NORMATIVA DE ESTRUCTURAS
Comprende lo siguiente:
E.010 Madera
E.020 Cargas
E.030 Diseño sismoresistente
E.040 Vidrio
E.050 Suelos y cimentaciones
E.060 Concreto armado
E.070 Albañilería
E.080 Diseño y construcción con tierra reforzada
E.090 Estructuras metálicas
E.100 Bambú
LA MADERA
¿Cuáles son los
beneficios del uso de la madera como material de construcción?
Las emisiones de carbono incorporadas en el sector de
la construcción pueden llegar a representar más del 23 por ciento de las
emisiones totales de gases de efecto invernadero. Más allá de los procesos
operativos como la energía y el transporte, es cada vez más importante
considerar las emisiones de carbono incorporadas en los materiales de
construcción utilizados en el sector de la construcción.
La madera de origen responsable es el único material
de construcción renovable disponible, se cultiva naturalmente y elimina el CO2
de la atmósfera. Los productos de madera almacenan el carbono que los árboles
en crecimiento han eliminado del aire (aproximadamente el 50% del peso seco de
la madera es carbono).
La producción y el procesamiento de la madera utiliza
mucha menos energía que la mayoría de los demás materiales de construcción, lo
que otorga a los productos de madera una huella de carbono significativamente
menor. La
madera puede usarse para sustituir materiales que requieren grandes cantidades
de combustibles fósiles para ser producidos.
Pero, ¿cuáles son los beneficios de usar madera de
origen responsable?:
Usar la madera correcta ayuda a combatir el cambio
climático.
Para abordar de forma efectiva el
cambio climático, debemos eliminar el CO2 de la atmósfera y reducir las
emisiones de carbono. La madera de origen responsable se las arregla para
lograr ambos objetivos.
Esto se debe a que la madera
almacena carbono y consume una energía mucho menor que otros materiales de
construcción importantes como el hormigón y el acero, que no son renovables y
requieren grandes cantidades de combustibles fósiles para producir.
La madera almacena carbono mucho después de
que el árbol haya sido plantado.
Para
producir 1 kg de madera, un árbol consume 1,47 kg de CO2 y devuelve poco más de
un kilogramo de oxígeno a la atmósfera. Cuando los árboles se plantan y se
utilizan para fabricar productos de madera, el carbono permanece almacenado en
la madera durante la vida útil del producto. Alrededor del 50 por ciento del peso seco de
la madera es carbono.
Es mucho más
preferible tener el carbono almacenado en los árboles y productos de madera en
la superficie de la Tierra que en la atmósfera, donde contribuye al cambio
climático. Usar
madera para construir viviendas duraderas, eficientes y duraderas y otros
edificios ayudará a reducir la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera.
La madera ha
sido uno de los principales materiales de construcción a lo largo de la
historia de la humanidad.
La madera es buena para la salud y el
bienestar.
El uso de
madera en el interior de un edificio tiene claros beneficios fisiológicos y
psicológicos que imitan el efecto de pasar tiempo al aire libre en la
naturaleza. La sensación de calor natural y la comodidad que provoca la madera
en las personas tiene el efecto de reducir la presión arterial y la frecuencia
cardíaca, reducir el estrés y la ansiedad, aumentar las interacciones sociales
positivas y mejorar la imagen corporativa.
Estos
beneficios son particularmente importantes en entornos donde es difícil
incorporar la naturaleza en interiores, como hospitales, donde las estrictas
pautas de salud y seguridad pueden evitar la presencia de plantas y entornos de
oficina donde las vistas desde la ventana son de carreteras y edificios de
hormigón vecinos.
La madera es estructuralmente muy
fuerte.
La madera es
muy fuerte y resistente. Una comparación con el acero y el cemento muestra que
la madera estructural tiene una relación resistencia / peso 20 por ciento más
alta que el acero estructural y de cuatro a cinco veces mayor que el cemento no
reforzado en compresión.
La manera
laminada cruzada ha ganado tracción desde el año 2000 como un material de
construcción emergente. Este video proporciona reflexiones y comentarios de
expertos técnicos, fabricantes, arquitectos y líderes de la comunidad de
edificios sobre su experiencia con CLT.
Aislador excepcional y ahorro de energía.
Algunos
materiales de construcción como el acero, materiales inorgánicos que no son
combustibles, se expanden cuando se calientan, lo que puede debilitar y
colapsar la estructura. La madera reacciona de manera casi opuesta a esto. Cuando se calienta (no excesivamente
a una temperatura combustible, por supuesto), la madera se seca y en realidad
se vuelve aún más difícil.
Si
comparamos, el vidrio conduce el calor 23 veces más rápido que la madera, el
mármol 90 veces más rápido, roba 1650 veces más rápido y el aluminio 7000 veces
más rápido.
Esto
significa menos “fuga” de energía de una casa. Si quieres que la calidez (o la
frescura) permanezca en tu hogar, y quieres gastar menos dinero en calefacción
(o refrigeración), la madera es la alternativa al ladrillo, el hormigón o la
piedra. En comparación con otros materiales de construcción, la madera,
económicamente, es la opción a elegir.
En resumen: el uso de madera ahorra en las facturas de calefacción
y el uso de marcos de madera dentro de las estructuras es ahorrativo. La madera se
expande ligeramente cuando la humedad del aire cae por debajo del 0%, sin
embargo, esto no afectará a los constructores, ya que incluso en los climas más
áridos, la humedad no cae por debajo del 5%.
Diseño Sismorresistente: Elementos
y características que definen la estructura antisísmica de un edificio.
Configuración del edificio. Escala. Simetría. Altura. Tamaño horizontal.
Distribución y concentración de masas. Densidad de estructura en planta.
Rigidez. Piso flexible. Esquinas. Resistencia Perimetral. Redundancia. Centro
de Masas. Centro de Rigideces. Torsión. Periodo propio de oscilación. Ductilidad.
Amortiguamiento. Sistemas resistentes.
Elementos y características que definen la estructura antisísmica
de un edificio.
Una clasificación de
estos elementos puede ser:
DIAFRAGMAS
PORTICOS
TABIQUES DE HORMIGÓN
ARMADO RESISTENTES AL CORTE.
MAMPOSTERÍA PORTANTE
ARRIOSTRADA.
PÓRTICOS CON
TRIANGULACIONES.
COLUMNA EMPOTRADA EN LA BASE.
TIPO CAJÓN.
Llamamos configuración a un conjunto de características que tiene
toda estructura, y que según como se ha diseñado será el comportamiento del
edificio ante las cargas gravitatorias o las cargas dinámicas.
La importancia de
alcanzar una configuración adecuada se destaca haciendo un sencillo análisis,
para cargas estáticas una tonelada sobre una viga es soportada por esta y
trasmitida hasta llegar al terreno. El caso de las
cargas sísmicas no es tan simple, los sismos producen
esfuerzos que fluctúan rápidamente, y para calcularlos necesitamos conocer las
características dinámicas del edificio. Inclusive conociendo esta
características, los movimientos de un sismo y la interacción con la estructura
son tan complejos que los valores exactos de las fuerzas del terremoto tiene
un grado de incertidumbre elevado.
En su libro “Diseño de
Estructuras Sismo – Resistentes”, el Ing. Hugo Giuliani señala: “.. el carácter
vibratorio caótico de los movimientos sísmicos, como también las
deficiencias de los métodos de cálculos utilizados en el análisis
estructural sismo-resistente. Nos obliga a aconsejar el máximo
cuidado en la elección de la estructura y la evaluación exhaustiva de cada uno
de los parámetros que gobiernan el real comportamiento de las mismas, durante
la acción sísmica.”
La configuración se
refiere a la forma del edificio en su conjunto, a su tamaño, naturaleza y
ubicación de los elementos resistentes y no estructurales.
ESCALA
Las solicitaciones sísmicas son función del
tamaño del edificio. Las cargas que actúan sobre una vivienda pequeña son
resistidas por la estructura de la misma sin grandes inconvenientes. Pero
cargas proporcionales en un edificio generan esfuerzos que no son directamente
proporcionales, sino superiores. Las fuerzas de inercia, que originan las
solicitaciones sísmicas son mas elevadas mientras más masa tiene el edificio.
El problema de la escala se visualiza
analizando el comportamiento de un péndulo. Sin conocer las dimensiones
absolutas del péndulo es imposible calcular el periodo de oscilación del mismo.
Si el péndulo es una bolilla con un hilo de unos centímetros de longitud el
péndulo oscilará de un extremo a otro en menos de un segundo, en cambio si el
péndulo es una bola de demolición con una soga de 20 metros, se visualiza un periodo
de oscilación de mas de un segundo.
El ejemplo del péndulo debe hacernos
reflexionar que establecer analogías entre edificios similares, pero con
diferentes números de pisos puede conducir a errores graves en el diseño de la
estructura.
Veamos un ejemplo:
PERIODOS
DE OSCILACIÓN DE UN PÉNDULO DE DIFERENTES LONGITUDES
|
|||||
Longitud
|
Periodo To
|
||||
Cm
|
seg
|
||||
20
|
0.8971
|
||||
100
|
2.0061
|
||||
1000
|
6.3437
|
||||
2000
|
8.9714
|
||||
SIMETRÍA
Con el término simetría describimos una
propiedad geométrica de la configuración del edificio. Un edificio es simétrico
respecto a dos ejes en planta si su geometría es idéntica en cualquiera de los
lados de los ejes. Este edificio será perfectamente simétrico. La simetría
puede existir respecto a un eje solamente. También existe simetría en
elevación, aunque es más significativa desde el punto de vista dinámico la
simetría en planta. La simetría en altura no es perfecta por que todo edificio
tiene un extremo fijo al terreno y libre el otro.
Simetría respecto a 2
ejes
La falta de simetría tiende a producir
excentricidad entre el centro de masa y el centro de rigidez, y por lo tanto
provocará torsión en planta. A medida que más simétrico es el edificio,
disminuyen el riesgo de concentración de esfuerzos, el momento torsor en planta
y el comportamiento de la estructura es más predecible.
La asimetría tiende a concentrar esfuerzos, el
ejemplo más común es el caso de las esquinas interiores. Aunque un edificio
simétrico puede tener esquinas interiores como es el caso de las plantas en
cruz. En este caso la planta del edificio es simétrica pero no es una planta
regular.
Existe simetría estructural si el centro de
masa y el centro de rigidez coinciden en la planta. La simetría es conveniente
también a la forma del edificio sino también a la distribución de la
estructura. La experiencia de edificios con daños severos en terremotos mostró
casos en que la asimetría estructural fue la causa del daño severo o el colapso
de la estructura.
Los núcleos de las
circulaciones verticales, pueden producir también asimetrías si su ubicación o
solución constructiva genera elementos estructurales rígidos en la distribución
estructural.
ALTURA
La altura de un
edificio influye directamente en el periodo de oscilación, si aumenta la altura
aumenta el periodo. Si un edificio alto tiene un periodo cercano a 2 segundos
es probable que su aceleración sea menor que un edificio mas bajo, de 5 a 10
pisos, con periodo de ½ segundo. Los registros de terremotos indican que los
sismos concentran su energía y mayores aceleraciones en periodos cercanos a ½
segundo.
Algunos reglamentos
limitaban la altura de los edificios en áreas sísmicas, pero en las normas actuales,
la tendencia es que la limitación sea un producto de la calidad del diseño. El
Código de Construcciones Sismo Resistentes de Mendoza exige el
análisis modal para edificios de gran altura.
Es fácil visualizar
como un riesgo sísmico las fuerzas de vuelco en un edificio, pero los edificios
con gran desarrollo en planta presentan otros problemas para su análisis.
Cuando la planta es muy grande, aunque sea simétrica el edificio no responderá
como una unidad. Al calcular las fuerzas sísmicas, se supone que la estructura
vibra como un sistema en el que todos los puntos de una planta en el mismo
nivel y en el mismo lapso tienen el mismo desplazamiento, la misma velocidad y
la misma aceleración, con idéntica amplitud. Pero la propagación de
las ondas sísmicas no es instantánea y su velocidad de propagación depende de
la naturaleza del terreno y de las características de la estructura, por ello
las bases del edificio a todo lo largo de este vibran
asincrónicamente con diferentes aceleraciones, provocando esfuerzos
longitudinales de tracción, compresión y desplazamientos longitudinales.
Un aumento de la
longitud del edificio incrementa los esfuerzos en un nivel que funciona como un
diafragma de distribución horizontal. La rigidez del piso puede ser
insuficiente para redistribuir la carga horizontal originada por un sismo.
Los esfuerzos causados
por variaciones de temperatura, por asentamiento preexistentes o provocados por
sismos son mayores en edificios con grandes dimensiones en planta.
La solución para este
tipo de edificios es diseñar una planta con suficientes elementos sismo
resistentes para acortar las luces del diafragma.
DISTRIBUCIÓN Y
CONCENTRACIÓN DE MASAS
La distribución de las
masas debe ser lo mas uniforme posible, en cada planta como en altura. Es
conveniente que la variación de las masas piso a piso acompañe a la
variación de la rigidez. Si la relación masa-rigidez varia bruscamente de un
piso a otro se producen concentraciones de esfuerzos.
Se debe evitar la presencia
de masas superfluas, tales como rellenos excesivos en terrazas, terrazas con
jardín, etc.
Es conveniente solucionar la provisión de agua
con sistemas que eviten la construcción de una reserva de agua voluminosa en el
nivel mas alto del edificio.
DENSIDAD DE ESTRUCTURA
EN PLANTA.
En edificios antiguos
se observa una gran cantidad de muros de gran tamaño con función estructural.
También se comprobó que muchos de ellos han funcionado bien a largo de siglos
en zonas sísmicas. Llevando las cargas gravitatorias y sísmicas hasta el
terreno por vías directas.
Cuando tenemos la mayor
presencia de estructura en planta baja el edificio está mejor preparado para
soportar la fuerza cortante de planta baja, la acumulada de los pisos
superiores y las cargas gravitatorias acumuladas. Muchos proyectos modernos se
alejan de esta configuración, y por razones estéticas la planta baja tiene
pocos elementos.
La configuración
sísmica más eficiente es la que tiene la mayor cantidad de elementos verticales
en la base, que es donde más se necesitan.
Una medida estadística
puede ser la “densidad de la estructura en planta” a nivel del terreno,
definida como el área total de todos los elementos estructurales verticales
dividida por el área bruta del piso. En un edificio moderno esa área es de 1%,
en edificios con pórticos y tabiques asciende al 2%.
Las plantas densamente
rellenas de edificios antiguos alcanzan valores tales como: Taj Mahal, 50%; San
Pedro, 25%; Panteón 20%; catedral de Chartres 15%.
La rigidez se confunde
con resistencia, pero son dos conceptos diferentes, en tanto la resistencia es
la capacidad de carga que puede soportar un elemento estructural antes de
colapsar, la rigidez mide la capacidad que un elemento estructural
tiene para oponerse a ser deformado.
Se dice que un cuerpo
es más rígido cuanto mayor sea la carga que es necesario aplicar para alcanzar
una deformación dada. Analíticamente la rigidez de un elemento se
expresa mediante el cociente entre la carga y la deformación que esta produce.
En las estructuras
modernas de edificios es común adoptar soluciones con pórticos, que se
construyen con vigas y columnas unidas en sus nudos, constituyendo una elemento
con continuidad estructural. La unión entre diferentes componentes de una
estructura tiene una influencia decisiva en su rigidez, o lo que es lo mismo en
su deformabilidad.
Matemáticamente la flexibilidad se define como
la inversa de la rigidez, o sea como el cociente entre la deformación y la
carga que produce esa deformación.
Este nombre se usa generalmente para describir
un edificio cuya planta baja es más débil que las plantas superiores. Pero
puede presentarse el caso de piso flexible en cualquier nivel. En general, como
las mayores solicitaciones se presentan en planta baja, una variación brusca de
rigidez entre planta baja y el piso siguiente produce una variación de esfuerzo
que exige previsiones especiales en el diseño de la estructura.
Existe piso flexible
cuando hay una gran discontinuidad en la rigidez y la resistencia en los
elementos verticales de la estructura en un nivel y los de los otros pisos. En
la mayoría de los casos esta discontinuidad se produce debido a
que un piso, generalmente la planta baja, es más alto que el
resto de los pisos.
También puede haber
discontinuidad por un tipo de diseño muy frecuente, en el cual no todas las
columnas descargan en el terreno, algunas columnas se interrumpen en pisos
superiores. En estos casos, las cargas no son conducidas directamente al suelo
y hay un cambio brusco de rigidez y resistencia.
Otro caso de piso
flexible muy frecuente, pero menos evidente, es el de planta baja
libre y pisos superiores con cargas elevadas o muy rígidos. En estos casos, si
los vanos se han rellenado con mampostería la estructura funciona como si en
los pisos superiores existieran tabiques trasmitiendo los cortes a una
estructura de columnas.
ESQUINAS
Las esquinas de los
edificios resistentes plantean problemas especiales. Las esquinas exteriores
pueden sufrir concentraciones de esfuerzos si el movimiento sísmico tiene
dirección diagonal respecto a la planta, aunque el resto de los elementos esté
menos solicitado.
La esquina interior o
entrante es una característica muy común de la configuración general de un
edificio, que en planta tiene forma de L, H, U, T o planta en cruz.
Estas formas plantean
dos problemas. Por un lado tienden a producir variaciones de rigidez y, por
tanto, movimientos diferenciales entre las partes del edificio, causando una
concentración de esfuerzos en la esquina entrante.
El otro problema, y más
importante, es la torsión. Esta se produce por a no existir coincidencia entre
el centro de masas y el centro de rigidez. Las fuerzas del sismo provocan una
rotación que distorsiona el edificio. La magnitud de las solicitaciones que
provoca el sismo depende las longitudes y alturas de las alas y sus relaciones
alto/ancho.
Para prevenir daños por
esquinas interiores conviene separar la planta en dos cuerpos mediante juntas
sísmicas, o reforzar la estructura en la zona de la esquina con elementos
capaces de absorber los esfuerzos que se producen.
RESISTENCIA PERIMETRAL
Para resistir los
efectos de la torsión en planta es conveniente tener elementos resistentes en
el perímetro del edificio, es decir, ubicar elementos resistentes al sismo en
las fachadas del edificio.
Cuanto más alejado del
centro de rigidez de la planta se ubique un elemento, mayor es el brazo de
palanca respecto a ese centro, y mayor será el momento resistente que pueda
generar. Para este efecto la planta más eficiente es la planta circular, aunque
otras formas funcionan satisfactoriamente. Siempre es conveniente
colocar elementos resistentes al sismo en el perímetro, ya sean tabiques,
pórticos, pórticos con diagonales con capacidad para resistir corte directo y
por torsión.
CONCRETO ARMADO
La técnica constructiva
del concreto armado, concreto reforzado u hormigón armado consiste en la utilización de hormigón o
concreto reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras.
También se puede armar con fibras, tales como fibras plásticas, fibra
de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras
dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado
se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y
obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de hormigón
proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en
general.
Diseño de
estructuras de hormigón armado
Hennebique y sus contemporáneos basaban el diseño de
sus patentes en resultados experimentales, mediante pruebas de carga; los
primeros aportes teóricos los realizan prestigiosos investigadores alemanes,
tales como Wilhem Ritter, quien desarrolla en 1899 la teoría del «Reticulado de
Ritter-Mörsch». Los estudios teóricos fundamentales se gestarán en el siglo XX.
Existen varias características responsables del éxito
del hormigón armado:
·
El coeficiente
de dilatación del hormigón es similar al del acero, siendo despreciables
las tensiones internas por cambios de temperatura.
·
Cuando el
hormigón fragua se contrae y presiona fuertemente las barras de acero, creando
además fuerte adherencia química. Las barras, o fibras, suelen tener resaltes
en su superficie, llamadas corrugas o trefilado,
que favorecen la adherencia física con el hormigón.
·
Por último,
el pH alcalino
del cemento produce la pasivación del
acero, fenómeno que ayuda a protegerlo de la corrosión.
·
El hormigón
que rodea a las barras de acero genera un fenómeno de confinamiento que impide
su pandeo, optimizando su empleo estructural.
Monier patentó varios métodos en la década de 1860.
Muchas de estas patentes fueron obtenidas por G. A. Wayss en 1866 de las
empresas Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de hormigón
armado, en donde se realizaban pruebas para ver el comportamiento resistente
del hormigón, asistiendo el arquitecto prusiano Matthias Koenen a estas
pruebas, efectuando cálculos que fueron publicados en un folleto llamado «El
sistema Monier, armazones de hierro cubiertos de cemento», que fue complementado
en 1894 por Edmond Coignet y De Tédesco, método publicado en Francia agregando
el comportamiento de la elasticidad del hormigón como factor en los
ensayos.Monier patentó varios métodos en la década de 1860. Muchas de estas
patentes fueron obtenidas por G. A. Wayss en 1866 de las empresas Freytag und
Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de hormigón armado, en donde se
realizaban pruebas para ver el comportamiento resistente del hormigón,
asistiendo el arquitecto prusiano Matthias Koenen a estas pruebas, efectuando
cálculos que fueron publicados en un folleto llamado «El sistema Monier,
armazones de hierro cubiertos de cemento», que fue complementado en 1894 por
Edmond Coignet y De Tédesco, método publicado en Francia agregando el
comportamiento de la elasticidad del hormigón como factor en los ensayos.Monier
patentó varios métodos en la década de 1860. Muchas de estas patentes fueron
obtenidas por G. A. Wayss en 1866 de las empresas Freytag und Heidschuch y
Martenstein, fundando una empresa de hormigón armado, en donde se realizaban
pruebas para ver el comportamiento resistente del hormigón, asistiendo el
arquitecto prusiano Matthias Koenen a estas pruebas, efectuando cálculos que
fueron publicados en un folleto llamado «El sistema Monier, armazones de hierro
cubiertos de cemento», que fue complementado en 1894 por Edmond Coignet y De
Tédesco, método publicado en Francia agregando el comportamiento de la
elasticidad del hormigón como factor en los ensayos.
CALCULO DE ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO
Fundamentos:
El hormigón en
masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de
durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables
tiene una resistencia a la tracción muy
reducida. Para resistir adecuadamente esfuerzos de tracción es necesario
combinar el hormigón con un esqueleto de acero. Este esqueleto
tiene la misión de resistir las tensiones de tracción que
aparecen en la estructura, mientras que el hormigón resistirá
la compresión (siendo más barato que el acero y ofreciendo propiedades de
durabilidad adecuadas).
Por otro
lado, el acero confiere a las piezas mayor ductilidad,
permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla. Una
estructura con más acero presentará un modo de fallo más dúctil (y, por tanto,
menos frágil); esa es la razón por la que muchas instrucciones exigen una
cantidad mínima de acero en ciertas secciones críticas.
En los
elementos lineales alargados, como vigas y pilares se colocan
barras longitudinales de acero, llamadas armado principal o longitudinal. Estas
barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo
axial y los momentos
flectores, mientras que el esfuerzo
cortante y el momento
torsor condicionan las características de la armadura
transversal o secundaria.
Tipos de Esfuerzos
·
Tracción: Un
elemento está sometido a tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a
estirarlo; los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este
tipo de esfuerzos.
·
Compresión:
Un elemento está sometido a compresión cuando sobre él actúan fuerzas que
tienden a aplastarlo. Los pilares y columnas son ejemplos de ello.
·
Flexión: Un elemento está sometido a flexión
cuando actúan sobre él cargas que tiendan a doblarlo. A este tipo de esfuerzo
se ven sometidas las vigas de estructuras
Cálculo de
vigas y pilares de hormigón armado
La
simple teoría de vigas de Euler-Bernoulli no es adecuada para el
cálculo de vigas o pilares de hormigón armado. Los elementos resistentes de
hormigón armado presentan un mecanismo resistente más complejo debido a la
concurrencia de dos materiales diferentes, hormigón y acero, con módulos
de Young muy diferentes y los momentos de inercia son variables
de acuerdo al tamaño de las fisuras de los elementos. Las diferentes
propiedades mecánicas de hormigón y acero implican que en un elemento de
hormigón armado la tensión mecánica de las armaduras y el hormigón en
contacto con ellas sean diferentes; ese hecho hace que las ecuaciones de
equilibrio que enlazan los esfuerzos internos inducidos por las fuerzas y tensiones en
hormigón y acero no sean tan simples como las de secciones homogéneas, usadas
en la teoría de Euler-Bernouilli.
En la Instrucción
Española del Hormigón Estructural las ecuaciones de equilibrio
mecánico para el esfuerzo axil N y el momento
flector M de una sección rectangular pueden escribirse de
forma muy aproximada como:
Dimensionado
de secciones
El problema
del dimensionado de secciones se refiere a dadas unas cargas y unas dimensiones
geométricas de la sección determinar la cantidad de acero mínima para
garantizar la adecuada resistencia del elemento. La minimización del coste
generalmente implica considerar varias formas para la sección y el cálculo de
las armaduras para cada una de esas secciones posibles, para calcular el coste
orientativo de cada posible solución.
Una sección
de una viga sometida a flexión simple, requiere obligatoriamente una
armadura (conjunto de barras) de tracción colocada en la parte traccionada de
la sección, y dependiendo del momento flector puede requerir también
una armadura en la parte comprimida. El área de ambas armaduras de una sección
rectangular puede calcularse aproximadamente mediante los siguientes juegos de
fórmulas:
