ESTRUCTURAS - PANTALLAS

En su concepto más elemental, la pantalla (Fig. 21-1) surge como una ménsula empotrada en el terreno y es especialmente apta para resistir acciones horizontales.


En este sentido es un recurso muy eficaz para edificios altos y para todos aquellos que, aún sin alcanzar una gran altura, pueden verse sometidos a grandes acciones horizontales. Es por tanto un sistema estructural de uso frecuente en zonas de fuerte sismicidad y en ciertos tipos de construcciones industriales.

ESTRUCTURAS - EMPOTRAMIENTOS IMPREVISTOS

Un punto al que debe prestarse especial atención es al de aparcición de empotramientos imprevistos. En la figura 11-23 se indica un caso frecuente. un análisis superficial de la situación teórica indica en la figura 11-23a) puede conducir a suponer el enlace como un simple apoyo sin embargo, si analizamos la situación después de la deformación, como se indica en la figura 11-23b), es clara la aparición de un momento de empotramiento producido por el murete de azotea sobre la estructura.



ESTRUCTURAS - EMPOTRAMIENTOS IMPREVISTOS

INTRODUCCIÓN AL PLANTEAMIENTO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO

La función primaria de la estructura es resistir las acciones a que ha de estar sometida. En este sentido, muchas veces ha sido comparada al esqueleto en el cuerpo humano, aunque el carácter dinámico del esqueleto hace que la comparación no resulte completamente exacta.


La resistencia de la estructura, mencionada en el párrafo anterior, debe entenderse en sentido amplio y no restringirse solamente a la resistencia mecánica de las solicitaciones derivadas de las acciones actuantes, En particular la resistencia a las acciones ambientales y la adecuada durabilidad durante el período de vida útil previsto en el proyecto de la estructura, son aspectos también esenciales.

Raras veces la estructura constituye por sí misma la construcción y lo más frecuente es que esté interconectada con otras partes, tales como los cerramientos, divisiones e instalaciones. En este sentido, la estructura no debe nunca ser concebida aisladamente sino que es necesario integrarla desde la concepción inicial en el conjunto del proyecto, de forma que resulte plenamente compatible con el resto de la obra.

Esta compatibilidad no siempre es fácil de alcanzar, especialmente porque el gran desarrollo actual de los métodos de cálculo y de las calidades de los materiales ha conducido a que nuestras estructuras sean, o puedan ser, mucho más flexibles que lo eran antiguamente. En sentido vertical, la flexibilidad de los forjados de los edificios está creando problemas en las tabiquerías. Las acciones horizontales sobre edificios cada vez más altos y más esbeltos, han conducido a daños en fachadas y han obligado a desarrollar los sistemas de fachadas ‘flotantes” y de muros cortina.

En algunos casos, la estructura cumple, aparte sus funciones resistentes, otras tales corno las de cerramiento. división o contención. La tendencia actual es clara en ese sentido y está basada en el principio general de construcción de que es interesante desde el punto de vista económico asignar a cada elemento el máximo mimero de funciones posibles.

ESTRUCTURAS CASO DE CARGAS RÍGIDAS

En general, en el cálculo de estructuras se presupone que la carga aplicada a las piezas es flexible, es decir, acompaña a la pieza en su deformación, sin que dicha deformación altere la distribución de la acción de las cargas. En algunos pocos casos esto es así y la carga es de tal rigidez que rio sigue a la pieza en su deformación.
ESTRUCTURAS CASO DE CARGAS RÍGIDAS

Un caso de gran importancia para lo que nos ocupa es el de muros de ladrillo sobre dinteles de hormigón, tal como se indica en la figura 10-10.

La fábrica de ladrillo sobre el dintel A-A no puede deformarse para seguir al dintel en su deformación. En la realidad sólo las zonas de carga interiores a unos ciertos arcos de descarga deben ser realmente consideradas como carga a efectos de flexión y de corte. El establecimiento de la ley de formación de los arcos de descarga es complejo y por ello la Norma Básica NBE FL-90 (10.4) establece que, cuando por encima y a los lados de un dintel exista muro que permita producir efecto arco, sin huecos que lo perturben, se considerará sólo corno carga el peso de muro comprendido en una altura 0,6 L, siendo L la luz entre ejes del vano, debiendo considerarse también todas las cargas de forjados y aisladas situadas hasta una altura L.

El resto de las cargas, como hemos dicho, no se consideran ni a efectos de flexión ni de corte, pero naturalmente deben ser consideradas íntegramente a efectos del cálculo de los esfuerzos axiles en los pilares.
En la aplicación de lo anterior debe presarse atención a la existencia de ventanas y otros tipos de huecos que pueden perturbar la formación de arcos de descarga.

LUCES DE CÁLCULO

La luz a considerar en el cálculo es la luz entre ejes. Cuando el ancho del pilar es muy pequeño respecto a la luz, frecuentemente se toma como momento negativo el momento en el eje dci pilar del piso inferior (figura 10-1). Esto en definitiva es lo mismo que suponer la reacción concentrada en ese eje. En todo caso y en particular si el ancho del soporte es importante respecto a la luz, puede conseguirse una economía apreciable mediante el redondeo indicado en la figura 10-2. Dicho redondeo se basa en la suposición de un reparto uniforme de la reacción del dintel sobre el ancho de pilar inferior. Ello conduce a que en dicho ancho la ley de cortantes CDD’E, correspondiente a reacción en el eje del pilar, se transforme en la recta CE, con lo que en el tramo AB la ley de momentos debe ser una parábola de eje vertical, tangente a la curva M en A y a la M’ en B. Trazadas las tangentes a M y M’ en A y B y uniendo los puntos medios de AF y FB, G y H respectivamente, se obtiene una tercera tangente que permite un trazado suficientemente aproximado de la parábola. Si el ancho del pilar es apreciable, la diferencia entre los valores M1 y M2, puede ser muy importante.


Un método alternativo es el adoptado por la norma francesa B.A.E.L.83 (10.1). De acuerdo con ella y con las notaciones indicadas en la figura 10-3 (en la que para mayor claridad se han prescindido de los posibles pilares del piso superior) se denomina M' al momento en cara de apoyo y M al momento en el eje del mismo.


LUCES DE CÁLCULO

Llamando M'' al momento de empotramiento de la viga de luz L, perfectamente empotrada y sometida a las mismas cargas en vano, llamando M''' al menor de los valores M y M'', se toma como momento para el cálculo el mayor de los dos valores M' y M'''.

SOBRECARGA DE USO EN GARAJES APARCAMIENTOS

Por su importancia actual, consideramos aisladamente este caso. En la normalización española está cubierto por NBE AE-88 (9.3), que en el caso usual de aparcamientos para automóviles de turismo la establece en 4 kN/m2, claramente excesiva.

El UNIFORM BUILDING CODE (UBC-97) (9.4) anteriormente citado, la fija para el caso de automóviles con un máximo de número de pasajeros en 2,5 kN/m2 y de acuerdo con la tabla T-9.4 y las fórmulas [9.1] y [9.2] y la figura 9-5, dicha sobrecarga se reduce al aumentar el área tributaria (Fig. 9-5) hasta un máximo del 40%. Como muy frecuentemente en estas estructuras el área tributaria de cada viga supera los 50 m2, ello equivale a reducir al menos la sobrecarga en un tercio, es decir a adoptar valores del orden de 1,6 kN/m2.

En realidad, la carga uniforme equivalente a un conjunto en planta cargado de automóviles (sin espacios libres entre ellos) no supera los 2 kN/m2.

Otra recomendación razonable del UBC-97 es la de proyectar los aparcamientos para una carga puntual de 9 kN/m2 que actuase en cualquier punto sobre un cuadrado de 120•120 mm. Esta sobrecarga no se considera simuháneameine con la uniformemente repartida citada anteriormente.

Lo anterior se refiere exclusivamente a las plantas de aparcamiento o garaje. Las cubiertas, pueden estar en situaciones muy diferentes y variadas, sometidas a sohrecarga de diversos tráficos, soportar zonas peatonales.. ajardinadas, etc.

SOBRECARGAS DE USO EN EDIFICIOS INDUSTRIALES

En el caso de los Edificios Industriales, surgen con frecuencia acciones y combinaciones de acciones no previsas e MV-101 y el Proyectista deberá en muchos casos emplear su propio juicio.

Se requiere una atención especial al caso de acciones en Edificios Industriales, cuando éstas son debidas a maquinaria, equipos o tráfico de vehículos. En algunas ocasiones han surgido daños debido a que cargas localizadas han sido asimilados por los fabricantes a cargas uniformes no correctas. Por ejemplo, una cierta sobrecarga uniforme teóricamente equivalente puede ser equivalente a las localizadas reales desde el punto de vista de los momentos flectores, pero puede no serlo simultáneamente para los esfuerzos cortantes o para los de punzonamiento.

SOBRECARGAS DE USO EN EDIFICIOS DE VIVIENDAS, OFICINAS Y ANÁLOGOS

Los valores aparecen regulados en la Norma Básica de la Edificación NBEAE-88 "ACCIONES EN LA EDIFICACION"

Resultan necesarias dos consideraciones adicionales. La primera de ellas es el cuidado con que deben considerarse las sobrecargas de zonas ajardinadas, no sólo en cuanto a la sobrecarga de carácter fijo que supone la tierra vegetal, sino a la evaluación correcta de este valor en condiciones de terreno saturado por la lluvia. Por otra parte, en muchos casos no es descartable la posibilidad de que en casos excepcionales estas zonas soportan además sobrecargas de personas, lo que debe ser considerado, atribuyéndole el carácter accidental. si ese es el caso.

La segunda consideración se refiere a la conveniencia, en muchos casos, de considerar en los edificios de uso público tales como ificinas, bibliotecas, escuelas, etc., además de las sobrecargas de uso uniformemente repartidis, la existencia (no simultánea) de cargas concentradas en zonas reducidas.

La tabla T-9.l, da indicaciones adecuadas al respecto.

1. Reducción de sobrecargas

La reducción de sobrecarga, tema esencial como dijimos anteriormente, requiere consideración detallada.
Por un lado, la Norma NBE AE-88 (9.3), establece las reducciones indicadas en la tabla T-9.2.
Existió también la Norma UNE 24003 que establecía las reducciones que figuran en la labia T-9.3 y que, de acuerdo con dicha Norma, se aplicaban sólo a viviendas y oficinas.


Aunque la Norma NBE AE-88 es de obligado cumplimiento, es claro que el Proyectista puede adoptar criterios distintos a los de la Normativa Oficial, siempre que estén debidamente justificados. En este sentido la Norma IJNE puede ser una base interesante para casos concrclos e incluso en grandes edificios y sobre todO en edificios de muchas plantas, es siempre aconsejable un estudio directo del tema.

Un documento de excepcional importancia en relación con el tema que nos ocupa es la Norma norteamericana LEN IFORM BU!LDJNG CODE (9.4). Esta Norma, de uso habitual en EE.UU. y empleada con frecuencia en muchos otros países, presenta un tratamiento muy interesante en lo referente a la reducción de sobrecargas variables, que resumimos a continuación:

Para el cálculo de toda pieza cuya área tributaria de sobrecarga exceda 15 m2, incluidos los forjados sin vigas, excepto para locales de reunión pública y para sobrecargas variables superiores a 48,8 kN/m2, la sobrecarga total podrá reducirse de acuerdo con la fórmula


Para sobrecargas de almacenamieto superiores a 48,8 KN/m2 no se aceptan reducción en vigas y forjados sin vigas, pero pueden reducirse las sobrecargas en pilares en el 20%.

La tabla T-9.4 de la información complementaria sobre valores de r y R'.

En la figura 9-5 se indican gráficamente los valores de la formula 9.1 con las limitaciones de la 9.2. Como puede apreciarse, la reducción es muy importante incluso en areas cargadas pequeñas. Obsérvese qye ek UNIFORM BUILDING CODE hace depender la reducción, no sólo del número de plantas, sino del áerea de carga de cada pieza en su planta. Esto tiene gran importacia pues permite, para vigas y forjados sin vigas, reducciones aprecialbes de los valores de las sobrecargaas, cosa que no es posible con NBE AE-88 ni con UNE 24003.

Por otro lado y pensando en los edificios de elevado número de plantas, obsérvese en la figura 9-5 los limites establecidos por NBE AE-88 y UNE 24003 y el carácter excesivamente  prudente de la NBE.

REDUCCIÓN DE SOBRECARGAS DE ENTRAMADOS

Surge inmediatamente a examen el problema de la reducción de sobrecargas cuando la zona cargada es de gran extensión. Se trata en el fondo, del reconocimiento intuitivo de que en algunos tipos de sobrecarga de uso la probabilidad de presentación de un estado de sobrecargas con su valor característicot, en zonas muy extensas, es pequeña. Es fkilmente concebible que dicho estado se presente en un Estadio de Fútbol, pero es evidente su escasa probabilidad en un Edificio de Oficinas de muchas plantas y más escasa aún en un Edificio de Viviendas.

Por otro lado, es obvio en muchos casos de sobrecarga que ci valor a considerar es más reducido cuanto mayor es el área cargada.

Finalmente es claro también que la probabilidad de que se produzca la sobrecarga característica prevista en el forjado F- 1, que supone la sobrecarga F-1 sombreada de la figura 9-4 a), es mayor en muchos tipos de sobrecarga de uso, que la de que se produzca el estado de sobrecarga máxima prevista en la viga 1-2, lo que supone la sobrecarga íntegra de las zonas F- 1 y F-2 (Fig. 9-4 b) y mayor a su vez que la de que se produzca la sobrecarga máxima prevista para el pilar 1 en esa planta, que supone la sobrecarga simultánea de las zonas F-l, F-2, F-3 y F-4 (Fig. 9-4 c). Es cierto, en cambio, también, que la importancia de la pieza en el conjunto de la estructura suele ser mayor para un pilar que para una viga y para una viga que para un forjado.