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Actualizada 05/11/07 |
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Esta sección trata de dar a conocer vuestras consultas, así como vuestras respuestas a dichas consultas y vuestras opiniones. Para preguntar, responder o comentar dirigiros al <<formulario de consultas>> Si se trata de una respuesta no olvidéis incluir alguna referencia a la consulta, (puede ser su número de referencia, su título, o ambos) de manera que seamos capaces de saber a qué estáis contestando. ¡Por cierto!, gracias a todos los colaboradores, que vais haciendo crecer día a día esta página. Nota: desde De Mecánica no ponemos cribas a las respuestas y comentarios que nos envían los colaboradores, sólo obligamos a que se razonen desde un punto de vista técnico o normativo. Por ello tampoco nos hacemos responsables de dichas respuestas y opiniones, ni siquiera aseguramos estar de acuerdo con ellas. Se persigue con ello crear un foro de diálogo donde tengan cabida la experiencia de los técnicos, aun a riesgo de adolecer de cierta falta de rigor. |
Sobre una fórmula de presión sobre el encofrado
(De Carlos Rondón, 29/12/04) - Chile
Señores:
Necesito la formula empírica para calcular la presión del hormigón sobre el encofrado en función de la velocidad de vaciado y para diferentes temperaturas de colocación.
Esperando una pronta comunicación, se despide
Carlos Rondón.
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Sobre un sistema para forjados alveolares con grandes luces y cargas
(De Inés, 27/12/04) - España
Hola:
Soy una estudiante de arquitectura que está realizando el proyecto de fin de carrera. Necesitaría saber como funciona el sistema de forjado alveolar para grandes luces y sobrecargas desarrollado por Mariano Moneo; qué luces máximas puede alcanzar, cómo predimensionarlo y/o dónde podría encontrar bibliografía sobre este tema.
Muchas gracias de antemano,
Inés.
Respuesta (De Juan Carlos del Pozo)
28/12/04 -España
Hola y Feliz Navidad a todos
Estimada Inés:
Ante todo decir que desgraciadamente no tengo la menor idea de quién puede ser Mariano Moneo ni qué llegó a hacer, así que voy a estar excesivamente atento a lo que te puedan responder otras personas mejor preparadas sobre aquella persona. Como bibliografía puedes coger tanto la EFHE como el manual de AIDEPLA que se distribuye gratuitamente solicitándolo previamente. En el manual podrás encontrar fácilmente tanto unos cuadros de predimensionado como los detalles constructivos adecuados y como otras muchas cosas que seguro que serán de tu interés. Mientras tanto puedes visitar su Web (http://www.aidepla.org).
Para que empieces a trabajar y hasta que te
llegue el manual AIDEPLA puedes empezar a predimensionar con la
fórmula del apartado 15.2.2 de la EFHE que te indica un canto mínimo
para no tener que comprobar la flecha de la pieza:
hmin = (q/7)0,5 (L/6)0,25 (L/36),
siendo:
L la luz en metros, q la carga superficial en KN/m2 y h el canto en metros.
Esta fórmula es para piezas apoyadas apoyadas.
El factor L/36 de la fórmula antes indicada ya te da una buena aproximación del canto que buscas, siendo los demás factores generalmente tendentes a aumentar el canto L/36 por ejemplo en un 10 % en total.
Para explicarme mejor te diré que un forjado de placa es como un forjado de viguetas sólo que no tiene bovedillas, porque en su lugar lo han rellenado todo de viguetas, es decir, que funciona como un forjado lleno de viguetas. Apreciarás que un forjado de placa tiene unos 10 cm menos de canto que el de vigueta y bovedilla y que por ejemplo con canto de 20 cm llegas sin dificultad a los 7 m y con canto de 25 cm ya llegas a los 8,5 m para las cargas habituales.
Lo que más te extrañará será la posibilidad de no poner la losa superior de hormigón in-situ, lo que antes se llamaba capa de compresión, pues la norma considera suficiente generalmente que el relleno de las juntas ya satisface la compatibilidad de deformaciones, es decir que no se produzca el efecto de las teclas del piano, en el que una tecla baja mientras las otras permanecen inmóviles. La compatibilidad de deformaciones significa que al cargar el forjado todas las placas descienden acompañándose unas a otras, claro que cada una descenderá lo que pueda en la medida de sus posibilidades, pero nunca abandonarán a la placa vecina en su travesía.
Tan sólo apuntarte como anécdota, que en el artículo 1º de la norma EFHE te indica que el canto máximo que ella considera es de 50 cm y la luz máxima es de 20 m, para que puedas comprobar si ésta se adapta a tus requerimientos y necesidades.
Nada como ejercitarse con la fórmula arriba indicada para comprender inmediatamente cuánto canto y cuánta carga para qué luz o cuánta luz para qué carga y qué canto o cualquier otra variación que tomes en consideración.
Atentamente como de costumbre.
Juan Carlos del Pozo Manzano.
+ Pregunta
(De Inés, 11/01/05) - España
Buenos días y feliz año nuevo a todos:
Soy Inés, la estudiante que planteó la consulta. Gracias por contestar. Lamentablemente me es de poca ayuda. Por su geometría, mi proyecto no permite la utilización de elementos prefabricados de forjado, tipo alveoplaca. El forjado sobre el que preguntaba se realiza "in situ", utilizando bovedillas de poliestireno como aligeramiento, con nervios de hormigón cada 1,20m, y con una losa inferior y superior de unos 0,12m. Mi duda surge en el cálculo, ya que al hacerlo por métodos convencionales los nervios salen muy armados, lo que me hace dudar del método empleado. Si conocéis algún método de predimensionado más adecuado, os agradecería me lo comentarais.
Inés
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Sobre cargas de tren en muros
(De Alberto G. , 26/12/04) - España
(Normativa: EHE, AE-88)
Mi consulta es la siguiente:
Con qué cargas se debe calcular un muro con la acción de las cargas dinámicas generadas por la vía de un tren al trasdós de la estructura. No en encuentro normativa española ni documentación al respecto.
Muchas gracias de antemano.
Alberto G.
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Sobre vuelos en forjados de 'chapa colaborante'
(De Ana, 24/12/04) - España
Mi nombre es Ana y soy una recién titulada arquitecta... Estoy, junto con una amiga, intentando desarrollar una torre de aparcamientos. El caso es que planteamos un forjado con chapa colaborante. La pregunta es si este tipo de forjados pueden tener algo de vuelo (un metro o metro y medio) en la dirección de la greca.
Muchísimas gracias.
Ana
Respuesta (De Javier Ruíz Gandullo)
27/12/04 - España
El forjado de chapa colaborante normalmente se calcula como estructura mixta frente a sobrecargas y como estructura metálica en la fase de construcción. Esto indica que los momentos positivos (tracción abajo) son resistidos por la colaboración chapa hormigón. Los esfuerzos de construcción, que solo dan esfuerzos poitivos, deben ser resistidos por la chapa (sola o con sopandas). Todo esto viene a cuento de tu pregunta, ya que en el arranque de un voladizo únicamente existen momentos negativos (tracción arriba) que deben ser resistidos por el hormigón y su armadura. En consecuencia, podrás disponer voladizos si:
a) dispones de una sección de hormigón con armadura de negativos suficiente para absorber los esfuerzos de las sobrecargas,
b) la chapa es capaz de resistir los esfuerzos de peso propio en voladizo. Como dudo que esto último sea posible, incluso para voladizos moderados, la única posibilidad que te quedaría sería apoyar el extremo del voladizo durante la construcción para reducir las solicitaciones sobre la chapa y, en consecuencia, incrementar los esfuerzos negativos a resistir por el hormigón con los de peso propio.
Javier Ruíz Gandullo.
+ Respuesta (De Daniel)
29/03/05 - España
Me parece excelente la explicación técnica de Javier. Creo que a casi todos los estudiantes/recién arquitectos nos interesan este tipo de forjados (asociados a estructura metálica) por su ligereza real y visual, pero no se nos ha enseñado a proyectar con ellos. Recomiendo echar un vistazo a los planos de la Casa Gordillo de Ábalos&Herreros; es el ejemplo más didáctico que conozco de las posibilidades de este sistema estructural. Notar que NO HAY UN SOLO VOLADIZO, así como la sencillez y economía con las que se resuelven los distintos elementos... Me llama la atención que, en contra de la ortodoxia estructural pilar-viga-zuncho académicas, ellos componen un esqueleto bidimensional en el que no toda viga tiene debajo su pilar, sino sólo una de cada dos, digamos las impares. La otra mitad, las pares, van a parar al punto medio del zuncho de borde (que es más que un zuncho: es la viga que acoge al brochal así creado). Así, aunque los pórticos están cada 3,60 m, tenemos apoyos continuos para la chapa cada tan sólo 1,80, y nos ahorramos el subsistema de viguetas/correas. Después de resobar bien las plantas de varios de sus proyectos, podría equivocarme, pero me da la impresión de que se dieron cuenta de que los voladizos son poco compatibles, a nivel de proyecto, con los sistemas prefabricados (o semiprefabricados) de forjados de chapa o losa alveolar. Y que merece la pena intentar proyectar partiendo de los elementos constructivos, y no al revés, como solemos hacer... ¡yo el primero, por desgracia!
Espero que este rollete sea de utilidad a alguien...
Daniel.
+ Respuesta (De Pablo)
21/10/05 - España
Pero queda por pensar en el problema sísmico, del que no estoy capacitado para hacerlo en voz alta, pero que resulta de no fácil solución en ciudades de caserío atormentado para este tipo de estructura, sin complicar la ¿limpieza? del método constructivo....
Pablo.
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Sobre la forma de reconocer la fractura en perfiles metálicos
(De Pablo, 16/12/04) - España
Me gustaría saber de forma práctica cuando una viga metálica colapsa por tensiones normales y cuando por tensiones tangenciales. Por ejemplo, si hago un ensayo, viendo el aspecto de la superficie fracturada, ¿podría saber fácilmente si la causa de la rotura es flexión o es cortadura aún siendo los valores de ambas tensiones parecidos?
Pablo.
Respuesta (De Juan Carlos del Pozo)
2/01/04 -España
Hola a todos y feliz entrada.
Bueno Pablo, vamos a ver si le metemos mano a esto, que es un tema que no controlo mucho, pero que sin embargo me interesa bastante aclararlo, porque no hago más que darle vueltas a la cabeza desde que ley la consulta. Así que primero empiezo yo si no te importa y después, que siga otro que esté mejor preparado, que seguramente lo aclarará definitivamente.
Entiendo como fractura la separación total en dos piezas, y aquí dudo si a lo que te refieres es a preguntar como es la fractura o como es la deformación. La deformación no conlleva la rotura o fractura del material.
¿Cómo saber que una pieza que está rota o fracturada lo ha hecho por tensiones normales o tangenciales?
En principio desconozco como es el dibujo de la rotura en sí, porque nunca he visto una, es decir que de un trocito de pieza rota no sabría distinguir por su gráfico cuál corresponde a qué tensión.
Quizás podrías contestar más fácilmente a la pregunta ¿en qué lugar de la pieza ha roto? En este caso habría tres posibilidades:
-Lugar donde las tensiones tangenciales son máximas.
-Lugar donde las tensiones normales son máximas.
-Lugar donde son máximas tanto las tensiones tangenciales como las normales.
Pero volverías a estar en la duda, porque hay casos donde en un mismo lugar de la barra coinciden ambas tensiones máximas.
Pero yo creo que la pregunta definitiva sería ¿en qué lugar de la sección ha roto? Habría dos posibilidades.
-Rotura en el ala, que en este caso sería por tensiones normales.
-Rotura en el alma, que en este caso sería por tensiones tangenciales.
Pero todavía, te cabría la duda de dónde romperá primero. En la respuesta a esta pregunta tienes la ventaja de que dentro de una misma sección están muy separadas las tensiones máximas tangenciales y las normales, y que además a su vez estas dos conviven con pequeñas tensiones, que no son de su misma especie y por lo tanto poco influyen en sus máximos valores. Pero si te encontraras con la duda tendrías la tensión de comparación para tensiones y deformaciones planas:
σcom=(σ2 + 3*τ2)0,5, que no te sacaría de dudas, pero que sin embargo adivinarías si esa sección en ese punto supera el máximo admisible.
El proceso de colapso total de una pieza no sé como sería. No sé si alguna vez se ha hecho el ensayo de cargar un perfil hasta su fractura total. Me parece raro, muy raro. Los ensayos que he encontrado sólo se limitan al análisis de las deformaciones hasta que la pieza queda fuera de servicio, porque o la flecha pasa de su máximo admisible, o el alma pasa de su tensión crítica de abolladura o el ala empieza a plastificarse.
El proceso de colapso yo lo veo así:
Lo primero es la situación donde se acaban de sobrepasar los límites elásticos y a partir de aquí la pieza ya está fuera de servicio, es decir, para nosotros ya no vale.
Lo segundo es que se abollaría el alma que viene representada por la carga crítica de abolladura. (Se forma una banda diagonal de tracciones que tiene su valor máximo en la línea diagonal central del panel. El alma esta plastificada en un estado de corte puro)
Lo tercero es que se forma después un mecanismo de marco con formación de rótulas en las alas.
Lo cuarto es la rotura o fractura del material. (Esto es lo que yo me quiero imaginar, pero ya te digo, que no he encontrado todavía un ensayo que llegue hasta la fractura).
Me estoy imaginando, que ves la plastificación de una pieza hiperestática en un apoyo y te preguntas qué es lo que falló primero, es decir, cuáles fueron las tensiones primeras por las cuales, parte de la sección de apoyo ya se consideraba fuera de servio. O quizás las preguntas serían ¿qué fue antes el huevo o la gallina? o ¿qué fue antes las normales o las tangenciales? o ¿a qué tensiones máximas llega antes la pieza? o ¿tienen las misma velocidades de aparición? O ¿qué rompe primero el alma o el ala?
Veamos un ejemplo aclaratorio.
Cojamos un apoyo amigo. Este tiene los siguientes esfuerzos:
V=0,6*q*L;
M=0,1*q*L2;
h=0,15*L
Tensiones tangenciales en el alma τ = V/(h*e) = 0,6*q*L/ (0,15*L*e) = 4*q/e
Tensiones normales en las alas σ = M/(h*h*0,5*1,5*e) = 0,1*q*L2/(0,152*L2*0,5*1,5*e) = 6*q/e
Abreviando y simplificando σ = 1,5*τ, o sea, que las tensiones normales en esa sección, que no en ese punto son vez y media las tensiones tangenciales.
Es decir Pablo, que creo que en general y cuando en una misma sección aparecen tensiones máximas de los dos tipos, primero falla por tensiones normales y 1.5 veces más de carga después falla por tensiones tangenciales.
Claro que he elegido unos cantos y una geometría determinada para saber la relación entre tensiones para un perfil normal, por lo tanto si hubiera elegido otras geometrías las cosas serían distintas. Pero la conclusión sigue siendo la misma, que has de echar cuentas con la geometría que tienes para saber dónde rompe primero.
Pero esto es así en vigas de más de 2 metros, porque en vigas de menos de 2 metros ya descubrieron hace dos siglos por lo menos, que fallaba por tensiones tangenciales antes que por normales.
Antes de terminar unos datos cogidos de cualquier libro de texto para el acero A-42 en perfiles.
Tensión de rotura: 4200 kg/cm2
Límite elástico: 2600 kg/cm2
Deformación de rotura: 23 %
Resistencia de cálculo: 2600 kg/cm2
Resistencia de cálculo a cortadura: 1500 kg/cm2
Tensión segura: 1730 kg/cm2
Cortadura segura: 1000 kg/cm2
Módulo de elasticidad: 2 100 000 kg/cm2
Módulo de rigidez transversal: 810 000 kg/cm2
Coeficiente de Poisson: 0,3
Deformación a tensión segura: 0,09 %
Distorsión a cortadura segura: 0,12 %
Como ves, poca idea tengo, así que espero que un alma caritativa nos ilumine mucho mejor.
Atentamente,
Juan Carlos del Pozo.
Profundizando en el tema
(De Pablo, 3/12/04) - España
En primer lugar, mi más sincero agradecimiento a D.Juan Carlos del Pozo, que con su sabiduría y humildad me ha aportado cosas no poco interesantes.
Siempre he pensado que es mejor ir de lo pequeño a lo grande, por ello que, aunque mi estudio es más amplio y no solamente consiste en este caso, hablaré de un caso específico que consiste en una sección rectangular para entender mejor el problema. Una vez conocido este caso será más fácil saber que ocurre en una doble T u otros perfiles más habituales. En este momento, estoy estudiando una viga empotrada libre con carga puntual. La sección es rectangular. El estudio se trata de determinar con que longitudes la viga falla por tensiones normales y con que longitudes falla por tensiones tangenciales. Calculo esta longitud basándome en la Hipótesis de Huber and Hencky, o Von Misses como decimos en España. La conclusión a la que llego es que si la longitud de la viga es mayor que 0,433*h (h es el canto de la viga) entonces alcanza el colapso debido a tensiones normales en el extremo superior de la sección. Si la longitud de la viga es menor, entonces fallará por tensiones tangenciales en el centro de la geometría. Ahora el objetivo es demostrar que esta longitud que he calculado teóricamente es correcta con un ensayo real. Y aquí es donde surge mi duda, si hago un ensayo con una longitud un poco mayor que esta longitud que he calculado ¿podré demostrar que la causa de la rotura es flexión? O si tomo una viga algo más corta, ¿se apreciará que falla en el centro por cortadura? He pensado en un ensayo destructivo aunque tal vez sea posible hacer un ensayo no destructivo, medir las deformaciones y determinar si estas deformaciones son causadas por flexión o por cortadura. No se si ello será posible.
Muchas gracias a todos aquellos que han intentado entender el problema y pedir disculpas si les ha costado entender mis explicaciones. Un saludo,
Pablo.
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Sobre el cálculo de un tanque de agua
(De Ignacio, 09/12/04)
Argentina - Norma: CIRSOC
Tengo que resolver un tanque de agua elevado de 150m3 de capacidad, de forma cilíndrica, cuya base se encuentra a 20m de altura, elevándose el tanque hasta los 30m.
Se me han presentado dos inconvenientes al encarar el problema, al que ya creo tener resuelto, de no ser por estos dos temas, que desgraciadamente resultan de fundamental importancia:
- El primero, he encarado el dimensionado de las paredes del tanque adoptando una faja de 1m de arco, dividiendo la pared en fajas y reemplazando la armadura por resortes con una constante elástica equivalente. Mi problema radica en que no se qué parámetro tomar para establecer el valor de dicha armadura (de ella depende la verificación a flexión y la deformabilidad de la estructura). Dentro de la norma no he hallado nada referido a armaduras mínimas en estructuras de este tipo, tampoco sobre flechas máximas, y la estanqueidad no es parámetro puesto que se emplearán (directivas de la cátedra) revestimientos interiores que la aseguren.
- El segundo problema radica en la fundación. Consta de una base única sometida a normal y momento y trabajando a flexión. El problema se presenta justamente al dimensionar esta armadura de flexión, puesto que de hacerla radial realmente no pudimos conseguir comprender cómo obtener los valores de momento correspondientes en dirección radial y perimetral, y en caso de hacerla como malla ortogonal, el problema se presenta al verificar que la composición de las resistencias en ambas direcciones son capaces de tomar el esfuerzo correspondiente al caso anterior.
Para cualquiera que pueda ayudar, adjunto el archivo que contiene todo el trabajo que hemos podido desarrollar hasta el momento. Cualquier sugerencia o ayuda es bienvenida.
Ignacio.
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Sobre "llaves" o "lañas" en cerramientos de fábrica
(De Torres y Recio, 09/12/04) - España
¿Qué son los anclajes o conectores metálicos que unen los muros
exteriores de la pared exterior de una vivienda con la cámara interior
de la misma (tienen forma de Z). ¿Donde los puedo encontrar?
Torres y Recio
Respuesta (De De Mecánica)
22/12/04 -España
Estimados Torres y Recio:
Los anclajes a los que usted se refiere vienen a resolver un problema de estabilidad de la hoja exterior del cerramiento. Permítanme que les conteste aprovechando lo escrito por el profesor de construcción Ignacio Paricio en su conocido libro "La fachada de ladrillo", que creo resuelve todas sus cuestiones.
Dice así en su apartado sobre lañas y uniones:
"La estabilidad de la hoja exterior se suele encomendar a unas piezas de unión con la hoja interior o con los bordes de la estructura. Esas piezas se suelen llamar llaves, lañas o gafas. Llaves son cualesquiera de las piezas de unión entre elementos constructivos, sean de cerámica en los muros capuchinos o de forja en las grapas que unen dos sillares. Laña es una acepción de grapa que podría ser más adecuada a la pieza que nos ocupa y también más específica. [...]
Cualquier sistema de fijación debe permitir el movimiento de esta hoja en su propio plano e impedir el movimiento perpendicular de acercamiento o separación respecto a la hoja interior. [...]
En España no existe todavía normativa sobre este punto pero de una manera general, y a la vista de las normativas europeas, se puede recomendar una cuantía de 35 a 50 mm2/m2 para cámaras de menos de 10 cm. Para un cálculo cuidadoso de las exigencias de estabilización de una hoja exterior se puede consultar la obra ya citada de Berstein, Nuevas técnicas de albañilería.
Se pueden distinguir dos tipos de fijaciones: las que se distribuyen por toda la hoja interior y las que se fijan exclusivamente en las testas de los forjados. En este último caso el cálculo deberá garantizar la resistencia de la hoja exterior a las acciones horizontales cuando sus soportes están separados por una altura de piso.
En nuestro país no están comercializadas estas lañas de fijación por lo que se suele utilizar un alambre doblado en forma de Z. Un redondo de 4 mm de acero inoxidable puede llegar a una resistencia a la tracción de 1000 N. La resistencia a la compresión será la misma si la separación entre hojas no excede los 8 cm. Estas lañas se colocarán con ligera pendiente hacia el exterior para evitar la migración del agua hacia la hoja interior.
Las únicas lañas especialmente diseñadas que se distribuyen en nuestro país son las de la casa Halfen comercializadas por Mecanotubo. En esta solución se exige un rastrel o guía vertical fija a la hoja interior por el que se deslizan las lañas en forma de lengüeta que anclan la hoja exterior."
Para más información les remitiría al mismo libro:
PARICIO ANSUATEGUI, IGNACIO - "La fachada de ladrillo" 2ª Edición. Editorial Bisagra, 1998;
así como al número 2 de la revista sobre arquitectura, tecnología y construcción "Tectónica" donde podrá encontrar además de un artículo del mismo autor (Ignacio Paricio) que ahonda en el tema, algo más de información acerca de los anclajes de la casa Mecanotubo, y de otros tipos de anclajes pensados en general para cerramientos de paneles y chapados:
Tectónica nº 2, "Envolventes II. Cerramientos pesados: aplacados y paneles". ATC Ediciones, 1997.
Esperando haberles sido de ayuda, les saluda cordialmente,
gestodedios, De Mecánica
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