orillas, y se clavan listones en la parte superior para que el ancho de la viga se mantenga uniforme Viga de entrepiso • Es necesario colocar riostras o diagonales clavadas en las orillas para que resistan el empuje lateral del hormigón durante al vaciarlo. • La canasta se levanta sobre unas piedras o panelas para que quede separada del fondo y completamente embebida en el concreto. Se marcan los niveles, estableciendo la altura de la viga y se fijan unos clavos para enrasar la corona del cimiento
- 9. • Vaciado de Concreto en Vigas: Fundida y nivelación corona de la viga: Se procede a fundir la viga para lo cual se utiliza un concreto de 3000 PSI. Durante el vaciado se debe chuzar el hormigón con una varilla de 1/2 o 5/8 de pulgada o con un vibrador, sin excederse para no causar disgregación de los materiales. Luego, colocando un hilo entre los clavos de nivelación y con la ayuda del palustre se procede a emparejar el concreto u hormigón hasta el tope que marca el hilo para que así quede nivelada la corona de la viga • Desencofrado: Después de pasadas 12 horas, o al día siguiente de fundida la viga de cimentación se procede a desencofrarla, quitando con mucho cuidado la formaleta. • Curado: Una vez desencofrada la viga, se debe estar rociando con agua la viga por 7 días consecutivos, como mínimo, según lo establece la norma NSR-2010. LOSAS DE ENTREPISO: Se denomina losas, placas de entrepiso o planchas a los elementos rígidos que separan un piso de otro, construido monolíticamente o en forma de vigas sucesivas apoyadas sobre los muros estructurales. LOSAS NERVADAS O ALIGERADAS Estructura formada por un sistema de nervios paralelos ligados por una losa maciza o loseta de espesor pequeño, armada en una sola dirección, otro de sus componentes puede ser el ladrillo o anime. También puede decirse que son aquellas que forman vacíos en un patrón rectilíneo que aligera la carga muerta debido al peso propio.
- 10. PROCESOS Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS: • Para la construcción de las losas de entrepiso es necesario hacer una preparación donde se alistan los materiales como madera (tablas, largueros, tacos o puntales), clavos acero de refuerzo, tubería PVC para instalaciones sanitarias y eléctricas, alambre cocido, cemento, arena, agua; asimismo con las herramientas como el serrucho, escuadra, martillo, pala, pico, palustre, gancho para amarrar el acero, etc. También se debe preparar el equipo como la mezcladora, andamio, escalera, baldes y otros. Por último se debe consultar las especificaciones en cuanto a la forma, espesor, entre otros, y nivelar el piso donde se van a tomar las medidas. • Encofrado: Es la estructura temporal que sirve para darle al concreto la forma definitiva. Su función principal es ofrecer la posibilidad de que el acero de refuerzo sea colocado en el sitio correcto, darle al concreto la forma y servirle de apoyo hasta que endurezca, está constituido por el molde y los puntales (tacos), que pueden ser metálicos o de madera. • Primero se determinar la dirección de carga de la losa. Luego se selecciona la madera a utilizar, Tacos o puntales con diámetro de 10 cm tablas con grueso mínimo de 2 cm y 20 cm de ancho, largueros de 5 x 10 cm y los tablones por el piso con grueso de 5 cm. • Se colocan los largueros paralelos a los muros, apoyados sobre puntales a cada 60cm. Se procese a nivelar los largueros y cuñar los puntales. Los puntales se deben arriostrar (sostener con diagonales) para evitar su caída por desplazamiento
- 11. • Luego colocar un hilo guía en los extremos de los largueros y una tabla de 20 cm de ancha, para estabilizar y sostener los largueros clavándola con clavos de 2". Si el clavo tiende a rajar la madera apachúrrele la punta con el martillo antes de clavarlo. • Para la formaleta, se colocan las tablas apoyadas entre los largueros formando una superficie lo más ajustada que se pueda para que no se escape el concreto por entre los espacios. Esta formaleta debe quedar nivelada. • Armado de Losa: Luego de tener listo el encofrado se procede a colocar el aligerante, pudiendo ser ladrillo o anime, según las especificaciones. • Se coloca alineado sobre las tablas dejando un espacio para el nervio, en el cual van el acero y el hormigón o concreto. El ancho del nervio nos lo dan los planos de la losa o mínimo 10 cm. • Después de tener el aligerante colocado se puede hacer el armado del refuerzo de la losa. • Se cortan las barras de acero y se doblan según las longitudes que se muestran en los planos. Estas son colocadas en el espacio que se dejo previamente para los nervios, apoyada de tal forma que al vaciar el concreto, el refuerzo quede totalmente rodeado por éste. • Para esto, se coloca sobre unas panelas, dejando como mínimo un recubrimiento de 4cm. Luego se coloca una malla electrosoldada, en las dos direcciones.
- 12. • instalación de conductos eléctricos: Estos son los tubos que se colocan entre la losa para luego introducir los cables de energía. Se inicia la labor, colocando las cajas hexagonales coincidiendo con el centro de las alcobas, luego se unen todas las cajas con tubería saliendo desde la caja de entrada, para los interruptores y los tomas se saca un tubo desde cada caja hasta cada una de las paredes. • Tuberías de Desagüe: Estas son tuberías que se colocan de acuerdo a los planos • Vaciado de Concreto en Losa: Antes de hacer el vaciado en necesario tomar en consideración que cuando la losa lleve aligerante y en especial si es ladrillo, se debe remojar para evitar que este absorba el agua del hormigón después del vaciado lo que, se manifiesta con grietas de contracción en la capa superior de la losa después del fraguado. • Primero se debe preparar el concreto, este puede ser in situ o premezclado. • En tal caso de que este se prepare directamente en la obra es recomendable escoger un lugar limpio y que se use especialmente para eso, se deben tomar en cuenta las dosificaciones previamente calculadas para que el concreto tenga la resistencia deseada. • En el caso de ser concreto premezclado, se coloca directamente el concreto.
- 13. • Se funden los nervios de un tramo aproximado de 2.50 m2, que es la distancia para recorrer con el codal y se chuza con un vibrador de aguja o con una varilla. El vibrador se coloca a distancias no mayores de 60 cm y en forma vertical. • Se debe tener en cuenta que al chuzar el concreto se debe levantar el acero de la formaleta unos 2.5 cm para garantizar que quede cubierto por el concreto. • Cuando los planos especifican recubrimiento superior, se deben pasar niveles y fundir la plaqueta superior de un espesor igual al que den los planos estructurales, generalmente 5 cm, haciendo fajas maestras para luego tenerlas como guía y cortar el material con el codal o boquillera • Si la losa va a servir de techo se recomienda aplicarle una lechada, lo cual consiste en regarle una mezcla de agua con cemento mas cal en una cantidad igual al 10% del cemento utilizado. Esta mezcla se prepara en un balde y luego se riega con una escoba sobre toda la superficie de la losa tratando de llenar las grietas que se han hecho por la retracción inicial del hormigón. • Curado de la Losa: Deberá hacerse el curado cubriendo totalmente las superficies expuestas con costales o gantes saturados de agua, o regando arena encima de la losa y saturarla con agua, o al menos manteniendo mojada la losa con una manguera El humedecimiento deberá ser continuo mínimo durante 7 días y el agua que se utilice para el curado deberá ser agua limpia. lechada
- 14. ESCALERAS La escalera en hormigón es un elemento en forma de losa dentada inclinada, que comunica, a través de escalones sucesivos, los niveles de una vivienda. Pueden ser construidas en el interior o en el exterior de la vivienda y se pueden hacer de concreto reforzado, madera, o prefabricadas. La escalera está compuesta por peldaños conformados por una huella horizontal y una contrahuella vertical. PROCESOS Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS: • Para la construcción de las escaleras se necesitan una serie de materiales, equipo y herramientas como, serrucho, escuadra, martillo, marco con hoja de sierra, maceta, bichiroque, pala, pica, palustre, grifa, hilo, flexómetro, lápiz de color, banco para figurar acero, carreta, tarros, madera,( tablas, tacos, largueros) acero, cemento, arena, agua, puntillas, entre otros. • Calculo de huellas: Una escalera se considera bien calculada cuando se asignan medidas a las huellas y a las contrahuellas de tal forma que si se suman 2 contrahuellas y 1 huella el resultado sea igual al paso normal de una persona caminando sobre un terreno plano, o sea entre 60 y 65 cm. • Trazado del perfil de la escalera: Esto se realiza sobre el muro al cual va recostada la escalera siguiendo las medidas que den los planos. Comience trazando la primera línea vertical con el nivel de burbuja luego con el flexómetro determine la altura de contrahuella y a partir de allí coloque el nivel en forma horizontal para trazar la huella, esto se repite hasta dejar todo el trazo terminado, finalmente se traza el espesor de la rampa el cual debe tener como mínimo 10 cm
- 15. • Encofrado: Siguiendo la línea del grueso de la rampa se arma el encofrado para la base de la escalera colocando largueros a 50 cm y tacos a 60 cm, luego se le tienden las tablas clavándolas sobre los largueros y después se colocan en la orilla 2 tablas juntas para la tapa o testero de la rampa y los peldaños. • Armado de Escalera: Se realiza el corte y figuración del acero. Luego se colocan las varillas de resistencia sobre unas panelas para formar el recubrimiento tal como lo especifiquen los planos estas barras van ancladas en el arranque de la escalera y en la parte superior de la losa luego se colocan las varillas de distribución perpendiculares a las de resistencia amarrándolas sobre estas. • Se realizan las tapas para los peldaños con tablas que tendrán un largo igual al ancho de la escalera asegurándolas en sus extremos por medio de chapetas y colocándole un listón de refuerzo en el centro de las mismas para que no se curven las tablas que sirven como tapas de los peldaños. • Vaciado de Escalera: En una escalera, el concreto u hormigón se coloca iniciando en el arranque, es decir, la parte más baja y chuzando o compactando el concreto con una varilla o con un vibrador de aguja el cual se coloca en forma perpendicular y a distancias no mayores de 60 cm. • Curado de Escalera: Se sigue el mismo procedimiento dado para las losas o rociándole agua durante 7 días como mínimo.
- 16. VIGAS DE TECHO La viga es un elemento estructural muy resistente empleado en las construcciones para dar soporte a los techos y/o asegurar la estructura. Puede ser elaborado de madera, de hormigón armado, y de hierro; donde su resistencia da a lugar tensiones de compresión, tracción, y de torsión, esta última ocurre al colocar la viga en la parte exterior del forjado. También se define como una estructura horizontal empleada para aguantar la carga entre dos apoyos sin general un empuje lateral en estos. A su vez se define como la estructura que sostiene y transmite cargas transversales a las que se encuentra sometido. La vigas de techos también conocida como viga solera se puede definir como la viga que se coloca en lo alto del muro y entre columnas que tiene la función de servir de apoyo a las losas y repartir la carga de los techos a los muros portantes. PROCESOS Y TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS: • Se recomienda que la altura del piso al techo sea de 3 metros. • Lo primero que se debe hacer es proceder a armar la viga. Donde se empalmen las cabillas o varillas se deben superponerse a 40 cm para evitar desprendimientos, se deben poner los estribos o zunchos a una separación como máxima de 25cm de distancia uno del otro y en los extremos a 10cm. • Donde deben hacerse refuerzos de hormigón armado en la pared, hay que dejar amurados los anclajes correspondientes sobresaliendo 40 cm por encima de la viga. • Se debe proceder a realizar el encofrado los elementos de madera a usarse deben soportar con seguridad el peso y la presión lateral del concreto y de todas las cargas, ya sea de personal o de los materiales. Es preciso recordar que el concreto, cuando se vierte, es un líquido muy denso.
- 17. • Las separaciones entre los tablones deben estar selladas, de tal forma que no se produzcan fugas en la mezcla de concreto. • Luego se procede al vaciado del hormigón. • A las 24 horas luego del llenado se procede a realizar el desencofrado. • Se debe realizar este proceso con mucho cuidado para evitar grietas y otros posibles daños. • Condiciones para el desencofrado: El desencofrado se realiza siguiendo las siguientes recomendaciones, según las condiciones de clima en el sitio: - Tapas de columnas y testeros de muros y losas: En clima cálido .......... 9 horas En clima frío .............12 horas - Tacos o puntales de losas vigas y escaleras: En clima cálido ......... 11 días En clima frío ............. 15 días Luces que se consideren grandes ....................... 21 días
- 18. conclusión Los sistemas estructurales son de gran importancia debido a que son aquellas estructuras compuestas de varios miembros, que permiten soportar las edificaciones y tienen además la función de soportar las cargas que actúan sobre ellas transmitiéndolas al suelo. Sin ellas no existiría estabilidad ni equilibrio en las construcciones, por lo tanto no se podría habitar ni disfrutar de ellas.