concreto prefabricado..docx

2014

ESTRUCTURAS PRE FABRICADAS DE HORMIGÓN ANTISÍSMICA INTEGRANTES: 

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL - CUSCO

Contenido INTRODUCCIÓN: ............................................................................................................................ ................................................................................................................................. ..... 3

COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENT O DE LAS ESTRUCTURAS PRE FABRICADAS DE HORMIGÓN . 4



1.

............................................................................................................. .................................................. 4 GENERALIDADES: ...........................................................

2.

...................................................................................................................... 4 ELEMENTOS: .......................................................................................................................

3.

4.

2.1.

COLUMNAS: ................................................................................................................ 4

2.2.

........................................................................................................................ ................ 5 MUROS. .........................................................................................................

2.3.

.......................................................................................... 6 PANELES DE FACHADA. ...........................................................................................

2.4.

................................................................................................. 6 VIGAS Y VIGUETAS. ..................................................................................................

2.5.

.................................................................................... .. 7 CUBIERTAS Y ENTREPISOS. ..................................................................................

2.6.

...................................................................................................................... ................................................. 9 GRADAS. .....................................................................

SISTEMAS ESTRUCTURALES. ESTRUCTURALES. ......................................................................................... 9 3.1.

..................................................................................................................... 9 MARCOS: ......................................................................................................................

3.2.

................................................................................ 11 ESTRUCTURAS TIPO CAJÓN: .................................................................................

3.3.

SISTEMA TILT.UP (MUROS DE ABATIMIENTO VERTICAL) ........................... 13

NAVES INDUSTRIALES. .......................................................... .......................................................................................................... ................................................ 14 4.1.

VENTAJAS DE LAS NAVES INDUSTRIALES ..................................................................... 15

4.2.

DESVENTAJAS DE LAS NAVES INDUSTRIALES. ........................................................... .............................................................. ... 15

4.3.

CLASIFICACION DE LAS NAVES INDUSTRIALES. ......................................................... ............................................................ ... 16

4.3.1.

Naves industriales compuestas por un sistema columna-armadura. ...................... 16

4.3.2.

Nave industrial de hormigón armado ...................................................................... 17

4.3.3.

Naves industriales tipo marco. ...................................................................... ................................................................................. ........... 18

4.3.4.

Naves industriales tipo marco Rígido. ...................................................................... 18

4.3.5.

Naves industriales tipo marco triarticulado. ......................................................... ............................................................ ... 20

4.4.

ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA NAVE INDUSTRIAL. ............................................... 20

DESCRIPCIÓN DE FALLAS ......................................................................................... .................................................................................................................. ......................... 24 PANELES PREFABRICADOS DE HORMIGÓN. ............................................................... ............................................................................. .............. 31



1.

GENERALIDADES.................................................................... ................................................................................................................... ............................................... 31 1.1.

2.

Historia de los paneles prefabricados de hormigón. ................................................... 31

APLICACIONES DE LAS FACHADAS PREFABRICADAS. ........................................................ ........................................................... ... 35

1 de octubre de 2014

1


Contenido INTRODUCCIÓN: ............................................................................................................................ ................................................................................................................................. ..... 3

COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENT O DE LAS ESTRUCTURAS PRE FABRICADAS DE HORMIGÓN . 4



1.

............................................................................................................. .................................................. 4 GENERALIDADES: ...........................................................

2.

...................................................................................................................... 4 ELEMENTOS: .......................................................................................................................

3.

4.

2.1.

COLUMNAS: ................................................................................................................ 4

2.2.

........................................................................................................................ ................ 5 MUROS. .........................................................................................................

2.3.

.......................................................................................... 6 PANELES DE FACHADA. ...........................................................................................

2.4.

................................................................................................. 6 VIGAS Y VIGUETAS. ..................................................................................................

2.5.

.................................................................................... .. 7 CUBIERTAS Y ENTREPISOS. ..................................................................................

2.6.

...................................................................................................................... ................................................. 9 GRADAS. .....................................................................

SISTEMAS ESTRUCTURALES. ESTRUCTURALES. ......................................................................................... 9 3.1.

..................................................................................................................... 9 MARCOS: ......................................................................................................................

3.2.

................................................................................ 11 ESTRUCTURAS TIPO CAJÓN: .................................................................................

3.3.

SISTEMA TILT.UP (MUROS DE ABATIMIENTO VERTICAL) ........................... 13

NAVES INDUSTRIALES. .......................................................... .......................................................................................................... ................................................ 14 4.1.

VENTAJAS DE LAS NAVES INDUSTRIALES ..................................................................... 15

4.2.

DESVENTAJAS DE LAS NAVES INDUSTRIALES. ........................................................... .............................................................. ... 15

4.3.

CLASIFICACION DE LAS NAVES INDUSTRIALES. ......................................................... ............................................................ ... 16

4.3.1.

Naves industriales compuestas por un sistema columna-armadura. ...................... 16

4.3.2.

Nave industrial de hormigón armado ...................................................................... 17

4.3.3.

Naves industriales tipo marco. ...................................................................... ................................................................................. ........... 18

4.3.4.

Naves industriales tipo marco Rígido. ...................................................................... 18

4.3.5.

Naves industriales tipo marco triarticulado. ......................................................... ............................................................ ... 20

4.4.

ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA NAVE INDUSTRIAL. ............................................... 20

DESCRIPCIÓN DE FALLAS ......................................................................................... .................................................................................................................. ......................... 24 PANELES PREFABRICADOS DE HORMIGÓN. ............................................................... ............................................................................. .............. 31



1.

GENERALIDADES.................................................................... ................................................................................................................... ............................................... 31 1.1.

2.

Historia de los paneles prefabricados de hormigón. ................................................... 31

APLICACIONES DE LAS FACHADAS PREFABRICADAS. ........................................................ ........................................................... ... 35


1


3.

VENTAJAS DE LAS FACHADAS PREFABRICADAS ................................................................... 35 VIGAS PRETENSADAS Y POST TENSADAS ..................................................................... ................................................................................ ........... 37



1.

Pretensado ................................................................. ........................................................................................................................... .......................................................... 37 1.1.

Fabricación de un elemento pretensado ..................................................................... 37



PUENTES CON PROTECCION SISMICA ............................................................. ...................................................................................... ......................... 39



INTEGRIDAD ESTRUCTURAL ................................................................. ..................................................................................................... .................................... 42 1.

GENERALIDADES.................................................................... .................................................................................................................. ............................................... 42

2.

HISTORIA .................................................................... .............................................................................................................................. .......................................................... 42

3.

IMPORTANCIA ........................................................... ...................................................................................................................... ........................................................... 42

4.

BENEFICIOS ................................................................. ........................................................................................................................... .......................................................... 43

5.

CONSIDERACIONES............................................................... ............................................................................................................... ................................................ 43

6.

INFORMACIÓN DE EXPERTOS ........................................................... ............................................................................................... .................................... 43



CONCLUSIONES: ............................................................ ....................................................................................................................... ........................................................... 44



RECOMENDACIONES: ............................................................... ............................................................................................................... ................................................ 44


2


INTRODUCCIÓN:

El concepto de prefabricado de hormigón podemos aceptarlo ya como una solución constructiva con personalidad propia, presentando una serie de cualidades particulares que permiten distinguirlo del resto de materiales de construcción. La prefabricación debe interpretarse como la vertiente industrializada de la construcción en hormigón. Otros hablan del refinamiento o perfeccionamiento del uso tradicional del hormigón, ya que el diseño y fabricación en un entorno más técnico y controlado, se traduce en elementos y soluciones más precisas dimensionalmente, de mayor calidad, mejores acabados y con una mejora del coste global de ciclo de vida.


3


COMPORTAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS PRE FABRICADAS DE



HORMIGÓN 1. GENERALIDADES: Por la creciente demanda de viviendas tipo económico y otras edificaciones, que sean fáciles y rápidas de construir, se ha visto incrementada a la construcción de concreto prefabricado. El concreto pre fabricado consiste en elementos de concreto, pre esforzado o no, que son que son fundidos en un lugar distinto al de su ubicación final. Los prefabricados de concreto, dependiendo del uso específico que se vaya a dar pueden ser de tres tipos, siendo estos: 

Prefabricados con refuerzo simple sin pre esfuerzo.



Prefabricados con pre esfuerzo.



Prefabricados pos tensados

Los prefabricados con esfuerzo simple sin pre esfuerzo son elementos muy comúnmente usados en construcción como edificios, viviendas unifamiliares, cercos de cerramientos, fachadas, etc. Los prefabricados con pre esfuerzo o pos tensados, se usan en estructuras como puentes, muros de contención, edificios de varios niveles, etc.

2. ELEMENTOS: 2.1.

COLUMNAS: Existen una variedad de columnas, siendo la más común la de sección transversal rectangular. Su altura es generalmente de unos dos niveles. Si se utilizan columnas con alturas de un nivel, las vigas se apoyan en la parte superior da las mismas (figura 1 (a)). En el caso de columnas continuas de dos niveles se emplean ménsulas integrales para proporcionar apoyo a vigas o losas (figura 1 (b)).


4


(a)

(b) Figura 2.1 Columnas de concreto prefabricado

2.2.

MUROS. Hay mucha diversidad de muros, dependiendo del requisito arquitectónico y del sistema estructural del que forman parte. Pueden ser solidos o con aberturas para puertas y ventanas. Estos elementos se caracterizan por poseer una gran rigidez en su plano y por lo tanto resisten grandes fuerzas laterales. Dependiendo de la función que cumplan como elementos de un sistema estructural pueden ser:



Muros de carga portantes.- Son muros encargados de soportar cargas gravitacionales y su peso propio.



Muros no portantes.- solamente soportan su propio peso



Muros de corte: son elementos que resisten fuerzas laterales, en el plano del muro. Dependiendo de su ubicación dentro del complejo constructivo , los muros pueden ser: 

Muros de cerramiento: son los muros exteriores de la estructura y su función es la de cerrar espacios. Estos pueden ser de carga , no portantes y/o de corte.


5




Tabiques: son los muros internos de los edificios que se utilizan para sub dividir el área de los piso y son muros no portantes.



Muros de sótanos: se utilizan como muros de contención en sótanos de edificios. Generalmente tienen grandes dimensiones y frecuentemente son pre esforzado. Pueden formar parte del sistema estructural como muros de carga.

2.3.

PANELES DE FACHADA. Los paneles de fachadas son elementos usados como cubierta exterior de edificios, principalmente en estructuras de marcos rígidos de concreto o de acero. Los paneles pueden incluir ventanearía u otro tipo de acabados arquitectónicos. Son elementos no estructurales y se apoyan en la estructura por medio de conexiones metálicas.

2.4.

VIGAS Y VIGUETAS. Las vigas y viguetas tienen formas y dimensiones muy variadas. Su geometría de pende de varios factores tales como claro, carga y apoyo de vigas secundarias y/o losas. Las vigas que más se usan son las simplemente apoyadas. Cuando se requiere continuidad en las uniones como en el caso se vigas continuas o en marcos rígidos, las vigas individuales se unen con otros elementos con refuerzo colocados después del montaje y con concreto fundido en obra. La formas más comunes de vigas son las secciones rectangulares, I ,L ,T y sus variaciones (ver fig. 2)


6


Figura 2 Vigas de concreto prefabricado. Rectangular(a),I(b),L(c) y T invertida(e).

2.5.

CUBIERTAS Y ENTREPISOS. En concreto prefabricado se utilizan básicamente dos tipos de cubiertas y entrepisos, que son: 

Losas planas: son losas sin vigas, soportadas directamente en vigas de vorde, columnas o muros (Figura 3)


7


Figura 3 Losa Plana



Losas nervadas: Las losas nervadas son una combinación monolítica de viguetas regularmente espaciadas y una losa superior del mismo espesor. Las viguetas pueden estar colocadas en uno o dos sentidos ortogonales. Entre las formas más usadas están la doble T, la T simple, la L (figura 4)

Figura 4 Viguetas. Doble T(a), T simple (b), T invertida (c) y L (d) El espacio entre viguetas puede quedar relleno de bloques de concreto liviano sobre los cuales se funde la losa superior (figura5) 1 de octubre de 2014

8


Figura 5 Losa Nervurada Los techos y entrepisos monolíticos con el reto de la estructura son responsables de distribuir cargas laterales a os elementos resistentes verticales, siendo su función principal el hacer trabajar todo el sistema estructural como una unidad. En este caso se le llama diafragmas horizontales.

2.6.

GRADAS. Las gradas prefabricadas generalmente son losas inclinadas, que unen el piso inferior con otro nivel superior. Pueden colocarse con un extremo fijo y con el otro extremo libre simplemente apoyado o también con ambos extremos fijos. Casi siempre van unidas por medio de platinas a la estructura de la cual forman parte.

3. SISTEMAS ESTRUCTURALES. 3.1.

MARCOS: Los marcos son estructuras conformadas por columnas y vigas (figura 6)


9


Figura 6 Marcos.



Marcos con vigas simplemente apoyadas: En este tipo de estructura las vigas están simplemente apoyadas en ménsulas a las columnas o sobre las columnas directamente. Las uniones viga-columna llevan elementos de acero con el objeto de asegurar la integridad de las conexiones, siendo estas capaces de transmitir solamente reacciones verticales y horizontales. En este tipo de estructuras se hace necesario usar los marcos en combinación con muros de corte para resistir las fuerzas laterales y será indispensable tener diafragmas horizontales.



Marcos rígidos: Los marcos rígidos son estructuras que tienen juntas o conexiones rígidas que son capaces de resistir momentos, cargas verticales y cargas laterales. Existen dos clases de marcos rígidos que son: 

Marcos con vigas fundidas en obra y columnas prefabricadas: este tipo de marcos consta de columnas prefabricadas, fundiéndose en lugar de las vigas, lográndose con esto juntas rígidas y continuidad entre los elementos.



Marcos con muros de corte: los marcos combinados con muros d corte, prefabricados o parcialmente fundidos en obra. Los muros de corte se adicionan a la estructura con el objeto de resistir fuerzas laterales. Generalmente están colocados en el perímetro de la estructura o formando parte de los núcleos de escaleras y/o elevadores.


10


3.2.

ESTRUCTURAS TIPO CAJÓN: Las estructuras tipo cajón consisten en muros de corte ambos ejes y losas como diafragmas horizontales, formando cajones. Las estructuras de este tipo son frecuentes en edificaciones de uno o cuatro niveles (figura 7) En este caso, los muros son de carga y de corte simultáneamente. Este tipo de estructuras se caracterizan por poseer gran resistencia a fuerzas laterales, siendo fundamental tener uniones adecuadas entre los elementos. Cuando se tienen configuraciones irregulares puede producirse torsión en la estructura.

Figura 7 Estructura tipo cajón Dependiendo de la forma en que se colocan los muros, existen dos variaciones de este sistema, que son: 

Estructuras tipo L: Son estructuras en las cuales solo existen muros en dos lados continuos a 90° (figura8). Cuando son afectadas por fuerzas laterales se produce mucha torsión y por lo tanto sobreesfuerzos muy apacibles en los elementos estructurales.


11


Figura 8 Estructuras tipo L 

Estructuras tipo C: Son estructuras en las cuales hay un lado libre de muros (figura 9). En este tipo de estructuras, cuando se ve sometidas a fuerzas laterales, se produce torsión, dado como resultado esfuerzos bastante elevados en elementos que pueden ser críticos en la estructura.


12


Figura 9 Estructura tipo C

3.3.

SISTEMA TILT.UP (MUROS DE ABATIMIENTO VERTICAL) Este sistema constructivo consiste en estructuras formadas por muros en posición horizontal y luego elevados a su posición final. Su altura puede ser de uno o dos niveles. Su función puede ser trabajar como muros de carga y/o muros de corte, o bien solo como cerramiento. Su característica principal es que los muros son de altura total del edificio y están unidos con platinas metálicas y/o columnas de concreto fundidas luego de levantado los muros. La cubierta o entrepiso puede ser una estructura metálica o de concreto (Figura 19)


13


Figura 10 Sistema tilt-up

4. NAVES INDUSTRIALES. Una nave industrial o edificio industrial es una construcción propia para resolver los problemas de alojamiento y operación de una industria. También se define como la instalación física o edificación diseñada y construida para realizar actividades industriales de producción, transformación, manufactura, ensamble, procesos industriales, almacenaje y distribución. En la actualidad las naves industriales se utilizan para diversas actividades entre las que podemos mencionar: deportivas, religiosas, culturales, comerciales, etc. En una nave industrial se necesitan grandes claros, a fin de lograr grandes espacios sin existencia de apoyos intermedios, de tal manera que la nave pueda operar sin obstáculos ni restricciones, trabajando así con mucha versatilidad. Si bien el diseño de los elementos básicos (vigas y columnas) de la estructura de una nave industrial no difiere en lo conceptual del diseño de un edificio de otro tipo, los diseños de naves industriales resultan ser más conservadores atendiendo principalmente a razones como: 1. En edificios industriales el costo de la estructura representa frecuentemente un porcentaje pequeño del costo de los bienes o maquinarias que alberga el edificio o de las pérdidas asociadas a una eventual paralización de las actividades. 2. Las estructuras son modificadas con frecuencia, generalmente con una disminución de su resistencia o estabilidad. 1 de octubre de 2014

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3. Las condiciones de carga supuestas en el cálculo estructural pueden variar significativamente ya sea en magnitud, posición o aplicación de nuevas cargas. 4. Las estructuras se ven expuestas a ambientes agresivos propios del proceso industrial o de condiciones climáticas extremas y, generalmente, no son sometidas a mantención. 5. El número de personas que se concentran y hacen uso de este tipo de estructura es considerablemente alto.

4.1.

VENTAJAS DE LAS NAVES INDUSTRIALES

Una nave industrial es muy fácil y rápida de construir ya que la mayoría de los elementos son prefabricados, se construyen en plantas y solo se colocan y se ensamblan, para esto se utilizan grúas, las cuales son fáciles de mover y rápidamente colocan los prefabricados, por consecuencia se pueden construir estas naves en corto tiempo. 1. Economía. En la construcción de naves industriales existe una gran economía debido al ahorro que se tiene al salvar grandes claros, también porque los elementos que forman las armaduras y la cubierta de techo son muy ligeros, todo esto ayuda a la economía ya que pueden ser construidas en poco tiempo y con poca mano de obra. 2. Versatilidad. Las naves industriales pueden ser modificadas con mucha facilidad con costos bajos, para adaptarse a diversos usos y exigencia del propietario. 3. Amplias áreas de trabajo. Gracias a los materiales con que se construyen las naves industriales y al diseño estructural mismo, nos ofrecen amplios espacios libre para la realización de cualquier actividad. 4.2.

DESVENTAJAS DE LAS NAVES INDUSTRIALES.

Susceptible al fuego. Aunque los miembros estructurares son incombustibles, su resistencia se reduce considerablemente durante los incendios, mientras los otros materiales se queman, ya que el acero es excelente conductor del calor debilitando de esta forma la estructura. Condiciones desfavorables de iluminación. Por las grandes áreas que cubren las naves industriales pueden llegar a interferir con la entrada de iluminación, por lo cual en ocasiones es necesario sistemas o disposiciones especiales que permitan la iluminación natural o artificial del espacio. Exposición a ambientes agresivos: Por lo general las naves industriales son susceptibles a la corrosión al estar 1 de octubre de 2014

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expuestas al aire, al agua u otras sustancias, debiéndose pintarse periódicamente. Dificultad en el montaje: Es necesaria la utilización de equipos pesados (grúas) en su montaje e instalación debido a los grandes pesos y tamaño de estas estructuras. Limitada mano de obra calificada: Se hace necesaria la utilización de mano de obra calificada para la elaboración y montajes de estas estructuras que nos garanticen la calidad de la obra terminada. 4.3.

CLASIFICACION DE LAS NAVES INDUSTRIALES. Las naves industriales atendiendo a los sistemas estructurales que la componen se pueden clasificar en dos tipos principales:  

Las naves industriales compuestas por sistema columna-armadura. Las naves industriales tipo marco.

4.3.1. Naves industriales compuestas por un sistema columna-armadura.

Las primeras naves industriales fueron de este tipo y se caracterizaban por usar armaduras para soporte del techo por los grandes claros entre columnas, por las pocas divisiones y muros interiores y por la existencia de equipo industrial dentro del edificio. Podemos decir que una armadura es semejante a una viga cuya alma no es maciza sino que está compuesta por piezas que forman un sistema a base de triángulos. La armadura se considera como si estuviera simplemente apoyada en las columnas o semi-empotrada. Las armaduras trabajan como barras unidas y absorben esfuerzos de compresión o de tensión, en cualquiera de los dos casos el acero del cual están construidas es el material idóneo para absorber dichos esfuerzos y solamente se deberá revisar cuando trabajan a compresión su relación de esbeltez y el esfuerzo de pandeo, esto hace que sean sumamente eficientes y puedan cubrir grandes claros con un costo más bajo ya que los perfiles de acero que absorben los esfuerzos son de secciones más pequeñas y por lo tanto de poco peso.


16


4.3.2. Nave industrial de hormigón armado.

Este tipo de naves industriales consta por elementos de concreto prefabricados que son pretensados en fábrica, luego transportados y finalmente montados en el lugar del proyecto. Este tipo de naves industriales ha experimentado un fuerte crecimiento en los últimos anos, especialmente en los países desarrollados. La estructura de este sistema está constituida por vigas de techo, que puede ser de alma abierta o cerrada, que además de tener un alto valor estetico, facilitan a la vez las instalaciones eléctricas y mecánicas. Estas vigas soportan la cubierta (por lo general es de canaleta estructural), a través de largueros pres forzados de sección T. Las columnas que soportan las vigas de techo, descansan a su vez sobre placas de cimentación prefabricadas.


17


4.3.3. Naves industriales tipo marco.

Comúnmente los marcos para naves industriales más utilizados son: los marcos rígidos y los marcos triarticulado, que a su vez estos pueden ser de alma llena o alma abierta y de sección constante o sección variable, también se puede utilizar una serie de configuraciones estructurales para los marcos los cuales se muestran en la Figura .

4.3.4. Naves industriales tipo marco Rígido.

Son estructuras compuestas por dos o más miembros que se unen mediante conexiones, algunas de las cuales, o todas ellas, son resistentes a momentos para formar una configuración rígida. En la junta los miembros están 1 de octubre de 2014

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rígidamente conectados entre sí para impedir la rotación relativa de ellos cuando se aplican cargas. Las ventajas de estos marcos son: economía, apariencia, ahorro en altura libre.

Apoyos de marcos rígidos.



Apoyos articulados: Los apoyos de las bases de las columnas del marco rígido, teóricamente Pueden ser tanto articulados como empotrados. En la práctica, la articulación se usa casi siempre; esta clase de apoyo, es la constituida por anclas pasando a través de las placas, fijas a su vez a una zapata de concreto. Para hacer que el apoyo se comporte hasta donde sea posible, como una articulación, es conveniente localizar los ejes de las anclas en la línea que corresponde al eje neutro de las columnas. Situados en esta línea, perpendicular al pandeo del marco rígido, la resistencia a girar será mínima. Si los pernos se colocaran cerca de las esquinas de la placa de apoyo, se aumentara considerablemente, en la base de la columna, la resistencia a la rotación.



La reacción de este tipo de articulación tiene una componente vertical grande, en tanto que la horizontal puede ser pequeña. Cuando los marcos rígidos c) Las cimentaciones consisten generalmente en zapatas aisladas con tensores. de proporciones normales de 18mts de claro o mayores y cuando los marcos tienen pequeñas relaciones de altura de la columna a claro, las reacciones horizontales que deben resistirse son tan grandes que rigen en el diseño de las zapatas de la


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cimentación, cuando eso es así es necesario que las zapatas estén ligadas entre sí, apoyarse en roca o en algún otro tipo de base rígida.

Apoyos empotrados:



Si se usa una zapata de concreto, aislada para la cimentación, probablemente girara de manera apreciable (aproximándose así al comportamiento de la articulación) sin importar que tan rígidamente esté conectada la columna del marco a la zapata. Si un marco rígido no está anclado en roca o en una zapata extremadamente grande y rígida, hay poca posibilidad de tener un apoyo empotrado. Para el caso que un marco rígido tenga apoyos empotrados, habrá deflexiones más pequeños. Sin embargo, el diseño de marcos rígidos con apoyos fijos es más difícil porque hay miembros redundantes y los resultados son más discutibles por la dificultad de lograr dichos apoyos. 4.3.5. Naves industriales tipo marco triarticulado.

Las características más importantes de un marco triarticulado son las siguientes: a) Está formada por dos elementos iguales y con forma de ángulo, unido en la cumbrera y en el pedestal con un elemento que genere una articulación. b) La placa de acero donde se apoya la estructura, está unida al pedestal de la cimentación por medios de pernos. c) Las cimentaciones consisten generalmente en zapatas aisladas contendores. 4.4.

ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA NAVE INDUSTRIAL.


20


a) Zapatas.- Las zapatas pueden ser de hormigón en masa o armado con planta cuadrada o rectangular como cimentación de soportes verticales pertenecientes a estructuras de edificación, sobre suelos homogéneos de estratigrafía sensiblemente horizontal.

b) Columnas.- Las columnas son elementos verticales cuya función es trasportar la carga del techo al piso, en cualquier tipo de edificio, nave, etc. Para nuestro caso las columnas son elementos que soportan las cargas de la armadura, así como las cargas que producen el viento, las cargas de impacto y los sismos como se muestra en las figuras

c) Armaduras Podemos decir que una armadura es semejante una viga cuya alma no es maciza sino está compuesta por piezas que forman un sistema a base de triángulos. La armadura se le considerara si estuviera simplemente apoyada en las columnas o semiempotrada. Las armaduras trabajan como barras unidas y absorben esfuerzos o de compresión o de tensión, en cualquiera de los casos el acero del cual están construidas es el material idóneo para absorber dichos esfuerzos y solamente se deberá revisar cuando trabajan a compresión su relación de esbeltez y el esfuerzo de pandeo, esto hace que sean sumamente eficientes y 1 de octubre de 2014

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puedan cubrir grandes claros con un costo más bajo ya que los perfiles de acero que absorben estos esfuerzos son de secciones pequeñas y por tanto de poco peso como se muestran en las figuras.

d) Largueros.- Para soportar el peso de la lámina (peso propio y carga viva) se utilizan unas vigas ligeras que denominamos largueros .Para resolver los esfuerzos provocados en estas vigas se pueden diseñar como armaduras pequeñas o como vigas prefabricadas sección monten o canal y si los claros son demasiados largos dos montenes o dos canales formando una sección cajón. Estos elementos trabajan predominantemente a flexión y cortante.

e) Techos de lámina.- En las naves industriales la techumbre se debe hacer con elementos sumamente ligeros, usándose láminas muy ligeras de diferentes tipos y todas ellas tienen una característica que es el poco peso. Estas laminas es su mayoría no son aislantes térmicos ni acústicos sin embargo existen en el mercado con un costo más elevado laminas térmicas y acústicas, ya que en algunas naves industriales es necesario que no tengan ruido y conserven una temperatura adecuada.


22



23




DESCRIPCIÓN DE FALLAS En las construcciones de concreto prefabricado cuando se ven sometidas a fuerzas laterales, las fallas frecuentemente se presentan primero en las conexiones y no en los elementos prefabricados, siendo las uniones de elementos las partes más vulnerables del sistema. En una estructura de este tipo, hay puntos clave en los cuales un evaluador debe poner especial atención, siendo estos: juntas de vigas y columnas, posición de las columnas, estado de ménsulas, techos o entrepisos y paneles (Figura 11) .

Figura 11 Inspección de puntos de falla en estructuras de concreto prefabricado. Como un caso especial deben de considerarse las fallas que se presentan en la cimentación. Pueden suceder por diversas causas entre las que están las de origen geotécnico, asentamiento por mala compactación en rellenos y deslizamientos por agua subterránea, no debiendo descartarse fallas constructivas como errores en los anclajes, amarres inadecuados. Etc.


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Como una guía de las posibles fallas en los elementos y en las uniones entre los elementos prefabricados de concreto, se presentan los detalles contenido en las siguientes páginas.

Elemento Uniones

Descripción de falla

esquema

viga Grietas inclinadas a

columna

45°

en

nudos

o

cercanas a ellos, en una o dos direcciones. columnas

Grietas

con

desmoronamiento del concreto y exposición del refuerzo en la parte cercana a la unión viga-columna. columnas

Grietas

inclinadas

cerca del nudo con viga, en forma de espiral.

columna

Grieta

horizontal

cercanas a uniones viga-columna debidas a flexión


25


Ménsulas

Agrietamiento vertical casi a ras de las columnas.

Ménsula

Grieta inclinada al borde superior.

Ménsula.

Grieta inclinada en el puntal de compresión.

Vigas.

Grietas inclinadas a 45° cercanas a los apoyos.

Vigas.

Aplastamiento

del

concreto.

Vigas

Grietas verticales en

simplemente

el centro de la viga.

apoyadas.


26


Vigas

Grietas

verticales

continuas.

cercanas a los apoyos.

Vigas.

Separación

o

corrimiento en sus apoyos.

losas

Separación

o

corrimiento en sus apoyos

Losas

Agrietamiento

y

nervuradas

aplastamiento

del

concreto en el alma de las nervaduras. Losas.

Daños o quebraduras en los apoyos de losa

Losas planas.

Grietas

concéntricas

alrededor

de

la

columna.

Losa

en

un Grietas

sentido


en

en

el

sentido de los apoyos.

27


Losas

Grietas a 45° en la

cuadradas.

parte inferior de la losa.

Losas

planas Grietas a 45° a partir

rectangulares.

de las esquinas y una longitudinal al centro

Losas

Grietas cerca de los

continuas.

apoyos continuos.

Muros.

Agrietamiento apartir de las esquinas de aberturas.

Uniones

de Agrietamiento

muros.

juntas

en

verticales,

desplazamiento vertical entre muros. Uniones

de Agrietamiento

muros.

desplazamiento

y en

juntas horizontales. Muros.

Grietas a partir de la base.


28


Muros.

Agrietamiento

y

desmoronamiento del concreto en esquinas de los bordes superior e inferior. Paredes

de Agrietamiento

poste

y

y separación en la unión

planchas.

de postes y planchas.

Paneles

de Rompimiento

fachada.

uniones,

de

desplazamiento parcial o total de paneles. Muros.

Uniones quebradas o dañadas severamente con inclinación del muro.

Gradas.

Agrietamiento

y

aplastamiento

del

concreto

los

en

extremos libres, arriba y/o abajo. Gradas.

Fallas en platinas de apoyo abajo.


arriba

y/o

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Gradas.

Agrietamiento

en

uniones de escalones y en apoyos.


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PANELES PREFABRICADOS DE HORMIGÓN.

1. GENERALIDADES 1.1. Historia de los paneles prefabricados de hormigón.

El hormigón prefabricado es un material casi sin precedentes dentro de la arquitectura e ingeniería. Aunque es hijo del siglo XX y de la moderna tecnología, también es cierto que está enraizado en la historia por sus viejos orígenes como material, el hormigón en sus formas más imperfectas. En un principio el hormigón utilizado por los romanos fue una revolución tecnológica a la construcción. Posteriormente el hormigón desapareció de la historia hasta la inversión por Joseph Aspdin, del cemento Portland, 1824 en Inglaterra. Sin investigaciones del material llegaron a fijar definitivamente sus cualidades y bases teóricas para su difusión. Se puede decir que, con la llegada del Cemento Portland y el Hormigón Armado, se abrió una nueva era. Pero hubo que esperar hasta finales del siglo XIX para que se redescubriera el uso del hormigón, que apenas se había empleado desde los romanos, que aplicado junto a entramados de alambre constituía una materia prima ideal para prefabricados. Tal es así que en 1889 se prefabricaban las primeras vigas de hormigón armado. Curiosamente, un par de años después en 1891, aparecía en E.E.U.U. la primera patente de edificio prefabricado mediante módulos tridimensionales en forma de cajón apilable, ideada por Eduard T.Potter. El hormigón es un viejo material pero sus cualidades y usos actuales le caracterizan como moderno y versátil. La investigación y el control de calidad de los componentes del hormigón han conducido a una mejor compresión de las posibilidades únicas del hormigón prefabricado. Las mejoras en las técnicas de dosificación, mezcla, colocación, acabado y curado, han conseguido unas cualidades fiables del hormigón y han permitido que la resistencia de cálculo se haya incrementado en las últimas décadas. Otras importantes cualidades tales como la durabilidad y el aspecto externo se han unido a este desarrollo. Los paneles de prefabricación de fachadas se desarrollaron en tiempos recientes, aunque es una idea tan antigua como la prefabricación. Sin embargo, los paneles prefabricados de hormigón son el último elemento que se empleó para crear fachadas con cerramientos pesados. Es uno de los primeros productos en los que se pensó. Primero con paneles de hormigón en masa, luego no es una idea moderna. 1 de octubre de 2014

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Idea de seguidores ingleses que se pierde a finales del siglo XIX, y no aparece hasta principios de los años 50. El uso más generalizado del hormigón como un material para fachadas prefabricadas, data de los años 50, durante la aparición del Modernismo, bajo impulso de arquitectos tan grandes como Le Corbusier, Cropius, Aalto y otros. El racionalismo y la expresividad fueron los motivos que guiaron los diseños de las fachadas en la arquitectura de la época. La aparición práctica realmente importante fue con el arquitecto Le Corbusier en sus unidades de vivienda de Marsella 1952.

La prefabricación de paneles de fachada ha evolucionado de forma importante y al mismo tiempo a discurrido por caminos muy diferentes, aunque en general se apura a una tendencia hacia unidades cada vez de mayor tamaño, y por lo tanto mayor peso.


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La industrialización del hormigón así como el desarrollo de nuevas técnicas constructivas, han contribuido a transformar nuestra sociedad. La relativa facilidad con que pueden producirse una amplia gama de diseños, colores y texturas con el hormigón ha estimulado la imaginación de los proyectistas. A menos que se establezca otra cosa en las especificaciones actuales, todos los materiales cumplirán con las especificaciones y normativas dados por cada material. El proyectista deberá disponer de informes que certifiquen que todos los materiales incorporados en los elementos de paneles cumplen las exigencias. El material idóneo para la fabricación de paneles de fachadas es el hormigón, ya que posee ciertas características que lo convierten en un material ideal. Material moldeable y enlazable, buen aislante térmico y acústico, resistente al fuego, imputrescible y fácil mantenimiento, dimensionalmente estable, y buenas características mecánicas y económicas. El hormigón es el material más común en la fabricación de paneles de fachadas. Producto de la mezcla de áridos, cemento y agua, tras un proceso de endurecimiento, fraguado, adquiere consistencia pétrea y elevada consistencia a compresión, utilizándose, además de sus características resistentes, por su carácter fornáceo, que permite por moldeo configurar todo tipo de piezas de fachada.


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Clasificación de las fachadas

Se denomina fachada a cualquier paramento exterior

de un edificio. Existen tres tipos de fachadas según su composición material, fachada in situ, fachada mixta y fachada prefabricada. Fachada in situ ,

cerramientos constituidos por elementos pequeños para no

considerarse prefabricados (ladrillos, bloques de hormigón, hormigón armado, etc.), que se colocan en obra sin necesidad de una modulación previa de ningún tipo, y que se termina exteriormente en la misma obra con materiales de las mismas características.

Fachadas mixtas , aquellas

que aunque basándose en el tipo de cerramiento

anterior, incorporan elementos prefabricados, además de la carpintería de los huecos.

Fachadas mixtas,ref.Dinescon


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F achadas prefabr i cadas , cerramientos

constituidos por elementos prefabricados,

que llevan incluidas las partes componentes del cerramiento propiamente dicho, es decir, estructura, aislamiento y acabado exterior y que en obra sufren únicamente un proceso de montaje más o menos racionalizado y mecanizado.

Fachada prefabricada. Facultad de Filosofía (Madrid) Ref. Dinescon

2. APLICACIONES DE LAS FACHADAS PREFABRICADAS. Las fachadas prefabricadas de hormigón pueden emplearse para diferentes tipologías de edificación, tales como: 

Edificios de viviendas, residenciales



Edificios de oficinas, sedes de empresa



Hoteles



Edificios sociales



Colegios, centros educativos, bibliotecas



Hospitales, clínicas, centros de salud



Instalaciones de servicios



Instalaciones deportivas



Edificaciones singulares

3. VENTAJAS DE LAS FACHADAS PREFABRICADAS Reducción de oficios y personal en la ejecución del cerramiento que se traduce 

en más seguridad y mejor coordinación del resto de los oficios de la obra. 

Rapidez de ejecución de la fachada, lo que supone un gran ahorro económico y una reducción en el plazo de la obra.


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Toda edificación necesita una piel que le proteja y le aporte identidad y diferenciación frente a las demás. Las fachadas de hormigón arquitectónico ofrecen la solución a estas necesidades además de reunir excelentes cualidades estéticas. Las Fachadas de hormigón arquitectónico se conforman con paneles prefabricados de hormigón, destacando por la libertad que ofrece al proyectista gracias a la gran adaptabilidad de formas y tamaños, así como por reunir toda una serie de ventajas y cualidades como son: ‐ Durabilidad de la fachada ‐ Variedad en los acabados ‐ Rapidez de ejecución ‐ Flexibilidad en el diseño ‐ Sostenibilidad de la solución ‐ Aislamiento acústico ‐ Resistencia al fuego ‐ Inexistencia de escombros ‐ Reducción de oficios ‐ Seguridad en obra ‐ Mantenimiento reducido ‐ Eliminación de andamios


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VIGAS PRETENSADAS Y POST TENSADAS

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1. Pretensado El término pretensado se usa para describir cualquier método de pre esforzado en el cual los cables se tensan antes de colocar el concreto. Los cables, que generalmente son de cable torcido con varios torones de varios alambres cada uno, se estiran o tensan entre apoyos que forman parte permanente de las instalaciones de la planta, como se ilustra en la Figura. Se mide el alargamiento de los cables, así como la fuerza de tensión aplicada por los gatos.

1.1.

Fabricación de un elemento pretensado

Con la formaleta en su lugar, se vacía el concreto en torno al cable esforzado. A menudo se usa concreto de alta resistencia a corto tiempo, a la vez que curado con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento del concreto. Después de haberse logrado suficiente resistencia, se alivia la presión en los gatos, los cables tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados por adherencia al concreto. En esta forma el preesfuerzo es transferido al concreto por adherencia, en su mayor parte cerca de los extremos de la viga, y no se necesita de ningún anclaje especial. Características de los elementos pretensados: 1. Pieza prefabricada 2. El preesfuerzo se aplica antes que las cargas 3. El anclaje se da por adherencia 4. La acción del preesfuerzo es interna 5. El acero tiene trayectorias rectas 1 de octubre de 2014

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6. Las vigas son generalmente simplemente apoyadas (elemento estático)

Postensado Contrario al pretensado el postensado es un método de preesforzado en el cual el cable que va dentro de unos conductos es tensado después de que elconcreto ha fraguado. Así el preesfuerzo es casi siempre ejecutado externamente contra el concreto endurecido, y los cables se anclan contra el concreto inmediatamente después del preesforzado. Esté método puede aplicarse tanto para elementos prefabricados como fundidos en sitio. Generalmente se colocan en los moldes de la viga conductos huecos quecontienen a los cables no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes devaciar el concreto, como se ilustra en la siguiente figura:

Fabricación de un elemento postensado Características: 1. Piezas prefabricadas o fundidas en sitio. 2. Se aplica el pre esfuerzo después de fundido. 3. El anclaje requiere de dispositivos mecánicos. 4. La acción del pre esfuerzo es externa. 5. La trayectoria de los cables puede ser recta o curva. 6. La viga permite continuidad en los apoyos (elemento hiperestático).


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PUENTES CON PROTECCION SISMICA

Gracias a lo mejor de la tecnología, las estructuras de cualquier tipo se adaptan a soportar cargas como tráfico, viento, movimientos sísmicos, etc., distribuyendo fuerzas bien proporcionadas sobre toda la estructura siendo reducidos desde el comienzo por la acción de dispositivos de aislación y amortiguación. Dado que no existe un concepto general de protección de estructuras contra los terremotos, MAURER implementa una consultoría sobre la obra en particular y diseña a medida de ella dispositivos mecánicos para adaptar la estructura a un ataque sísmico esperable. Un sistema antisísmico está conformado básicamente por: 

Aisladores sísmicos (SV) o Apoyos

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Amortiguadores (MHD)

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Trasmisores de choque (MSTU, MSTL)



y Juntas de Expansión (DS-F)

Un terremoto es en definitiva un fenómeno energético y las fuerzas que causan tensión sobre la estructura, el efecto final de aquel fenómeno, dañando diversos puntos de la estructura tal como se muestra en la Figura.

Para evitar esto se usan los sistemas de protección antisísmicos, manejados a través del concepto de DISTRIBUCION de ENERGIA, que se basa en distribuir las fuerzas sísmicas 1 de octubre de 2014

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en tantos lugares como sea posible, aunque sin dispositivos de trasmisión de choque (MST), no será suficiente para proteger la estructura. Por esto en la Figura 3 vemos cómo se utilizan los MST para proteger la estructura en su deformación. El concepto de DISMINUCION de ENERGIA, se basa en la aplicación simultánea de dos métodos: 1. Aislación Sísmica: consiste en aislar la cubierta del puente apoyándolo sobre aisladores sísmicos SV. 2. Disipación de Energía: por medio de la disipación pasiva de energía, el resto de las fuerzas sísmicas que entren a la superestructura son efectivamente disipadas por medio de dispositivos de amortiguación de la tensión. El concepto de DISMINUCION de ENERGIA es muy ventajoso y el más efectivo para el diseño de estructuras muy económicas y con grandes márgenes de seguridad. Ver Figura Concepto de APROVECHAMIENTO de la ENERGIA para una protección sísmica óptima Ante un sismo, sin un sistema de protección, grandes cantidades de energía ingresan a la superestructura muy concentradas en los puntos fijos. Por medio de unidades de trasmisión de choque y aunque la energía entrante es aún de la misma magnitud, es distribuida a diferentes puntos dentro de toda la estructura en cantidades equivalentes. Por la implementación de aislación sísmica adicional, menos energía entra a la estructura y la cantidad de energía entrante es efectivamente disminuida. Un concepto muy utilizado en la aislación de los motores para vehículos. El concepto de Aprovechamiento de la Energía reduce efectivamente la energía entrante a la estructura por medio del envío a tierra del movimiento a través de los cimientos.


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La cantidad de energía estructructuralmente almacenada (Es) ha de ser lo más baja posible para evitar daños. Por lo tanto el valor de la energía disipada (Ed) debe ser grande. La parte de energía Eh que compone la energía disipada Ed, debido a la deformación plástica de la estructura tiene que ser mantenida baja, ya que esta forma de disipación de energía causa fatiga estructural y grietas. 1 de octubre de 2014

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INTEGRIDAD ESTRUCTURAL

1. GENERALIDADES. La integridad estructural es un componente del campo de la ingeniería, específicamente de la ingeniería civil, conocida como ingeniería estructural. La ingeniería estructural abarca la construcción de grandes estructuras o equipo de piezas, y la integridad estructural en gran parte se refiere a la solidez de los objetos, diseño y construcción, incluyendo la seguridad y facilidad de manejo. La integridad estructural es un componente esencial de todos los proyectos de ingeniería estructural, ya que estos proyectos pueden incluir puentes, edificios, presas y otras estructuras que juegan un papel importante en la rutina diaria de la sociedad, así como la seguridad de las grandes poblaciones de seres humanos y de la vida silvestre.

2. HISTORIA El principio de la integridad estructural comenzó a desarrollarse después de las fallas de armamento, maquinaria y estructuras después de la Segunda Guerra Mundial. Con el fin de garantizar que las estructuras y los objetos del futuro resistan mejor a las catástrofes como las guerras, los ingenieros probaron determinar cuánto podrían resistir cuando se construyeran de acuerdo con los más altos estándares. Desde entonces, estas normas han seguido evolucionando y expandiéndose entre los países industrializados de todo el mundo.

3. IMPORTANCIA La integridad estructural es un componente crucial del campo de la ingeniería, y se considera esencial para que los ingenieros la aprendan y la apliquen a su trabajo. Además, la mayoría de las estructuras que se construyen para el uso común, tales como puentes, edificios públicos y presas, deben ser evaluadas por las agencias gubernamentales para asegurar que tienen, de hecho, integridad estructural. Debido a que tiene tanta importancia en las estructuras erigidas en todo el mundo, la integridad estructural se ha convertido en una parte importante de la vida diaria de la sociedad evolucionada.


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4. BENEFICIOS Los beneficios de la integridad estructural incluyen lo obvio (que las estructuras de nuestra sociedad se mantuvieron a un nivel de seguridad y funcionan de manera que beneficie a la población humana) y la tal vez no tan obvia (que a través de la integridad estructural, las industrias se llevan a cabo hasta un más alto estándar ético que lleva a una mayor responsabilidad y confiabilidad). Dado que las empresas de ingeniería quieren ganar dinero, es probable que mantengan una reputación de integridad estructural entre el público, dando lugar a estructuras y objetos más seguros en la sociedad.

5. CONSIDERACIONES Hay muchas naciones en todo el mundo en donde la integridad estructural no es un principio en los proyectos de construcción, debido a consideraciones legales y financieras. Algunos países simplemente no tienen los controles legales en vigor para garantizar que los proyectos se diseñan y se completan con alto nivel de funcionalidad y seguridad en mente, y muchos simplemente no tienen el dinero para hacerlo.

6. INFORMACIÓN DE EXPERTOS El Dr. Steve Roberts, de la Universidad de Oxford ha definido la integridad estructural como "la ciencia y la tecnología del margen entre la seguridad y el desastre", dando una cantidad enorme de importancia a la integridad estructural y la responsabilidad que persigue a los ingenieros.


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concreto prefabricado..docx

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