ESTRUCTURA DE MADERA
Las estructuras de entramados de madera están conformadas por elementos de madera entrelazados entre sí. Su armado requiere el cuidadoso ensamble de piezas de madera en ángulos de lo más diversos. En la mayoría de los casos la resolución adecuada de estas uniones caracteriza la calidad de la construcción. Cada forma de unión corresponde a ciertas exigencias específicas. Se pueden diferenciar las uniones a nivel del entrepiso; de la cubierta, con las fundaciones, con los elementos arriostrantes, etc. En muchos casos la buena resolución del encuentro entre piezas da un sello propio a la estructura. En la mueblería generalmente las uniones se resuelven ensamblando madera con madera, utilizando colas para fijarlas entre sí. En la construcción esto sólo es posible en uniones que transmiten esfuerzos a la compresión. Debemos aclarar que el concepto de construcción en madera sin herrajes y casi artesanal, no es incorrecto, pero desde el punto de vista estructural, no hay comparación con la solidez y seguridad que brindan los herrajes bien diseñados y correctamente ejecutados. La mayoría de las uniones estructurales deben ser resueltas empleando herrajes metálicos o conectores especiales. Según la relación de esfuerzos entre las piezas deberá elegirse el sistema más adecuado, cuidando que las dimensiones de los elementos de transmisión, generalmente metálicos, estén en una relación adecuada a la sección de los elementos de madera. En muchos casos, especialmente en el sistema de columna y viga, estas uniones quedan a la vista y van formando parte del espacio construido. Estos elementos no pasan desapercibidos; además de resolver un problema técnico deben ser pensados como un elemento más del diseño arquitectónico o como detalle decorativo.
VENTAJAS DE LA MADERA PARA LA FABRICACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS
La madera es uno de los materiales más antiguos que se han empleado en la construcción y seguramente el más polivalente: se usa como estructura, como cerramiento interior y exterior, en laminados, en carpinterías, en techumbres y cubiertas, en pavimentos, etc.
Entre las ventajas de la madera para la fabricación y construcción de viviendas caben destacarse las siguientes:
Bajo costo debido a su ligereza de peso y al escaso consumo energético necesario para su producción, transporte y elaboración.
Recurso natural inagotable porque su producción depende de la energía solar que es infinita.
Resistencia. Valorando la carga a soportar y el peso propio de la estructura, la madera es más resistente que el acero y el hormigón. Posee además una gran capacidad para absorber energía y resistir cargas de impacto, lo que la hace idónea para construir con ella en zonas sísmicas.
Resistencia. Valorando la carga a soportar y el peso propio de la estructura, la madera es más resistente que el acero y el hormigón. Posee además una gran capacidad para absorber energía y resistir cargas de impacto, lo que la hace idónea para construir con ella en zonas sísmicas.
Fácil de trabajar. Se puede cortar y trabajar en diversas formas y tamaños utilizando herramientas y máquinas sencillas. Se puede ensamblar y pegar con adhesivos apropiados, unir con clavos, tornillos, pernos y conectores especiales que producen uniones limpias, resistentes y duraderas.
Buen aislante. Al ser un material compuesto de fibras huecas y alineadas axialmente a la longitud del árbol, estos huecos contienen aire que aporta excelentes cualidades como aislante acústico y térmico. También es un buen aislante eléctrico. La madera aísla 15 veces más que el cemento, 400 veces más que el acero y 1.770 veces más que el aluminio.
Resistente al fuego. En contra de la idea generalizada del comportamiento negativo de la madera en caso de incendio, está demostrado que las estructuras de madera actúan mejor queotras de materiales incombustibles. En caso de incendio, una estructura robusta de madera conserva su capacidad de carga durante más tiempo que otra de acero de igual resistencia, ya que aunque el exterior se esté carbonizando, la zona interior sigue resistiendo; en cambio el acero, al calentarse pierde toda su capacidad resistente y llega rápidamente al colapso de la estructura.
Ecológica. La madera es el único material de construcción que es renovable y reutilizable, reciclable y biodegradable. Los árboles ayudan a mejorar el medio ambiente estabilizando el suelo, protegiendo del viento, proporcionando sombra, siendo el hábitat de la fauna y la flora, mejorando la calidad del aire y el agua, etc. Los bosques son auténticas fabricas de oxigeno y filtros del efecto invernadero. Un árbol joven y fuerte absorbe y elimina dióxido de carbono en una proporción de 1,47 kg. por cada kg de su propio peso, y lo reemplaza por oxígeno en una cantidad equivalente a su peso. El dióxido de carbono genera el 50% de los gases que producen el efecto invernadero. Contra lo que muchos piensan, un bosque viejo produce el efecto contrario a uno joven ya que absorbe y elimina oxígeno y emite dióxido de carbono.
Los países que fabrican y construyen más casas de madera son los que tienen más bosques porque practican una política forestal de talas cíclicas. En el norte de Europa, por cada 7 Ha. cortadas se plantan 10 Ha. aumentando así de manera progresiva la superficie forestal. En Estados Unidos se plantan seis millones de árboles al día, equivalentes a 9 árboles al año por ciudadano.
EL CONCRETO REFORZADO
Es el más popular y desarrollado de estos materiales, ya que aprovecha en forma muy eficiente las características de buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad del concreto, junto con las de alta resistencia en tensión y ductilidad del acero, para formar un material compuesto que reúne muchas de las ventajas de ambos materiales componentes. Manejando de manera adecuada la posición y cuantía del refuerzo, se puede lograr un comportamiento notablemente dúctil en elementos sujetos a flexión.
Por el contrario, el comportamiento es muy poco dúctil cuando la falla está regida por otros estados límite como cortante, torsión, adherencia y carga axial de compresión. En este último caso puede eliminarse el carácter totalmente frágil de la falla si se emplea refuerzo transversal en forma de zuncho. El concreto está sujeto a deformaciones importantes por contracción y flujo plástico que hacen que sus propiedades de rigidez varíen con el tiempo. Estos fenómenos deben ser considerados en el diseño, modificando adecuadamente los resultados de los análisis elásticos y deben tomarse precauciones en la estructuración y el dimensionamiento para evitar que se presenten flechas excesivas o agrietamientos por cambios volumétricos.
Por su moldeabilidad, el concreto se presta a tomar las formas más adecuadas para el funcionamiento estructural requerido y, debido a la libertad con que se puede colocar el refuerzo en diferentes cantidades y posiciones, es posible lograr que cada porción de la estructura tenga la resistencia necesaria para las fuerzas internas que se presentan. El monolitismo es una característica casi obligada del concreto colado en sitio; al prolongar y anclar el refuerzo en las juntas pueden transmitirse los esfuerzos de uno a otro elemento y se logra continuidad en la estructura. Las dimensiones generalmente robustas de las secciones y el peso volumétrico relativamente alto del concreto hacen que el peso propio sea una acción preponderante en el diseño de las estructuras de este material y en el de las cimentaciones que las soportan. Los concretos elaborados con agregados ligeros se emplean con frecuencia en muchos países para reducir la magnitud del peso propio. Se incrementan, sin embargo, en estos casos las deformaciones por contracción y flujo plástico y se reduce el módulo de elasticidad para una resistencia dada.
Mediante una dosificación adecuada de los ingredientes, puede proporcionarse la resistencia a compresión más conveniente para la función estructural que debe cumplirse. Aunque para las estructuras comunes resulta más económico emplear resistencias cercanas a 250 kg/cm2, éstas pueden variarse con relativa facilidad entre 150 y 500 kg/cm2 y pueden alcanzarse valores aún mayores con cuidados muy especiales en la calidad de los ingredientes y el proceso de fabricación. La variabilidad de las propiedades mecánicas es reducida si se observan precauciones rigurosas en la fabricación, en cuyo caso son típicos coeficientes de variación de la resistencia en compresión poco superiores a 10 por ciento. Se tienen dispersiones radicalmente mayores cuando los ingredientes se dosifican por volumen y sin tomar en cuenta la influencia de la humedad y la absorción de los agregados en las cantidades de agua necesarias en la mezcla. Coeficientes de variación entre 20 y 30 por ciento son frecuentes en estos casos para la resistencia en compresión. Una modalidad más refinada del concreto reforzado permite eliminar o al menos reducir, el inconveniente del agrietamiento del concreto que es consecuencia natural de los esfuerzos elevados de tensión a los que se hace trabajar al acero de refuerzo.
Este problema se vuelve más importante a medida que los elementos estructurales son de proporciones mayores y aumentan las fuerzas que se quieren desarrollar en el acero, como es el caso de vigas de grandes claros para techos y para puentes. Esta modalidad es el concreto presforzado que consiste en inducir esfuerzos de compresión en las zonas de concreto que van a trabajar en tensión y así lograr que bajo condiciones normales de operación, se eliminen o se reduzcan los esfuerzos de tensión en el concreto y, por tanto, no se produzca agrietamiento. Las compresiones se inducen estirando el acero con que se refuerza la sección de concreto y haciéndolo reaccionar contra la masa de concreto. Para evitar que el presfuerzo inicial se pierda en su mayor parte debido a los cambios volumétricos del concreto, se emplea refuerzo de muy alta resistencia (superior a 15,000 kg/cm2). Otras modalidades de refuerzo del concreto han tenido hasta el momento aplicación limitada, como el refuerzo con fibras cortas de acero o de vidrio, dispersas en la masa de concreto para proporcionar resistencia a tensión en cualquier dirección así como alta resistencia al impacto; o como el refuerzo con placas de acero plegadas en el exterior del elemento con resinas epóxicas de alta adherencia. También en la mampostería se ha usado refuerzo con barras de acero con la misma finalidad que para el concreto.
Ventajas:
a) Baja costo
b) Facilidad de ejecución, incluso por mano de obra no calificada ni especializada.
c) Facilidad de diseño de formas mediante el moldeo.
Por otra parte, el concreto se emplea en diversos tipos de estructuras, construidas por columnas, trabes y losas.
SISTEMA CONSTRUCTIVO M2
La esencia del sistema es la construcción de muros y cubiertas del tipo “sandwich” con dos capas de mortero armado y un núcleo de poliestireno expandido. El elemento así logrado se comportará a los efectos de su uso, como una unidad homogénea aunando las características estructurales y aislantes de sus componentes, en una sinergia donde la colaboración de un material con el otro, multiplica las evidentes bondades de cada uno considerado aisladamente.
El aporte del sistema repercute en la obra básica; entendiendo por ésta la construcción de una cáscara con las aberturas amuradas y las conducciones para instalaciones ya embutidas en muros y losas.
El uso de cubiertas livianas como alternativa no tiene limitación. Tampoco hay limitación en las terminaciones posibles, permitiéndose el uso de cualquier enlucido o revestimiento compatible con muros y losas de mortero y hormigón, y es dable mencionar que es perfectamente adaptable a ampliaciones de construcciones realizadas con cualquier otro sistema constructivo.
En síntesis, se trata de un sistema que:
1) Evita el aumento de masa de hormigón inerte o traccionado, de otra forma
dudosamente eludible, cuando se pretende aumentar la inercia de una estructura. Consiguientemente se genera una menor carga sobre sí por peso propio y una menor descarga sobre estructuras inferiores.
dudosamente eludible, cuando se pretende aumentar la inercia de una estructura. Consiguientemente se genera una menor carga sobre sí por peso propio y una menor descarga sobre estructuras inferiores.
2) Difunde los esfuerzos, usualmente concentrados en vigas y columnas diseñadas ad hoc, y los traslada a las superficies de cerramientos que son, de por sí, la esencia de la construcción de edificios. De esta manera, crea la estructura resistente y la envolvente del edificio simultáneamente y en una única unidad física. El M2 combina la función cerramiento y aislación (las características térmicas logradas son absolutamente excepcionales) con la función portante de una manera rápida, económica y sólida.
3) Reduce tiempos y tareas del proceso constructivo, al permitir la rápida puesta en obra de los cerramientos porque se manejan manualmente grandes y livianas placas de poliestireno expandido, como núcleo de muros y cubiertas, en lugar de pequeños y pesados bloques de hormigón o ladrillos. También la menor solicitación sobre estructuras inferiores y el veloz acabado del las superficies estructurales permiten un mas rápido avance de la obra.
Por último se debe destacar que, junto con una mayor economía de recursos, genera edificios de fácil mantenimiento, larga vida útil y excepcionales condiciones de habitabilidad.
ESTRUCTURAS DE ACERO
La denominación estructura de acero se emplea para designar perfiles laminados, barras y planchas preparadas para ensamblado, mediante punzonado, remachado, soldado y cepillado. El acero para estructuras se emplea en la construcción de edificios, puentes, torres con estructuras similares que requieren armazones resistentes para sostener cargas considerables y para resistir fuerzas de índole diversa. Para tales propósitos, el acero laminado es uno de los materiales de construcción mejor conocido y más confiable, por las razones que se expondrán a continuación. Además, es especialmente apropiado para armaduras de puentes y edificios sobre vanos largos, así como para vigas, tirantes y columnas cuando la rigidez de la construcción. El acero se ha utilizado como material de construcción durante más de un siglo, tiempo en el cual se ha sometido a pruebas, estudios y análisis más minuciosos y estrictos que cualquier otro material de construcción, por ejemplo, todas las laminaciones de acero para estructuras se prueban física y químicamente.
Algunas ventajas de las estructuras de acero: El acero se recomienda especialmente como material de construcción por las razones siguientes:
a.- Su método de manufactura esta tan controlado y mecanizado, que sus propiedades físicas son casi invariables; además, sus elementos (como carbono, hierro, etc.) se combinan con gran exactitud científica, según formulas perfeccionadas después de ensayos completos.
b.- Cada partícula de acero se somete a prueba antes de hacerse s comprobación final.
c.- Es muy resistente a esfuerzos de toda clase, como tracción, compresión, cortante, torsión, curvas, etc.
Columnas de acero. Las columnas de acero pueden ser sencillas, fabricadas directamente con perfiles estructurales, empleados como elemento único, o de perfiles compuestos, para los cuales de usan diversas combinaciones, como las viguetas H, I, la placa, la solera, el canal y el tubo y el ángulo de lados iguales y desiguales.
