CEIS Guadalajara. Manual de riesgos tecnológicos, parte 1 «Edificaciones»

PARTE 1

César Izquierdo Hernando

Antonio Alfaro Gil Carlos Peñafiel de Pedro

Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas

EDIFICACIONES

Coordinadores de la colección

Agustín de la Herrán Souto José Carlos Martínez Collado Alejandro Cabrera Ayllón

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CAPÍTULO

1

Caracterización

1.  Introducción

2ª Ley: “La suma de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, es igual al producto de la masa del cuerpo por la aceleración producida por la fuerza, con desplazamiento en la dirección de la resultante de las fuerzas”.

Definimos arquitectura (del griego αρχ (arch, cuyo significado es ‘jefe’, ‘quien tiene el mando’), y τεκτων (tekton, es decir, ‘constructor’ o ‘carpintero’)), como el arte y técnica de proyectar y diseñar edificios, estructuras y espacios.

3ª Ley: “Dos cuerpos que actuan el uno sobre el otro desarrollan, siempre, dos fuerzas que actúan en una misma dirección, son de igual intensidad y tienen sentidos opuestos. Es conocido como “principio de acción y reacción”.

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Por otra parte, denominamos construcción (de latín construere ‘amontonar’) al conjunto de procedimientos técnicos llevados a cabo para levantar diversos tipos de elementos constructivos que definen una edificación.

Por ello, de acuerdo al citado principio, toda fuerza aplicada en un punto (acción) debe ser contrarrestada con otra igual y de sentido contrario (reacción) para que se mantenga el equilibrio.

De acuerdo a la RAE, entendemos por edificación a “aquella construcción fija, hecha con materiales resistentes, para habitación humana o para otros usos”.

Al ser las edificaciones uno de los principales ámbitos naturales de actuación de los cuerpos de bomberos, será necesario un conocimiento básico de las características proyectadas (conocimiento básico de la normativa de afección) y luego ejecutadas (sistemas constructivos, materiales empleados, etc.), que constituirán en su conjunto los escenarios de nuestras intervenciones.

Composición de fuerzas: como toda magnitud vectorial, las fuerzas se pueden componer (sumar, restar, multiplicar, etc.), dando lugar a nuevas fuerzas.

2.  Conceptos de física aplicados a la

edificación

2.1.  Fuerza

Definición: magnitud vectorial utilizada en física, para esquematizar las interacciones entre cuerpos, es decir, la acción que un cuerpo puede sufrir, o ejercer sobre otro cuerpo. Se calcula como el producto de su masa por la acelaración a la que se ve sometida: F = m · a

Características: los elementos que caracterizan las fuerzas en edificación, serán sus atributos (módulo o magnitud, dirección, sentido) y punto de aplicación.

Unidades: la cuantificación de las fuerzas se realizará en el sistema internacional (SI) en Newtons (N), equivalentes a (Kg m/s2).

Imagen 4. Composición de fuerzas

Leyes: la fuerzas, al igual que el conjunto de la mecánica, se rigen por las 3 leyes de Newton:

2.2.  Momentos

Complementariamente a lo expuesto en el párrafo anterior, el resultado o reacción de una fuerza, dependerá en gran medida de su punto de aplicación, de acuerdo al cual se generará en su caso los conocidos como momentos.

1ª Ley: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo, a menos que una fuerza externa actúe sobre él”. También se denomina “principio de inercia”.

Imagen 1. 1ª Ley. Principio de Inercia Imagen 2. 2ª Ley. F = m · a Imagen 3. 3ª Ley. Principio acción y reacción

Definición: entendemos por “par de fuerzas” al sistema formado por dos fuerzas paralelas entre sí, de la misma intensidad (o módulo), pero de sentidos contrarios. (Ej: una fuerza y su reacción)

fuerzas, generará distintos momentos en función de dónde sean aplicadas, dado que a mayor brazo del par (distancia perpendicular entre las fuerzas), mayor momento; O lo que es lo mismo, a mayor brazo, máyor esfuerzo para equilibrarla. (ver ejemplo en la base de esta página).

Un par de fuerzas queda caracterizado por su momento (momento de un par de fuerzas), el cual es una magnitud vectorial, que tiene por valor el producto de cualquiera de las fuerzas (su módulo), por la distancia d perpendicular entre ellas (brazo del par).

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En sentido práctico, el momento de un par de fuerzas con respecto a un punto da a conocer en qué medida existe capacidad de dicho sistema de fuerzas (una fuerza y su reacción), para cambiar el estado de la rotación del cuerpo alrededor de un eje que pase por dicho punto. Para evitar dicha rotación, en el cuerpo tratado se ha de generar un nuevo esfuerzo o nueva reacción, de magnitud idéntica y sentido contrario denominada momento resistente o también momento de empotramiento.

Imagen 9. Momento Imagen 10. Giro libre

Imagen 8.

Fuerzas alineadas

Equilibrio del par: todo par de fuerzas que no tenga una reacción que lo contrareste, tenderá a equilibrarse reduciendo su brazo de palanca. Este fenómeno se produce cuando tras girar libremente, ambas fuerzas se alinean, logrando que el brazo de palanca y por tanto su momento resulten nulos. Todo giro libre presenta, por tanto, momento nulo.

Imagen 5. Par

Si tras llevar la bolsa de la compra con los brazos en horizontal, nos cansamos y dejamos el hombro libre (momento en el hombro =0), el brazo girará oscilando la bolsa hasta que ésta se frene en la vertical del hombro, es decir, hasta que el brazo de palanca sea nulo.

Ejemplo

Derivado del principio anterior obtenemos, el principio de funcionamiento de una palanca, barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo o eje (punto de apoyo o fulcro) cuando se le aplica una fuerza (potencia (P) para vencer una resistencia R.

Imagen 6. Momento +

Imagen 7. Momento -

Las dos fuerzas diferenciadas (potencia P y resistencia R), están en equilibrio, cuando generan idéntico momento pero de sentido contrario: Potencia P · Brazo de potencia dp = Resistencia R · Brazo de resistencia dr.

Unidades: la cuantificación de los momentos se realizará en Newtons por metro (N·m), equivalentes a (Kg m²/s2).

Momentos positivos y negativos: si una fuerza está produciendo un momento respecto un punto, en función del sentido de giro de las fuerzas respecto dicho punto, diremos que los momentos son positivos (giro en sentido horario) o negativos (giro en sentido antihorario).

Por ello, para mover una resistencia R, sin incrementar el valor de P, bastará con incrementar el brazo de palanca o reducir el de resistencia:

P · dp = R · dr

Punto de aplicación: un misma fuerza o un mismo par de

Cuando llevamos la bolsa de la compra de la mano (peso “ P”), en la vertical del hombro, el esfuerzo que deberemos realizar es otra fuerza vertical “R” idéntica al peso de la bolsa. Dado que peso “P” y reacción “R” están alineados en la vertical del hombro, no existirá ningún momento que debamos estabilizar por ser el brazo de palanca igual a cero. Sin embargo, en el caso de transportarla con los brazos en horizontal, nos costará mucho mayor esfuerzo, a pesar de tratarse de la misma carga: adicionalmente a la reacción del caso anterior, al llevar el peso se

parado del cuerpo una distancia “d” entre hombro y bolsa, se generará un momento entre ambas fuerzas, de magnitud el producto del peso de la bolsa “P” por el brazo de palanca “d”, el cual deberá ser estabilizado mediante una reacción de sentido contrario (momento resistente o momento de empotramiento). Lo que nos obligará a un esfuerzo adicional para evitar que la bolsa descienda. En resumen: a mayor separación de la vertical del hombro, mayor momento del par y necesidad de un mayor esfuerzo para poder materializar un momento de empotramiento que nos posibilite transportar el peso “P” en dicha posición.

Ejemplo

2.3.  Equilibrio

Propiedades: en relación con lo visto en epígrafes anteriores, el centro de gravedad es el punto de aplicación de una única fuerza (con valor idéntico a la resultante de cargas), a fin de lograr el equilibrio del cuerpo.

Denominamos estática, a la rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático.

No debe corresponderse necesariamente con un punto material del cuerpo. Así, el centro de gravedad de una esfera hueca está situado en el centro de la esfera que, obviamente, no pertenece al cuerpo.

Definimos, por tanto, equilibrio estático como el estado de fuerzas en el que no se producen movimientos relativos en el tiempo en los elementos del sistema.

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Básicamente, las cargas soportas por una estructura producirán dos tipos de reacciones en ésta: empujes (fuerzas) y giros (momentos). Debiendo ser contrarrestadas por reacciones iguales y de sentido contrario en los elementos constructivos de carácter estructural. Por ello, en relación la 1ª ley de Newton, toda situación de equilibrio conllevará que las resultantes/sumatorios fuerzas (∑F) y momentos (∑M) de cada cuerpo, serán igual a cero.

Un objeto apoyado sobre una base plana estará en equilibrio estable si la vertical que pasa por el centro de gravedad corta a la base de apoyo. Lo expresamos diciendo que el centro de gravedad se proyecta verticalmente (cae) dentro de la base de apoyo.

Si el cuerpo se aleja ligeramente de la posición de equilibrio, aparecerá un momento restaurador y recuperará la posición de equilibrio inicial. No obstante, si se aleja más de la posición de equilibrio, el centro de gravedad puede caer fuera de la base de apoyo y, en estas condiciones, no habrá un momento restaurador y el cuerpo abandona definitivamente la posición de equilibrio inicial mediante una rotación que le llevará a una nueva posición de equilibrio.

2.4.  Elasticidad

La teoría de la elasticidad es la base de estudio de la mecánica de sólidos.

Definición: capacidad para sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

Imagen 12. Elasticidad

Imagen 11. Equilibrio estático

Condición límite de equilibrio:

R= F1+F2

M1= F1 · d1= F2 · d2=M²

Para una correcta comprensión del equilibrio, analizaremos el concepto de Centro de gravedad.

Definición: punto de un cuerpo en el cual puede considerarse concentrado su peso, de manera que si el cuerpo se apoyara en ese punto, permanecería en equilibrio en cualquier posición.

Imagen 13. Elasticidad vs. plasticidad

2.5.1.  Coeficiente de conductividad térmica (A) Valor numérico que cuantifica la capaci-

Todos los materiales suelen tener un comportamiento elástico inicial, hasta alcanzar el umbral denominado “Limite de elasticidad”, momento a partir del cual tienen un comportamiento plástico.

dad de conducción térmica del material

que se trate. Sus unidades serán los W/m ºC ó W/m K

El comportamiento del material en ambos estadíos es diferenciado:

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Cuanto más bajo sea el valor, mayor capacidad aislante tendrá el material.

• Elasticidad: las variaciones de las dimensiones y formas de un cuerpo son temporales y recuperables.

• Plasticidad: los efectos de las deformaciones son permanentes y no recuperables, debido a la alteración de los enlaces moleculares tras sufrir esfuerzos superiores al límite elástico. Suelen ir acompañadas de una pérdida de sección y de resistencia.

Para la comprensión del comportamiento resistente de un material, atenderemos a la ley de Hook:

σ = E ε

La tensión sufrida por un cuerpo sólido, será directamente proporcional a su mayor o menor elasticidad (E) así como a la deformación efectiva sufrida (ε)

Por tanto, para la perfecta evaluación del comportamiento o deformación de los materiales y estructuras, será interesante conocer su deformación admisible a fin de compararla con la existente, siendo por tanto básico la utilización del Módulo de elasticidad longitudinal o Módulo de Young (E):

Analizando el presente parámetro, podemos concluir a simple vista que:

• El hierro transporta bastante mejor el calor que el acero.

• Existen muy buenos aislantes como son el corcho, la fibra de vidrio o el poliuretano.

2.5.2.  Coeficiente de dilatación térmica (α)

La dilatación es el cambio de cualquier dimensión lineal del sólido tal como su longitud, alto o ancho, que se produce al aumentar su temperatura (dilatación volumétrica).

Generalmente se observa la dilatación lineal al tomar un trozo de material en forma de barra o alambre de pequeña sección, sometido a un cambio de temperatura, ya que el aumento que experimentan las otras dimensiones son despreciables frente a la longitud.

σ = E ε → ε = σ / E

Así pues, el coeficiente de dilatación lineal mide la dilatación producida en un elemento por cada grado de aumento de temperatura y en cada metro lineal. Siendo Los valores más comunes:

A igualdad de deformación, un cuerpo sufre menores tensiones cuanto mayor sea su elasticidad (mayor módulo de elasticidad “E”)

Así pues, bajo la acción de una misma carga:

• La madera presenta una importante deformación en la dirección de la fibra.

• El hierro fundido se deforma el doble que el acero.

• El hormigón puede llegar a deformarse hasta 10 veces más que el acero.

2.5.  Factores asociados al comportamiento

térmico

Dado que las intervenciones de bomberos frecuentemente van asociadas a escenarios con presencia de fuertes variaciones térmicas provocadas por incendios, deberemos distinguir varios parámetros para comprender su caracterización y su cuantificación:

Por ejemplo, el coeficiente de dilatación térmica del acero es de 0,000012 (1/ ºC), y el del hormigón es aproximadamente el mismo.

su cálculo será esencial la identificación del material considerándose básicamente suelos de origen sedimentario (bien arcillas, bien gravas o arenas) y la altura de las mismas.

Esto significa que una viga, por ejemplo, de hormigón armado de 10 metros de longitud que, durante el proceso de un incendio, pase de una temperatura ambiente de 20ºC a 400°C, sufrirá una dilatación lineal de:

A efectos del presente manual, consideraremos los siguientes valores de referencia para las acciones permanentes:

a = 0,000012 · 10 · 480 = 0,0576 m = 5,76 cm

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Este aumento de longitud provoca empujes laterales que pueden provocar el colapso de la estructura.

3.  Acciones en la edificación

Según la normativa edificatoria en vigor, el Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico de Seguridad Estructural, Acciones en la Edificación “CTE DB SE AE”, las fuerzas, cargas o solicitaciones que debe soportar un edificio se clasifican en las siguientes categorías:

• Acciones permanentes: cargas que actúan con carácter permanente en la edificación y permanecen constantes a lo largo de la vida útil de ésta. Se clasificarán en: Peso propio / Pretensado / Acciones del terreno.

Imagen 14. Acciones permanentes

• Acciones variables: cargas que pueden actuar o no en la edificación y cuya cuantía puede ser variable en el tiempo. Distinguiremos: Sobrecarga de uso / Acciones sobre barandillas y elementos divisorios / Viento / Acciones térmicas / Nieve.

• Acciones accidentales: cargas debidas a riesgos naturales o accidentes por riesgos antrópicos. Distinguiremos: Sismo / Incendio / Impacto.

3.1.  Acciones permanentes

3.1.1.  Peso Propio

Peso de los elementos constructivos de un edificio. Se incluyen todos los materiales y elementos que se utilizan en su ejecución: estructura, cerramientos, tabiquería, acabados, instalaciones, etc. El peso propio de los elementos constructivos, se determinará, en general, a partir de las dimensiones de los elementos constructivos y el peso de sus materiales. Se indican en las tablas 4 y 6, los valores más significativos de los pesos propios de materiales y elementos constructivos recogidos en el CTE, ante una potencial intervención de bomberos.

* En hormigón armado con armados ordinarios, aumenta 1kN /m³ ** Basalto: 30 kN/m³

3.1.2.  Pretensado

Esfuerzos debidos a ciertos procesos constructivos asociados al hormigón armado (tensado de las barras de acero y compresión de la masa de hormigón, previo al fraguado de este último). No supondrá un valor de referencia ante una intervención de bomberos, por lo que tan solo se verificará si se siguen ejerciendo acciones de pretensado o no sobre una estructura para identificar posibles problemas de estabilidad.

3.1.3.  Acciones del terreno

Esfuerzos generados y transmitidos a la estructura por parte del terreno en contacto con el edificio (peso terreno, empujes, hundimientos, etc), y cuya cuantía es estimada por el Código Técnico de la Edificación (concretamente en el DB-SE-C: Documento Básico Seguridad Estructural - Cimientos). Para

3.2.  Acciones variables

3.2.1.  Sobrecarga de uso

Peso que debe soportar la estructura debido a todos los elementos necesarios para el desarrollo del uso al que se destina el edificio (comercial, vivienda, residencial público,…). Las sobrecargas de uso podrán ser uniformes (kN/m²) o concentradas (kN), en la tabla 7 se indican los valores más comunes recogidos en el CTE DB SE AE en el esquema que aparece más adelante.

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Acciones térmicas Viento 5kN/m² Nieve 1kN/m²

3.2.2.  Acciones sobre barandillas y elementos

divisorios

Fuerza horizontal uniforme que debe resistir la estructura propia de barandillas, petos, miradores, balcones o escaleras. Si bien el CTE estipula resistencias mínimas de entre 1- 3 kN/m según las categorías de uso. Ante una potencial intervención de bomberos y dado que desconocemos estado y resistencia real de las barandillas y elementos divisorios en cuestión consideraremos resistencias máximas de 0,5 kN/m.

3.2.3.  Viento

Acciones (presiones y succiones) que ejerce el viento sobre la estructura dependiendo de la forma de la misma, su altura, su pendiente de cubierta o la zona geográfica en la que se encuentra el edificio. De forma simplificada, como valor en cualquier punto del territorio español, puede adoptarse 0,5 kN/m².

Imágenes 15, 16, 17 y 18. Acciones variables.

3.2.4.  Acciones térmicas

Los edificios y sus elementos están sometidos a deformaciones y cambios geométricos debidos a las variaciones de la temperatura exterior, a su vez condicionada por las particularidades climáticas del lugar, orientación, exposición del edificio, características de los materiales, calefacción / aislamiento, etc.

3.3.  Acciones accidentales

En edificios con estructura de hormigón o acero, pueden no considerarse acciones térmicas cuando se dispongan de juntas de dilatación cada 40 m máximo.

Cargas debidas a riesgos naturales o accidentes por riesgos antrópicos:

3.2.5.  Nieve

3.3.1.  Sismo

Es necesario prever la sobrecarga por acumulación de nieve en cubiertas, para lo cual habrá de considerarse las sobrecargas atendiendo a la zona climática donde se sitúe el edificio e inclinación de las cubiertas.

Respuesta previsible de un edificio ante un movimiento sísmico. La protección de la edificación ante dicho fenómeno se recoge específicamente en la norma sismorresistente (NCSR- 02> RD 997/2002 de 27 de septiembre), y se consideran como peligrosos aquellos sismos con aceleración superior a 0,04 veces la gravedad.

En cubiertas planas de edificios en localidades con altitud inferior a 1.000 m, basta considerar una carga de nieve de 1,0 kN/m².

3.3.2.  Incendio

Unidades: la unidad de referencia a utilizar en el presente manual para cuantificación de las tensiones, es N/mm²; (1 N/ mm²= 1Kg/cm²=1MPA).

Los edificios deben estar preparados para resistir un incendio durante una serie de minutos para garantizar la seguridad del mismo. El CTE-DB SI establece en función del uso y tamaño que posea un edificio cuáles son los parámetros mínimos en este sentido.

Tipos de tensiones:

Desde el punto de vista de la compresión del comportamiento estructural de una edificación, resultará fundamental el conocimiento de las características de esfuerzos y tensiones, distinguiendo las siguientes tipologías:

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3.3.3.  Impacto

Acciones en la edificación, generadas por un impacto accidental. Quedan excluidos de tal consideración los impactos premeditados.

Según los coeficientes de seguridad utilizados:

• Tensión de rotura (sin ponderar por ningún coeficiente de seguridad): tensión máxima que es capaz de soportar el material, en condiciones de laboratorio.

En caso de exigirse su consideración por normativa municipal, los valores de cálculo de impacto de vehículos de hasta 30 kN de peso total son de 50 kN en la dirección paralela la vía y de 25 kN en la dirección perpendicular, no actuando simultáneamente.

• Tensión de trabajo (ponderada por coeficientes de seguridad): umbral máximo de tensión para que una estructura trabaje con suficiente grado de seguridad. En función del material, la tensión de trabajo suele ser del orden del 70-80% de su límite elástico.

Según la naturaleza del esfuerzo:

• Esfuerzos simples (compresión, tracción y cortante)

• Esfuerzos compuestos (flexión, pandeo, torsión).

4.1.  Esfuerzos simples

4.1.1.  Compresión

Estado de tensión mediante el cual las partículas del material tienden a reducir su distancia relativa entre sí, es decir, el material se aprieta. Este esfuerzo se crea cuando a un material se le somete a unas fuerzas con la misma dirección y sentido opuesto hacia el interior del material. Elementos constructivos frecuentemente comprimidos son: pilar, soporte, pie derecho, muro de fábrica, puntales, etc.

Imagen 19. Impacto de vehículos hasta 30 kN

4.  Esfuerzos / tensiones

Toda estructura, afectada por alguna de las acciones de la edificación (cargas), sufrirá un comportamiento mecánico denominado genéricamente “esfuerzo” o “conjunto de esfuerzos” y que se materializará en tensiones internas.

4.1.2.  Tracción

Estado de tensión en el cual las partículas del material tienden a separase unas de otras, es decir, el material se estira. Este esfuerzo se crea cuando a un material se le somete a unas fuerzas con la misma dirección y sentido opuesto hacia el exterior del material. Elementos constructivos frecuentemente traccionados son: Tirante.

4.1.3.  Cortante / Cortadura / Cizalladura

Es el estado de tensión en el cual las partículas del material se deslizan con movimiento relativo entre unas y otras. Es el esfuerzo que se crea al someter a una pieza a dos fuerzas con direcciones paralelas pero no coincidentes y sentidos opuestos. Ejemplo: se producen en los encuentros de una viga con un pilar.

Imagen 20. Esfuerzos/ Tensiones

Imagen 21. Compresión

Definición: entendemos, por tanto, por “tensión”, a la magnitud física que representa la fuerza por unidad de área como resultado de acciones puntuales, lineales o superficiales (de manera uniforme o no), resultado de transmitir la carga a través de la materia del elemento constructivo, hasta el terreno de cimentación.

Imagen 22. Tracción Imagen 23. Cortante

4.2.  Esfuerzos compuestos

Los estados tensionales compuestos son combinaciones de los tres estados anteriores:

4.2.1.  Flexión (o flexión pura)

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Es el esfuerzo resultante de someter a una pieza predominantemente longitudinal, a una carga transversal. Como regla general, el elemento que recibe este esfuerzo, sufrirá simultáneamente en la parte inferior de la pieza esfuerzos de tracción y en la parte superior esfuerzos de compresión (Ej: vigas biapoyadas). Sin embargo, en el caso de elementos horizontales en voladizo, la flexión se invierte, induciendo a tracciones en las fibras superiores y compresiones en las inferiores. Dicho esfuerzo es característico por tanto elementos horizontales, ejemplo: carrera, jácena, viga, sopanda, etc.

Imagen 28. Ejemplo del columpio

Representación gráfica: con objeto de irnos familiarizando con la identificación y manejo elemental de los esfuerzos anteriores y su aplicación a la edificación, es fundamental conocer los códigos de representación básica de los esfuerzos más comunes. Analizaremos, por tanto, las representaciones de los esfuerzos de compresión, tracción, cortante y flexión.

4.2.2.  Pandeo (o flexión compuesta)

Deformación motivada en elementos con elevada longitud y poca sección (piezas muy delgadas y alargadas), por fuerzas de compresión en la dirección de su directriz. Ejemplo: una tirante sometida a compresión.

• Compresiones y tracciones:

4.2.3.  Torsión

La represtación de las tensiones de compresión y tracción tendrá lugar mediante líneas isostáticas (puntos con tensiones de igual valor), cuya ubicación vendrán condicionadas por los nudos estructurales en cada elemento constructivo, ampliamente desarrollados en los epígrafes posteriores.

Es el esfuerzo que se crea al someter a una pieza a una fuerza circular. Ejemplo: voladizos.

Para ilustrar el ejercicio, se disponen a continuación las líneas isostáticas de dos vigas con idéntica carga, geometría y material, variando las líneas de compresión o tracción según los distintos nudos en sus extremos.

Imagen 24. Flexión

Imagen 25. Pandeo

Imagen 26. Torsión

Imagen 29. Viga apoyada/articulada

Imagen 27. Esfuerzos más comunes en edificación

En un conjunto estructural podemos distinguir distintos esfuerzos en función de la posición de las cargas y de cada uno de sus elementos. A modo de ejemplo basta con analizar el tradicional ejemplo del columpio:

Imagen 30. Viga empotrada

• Cortantes y Flexiones:

Si analizamos el material anterior a nivel microscópico, el comportamiento del mismo será como continua:

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En las fibras extremas de la viga sólo se producen tensiones normales, equivalentes a las compresiones o tracciones resultantes de la flexión.

En la fibra neutra* de la sección sólo se producen tensiones debidas al cortante.

Para un elemento intermedio sujeto a fuerzas normales y cortantes, las tensiones principales tienen una inclinación determinada por las magnitudes relativas a tales fuerzas.

Imagen 31. Cortantes y flexiones

*Definimos fibra neutra como la línea imaginaria que pasa por el centro de gravedad de la sección trasversal de una piezas sometida a flexión y que no está sometida a esfuerzos de flexión.

fica de la variación en magnitud de la fuerza cortante (vertical) a lo largo del eje de un miembro estructural (fibra neutra), para un determinado conjunto de cargas transversales y condiciones de apoyo.

Por tanto, para un correcto análisis básico de los elementos que trabajen a flexión, deberemos analizar tanto su cortante (tensión en fibra neutra), como su momento flector (compresiones/tracciones en fibras externas):

• Flexión:

• Cortante. Tipologías:

Acción de inducir a una parte de una estructura a girar bajo la acción de las fuerzas externas a que está sometida. Tal y como hemos visto en epígrafes anteriores, la flexión es un esfuerzo compuesto por compresiones y tracciones y su intensidad y características vendrá definida por los momentos flectores.

• Esfuerzo cortante vertical: esfuerzo cortante desarrollado a lo largo de una sección transversal de una viga, para resistir el cizallamiento transversal. Alcanza su máximo valor en la fibra neutra y decrece de forma no lineal hacia las caras exteriores. Se relaciona íntimamente con la flexión.

Los diagramas de momentos flectores son la representación gráfica de la variación en magnitud del momento flector a lo largo de un elemento estructural para un determinado conjunto de cargas transversales y condiciones de apoyo. A menudo, la forma del diagrama del momento flector permite determinar la deformación de la estructura sometida a flexión.

• Esfuerzo cortante horizontal (o longitudinal): esfuerzo cortante desarrollado para evitar el deslizamiento a lo largo de planos horizontales de una viga, sometida a carga transversal, igual en cada punto al esfuerzo cortante vertical en ese mismo punto.

Los diagramas de cortantes son la representación grá-

Imagen 32. Cortantes verticales+horizontales

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Imagen 33. Cortante y flexión

Dado que el cortante (vertical) y la flexión van íntimamente asociados, su representación gráfica va íntimamente relacionada y se suelen representar una junto a la otra.

Carga puntual

Carga lineal (uniformemente repartida)

(concentrada)

Las cargas concetradas producen fuerzas cortantes de valor constante entre las

cargas.

Las cargas concentradas producen momentos flectores que varían linealmente entre

las cargas

Imagen 34. Carga puntual / carga lineal

importancia a la hora de identificar los puntos de apeo por los cuerpos de bomberos).

Los diagramas de momentos, al contrario que los de cortante, se suelen representar con los momentos negativos en la parte superior, dado que dicha representación suele acercarse a la deformada real de la estructura. Además, los puntos en los que la gráfica de cortantes cortan al eje de abcisas, se corresponden con los puntos de momento nulo (de especial

Con el fin de familiarizarnos con las anteriores representaciones, representaremos a continuación los diagramas de cortantes y flectores para los casos de vigas más frecuentes que analizaremos posteriormente en el presente manual:

Imagen 35. Viga articulada-apoyada 1 m. Imagen 36. Viga articulada-empotrada Imagen 37. Viga empotrada-empotrada

Comparando las tres vigas, el cortante es idéntico dado que las cargas verticales no varían. Sin embargo, los momentos serán distintos según los nudos o conexiones en los extremos de las vigas.

5.  Materiales de construcción

ción, se utilice como parámetro básico su comportamiento estructural ante los esfuerzos, distinguiendo:

• Materiales tenaces: materiales que antes de fracturarse absorben energía, debido a su alta ductilidad (deformabilidad). Trabajan muy bien por tanto a compresión como a tracción, por lo que son muy flexibles. Son claros ejemplos la madera o el acero.

Definición: definimos como materiales de construcción, al conjunto de materias primas, cualquiera que sea su naturaleza, composición o forma, que puestos en obra mediante las técnicas constructivas adecuadas, generan la materialización de un elemento constructivo en particular, y de una edificación en sentido general.

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• Materiales frágiles: materiales con comportamiento inverso a la tenacidad, es decir, con buen comportamiento a compresión, mal a tracción y, por lo tanto, no soportan flexiones. Son materiales de “carácter másico”, tales como la piedra y el ladrillo.

Disponibilidad: debido a la importancia económica y social del sector de la construcción, se requieren ingentes cantidades de materiales de construcción en la actividad de la edificación, motivo por el cual, la mayor parte de ellos son elaborados a partir de materias primas de gran disponibilidad como son los áridos (arena, grava) o la arcilla.

Para un completo análisis de las características de los materiales que comúnmente se localizarán en las edificaciones objeto de intervención, utilizaremos una visión más amplia que únicamente el criterio anterior, considerando conceptos como su origen, naturaleza, proceso de fabricación o ejecución.

Comportamiento mecánico: es frecuente que para una primera aproximación al estudio de los materiales de construc-

5.1.  Materiales pétreos

5.1.1.  Materiales pétreos naturales

Tipologías:

En función de su origen distinguiremos:

Definición: materiales extraídos directamente de la naturaleza, los cuales presentan la propiedad de que, para sufrir modificaciones sensibles en su estructura en presencia del agua, necesitan periodos de tiempo superiores a la vida útil de un edificio.

b.1. Dentríticas: por alteración física de otras rocas preexistentes. Se clasifican a su vez en sueltas y compactas.

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b.2. No dentríticas: de origen químico, por precipitación (cristalización), de sustancias en disolución y posterior consolidación.

Uso: son muy apreciados en la construcción debido a su resistencia o durabilidad frente a los agentes medioambientales, sin embargo presentan una serie de inconvenientes (alto coste, poca plasticidad, fragilidad, etc.), que hacen que hayan sido paulatinamente relegados por otros materiales de procedencia artificial o manufacturados.

Tipos de rocas: en función de su origen podemos clasificarlas en ígneas, metamórficas o sedimentarias.

a) Rocas ígneas

Definición: proceden de la solidificación del magma del interior del planeta.

Tipologías:

• Intrusivas, plutónicas o magmáticas: procedentes de la solidificación del magma en el interior de la corteza terrestre. Se caracterizan por ser materiales muy densos y resistentes. Ej: granito; empleado en elementos estructurales (cimentaciones, muros de carga, etc), así como acabados (pavimentación).

• Extrusivas, volcánicas o eruptivas: procedentes de la solidificación y enfriamiento del magma en la superficie de la corteza terrestre. Son menos densas y resistentes que las rocas intrusivas y mucho más oscuras. Ej: basalto, con uso similar al granito.

Imagen 39. Volcánicas

Imagen 38. Plutónicas

b) Rocas sedimentarias

Definición: materiales resultado del proceso sedimentario sobre rocas preexistentes, acumulándose los sedimentos en capas paralelas que, sometidos a procesos físicos y químicos (diagénesis), generan materiales más o menos consolidados de cierta consistencia.

Uso: las rocas sedimentarias son las más importantes en los procesos constructivos (fabricación de materiales y elementos constructivos), por lo que sus dimensiones y características son estrechamente regulados por el CTE DB SE-C:

Uso: debida a su baja resistencia y su característica exfoliabilidad, su uso es bastante limitado como elementos para revestimientos de cubiertas, fachadas o suelos.

Tipologías: dentro de las rocas metamórficas, hay cuatro series de rocas (evoluciones de rocas más frecuentes) siendo La más popular e intensa la “serie pelítica”:

Suelos gruesos

Suelos finos

(mm)

(mm)

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Gravas → 2,0 – 60,0

Limos → 0,002-0,060

Arcilla > Pizarra > Esquisto > Micacita > Gneis > Migmatita

Arenas → 0,06-2,00

Arcillas → < 0,002

b.1.1. Gravas: fragmentos de roca procedentes de la

trituración de rocas naturales o artificiales, empleados en mampostería, pavimentos y elaboración de hormigones

Arcilla Pizarra Esquisto

b.1.2. Arenas: elemento esencial en la elaboración de

morteros y hormigones.

b.2.1. Arcillas: su composición microscópica, propicia

un gran almacenamiento de agua generando una gran plasticidad de la arcilla. Se emplea en todas las clases de ladrillos (adobe) y elementos cerámicos (ladrillos cerámicos, tejas, baldosas, etc).

Micacita Gneis Migmatita

Imagen 50. Tipos de rocas

c) Rocas metamórficas

Definición: rocas originadas a partir de la transformación de rocas ígneas y sedimentarias a base de procesos basados en el incremento de presión y temperatura, respecto las que reinaban en su génesis, dan lugar a cambios en su composición y estructurales, dando lugar a nuevos minerales.

Los factores que causan el metamorfismo son:

5.1.2.  Materiales pétreos artificiales

• Altas temperaturas: entre los 150-800ºC, se rompen Los enlaces entre átomos y se favorecen las reacciones.

Para un correcto desarrollo del presente epígrafe, clasificaremos los elementos pétreos artificiales, obtenidos a base de procesos industriales o manufacturados, en función de los procesos de amalgama o cementación de sus partículas, distinguiendo dos tipologías básicas:

• Presión: se manifiesta de tres formas:

• Litostática: debida al peso de las capas superiores.

• Confinante: debida a la presencia de fluidos en la roca.

a) Materiales formáceos: material a base de mezcla fluida en estado plástico (pastoso), que tras ser vertido en un molde, obteniendo la forma de éste tras un periodo de endurecimiento.

• Dirigida o tectónica: deforman la roca y disponen sus estructuras y minerales en dirección perpendicular al esfuerzo.

• Reacciones químicas: propician un cambio de textura, aparición de la estructura exfoliable, así como cambios mineralógicos asociados a la pérdida de agua y carbono.

b) Elementos de fábrica: conjuntos constructivos a

base de pequeños elementos prefabricados sólidos, puestos en obra mediante elementos de conexión (aglomerantes y conglomerantes).

Imagen 51. Materiales formaceos

Imagen 52. Fábricas

a) Materiales formáceos o conformados

De acuerdo a la anterior definición y según la RAE, distinguiremos:

Imagen 49. Reacciones químicas

tenga el 15-20% de arcilla, a la que se le suele añadir paja u otros materiales para dotarles de mayor resistencia.

I. Materiales básicos (conglomerantes / aglomerantes, áridos y agua).

II. Materiales compuestos (pasta, mortero y hormigón). (ver página 21)

Preparada la mezcla, se va vertiendo en tongadas de unos 20 cm de altura, a fin de evitar la decantación de las partículas más pesadas al fondo del encofrado.

I. Dentro de los materiales básicos distinguimos:

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Uso: el uso del tapial se circunscribe en la actualidad a obras de restauración o reparación de edificaciones preexistentes, ya que sus propiedades son ampliamente superadas por prácticamente el resto de materiales constructivos, con costos de ejecución material mucho menores.

I.1. Aglomerantes: conjunto de materiales capaces de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto por efectos de tipo exclusivamente físico (generalmente por solidificación por secado). Son materiales aglomerantes, el barro, la cola, etc.  Al producto material final se le denomina aglomerado.

I.2. Conglomerantes: materiales capaces de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar cohesión al conjunto mediante transformaciones químicas en su masa, que originan nuevos compuestos.  El material final recibirá la denominación de conglomerado.

Tamizado tierra Mezcla arido, paja y agua

sin formar barro

I.3. Áridos: materiales granulares inorgánicos de tamaño variable, usados para la fabricación de morteros y hormigones.

I.4. Agua: elemento que propicia la reacción química de los conglomerantes.

I.1. Aglomerantes

Encofrado y vertido Apisonado

Tapial (Aglomerados de arcilla)

Imagen 53. Uso de aglomerados

Definición: material localizado en elementos de construcción verticales (muros), mediante tongadas apisonadas y moldeadas directamente en el propio encofrado de madera.

I.2. Conglomerantes

Propiedades y características:

Definición: material que mediante transformaciones químicas, propicia la ligazón de uno o varios materiales, a fin de dar cohesión a masas de materiales formáceos. Estos materiales son productos de mezclas plásticas obtenidas por combinación, de conglomerantes, áridos y agua, generalmente usado en obras como elemento de ligazón (piedras y ladrillos) o de revestimiento superficial de paramentos (enlucidos, guarnecidos, revocos, enfoscados, etc.).

• Densidad: 16-21 kN/m³, es decir, pesa algo más que sus productos de arcilla cocida (ladrillo perforado y el hueco), a pesar de tener un peor comportamiento estructural.

• Resistencia: muy baja; 1,5 N/mm². Por lo que los elementos estructurales fabricados a base del citado material serán de grandes dimensiones para sustentar pequeñas cargas.

Según los componentes utilizados, distinguiremos:

• Higrocospicidad: aunque posee una menor absorción de la humedad ambiental o de los agentes meteorológicos que materiales como el yeso, posee una baja durabilidad frente a los agentes atmosféricos,

• Conglomerante + Agua = Pasta

• Conglomerante + Árido fino + Agua = Mortero

• Conglomerante + Árido fino + Árido grueso + Agua = Hormigón

• Aislamiento térmico: el tapial presenta un excelente aislamiento térmico a la par que una eficaz transpiración de la presión de vapor, por lo que en las edificaciones en las que se emplea, están dotadas de un razonable confort térmico interior en invierno y una mayor refrigeración en verano.

El conglomerante es el elemento fundamental de cualquiera de los tres productos: pasta, mortero y hormigón.

Tipos de conglomerantes:

Atendiendo al medio en el que realicen el fraguado, distinguiremos:

Ejecución: al presentar el tapial en el momento de su ejecución un estado plástico, deberá contarse con la presencia auxiliar de moldes o encofrados donde verterlo hasta la adquisición de la consistencia sólida.

• Aéreos: adquieren su cohesión y máxima dureza en contacto con el aire. Ej: yeso y cal.

• Hidráulicos: fraguan tanto en el aire como en el agua. Ej: cemento y las cales hidráulicas.

Dado que el material se fabrica in situ, la mezcla no es preciso que sea tan grasa como la de los adobes, y basta con que

• Cal grasa/Cal aérea/Cal:

• Hidrocarbonatados: precisan ser calentados a ciertas temperaturas para su fácil extensión, consolidándose al perder su viscosidad. Ej: alquitrán, betún y asfalto.

Definición: óxido de calcio alcalino y de color blanco, obtenido a partir de la calcinación de la piedra caliza obtenida en yacimientos denominados “caliches”. Si la piedra caliza es pura o tiene un contenido máximo en arcilla de un 5% produce una clase de cal muy blanca (cal grasa o aérea), que forma una pasta muy fina y untuosa cuando se apaga.

I.2.1. Conglomerantes aéreos

• Yeso:

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Definición: conglomerante aéreo obtenido a partir de la piedra de Aljez (molido y posterior deshidratación + calcinación en horno), ampliamente utilizado en construcción como pasta para guarnecidos, enlucidos y revoques así como pasta de agarre y de juntas.

Propiedades:

• Densidad: 15 kN/m³.

• Resistencia: muy baja ≥ 2 N/mm².

• Fraguado: se produce a gran velocidad y durante el mismo se genera un notable incremento de la temperatura y volumen. Mal conductor del calor y la electricidad, es buen aislante térmico.

• Tipos: distinguiremos los siguientes modelos básicos de yeso para la construcción:

• (YG) Yeso Grueso de Construcción: usado como para pasta de agarre, capa base y como conglomerante auxiliar en obra. No se usa nunca como acabado: se localiza por tanto en guarnecidos pero no en enlucidos.

Imagen 55. Proceso de Re-carbonatación / Calcinación / Hidratación

• (YF) Yeso Fino de Construcción: usado en enlucidos sobre revestimientos interiores (guarnecidos o enfoscados).

Propiedades:

• Densidad: 13kN/m³.

• Reacciones y productos: la cal, óxido de calcio (CaO), también llamada cal viva, reacciona violentamente con el agua, haciendo que ésta alcance los 90 °C. Se forma entonces hidróxido de calcio, también llamado cal apagada o muerta (Ca(OH)2).

• (YP) Yeso de proyectados: yeso para aplicación mecánica mediante máquina de proyectar. Se utiliza para revestir interiores tanto en paramentos verticales como horizontales.

• (E-30) Escayola: usada en la ejecución de elementos prefabricados para tabiques y techos.

CaO+ H2O ---> Ca(OH)2

• (E-35) Escayola Especial: usada en trabajos de decoración, en la ejecución de elementos prefabricados para techos y en la puesta en obra de estos elementos.

Oxido de calcio + Agua ---> Hidróxido de calcio

El hidróxido de calcio reacciona otra vez con el óxido de carbono del aire para formar de nuevo carbonato de calcio (cal), dando lugar a un endurecimiento de la masa reactiva. El producto resultante es poco resistente al agua.

• Otros yesos: con propiedades acústicas, exposición al fuego, etc.

Ca(OH)2 + CO2 ---> CaCO3 + H2O

Hidróxido de calcio + Dióxido de carbono ---> Carbonato de

calcio + Agua

Uso: se mezcla con agua y pigmentos para preparar mezclas de gran plasticidad y pinturas, o bien mezclándola con arena para preparar morteros.

YG YF YP E-30

Imagen 54. Tipos de yeso

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Caliches Cal viva(CaO)

Imagen 57. Nomenclatura del cemento

Cal apagada(Ca(OH)2) Carbonato de calcio (CaCO3)

Imagen 56. Tipos de cal

I.2.2. Conglomerantes hidráulicos

• Cal hidráulica:

Definición: variante de la cal viva, con porcentajes de arcilla en la roca caliza superiores al 5%, lo cual le dota de las propiedades hidráulicas, manteniendo el resto de propiedades que posee la cal grasa.

Propiedades: las reacciones y productos son más rápidas que las descritas para la cal aérea y da lugar a productos hidratados, mecánicamente resistentes y estables, tanto al aire como bajo el agua.

Uso: está especialmente recomendada para restauración de muros y fachadas, en soportes antiguos y acabados rústicos.

• Cemento:

Definición: mezcla de caliza y arcilla, sometida a calcinación en hornos especiales hasta un principio de fusión, obteniéndose el clinker, que será posteriormente molido. El producto resultante es un polvo muy fino y suave al tacto, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua y Se usa como conglomerante en morteros y hormigones.

Los aditivos, tanto los origen natural (P, Q, T, L y LL: procedentes de rocas volcánicas y metamórficas) como los de origen artificial (S, O, V y W: resultado de procesos siderúrgicos), propiciarán, en general, un aumento de la resistencia, durabilidad frente a agresiones químicas (cloruros, sulfatos, corrosión o exposición al agua de mar), reducción del calor de fraguado (menor necesidad de agua, retracción y fisuración), ciertas propiedades hidráulicas, etc.

Tipologías: en función de su naturaleza distinguiremos dos tipos básicos de cementos:

• Naturales (rápido y lento)

• Artificiales

Debido a su disponibilidad limitada en la naturaleza y facilidad de fabricación, el cemento usado de manera ordinaria en edificación es el artificial, existiendo una amplia gama comercial con diferentes características.

I.2.3. Conglomerantes hidracarbonatados bitumi-

nosos

Definición: compuestos de propiedades ligantes que precisan ser calentados a ciertas temperaturas para su fácil extensión (disminución de la viscosidad con la temperatura), consolidándose al perder su viscosidad. Hay que destacar el alquitrán, el betún o el asfalto.

Marco legal y Nomenclatura: al igual que todo producto comercial, los sacos de cemento han de reflejar sus características y propiedades, en la nomenclatura ˘establecida según UNE EN 197-1, como continúa:

Tipos de áridos:

Uso: al ser insensibles al agua les hace idóneos para su empleo en la construcción de carreteras e impermeabilización de superficies.

• Según su origen

• Según el tamaño de sus partículas

Tipologías:

Según su origen:

• Alquitrán: producto bituminoso negro, viscoso, semisólido, obtenido por destilación de la hulla, lignito o madera. Se utiliza como protección del hierro y la madera aplicado en caliente, en forma de pintura y como hidrófugo o impermeabilizante.

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• Naturales/Rodados: mayor dureza y resistencia de grano, menor necesidad de agua y mayor limpieza. Son de origen natural y están formados por desgaste, ya sea por erosión o por lavado.

• Machaqueo / Reciclados / Triturados: mayor resistencia a tracción, mayor adherencia, pero una mayor dificultad en la puesta en obra. Provienen de la trituración de rocas. Posee mayor resistencia a tracción.

• Betún: producto negro o parduzco a base de la mezcla de hidrocarburos naturales viscosos o líquidos, obtenidos del refinado del petróleo. Presenta extraordinarias propiedades de impermeabilidad y adhesividad, siendo su uso frecuente en láminas impermeabilizantes de cubierta.

• Artificiales: provienen de transformaciones térmicas o de subproductos industriales (escorias, cenizas volantes, arcillas expandidas).

• Asfalto: sustancia impermeable de color negro que si bien constituye la fracción más pesada del petroleo crudo, puede llegar a encontrase libremente. Frecuentemente se usa con arena o gravilla para pavimentar caminos y carreteras.

Imagen 61. Áridos naturales

Imagen 62. Áridos triturados

Imagen 59. Betún

Imagen 63. Áridos artificiales

Según el tamaño de sus partículas (diámetro según CTE DB SE C):

Imagen 60. Asfalto

Imagen 58. Alquitrán

I.3. Áridos

Definición: los áridos son materiales granulares inorgánicos de tamaño variable, usados para la fabricación de morteros y hormigones que influyen de forma determinante en las propiedades físicas del mortero cuando se unen a un conglomerante.

Propiedades:

• Naturaleza: inerte y no deben actuar químicamente frente a los componentes del cemento o frente a agentes externos (aire, agua, hielo, etc.).

• Resistencia: elevada resistencia mecánica.

• Uso: ampliamente utilizados tanto en los materiales formáceos como en la fabricación de los elementos de fábrica.

I.4. Agua

Definición: el agua es el elemento que propicia la reacción química de los conglomerantes y por tanto el inicio del proceso de compactación y adquisición de la resistencia de la mezcla comglomerante árido.

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Características: como regla general, se podrán utilizar todas las aguas cuya práctica se haya demostrado como aceptable, debiendo vigilar los siguientes aspectos:

Imagen 64. Pasta de cal

Imagen 65. Pasta de yeso

• El agua utilizada en amasados o curados no debe tener ningún ingrediente perjudicial en cantidades tales que afecten a las propiedades del material o a la protección de las potenciales armaduras frente a la corrosión, estableciéndose como umbrales de seguridad a tal efecto los siguientes parámetros:

PH ≥5

Sulfatos (SO4) ≤ 1 gramo por litro

Imagen 66. Pasta de cemento

Ión Cloruros (CL-):

II.2. Mortero

Hormigón pretensado: ≤ 1 gramo por litro

Definición: mezcla a base de conglomerante, árido fino y agua, de menor plasticidad que la “pasta”, que una vez endurecida es utilizada como revestimiento de paramentos (revocos o enfoscados).

Hormigón en masa o armado: ≤ 3 gramo por litro

• Podrán emplearse aguas de mar o aguas salinas para el amasado o curado de materiales formáceos siempre que no contengan armadura alguna. Se prohíbe expresamente el uso de dicho agua para hormigones armados o pretensados.

Funciones de sus elementos: complementariamente a las propiedades de las pastas, los áridos tienen una función exclusivamente física, debiendo absorber y trasmitir las cargas, así como disminuir las retracciones.

Tipologías: cada tipo de mortero se nombra en función del conglomerante empleado en su elaboración, distinguiendo mortero de yeso, cemento o cal. De manera análoga, cuando haya dos conglomerantes distintos hablaremos de “morteros mixtos”; y En el caso concreto de cemento (aporta resistencia) y cal (aporta flexibilidad), “mortero bastardo”.

II. Materiales compuestos: mezclas y productos

II.1. Pasta

Definición: mezcla plástica a base de conglomerante y agua, cuya reacción química genera material de agarre o pequeños rellenos. De todos modos, hay que señalar que la pasta es únicamente la aplicación plástica de un conglomerante, dado que al no contener árido, no constituye en sentido estricto un conglomerado.

Funciones de sus elementos:

• Conglomerante:

Imagen 67. Mortero de cal

• Función física: envolver y adherirse a la piel de las partículas que debe unir y a su vez ocupar los huecos dejados por los áridos.

• Función química: combinarse con el agua, consiguiendo la adherencia y el desarrollo de resistencias.

• Agua

Imagen 68. Mortero de yeso

Imagen 69. Mortero de cemento

• Función física: disminuye el rozamiento entre las partículas, facilitando la plasticidad.

• Función química: se combina con el conglomerante

Marco legal y Nomenclatura: de acuerdo UNE-EN 998-2, los morteros se caracterizan de acuerdo a su resistencia a compresión, designada con la letra M seguida de un valor numérico que indica su resistencia a compresión en N/mm2: M-1; M-2,5; M-5; M-7,5; M-10; M-15; M-20.

Tipologías: en función del conglomerante utilizado, distinguiremos “pasta de” cal, yeso o cemento.

Hormigón armado: hormigón con armadura de acero en su interior, debidamente calculada y posicionada. Este hormigón es apto para resistir esfuerzos de tracción (acero) y compresión (hormigón y acero). La estructura o armado de acero no comenzará a trabajar hasta que una vez ejecutado el elemento constructivo, se realice su desapeo.

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Imagen 70. Saco mortero Imagen 71. Nomenclatura saco mortero

II.3. Hormigón

Definición: elemento conformado a base de conglomerante+agua+árido grueso y, eventualmente, aditivos, el cual es puesto En obra en estado plástico siendo vertido sobre un molde estanco denominado encofrado.

Imagen 73. Hormigón armado

• Hormigones pretensados: hormigón con estructura de acero en el interior de la masa del material (tendones), con la particularidad de que entra en carga (se tensa), previamente a su desapeo con el fin estructural de disminuir las tracciones generadas por la flexión. En función del momento en el que se tensen las armaduras de acero, distinguiremos:

Características

• Uso: si bien la aplicación del hormigón en construcciones se remonta a la civilización romana, se considera que su uso generalizado en la construcción se produjo a lo largo del siglo XX. Actualmente es ampliamente debido a la gran disponibilidad, bajo costo de sus materias primas. Y sencillez tanto de los procesos de fabricación como ejecución.

• Hormigón pretensado  con armadura pretesa: la armadura se tesa antes de hormigonar, es decir, en fábrica. El pretensado preteso es la acción de pretensar una pieza de hormigón, confiriendo una tensión inicial a los cables antes de verter el hormigón: Primeramente se tensan los cables entre dos topes hasta alcanzar la tensión prefijada. Seguidamente se vierte el hormigón en el molde que contiene los cables que quedarán embebidos en su masa y se deja curar completamente. Finalmente se cortan los cables, con el resultado de que las tensiones inducidas en los mismos se transfieren al hormigón gracias a los esfuerzos de adherencia (entre hormigón y acero).

• Resistencia mecánica: tiene una aceptable resistencia a compresión, despreciable a tracción y baja a cortante, lo que hace que frecuentemente deba completarse con una estructura de acero (“armado”), que suple sus limitaciones resistentes (tracciones y cortantes). El producto resultante de la unión de hormigón y acero se denomina “hormigón armado”.

Tipologías:

• Hormigón en masa: masa pétrea artificial sin armado o complemento estructural en su interior. Únicamente soporta compresiones, por lo que en la construcción lo localizaremos como hormigones de limpieza o cimentaciones rígidas.

• Hormigón pretensado  con armadura postesa: la armadura se tesa después de hormigonar, es decir en obra. El pretensado posteso es la acción de pretensado de una pieza de hormigón, tensando los tendones después de que el hormigón haya fraguado.

Imagen 72.Hormigón en masa

Imagen 74. Hormigón pretensado (armadura postesa)

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Imagen 75. Pretensados

Imagen 76. Postensados

Pretensados

Postensados

1. Colocación de tendones con vainas.

1. Tensado de los tendones.

2. Hormigonado.

2. Hormigonado.

3. Liberación de tendones.

3. Tensado de los tendones.

4. Pretensión efectiva.

Imagen 77. Pretensados

4. Anclaje de tendones.

Imagen 78. Postensados

• Al completar el tesado de una planta (generalmente al tercer día del hormigonado) la estructura ya es autoresistente y por lo tanto se puede descimbrar completamente y quitar el 100% de los puntales.

El proceso de pretensado:

1. En primer lugar se colocan los tendones (constituido por uno o varios tendones) sin tensar, envueltos en unas vainas o fundas.

• Todo lo anterior conduce a la posibilidad de reducción de cantos, espesores, cantidad de armaduras pasivas y, en general de peso propio del hormigón armado, lo que permite a su vez, aumentar las luces a cubrir y reducir los plazos de ejecución.

2. Acto seguido se hormigona la pieza, de manera que la masa de hormigón fresco envuelva perfectamente las vainas y se espera a que endurezca.

3. Una vez endurecido el hormigón, se anclan los tendones por un extremo, mientras se tensan con un gato por el otro, apoyándose en el hormigón de la pieza.

Marco legal y Nomenclatura: de acuerdo a lo dictado por la norma de referencia EHE-08 (“Instrucción de Hormigón Estructural”, del Ministerio de Fomento), los hormigones se tipifican según la siguiente nomenclatura:

4. Finalmente se anclan ambos extremos y se retira el gato.

T – R / C / TM / A

5. Finalizada la fabricación del elemento constructivo, las vainas que contienen los tubos se pueden rellenar de una pasta o lecha a presión (armadura adherente o postesado enlechados), o no (armadura no adherente o postesados sin enlechar).

T. Tipología de hormigón: se denominará HM cuando

sea hormigón en masa, HA cuando sea hormigón armado y HP cuando sea hormigón pretensado.

R. Resistencia: resistencia característica en N/mm² del

hormigón a la compresión a los 28 días, según la escala normalizada: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90 y 100.

Ventajas de hormigones pretesos y postesos , frente a los hormigones armados:

Las resistencias características más comunes según la tipología de hormigón son:

• Las estructuras se encuentran permanentemente comprimidas, y por consiguiente no fisuran, por lo que resulta ser más rígida, durable y estanca que una estructura de hormigón armado convencional. la deformabilidad inicial es además enormemente reducida, pudiéndose presentar incluso contraflechas (deformación inversa a la prevista).

• HM: ≥ 20 (20, 25, 30) N/mm2

• HA: ≥ 25 (25, 30, 35, 40, 45, 50) N/mm2

• HP: ≥ 25, pero se suele utilizar ≥ 35 (25, 30, 35, 40, 45, 50) N/mm2

• Tiene un mejor comportamiento frente al fuego que los forjados reticulares y que las alveoplacas.

C. Consistencia: tipo de consistencia: S Seca,

P plástica, B Blanda, F Fluida y L Líquida.

por todos los huecos entre los armados y expulsión de las burbujas de aire, el hormigón se vibrará por medios mecánicos.

Se cualificación y consiguiente caracterización se realiza mediante el cono de Abrams:

• Curado: proceso de hidratación, asociado a complejas reacciones químicas que derivan sucesivamente en los fenómenos de fraguado y curado, dando lugar a un producto final de consistencia pétrea.

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• Fraguado: periodo de hidratación del hormigón durante el cual se produce una transforma ción de su consistencia inicial plástica a sólido. Duración: 2-8h.

• Curado (propiamente dicho)/ endurecimiento: el periodo del endurecimiento máximo o de adquisición del 100% de su resistencia característica (inferior a la máxima), tiene una duración de 28 días:

• 24-48h: 50% de su resistencia.

• 1 semana (7 días): 3/4 de su resistencia máxima.

Imagen 79. Cono Abrams

TM. Tamaño máximo del árido (en mm): este parámetro

• 4 semanas (28 días): Prácticamente su resistencia total.

será fundamental para que el hormigón penetre por todos los huecos existentes entre los elementos armados.

• Por su parte, el tiempo mínimo de puesta en carga, se establece en 2 semanas (14-15 días).

A. Ambiente de exposición: designación del ambiente

para el que estará preparado el hormigón, para hacer frente a distintas exigencias de humedad, corrosión, ataque químico, heladas, abrasión, etc; a las que estará expuesto el hormigón:

- Clases generales:

> I, IIa, IIb, IIIa, IIIb, IIIc y IV, (Caracterizan el hormigón ante corrosión por cloruros)

- Clases específicas:

> Qa, Qb, Qc (Exposición química).

Imagen 80. Encofrado

Imagen 81. Vertido

> H (hielo), F(fundentes), E (abrasión):

Imagen 83. Curado

Imagen 82. Vibrado

Aditivos: sustancias añadidas con carácter complementario al hormigón, con objeto de modificar alguna de sus características físicas o químicas. Según EHE, no deberán superar el 5% del peso del cemento.

HA-25/S/20/IIa: hormigón armado de resistencia característica a la compresión a 28 días de 25N/mm2 de consistencia plástica, con tamaño de árido 20 mm y exposición tipo de ambiente IIa.

Ejemplo

Tipos de aditivos:

• Reductores de agua / Plastificantes: disminuyen el contenido de agua de un hormigón para una misma trabajabilidad o aumentan la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua.

Ejecución /puesta en obra: la puesta en obra del hormigón viene condicionada por su estado plástico inicial, distinguiéndose los siguientes periodos:

• Encofrado: tras conformación de un molde estanco, resistente y no adherente, se vierte en su interior la masa plástica.

• Reductores de agua de alta actividad / Superplastificantes: disminuyen significativamente el contenido de agua de un hormigón, sin modificar la trabajabilidad o aumentar significativamente la trabajabilidad sin modificar el contenido de agua.

• Vibrado: a fin de la adecuada mezcla de los productos con diferente granulometría, penetración de la masa

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Imagen 84. Separadores Imagen 85. Distanciadores Imagen 86. Pasadores Imagen 87. Conectores

Imagen 88. Berenjenos Imagen 89. Setas Imagen 90. Pasatubos Imagen 91. Cartuchos

• Modificadores de fraguado / Aceleradores, Retardantes: modifican el tiempo de fraguado de un hormigón.

• Inclusores de aire: producen en el hormigón un volumen controlado de finas burbujas de aire, uniformemente repartidas para mejorar su comportamiento frente a heladas.

• Multifuncionales: modificar más de una de las funciones principales definidas con anterioridad

Imagen 92. Cemento Imagen 93. Mortero Imagen 94. Hormigón

Elementos auxiliares:

CEMENTO MORTERO HORMIGÓN

• Separadores: pieza de pequeño tamaño que eleva el armado sobre el encofrado horizontal para situarlo en su posición correcta durante el periodo de fraguado. Se fabrican en plástico y en hormigón y quedan embebidos dentro del elemento constructivo.

32,5-52,5 N/mm2 1,0-25,0 N/mm2 ≥ 20,0 – 50,0 (100,0) N/mm2

A partir de una muy buena resistencia de los cementos (32,5- 52,5 N/mm2), la adición de árido para fabricación del mortero genera una pérdida de resistencia de un mínimo de un 50% respecto del cemento (1,0-25,0N/mm2).

• Distanciadores: es un modelo de separador que distancia las armaduras tanto de los encofrados horizontales como verticales, asegurando su recubrimiento total. Se fabrica a base de plástico.

Sin embargo, paradójicamente la adición de un nuevo árido (grava) para conformación del hormigón, propicia un nuevo incremento de la resistencia hasta niveles similares a los originales (20,0-50,0 N/mm2) y en hormigones de alta resistencia valores superiores hasta los 100,0 N/mm2.

• Pasamuros: evita que se adhiera el espadín que separa ambas caras del encofrado al hormigón..

• Conectores: conexión entre los distintos elementos resistentes de un forjado mixto (acero-HA).

Dicho fenómeno es resultado de factores exclusivamente físicos, asociados a la composición espacial generada por los componentes de los materiales objeto de comparación:

• Berenjenos: pieza de sección triangular dispuesta a fin de matar los vivos de esquinas.

• Setas: tapón protector de los extremos de las armaduras a fin de evitar accidentes.

• Cemento-mortero: el árido aportado al cemento para dar lugar al mortero, propicia estructuras formáceas de mayor volumetría, pero cuyas oquedades entre partículas se traducirán en una deficiente compactación (cemento-árido fino), dando como resultado una menor resistencia unitaria.

• Pasatubos: elementos pasantes dispuestos durante el encofrado a fin de facilitar los pasos de las instalaciones previstas tras el hormigonado.

• Cartuchos fijación balaustradas: para fijación de barandillas auxiliares.

• Mortero-hormigón: la incorporación del árido grueso a la estructura del mortero, generará una estructura granular heterogénea con oquedades mucho menores o inexistentes, lo que desembocará en una compacidad mucha mayor y un nuevo incremento de la resistencia del material.

Comparativa de la resistencia de los conglomerados fabricados a base de cemento:

Hay que resaltar las características resistentes del conjunto de productos básicos de la construcción fabricados a partir del cemento.

• Mampuesto:

b) Elementos de fábrica

Obra ejecutada con piedras sin labrar de forma irregular rejuntadas (a hueso) o ligadas con mortero, que pueden manejarse por un solo hombre sin necesidad de medios mecánicos. En función de la mayor o menor regularidad de las piezas, exigirá para su ejecución una mayor cantidad de ripios (pequeñas piedras a modo de cuña para calzar las piezas mayores) y mortero.

Conjunto de piezas prefabricados (piedra o ladrillo), trabadas con mortero, a hueso (sin mortero) o con llaves que, para garantizar su estabilidad y resistencia, se disponen según un orden (aparejo), de tal forma que su plano de apoyo se mantenga perpendicular al esfuerzo, y queden trabados entre sí mediante desplazamiento de las juntas verticales.

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Si bien su como material estructural fue básico durante el periodo en el que desapareció el uso del hormigón en la construcción (del siglo V al XIX), en la actualidad, las mejores prestaciones resistentes del segundo, unido a la generalización de sistemas estructurales entramados en detrimento de los murales, han propiciado que su uso en elementos estructurales sea muy limitado.

Tipos fábrica según el material empleado:

I. Fábrica de piedra (Sillar, Sillarejo y Mampuesto)

Imagen 95. Sillar Imagen 96. Sillarejo Imagen 97. Mampuesto

Definición: elemento constructivo generalmente de carácter estructural, constituido a base de piezas “prefabricadas” de piedra natural esculpida en mayor o menor medida trabadas mediante aparejos sencillos.

Más allá de un mejor o peor acabado estético, los distintos modelos de fábrica a base de piedra natural tienen una repercusión directa en la capacidad resistente del elemento constructivo en cuestión, citándose a continuación los modelos más comunes:

Características:

• Ligazón: las piezas se esculpirán en mayor o menor medida, determinando su colocación mediante mortero, a hueso o a base de llaves (grapas o armaduras de conexión).

• Tipologías estructurales: generarán sistemas estructurales muy másicos a base de tipologías de muros y techos, recogiendo básicamente solicitaciones verticales (muros, pilastras y arcos), que propiciarán esfuerzos básicamente de compresión.

• Capacidad mecánica: la piedra natural tienen una muy alta resistencia a compresión. Sin embargo, en caso de prever la aparición de esfuerzos distintos, los elementos constructivos deberán reforzarse (Ej: contrafuertes en muros verticales a fin de absorción de esfuerzos horizontales).

II. Fábrica a base de arcilla

Tipologías: En función del tamaño de la pieza de fábrica y su mayor o menor labra, diferenciaremos las técnicas de Sillar, Sillarejo y Mampuesto.

II.1. Adobe (arcilla seca)

Definición: ladrillo a base barro (20% arcilla, 80% arena) vertido en moldes y luego secado al sol entorno 25-30 días, al que con objeto de aumentar su resistencia y evitar la fisuración durante el periodo de secado, se le añaden fibras naturales: paja, crin de caballo, heno seco, etc.

• Sillar: piedra labrada por varias de sus caras, generalmente en forma de paralelepípedo, cuyo elevado peso y tamaño obligaba generalmente a manipularlos mediante máquinas, a diferencia del sillarejo y los mampuestos, que, como su nombre indica, se ponen con la mano.

Características:

• Sillarejo: muro de fábrica construido a base de piedras labradas o simplemente desbastada, de forma paralelepipédica rectangular y pequeñas dimensiones. Especialmente se aplica a la que no atraviesa todo el grueso del muro. Dentro de la técnica del sillarejo, se distinguen dos modalidades:

• Aislamiento térmico: bueno.

• Durabilidad: mala.

• Costo: bajo costo material, pero elevado en la mano de obra.

• Mantenimiento: requiere mantenimiento continuo, a base de capas de barro (revoco de barro) o cal. No es correcto hacerlo con mortero de cemento, puesto que el producto resultante es poco permeable al vapor y humedad interior, dando lugar a la disolución del adobe e incluso al desprendimiento del mortero de cemento por

• Sillarejo Irregular: las juntas horizontales y verticales se trabajan hasta 15 cm de profundidad.

• Sillarejo regular: las juntas verticales se trabajan hasta 15 cm de profundidad, las horizontales se trabajan en toda la piedra.

En la zona de Levante y Cataluña es característico el uso de un ladrillo de mayor longitud (unos 29cm), popularmente conocido como ladrillo “Catalán”. Las juntas entre las distintas piezas serán:

separación con el muro. enlucido con base de cal apagada en pasta.

• Dimensiones: son comunes las proporciones próximas al 1:2 y las dimensiones que propicien que el albañil pueda manejarlo con una sola mano (Ej: 6 x 15 x 30 cm).

• Horizontales: Tendel.

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• Verticales: Llaga.

Características:

• Aislamiento térmico: a la par del adobe.

• Durabilidad: elevada

• Costo: menor costo de material (mayor difusión comercial) y menor costo de mano de obra respecto el adobe.

Imagen 99. Secado

• Acabado: se suelen ejecutar para ser vistas al exterior y revestidas al interior.

• Mantenimiento: nulo

• Ejecución: perfecta trabazón entre hiladas de ladrillo, de manera que las juntas verticales se alternen, sin continuidad, con espesor máximo de 1,5 cm. Así mismo, Las paredes irán unidas a las estructuras por armadura auxiliar.

Imagen 98. Moldeo

Imagen 100. Ejecución fábrica

II.2. Ladrillo cerámico (arcilla cocida)

• Dimensiones: a fin de propiciar la modulación de los elementos constructivos, cada dimensión es dos veces la inmediatamente menor, más 1 cm de junta.

Definición: pieza de base arcillosa, generalmente ortoédrica, obtenida por moldeo, secado y cocción a altas temperaturas (350º C), empleada en albañilería para la ejecución fundamentalmente de elementos constructivos de carácter vertical (muros, tabiques, etc.).

Los formatos más comunes son:

• Normalizado: 25 x 12 x 5 cm.

• Métrico: 24 x 11,5 x 5,25 / 7 / 3,5 cm .

• Catalán: 29 x 14 x 5,2 / 7,5 / 6 cm.

Comparativamente, el ladrillo es la versión irreversible del adobe, diferenciándose de éste en que tras la cocción, no experimenta cambios físico-químicos.

Tipologías más comunes de ladrillos:

• Según huecos y perforaciones: huecos, perforados y macizos.

Nomenclatura:

• Otras tipologías: cara vista, aplantillados, etc.

Tipos de ladrillo según huecos y perforaciones:

• Superficies de un ladrillo:

• Tabla / Lecho: superficie mayor del ladrillo. Deli

Imagen 101. Nomenclatura ladrillo mitada por sogas y tizones.

Imagen 102. Ladrillo

Imagen 103. Ladrillo

Imagen 104. Ladrillo

Macizo (M)

Perforado (P)

Hueco (H)

• Canto: superficie intermedia del ladrillo. Delimitada por sogas y gruesos

• Ladrillo macizo (M): ladrillo a base de material macizo o que presentan perforaciones de tabla a tabla con una superficie máxima del 10% del total de la pieza. Su gran compacidad no permite su cocción regular. Si bien en edificaciones tradicionales se localiza en muros estructurales, en la construcción actual únicamente se ubica en restauraciones y elementos singulares.

• Testa: superficie menor del ladrillo. Delimitada por tizones y gruesos.

• Dimensiones de un ladrillo:

• Soga: arista o dimensión mayor del ladrillo. Equivale al largo del ladrillo.

• Ladrillo perforado (P): ladrillo con perforaciones prismáticas o cilíndricas continuas de tabla a tabla, en cuantía entre el 10 y el 33% de la superficie de la pieza.Tiene un marcado carácter estructural, localizándolo en muros carga y cerramientos. También es característica la modalidad destinada a aislamiento acústico.

• Tizón: arista o dimensión media del ladrillo. Equivale al ancho del ladrillo.

• Grueso: arista o dimensión menor del ladrillo. Equivale al espesor del ladrillo.

• Ladrillo hueco (H): aquellos con perforaciones prismáticas o cilíndricas continúas de testa a testa. No tiene carácter estructural y sí complementario, formando parte de cerramientos exteriores y divisiones interiores.

Dimensiones de los muros de fábrica de ladrillo:

• De media asta o de medio pie: grosor de 12,5 o 15 cm, según el tipo de ladrillo utilizado. Se corresponde con un tizón.

• De asta o de un pie: grosor 37,5 o 45 cm; es la medida correspondiente soga+tizón.

• Hueco sencillo (HS): formado por una única hilera de huecos longitudinales (3-4 huecos en cada hilera). Su espesor (3-5cm) permite en su interior instalaciones sencillas tipo cableado ( luz o teléfono), no siendo apto para fontanería.

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• De doble asta o dos pies: grosor de 50 o 60cm; medida correspondiente a 2 sogas o cuatro tizones.

II.2.1. Hiladas y aparejos

• Hueco doble (HD): característica doble hilera de huecos longitudinales.

A la hora de estudiar la estabilidad de un elemento constructivo a base de fábrica (ej: muros), deberemos analizar la forma en la que se han colocado los ladrillo, por lo que deberemos analizar la composición de hiladas (composiciones de ladrillos en series horizontales) y aparejos (composición de hiladas).

• Dimensiones similares al hueco sencillo pero de mayor anchura (7-9cm). Dicho incremento de sección propicia su uso para incluir prácticamente cualquier instalación y registro en su interior, incluida la fontanería. Es común por tanto su localización en cuartos húmedos (cocinas y baños).

• Hilada: conjunto de ladrillos o de sillares dispuestos horizontalmente, uno a continuación del otro, formando una hilera o fila, que se va levantando sucesivamente al construir un muro o pared.

• Ladrillo hueco triple (HT): dado que las tipologías HS y HD ya analizadas son suficientes para cubrir las distintas necesidades, El uso del HT es bastante limitado, restringiéndose a recintos especiales. Ej: Recintos con necesidades de un mayor aislamiento acústico.

Tipologías básicas de hiladas:

• Ladrillo gran formato (LGF):

• Dimensiones: longitudes que abarcan desde los 50 hasta los 70cm, siendo una medida bastante común los “70,5x51,7x6 cm”

• Ventajas: altísima velocidad de ejecución (con dos ladrillos se cubre entre 1-1,5m lineales).

• Inconveniente: mayor escombro y costo que los de hueco sencillo y hueco doble.

Imagen 109. Tipologías básicas de hiladas

1. Hilada a soga: las piezas están colocadas planas sobre la cara de mayor superficie, siendo su cara lateral menor normal al paramento de la pared o muro. Las piezas de las hiladas siguen la dirección de las sogas, por lo que las caras en contacto son las tablas y las testas, quedando a la vista los cantos.

Imagen 107. Ladrillo Hueco

Imagen 106. Ladrillo

Imagen 105. Ladrillo Hueco

Triple (HT)

Hueco Doble (HD)

Sencillo (HS)

2. Hilada a tizón: las piezas esta apoyadas sobre su cara mayor y forman paramento con su cara lateral menor. Las piezas de las hiladas siguen la dirección de los tizones, por lo que las caras que contactan son los cantos y las tablas, quedando a la vista las testas.

Otras tipologías de ladrillos:

• Ladrillos cara vista: piezas cerámicas de alta calidad estética y técnica (resistencia al agua, absorción, compresión, etc), existiendo una alta gama de acabados estéticos (tradicional, clinker, esmaltado, gres, etc).

3. Hilada a rosca: las piezas apoyadas sobre su cara lateral mayor, con la menor formando paramento. Las piezas de las hiladas siguen la dirección de los gruesos. Las caras que contactan son las tablas, quedando a la vista los cantos y las testas.

Imagen 108. Ladrillo Gran Formato (LGF)

• Ladrillos aplantillados: aquellos que tienen un perfil curvo, de forma que al colocar un hilada de ladrillo, forman una moldura corrida.

4. Hilada a sardinel: las piezas apoyadas sobre su cara lateral menor y formando paramento con sus caras laterales mayores. Al igual que las hiladas a

rosca, las piezas siguen la dirección de los gruesos, por lo que las caras que contactan son las tablas, quedando a la vista los cantos y las testas.

5. Hiladas trincadas: las piezas vecinas están en contacto con sus tablas verticalmente, presentan al mismo tiempo cierta inclinación respecto a la vertical. Las caras en contacto con las piezas inferiores y superiores son las testas, dejando el canto a la vista.

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Imagen 116. Material base

Imagen 115. Bloque genérico

• Aparejo: distribución del conjunto de las hiladas, a fin de lograr una adecuada trabazón (unión entre dos o más de los elementos que forman una estructura), entre la inmediata inferior y superior. Dicho de otro modo, es la forma de disponer la traba de los ladrillos.

dulares de 30 cm longitud x 19 cm altura x 14-29 cm espesor, existiendo piezas especiales para cada fución (ej: esquinas, dinteles, etc).

• Coste: sus mayores dimensiones (ahorro en la cantidad de piezas), machiembrado en testas (ahorro de mortero en dicha cara) y el ahorro de medios auxiliares, propician un importe coste respecto fábricas con dos hojas y cámara de aire aislada.

Tipologías de aparejos

• Simples: los ladrillos se distribuyen de la misma forma en todas sus hiladas.

• Compuestos: la distribución de los ladrillos varía de unas hiladas a otras. Hay una gran variedad siendo los más comunes los siguientes:

• Tiempos de ejecución: 1m2/0,5h, mientras que para una fábrica de doble hoja, casi se necesitan 2h.

• Acabado: han de revestirse tanto al exterior como al interior.

III. Fábrica de bloque hormigón

Definición: pieza prefabricada a base de cemento, agua y áridos finos y/o gruesos y/o artificiales con o sin aditivos, incluidos pigmentos, de forma sensiblemente ortoédrica, con dimensiones exteriores no superiores a 60cm.

Imagen 111. Aparejo belga

Imagen 112. Aparejo inglés

Imagen 110. Aparejo español

Imagen 117. Bloque de hormigón

Imagen 118. Armados

Uso: El uso comercial del bloque está incluso más extendido que el del ladrillo de hormigón, siendo frecuente su localización en elementos constructivos de recintos industriales.

Imagen 113. Aparejo holandés Imagen 114. Aparejo gótico

Características:

II.3. Bloque de termoarcilla o arcilla aligerada

• Material: pieza prefabricada prismática y con huecos, a base de hormigón más ligero que el estructural.

Definición: pieza cerámica de baja densidad y mayor grosor que el ladrillo convencional, que se utiliza como alternativa los muros de ladrillo o bloque de hormigón.

• Dimensiones: normalizadas, no superiores a 60 cm. Las más comunes comercialmente son 40x20x20cm.

• Resistencia: resistencia aceptable a compresión, si bien en el caso de muros de bloque de hormigón, se ha de armar para completar posibles tracciones y pandeos mediante armaduras de cercha plana o armaduras tipo “murfor”.

Características:

• Macroporos: pieza de baja densidad debido a la volatilización de los materiales granulares añadidos a la masa arcillosa en el proceso de fabricación de los bloques, al pasar por el horno a altas temperaturas.

• Aislamiento acústico: elevado.

• Perforaciones: gran cantidad de huecos de aire que propician un excelente aislamiento térmico y acústico.

• Acabados: ambos se fabrican para ser revestidos o cara vista, si bien en general son acabados más toscos que los proporcionados por otros elementos aquí expuestos.

• Dimensiones: las piezas base tienen unas medidas mo-

Tipologías más comunes:

do de carbono tiene un efecto fundamental en las propiedades del acero:

• De gafa: son el modelo más común. Son posteriormente revestidos con algún tratamiento superficial.

• A mayor cantidad de carbono:

• Multicámara: bloque dotado de múltiples hoquedades compartimentadas, que propician un incremento de su aislamiento térmico, de manera similar a los bloqes de termoarcilla.

• Aumenta la dureza y la resistencia, pero también su fragilidad.

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• Disminuye la ductilidad.

• A menor contenido de carbono: Mejora la soldabilidad.

• De carga: son más macizos, y se emplean cuando el muro tiene funciones estructurales (esto es: cuando soporta el forjado superior)

I. Hierro dulce o forjado

• Armados: diseñados como encofrado perdido de muros macizos de hormigón. Presentan rebajes interiores para apoyar las armaduras (construcción) de acero.

Definición: material con gran pureza de hierro y mínimo

porcentaje de carbono en su composición, siendo inferior al

0,03%.

• Cara vista: son bloques con al menos una de las caras especialmente preparadas para no precisar revestimiento.

Propiedades: material muy dúctil y maleable, que admite la

forja. Resulta muy poroso por lo que se oxida con facilidad y

Presenta con frecuencia grietas internas que los hacen poco

• Piezas especiales: ej. en U: se emplean como zunchos para cubrir cantos de forjado, o para crear dinteles.

útil para otras aplicaciones industriales.

Productos: su destino principal son los trabajos de cerrajería.

Imagen 119. De gafa

Imagen 120. Multicámara

Imagen 125. Hierro dulce

II. Fundición (% Carbono > 2,00%)

Imagen 121. De carga

Imagen 122. Armados

Definición: proceso de fabricación de piezas a base de aleaciones con alto contenido en carbono, consistente en la fusión de un material hasta su punto plástico, e introducirlo en un molde hasta su solidificación.

Propiedades:

• Una vez fundido el material, este presenta aspecto plástico, por lo que rellena los moldes dispuestos al efecto, pudiéndose fabricar piezas de distinto tamaño y complejidad.

Imagen 124. En U

Imagen 123. Cara vista

5.2.  Materiales metálicos

• Son más fáciles de mecanizar que los aceros.

5.2.1.  Materiales no Ferrosos

Materiales usados en edificación para fines no estructurales, siendo Los más comunes: plomo, cinc, cobre, latón, bronce, estaño, aluminio, etc.

• Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y de buena resistencia al desgaste.

Imagen 126. Fundición

Productos: los productos resul-

5.2.2.  Materiales Ferrosos

tantes son quebradizos, estando reservado a la fabricación

Aleaciones de hierro con otros elementos, diferenciándose entre ellas por su porcentaje en peso de carbono. El conteni-

de tuberías, tapas de registro, etc.

III. Acero

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Imagen 128. Acero estructural

Imagen 127. Acero

Definición: aleación de hierro y carbono, donde el porcen-

taje del último oscila entre el 0,03 y el 2% (legalmente al

Imagen 129. Acero de armar

1,075%) en peso de su composición, situándose los valores

Imagen 130. Acero para pretensados

más comunes entre el 0,2 y el 0,3%.

Marco legal: CTE DB SE-A

III.1. Acero estructural

Características físicas:

Definición: acero laminado en caliente para conformación de perfiles, barras y chapas, utilizados para la fabricación de elementos constructivos simples o compuestos.

• Fabricación: frente a la fundición, donde la aleación se moldea, el acero se forja (por presión o impacto), dando lugar a productos de muy alta resistencia.

Nomenclatura: según UNE EN 10027-1 se establece que las diferentes modalidades de acero se clasificarán con la letra S (Steel), seguida de una numeración, que expresará el valor mínimo del límite elástico en MPa (N/mm2) y unos símbolos adicionales que determinan sus características.

• Densidad: a pesar de su elevada densidad (7850 kg/ m³ frente a los 2700 kg/m³ del aluminio, por ejemplo) el acero es utilizado en todos los sectores industriales por sus ventajas estructurales.

• Coeficiente de dilatación: 1,2 10-5 º C-1, prácticamente idéntico al del hormigón (1,17 10-5 º C-1). Motivo por el cual, es el producto empleado para suplir las carencias a tracción del acero, dando lugar al hormigón armado.

• Conductividad eléctrica y térmica: alta

• Propiedades físicas: es un material relativamente dúctil (alambres), maleable (productos laminados) y soldable (composición de estructuras de dimensiones y complejidad importante).

Valor mínimo garantizado del límite elástico en MPa

• Clase resistente (limite elástico): 235, S 275, S 355 y S 450 MPA (N/mm2)

• Propiedades mecánicas: alta resistencia a compresiones y tracciones, por lo que es utilizado en todo tipo de elementos constructivos de forma individualizada o mixta, supliendo las carencias de otros materiales (hormigón armado).

• Símbolos adicionales: destacaremos el uso de los distintos grados,

• Grado JR: aplicación en construcción ordinaria

• Grado J0: aplicación en construcción con altas exigencias de soldabilidad.

• Corrosión: supone sin duda alguna su gran problema, existiendo varios sistemas de protección superficial (cincado, galvanizado, cromado, niquelado, pavonado, etc), además de productos específicos, que tratan de atajar dicho problema desde su propia composición:

• Grado J2: aplicación en construcción con especiales exigencias de resistencia, resiliencia y soldabilidad.

• Acero inoxidable (aleación acero - cromo)

Las tipologías de aceros estructurales utilizadas en la construcción se clasifican de acuerdo al proceso de fabricación y están regulados por las Euronormas en las siguientes categorías:

• Acero Corten (aleación acero - cobre+cromo+niquel).

Tipologías:

Debido a sus propiedades mecánicas, así como la normalización de dimensiones, composición y calidad del producto final, el uso del acero está ampliamente presente en casi todos los procesos constructivos, destacando, a efectos del presente manual las siguientes variedades:

III.1.1. Productos de acero laminados en caliente.

III.1.2. Productos huecos para la construcción:

a)  Acabados en caliente b)  Conformados en frío.

III.1. Acero estructural III.2. Acero de armar III.3. Acero para pretensados

III.1.3. Perfiles de sección abierta para la construcción

laminados en frío y perfilados

• Perfiles “H”: HEA/HEB/HEM. El diseño de dicho perfil con el mismo canto que ala, propicia que para lograr la misma resistencia a flexión que un perfil “I”, sea necesario una mayor cantidad de material y por tanto de coste. Sin embargo, a diferencia de los perfiles en “I”, los perfiles en “H”, tienen una muy buena resistencia tanto en sentido longitudinal, como en sentido transversal, siendo más recomendables para su uso en pilares. De entre los anteriores, el más común es el HEB.

III.1.4. Productos planos de acero recubiertos en conti-

nuo de materias orgánicas (prelacados)

III.1.5. Otros productos.

III.1.6. Acero laminado en caliente (chapas y perfiles):

fabricados a base de acero de las clases resistentes indicadas en el epígrafe anterior, están disponibles en una amplia gama de perfiles y chapas:

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Chapas:

Perfiles:

• Medias: 3mm < e < 4,75mm

• IPN • IPE • HEB (base) • HEA (ligero) • HEM (pesado) • UPN (U normal) • UPE (U europeo) • U (U comercial) • L (L Lados iguales) • LD (L Lados desiguales) • T • Redondo • Cuadrado • Rectangular • Hexagonal

• Gruesas: e> 4,75mm

Imagen 136. HEA

Imagen 137. HEB

Imagen 138. HEM

• Perfiles “U”: UPE e UPN. Se utilizarán en vigas de poca entidad o para fabricar otros elementos constructivos metálicos (ej: vigas o pilares).

Imagen 131. Perfil en “U”

Imagen 139. Perfiles en “U”

La diferencia entre ambos perfiles citados será análoga a los modelos IPE-IPN

Imagen 132. Perfil en “I”

Imagen 133. Perfil en “H”

Perfiles más comunes:

• Perfiles “I”: IPN e IPE. La geometría de dicho perfil con un canto mayor que su ala, propician su especial resistencia a esfuerzos de flexión, por lo que son los dos modelos más utilizados en vigas.

Imagen 141. UPN

Imagen 140. UPE

Otros perfiles: amplia gama comercial de perfilería auxiliar, destacando los modelos en L, LD y T.

Imagen 134. IPE

La diferencia entre IPE e IPN estriba en la sección del perfil, dado que si bien El espesor del ala del IPN, disminuye a medida que nos alejamos del alma, el del IPE, permanece constante. Motivando que el IPN esté en desuso dado que para la consecución de la misma sección resistente, sea necesario mayor cantidad de material que el IPE. El perfil IPN, también recibe la denominación de “Doble T”.

L LD T

Imagen 135. IPN

Imagen 142. Otros perfiles (L, LD y T)

Las tipologías más frecuentes serán las secciones en L, U, C, Z y Omega.

De acuerdo a lo anterior, parece sobreentenderse que los perfiles en I siempre se localizarán en vigas y los H en pilares, pero dicha afirmación no es absolutamente cierta:

Pilares de cimentación de un cartel publicitario. Dicho elemento constructivo tendrá un peso propio y una carga variable generada por la acción del viento. Dado que la magnitud de la carga variable, generará un esfuerzo mucho mayor que el propio peso del cartel, teniendo una clara dirección de trabajo en la dirección del potencial viento. Por ello, los pilares de los carteles se suele ejecutarse a base de perfiles IPE/IPN.

Ejemplo

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Vigas en aperturas de forjados. Cuando se realiza una apertura en forjado preexistente, se altera su capacidad resistente, pero sobretodo su estabilidad o arriostramiento en el plano horizontal. Por ello, se suele reforzar la apertura con vigas horizontales tipo HEB que no solo a la sean capaces de resistir los esfuerzos verticales (peso propio, sobrecargas de uso, etc), sino que a la par propicie una respuesta contundente ante probables movimientos o deformaciones en el plano horizontal.

Ejemplo

“U” “C”

Imagen 143. Cartel publicitario

Imagen 144. Apertura de

huecos en forjados

III.1.7. Productos huecos para la construcción

Se distingue entre acabados en caliente y conformados en frío.

a) Acabados en caliente: se incluyen dentro de la presente categoría, los perfiles huecos estructurales de sección transversal constante, de espesor igual o mayor que 2 mm, conformados en caliente, con o sin tratamiento térmico posterior, así como los conformados en frío con tratamiento térmico posterior. Ambos se utilizan en la construcción de estructuras. Estarán disponibles en secciones con tipología circular, cuadrada, rectangular o elíptica.

“Z” “Omega”

Imagen 145. Tipos de perfiles de sección abierta conformados en frío y

perfilados

III.1.9. Productos planos de acero recubiertos en conti-

nuo de materias orgánicas (prelacados): gama de revestimientos orgánicos que se utilizan para recubrir el metal prepintado (poliester, poliuretano, PVDF, resina epoxi, etc); los cuales se desarrollan con el fin de proporcionar diferentes propiedades, tales como brillo, dureza o resistencia a los ataques químicos.

b) Conformados en frío: se incluyen los perfiles huecos estructurales soldados conformados en frío sin tratamiento térmico posterior, de espesor mayor o igual que 2 mm, de sección transversal constante, igualmente empleados en la construcción de estructuras. De manera similar a los acabados en caliente, están disponibles con secciones circular, cuadrada o rectangular.

III.1.8. Perfiles de sección abierta conformados en frío y

perfilados: perfiles de sección constante, con formas diversas, producidos por conformado en frío de chapas planas laminadas en caliente o en frío, empleados en la construcción de estructuras.

Imagen 146. Acero prelacado

III.1.10. Otros: Perfiles y chapas no normalizados

B 400 S: corrugas con misma inclinación, pero distinta separación entre ambos sectores

B 400 SD: las corrugas tienen la misma inclinación y separación en ambos sectores.

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B 500 S: corrugas con misma inclinación, existiendo en uno solo de ellos series de dos corrugas.

Imagen 147. Perfiles y chapas no normalizados

B 500 SD: en los dos sectores es igual, hay series de dos corrugas con distinta inclinación y la misma separación.

III.2. Acero de armar

Definición: gama de productos fabricados en caliente, para conformación de los distintas armaduras pasivas de hormigón armado, mallas electrosoldadas y armaduras básicas soldadas en celosía.

Imagen 151. Identificación del acero para

hormigón armado

• Identificación del fabricante por engrosamiento de corrugas: de manera análoga a las características del acero empleado en su fabricación, existe un código para realizar la trazabilidad del acero, a fin de conocer el país de origen y el fabricante del mismo. Dicho código se resume como continua:

• Inicio: señalización de inicio del código de identificación del acero. Se señala con una corruga a la que se le han eliminado sus aledañas.

Imagen 148. Armaduras pasivas

Imagen 149. Mallas electrosoldadas

• País: cada país tiene un nº de corrugas de identificación. España tiene asignado el código 7

• Fabricante y marca comercial: código de identificación del fabricante. Para el caso de que el código sea superior a 9, la identificación se realiza mediante dos grupos de corrugas separadas por una corruga omitida, correspondiendo el primer grupo a las decenas y el segundo a las unidades.

Orden de lectura

Tipo B 400 S

Imagen 150. Armadura básica en celosía

Marco legal: UNE EN 10080

Productos comerciales: barras rectas o rollos de acero corrugado soldable.

Tipo B 400 SD

Diámetros: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32 y 40 mm.

Nomenclatura: B 400/500 S/SD

Tipo B 500 S

• B: Acero en barras

• Clase resistente (limite elástico): 400/500 MPA (N/mm2).

Tipo B 500 SD

• Propiedades: S = Soldable; SD (Soldable y Dúctil).

Características geométricas:

• Identificación del acero para hormigón armado: dicha identificación se basará en la disposición de las corrugas:

Imagen 152. Identificación del fabricante por engrosamiento de corrugas

Nomenclatura del acero: Y1570, Y1670, Y1770, Y1860

Denominación de los armados según su posición:

• Armaduras longitudinales:

• Y: Acero para pretensados

• Clase resistente (carga de rotura): 1570/1570/1770/1860 MPA (N/mm2).

• Armados principales o armaduras a secas: barras de acero en la dirección del eje principal del elemento constructivo en cuestión. Constituyen los armados principales, recogiendo los esfuerzos principales del elemento constructivo de hormigón armado.

• Coeficientes De seguridad: A efectos del presente manual, los límites admisibles de trabajo se establecerán en el 70% de la carga de rotura para acciones estáticas y el 40% para acciones dinámicas.

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• Armadura de piel: armaduras suplementarias longitudinales formadas por barras de pequeño diámetro, situadas en las proximidades de los paramentos, que distribuyen las tensiones oblicuas que tienden a concentrarse en el hormigón existente por encima de la zona de recubrimiento de la armadura principal. Se suelen colocar en elementos con canto superior a 70 cm, De manera que la distancia máxima entre armaduras sea de 30 cm.

Productos comerciales:

• Armaduras transversales: barras transversales y auxiliares de las armaduras longitudinales, colocadas generalmente de modo perpendicular a estas. Destacaremos como armaduras transversales más frecuentes los siguientes modelos:

Imagen 155. Alambres

Imagen 156. Cordones

Imagen 157. Cables

Destacaremos los siguientes productos:

• Alambre: elemento de acero de sección maciza, liso o grafilado (mayor adherencia con el hormigón), suministrado normalmente en rollo.

• Estribos

• Cordón: producto formado por un número de alambres arrollados helicoidalmente, con el paso y mismo sentido de torsión, sobre un eje ideal común. Los cordones se diferencian por el número de alambres, del mismo diámetro nominal y arrollados helicoidalmente sobre un eje común.

Cada una de las armaduras secundarias en forma de “U” o cerco cerrado que se colocan como piezas de atado en barras de caras opuestas y perpendicularmente a éstas, para resistir la componente vertical de la tensión diagonal.

• Cable: definimos cable de acero al elemento estructural compuesto por diversos cordones metálicos dispuestos helicoidalmente alrededor de un alma (textil, metálica o mixta), comportándose como una única unidad.

Imagen 153. Estribos

• Zunchos

Definición 1: armadura lateral en forma de hélice de alambre, desarrollada regularmente y sujeta en posición mediante separadores, que evita el pandeo del elemento constructivo.

Imagen 158. Partes del acero para pretensados

Definición 2: viga de atado horizontal dispuesta como finalización o remate de una elemento constructivo. Al recoger solamente las tensiones perimetrales, necesitará menor cantidad de acero que la que tendría en el interior del mismo.

Nomenclatura: la composición de un cable se expresa de forma abreviada mediante la siguiente nomenclatura,

C x A + N

C: Número de cordones

A: Número de alambres en cada cordón *

N: Número de almas textiles.**

Imagen 154. Zunchos

*Si los cordones son otros cables, se sustituye la segunda cifra (A) por una notación entre paréntesis que indica la compoción.

III.3. Acero para pretensados

Definición: se engloban dentro de la presente categoría, aquellos productos de acero aptos para la fabricación de armaduras activas:

**Cuando el alma del cable no es textil, se sustituye la última cifra (N), por una notación entre paréntesis que indica la composición de

dicha alama.

I. Roblonado/remachado: unión de piezas mediante roblones cilíndricos/troncocónicos introducidos en caliente, de manera que una de las cabezas viene ya formada con el cuerpo del remache, mientras que la opesta se forja en el momento de su colocación. Técnicamente es equiparable a un remachado y estructuralmente lo asemejaremos a una articulación. Su uso en la actualidad es claramente limitado, habiendose sustituido desde 1970, por sistemas de uniones atornilladas.

A modo de ejemplo, analizaremos unos cables de acero usados para estabilizaciones estructurales:

Φ10mm -> 6 x 19 +1:

• Denominación: 6 x 19 +1: se trata de un cable de alma textil compuesto por 6 cordones de 19 alambres cada cordón y alma textil.

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• Resistencia: en función del diámetro obtendremos la resistencia nominal, aplicándole los necesarios coeficientes de seguridad:

• Cargas Estáticas (70% limite rotura) = 0,7 x 55,3 = 38,71KN -> 40,0 KN

II. Tornillos: unión metálica en frío a base de piezas compuestas por un vástago roscado coronado con cabeza hexagonal, al que se acopla en el extremo contrario una tuerca para apriete de los dos elmentos a conectar; además de una arandela para perfecto reparto de la presión ejercida por la tuerca.

• Cargas dinámicas (40% límite rotura) = 0,4 x 55,3 = 22,12 -> 20,0 KN

Tipos de tornillos:

• Ordinarios T/ Calibrados TC: si bien En los tornillos ordinarios, el diámetro del agujero de las piezas es 1 mm mayor que el del vástago, en los calibrados, dichas diámetros estarán ajustados. La diferencia estructural entre ambos es que serán más recomendables los segundos, para la ejecución de nudos rígidos.

• Alta resistencia TR: uniones donde el esfuerzo de rozamiento entre los materiales a unir, es mayor que las solicitaciones de las piezas. Por ello, el apriete (par de apriete), deberá ser el especificado en proyecto, motivo por el cual se ha de realizar mediante llaves dinamométricas.

Características mecánicas de los tornillos:

Los tornillos diferencian su calidad en función de la resistencia mecánica que tienen. La norma (EN ISO 898-1), establece un código de dos dígitos al efecto, separados por un punto:

X.Y

El número situado más a la izquierda indicará la tensión de rotura en (N/mm2), mientras que el segundo indicará en que % de la carga de rotura en la que se sitúa el límite elástico.

5.2.3.  Uniones

En la construcción de grandes estructuras, el uso de acero tiende a racionalizarse, construyéndose perfiles compuestos a partir de los productos básicos de las siderurgias. Los sistemas de uniones más utilizados son el roblonado, el atornillado y la soldadura.

Imagen 160. Tornillos

Imagen 159. Roblones

Imagen 161. Soldadura

Imagen 162. Características del tornillo

• Higroscopicidad: la madera tiende a absorber o perder agua según condiciones ambientales. Alterando su densidad y comportamiento estructural.

Un tornillo de la clase 8.8, será un tornillo con carga de rotura mínima a 800 N/mm2, situandose su límite elástico al 80% (640 N/mm2).

Ejemplo

• Conductividad térmica: los coeficientes de dilatación de la madera son muy bajos, por lo que se considera que no dilata y que es un buen aislante.

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• Comportamiento mecánico: claramente condicionado por la clase específica de madera y su anisotropía, que determinarán los esfuerzos y resistencias.

La citada norma estandariza las siguientes clases resistentes, debiendo ser estampados convenientemente en las cabezas de los tornillos por los fabricantes:

Desde el punto de vista de una intervención de bomberos, la madera es un material con un muy buen comportamiento a flexión y con un comportamiento razonablemente bueno a compresión y tracción. A pesar de lo cual, en la mayoría de manuales de bomberos se refleja frecuentemente la afirmación en virtud de la cual, la madera tiene una mayor resistencia a compresión que a tracción. Dicha afirmación no es absolutamente cierta, pero sobre todo genera unas pautas erróneas de cara a una potencial intervención:

4.6, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 y 12.9

Soldadura: proceso de unión en donde se realiza la unión de dos materiales, mediante alguna de las siguientes vías:

• Sin aportación de material: por fusión (calor) o por presión (presión + calor).

• Con aportación de material: ordinaria o autógena (aleación).

• En virtud de la tipología y clase resistente de la madera, estaremos ante un material con idénticas compresiones y tracciones o incluso con mayores tracciones que compresiones.

5.3.  Materiales orgánicos: madera

Definición: materia leñosa y lignocelulósica situada entre la médula y la corteza de un árbol o arbusto, siendo las especies arbóreas más utilizadas, en estructuras de madera, las maderas de coníferas (grupo botánico de las gimnospermas) y las maderas de frondosas (grupo botánico de las dicotiledóneas).

• El problema resistente de la madera radicará sin embargo en la ejecución de sus nudos (unión de piezas), siendo mucho más sencillo el encuentro de piezas que trabajan a compresión que a tracción.

Debido a su importante disponibilidad en toda la geografía, ha sido ampliamente utilizada en construcción (elementos estructurales, cerramientos, acabados, etc.).

Tipologías:

Según el CTE DB SE M se regula el uso en la construcción de la madera aserrada, la madera laminada, la madera microlaminada y los tableros.

Madera aserrada Madera laminada

Imagen 163. Madera

Características físicas y propiedades:

• Densidad: muy variable según la especie y grado de humedad, estableciéndose unos valores medios para la mayoría de las especies entre 350 - 500 Kg/m3.

• Humedad (humedad de equilibrio higroscópico): contenido de humedad para el cual la madera, en un ambiente con unas condiciones normalizadas de temperatura y humedad relativa, ni gana ni pierde humedad. En el Anejo F del CTE DB SE M, se reflejan los valores medios para cada zona climática de España, reflejando humedades máximas 12-20% y mínimas 7-15%.

Madera microlaminada Tableros

Imagen 164. Tipología de madera

5.3.1.  Madera / Madera aserrada / Madera es-

tructural

• Anisotropía: el comportamiento mecánico del material no será igual en todas sus direcciones, considerándose la dirección de las fibras y la dirección normal (perpendicular) y la tangencial a las mismas.

Definición: pieza de madera maciza obtenida por aserrado del árbol y generalmente escuadrada, es decir, con caras paralelas entre sí y cantos perpendiculares a las mismas.

microscópicos en la superficie: cerezo, arce, roble, fresno, nogal, encina, olivo, castaño, olmo, etc.

• Nomenclatura: la madera perteneciente a la presente categoría, se denomina con la letra “D”, seguida de una numeración (30, 35, 40, 50, 60 y 70) que indican el valor de la resistencia característica a flexión (fm,k) , en N/mm2.

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Imagen 165. Despiece árbol

Tipologías: dentro de la presente categoría distinguiremos dos grandes grupos de maderas:

• Coníferas (maderas blandas):

• Origen: maderas provenientes de árboles de hoja perenne y caracterizadas por poros cerrados no percibidos en producto acabado: cedro, abeto, pino, álamo, abedul, aliso, etc.

Imagen 166. Coníferas Imagen 167. Frondosas

Comportamiento mecánico: En las coníferas, la madera C14 presenta el doble de resistencia a compresión que a tracción, pero a medida que se incrementa la clase resistente se va reduciendo la diferencia. Los casos extremos son la clase C45, con idénticas cuantías y la C50, con mayor resistencia a tracción que a compresión.

• Nomenclatura: la madera perteneciente a la presente categoría, se denomina con la letra “C”, seguida de un valor numérico (14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 35, 40, 45 y 50), indicativo de su resistencia característica a flexión), en N/mm2.

De manera análoga a las coníferas, en las frondosas, las clases D30, 35 y 40, presentan mayor resistencia a compresión que a tracción, comportamiento que se invierte para las D50, 60 y 70, donde predominan las tracciones.

• Frondosas (maderas duras).

• Origen: maderas provenientes de árboles de hoja caduca y caracterizadas por la presencia de poros

5.3.2.  Madera laminada encolada

Nomenclatura: la madera perteneciente a la presente categoría, se denomina con la letra “GL”, seguida de una numeración (24, 28, 32 y 36) indicativo de su resistencia característica a flexión, en N/mm2; y tras las mismas, las letras h (homogénea) o c (combinada), según proceda.

A igualdad de clase resistente entre madera aserrada y laminada, las resistencias son similares, pero las dimensiones de los elementos estructurales propiciadas por los segundos, son mucho mayores que las piezas generadas por la madera aserrada, que estará condicionada al tamaño del árbol.

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Madera laminada homogé-

Madera laminada combinada

nea

Comportamiento mecánico: la madera encolada, al ser un producto manufacturado presenta un comportamiento más lineal que la madera aserrada, presentando una resistencia a compresión axial, un 30% mayor que a tracción axial.

A igualdad de clase resistente entre madera aserrada y laminada (C24-GL24 c/h), las resistencias son similares, pero las dimensiones de los elementos estructurales propiciadas por los segundos (productos manufacturados), pueden ser mucho mayores que las piezas generadas por la madera aserrada (condicionada al tamaño del árbol).

Estructura a base de madera laminada

5.3.3.  Madera microlaminada

Imagen 168. Ejemplos de madera laminada encolada

Definición: elemento formado por láminas de madera, encoladas en varias capas superpuestas hasta una sección determinada de la pieza.

Definición: producto derivado de la madera para uso estructural fabricado con chapas de madera de pequeño espesor (3-5 mm) encoladas con las misma dirección de la fibra. En inglés LVL.

Tipologías: dentro de la presente categoría, distinguiremos:

• Madera laminada encolada “combinada”: maderas de distinta clase resistente.

• Madera laminada encolada “homogénea”: material de la misma clase resistente.

5.3.4.  Tablero

Comportamiento mecánico: los resistencias de las distintas clases de tableros variarán ostensiblemente entre cada modelo y la dirección de aplicación del esfuerzo, pero todos ellos presentarán en común que son inversamente proporcional a su espesor y grado de humedad, presentando. 6.  Sistemas constructivos básicos

Definición: producto derivado de la madera en la que predominan la longitud y la anchura sobre el espesor, y en la que el elemento constitutivo principal es la madera.

Tipologías:

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• Tablero de madera maciza: fabricado fundamentalmente con tablas, tablillas o listones de madera unidos entre sí por encolado, machihembrado, etc.

empleados en la construcción

• Tablero contrachapado: formado por capas de chapas de madera encoladas donde las direcciones de las fibras de dos capas consecutivas formen un cierto ángulo, generalmente de 90°.

Según la RAE, la edificación es “aquella construcción fija, hecha con materiales resistentes, para habitación humana o para otros usos”.

De acuerdo a la definición anterior, el termino edificación conlleva la puesta en obra de materiales de construcción mediante ejecución de técnicas constructivas, para la generación de un espacio interior o habitación. Y dotado de las instalaciones que posibiliten un confort suficiente que posibilite el desarrollo de los usos para los que ha sido diseñado.

• Tablero de fibras: fabricado mediante fibras lignocelulósicas mediante la aplicación de calor y/o presión y un aglomerante sintético. Existen tres variantes: Densidad media (DM o MDE), duro y semiduro.

• Tablero de partículas (o aglomerado): formado por partículas de madera o de otro material leñoso, aglomeradas entre sí mediante un adhesivo y presión, a la temperatura adecuada.

Así pues, desde un punto de vista técnico, procederemos al análisis de la edificación como el resultado de la conjugación de tres clases de elementos constructivos: Estructurales, complementarios y auxiliares.

• Tablero de virutas: de constitución similar al de partículas pero fabricado con virutas de mayores dimensiones y con propiedades mecánicas mayores. Una modalidad de gran aceptación es el “Tablero de virutas orientadas OSB” (Oriented Strand Board): tablero en el que las virutas de las capas externas están orientadas siguiendo la dirección longitudinal del tablero, por lo que las propiedades mecánicas del tablero se incrementan en esa dirección y disminuyen en la dirección perpendicular.

• Elementos estructurales: conjunto de elementos constructivos dotados de capacidad portante (recibir y transmitir cargas). Ej: Forjados, pilares, cimentaciones, etc.

• Elementos complementarios: conjunto de elementos que complementan a la estructura para generar un espacio interior, dotado del confort necesario para desarrollo del uso o fin para el que ha sido diseñado. Ej: cerramientos, divisiones interiores, instalaciones, acabados, etc.

• Elementos auxiliares: elementos que forman parte de la edificación durante el proceso de construcción o reparación de la edificación. Una vez finalizadas las acciones constructivas puede retirarse o quedar embebido en el elemento constructivo, pero sin función alguna. Ej: andamios, cimbras, encofrados o apeos.

Imagen 170. Madera maciza Imagen 171. Contrachapado

6.1.  Elementos estructurales

Definición: conjunto de elementos de la edificación, destinados a soportar las cargas (equilibrio) y trasmitirlas al terreno sin deformarse excesivamente (elasticidad). Debido a su función, reciben igualmente la denominación de elementos portantes.

En relación a la anterior definición, denominaremos:

• Capacidad portante de una estructura, a la aptitud de un edificio para asegurar, la estabilidad del conjunto y la resistencia necesaria, durante el tiempo denominado periodo de servicio que, según el CTE DB SE, será por defecto de 50 años.

Imagen 172. Fibras Imagen 173. Aglomerado

• Aptitud de servicio: aptitud para limitar deformaciones, degradaciones o anomalías inadmisibles, conformes con el uso del edificio.

Marco normativo: Debido a la importancia de los sistemas estructurales, la legislación en la materia es realmente amplia, destacando las siguientes normas de referencia:

Imagen 174. OSB

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Imagen 176. Elementos

Imagen 175. Elementos estructurales

Imagen 177. Elementos auxiliares

complementarios

• El Código Técnico de la Edificación (CTE), es el conjunto principal de normativas que regulan la construcción de edificios en España desde 2006. En él se establecen los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad de las construcciones, definidos por la Ley de Ordenación de la Edificación (LOE), debiendo tener en cuenta sus exigencias en las fases de proyecto, construcción, mantenimiento y conservación.

Con carácter complementario, deberán tenerse en cuenta, además, las especificaciones de la normativa siguiente:

• EHE: Instrucción de hormigón estructural

• EFHE: Instrucción para el proyecto y la ejecución de forjados unidireccionales de hormigón estructural realizados con elementos prefabricados.

• NCSE: Norma de construcción sismorresistente: parte general y edificación

Su contenido se estructura en documentos, los cuales pueden ser clasificados en dos grandes grupos:

• Etc.

• Documentos Básicos de seguridad:

Factores: Si bien los tradicionales estudios sobre comportamiento estructural se centran en los materiales constructivos y resistencia de estos, a efectos del presente manual, y con el claro objetivo de aplicar procedimientos que sean operativos a la par que sencillos, se recurrirá permanentemente al análisis de los tres factores que todo bombero puede identificar en una potencial intervención, indepedientemente de su naturaleza (incendio, inundación, fallo mecánico por cualquier patología edificatoria, sismo, etc). Estos factores son:

• DB-SE (Documento Básico de Seguridad Estructural): Se compone a su vez de 5 normativas:

• DB-SE AE  (Acciones en la Edificación): Acciones o fuerzas externas que deben de soportar las estructuras (ya desarrollados al inicio del presente manual).

• DB-SE C (Cimientos)

• DB-SE A (Acero)

• Geometría

• DB-SE F (Fábrica)

• Rigidez

• DB-SE M (Madera)

• Materiales (ya desarrollados anteriormente)

• DB-SI (Documento Básico de Seguridad en caso de Incendio)

6.1.1.  Geometría

• DB-SUA (Documento Básico de Seguridad de Utilización y Accesibilidad)

El factor que mayor incidencia tiene en el comportamiento o funcionamiento de una estructura es indudablemente su forma, la cual se reflejará de manera inmediata en la magnitud y dirección tanto de esfuerzos soportados como tensiones.

• Documentos Básicos de habitabilidad:

• DB-HS (Documento Básico de Salubridad)

• DB-HR  (Documento Básico de protección frente al Ruido): Fue aprobado posteriormente al resto de Documentos Básicos.

• DB-HE (Documento Básico de Ahorro de Energía): La normativa requiere la introducción de sistemas de energía solar y la utilización de materiales y técnicas de construcción que contribuyan al ahorro energético.

Curva funicular: forma curva adoptada por un cable que se deforma libremente ante la acción de un carga distribuida uniformemente:

• Si la carga a la que está sometida el cable es exclusivamente su propio peso , la curva descrita recibirá el nombre de catenaria.

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• En caso de que la curva descrita se deba a una carga lineal uniformemente repartida en proyección horizontal, la forma adoptada por la curva es una parábola.

Imagen 180. Catenaria Imagen 181. Parábola

• Estructura funicular: estructura cuyas características geométricas propician reacciones y esfuerzos exclusivamente de compresión y tracción. Para cada estado de carga, existe una sola forma funicular general. Si cambia la distribución de las cargas, aparecen fuerzas de flexión inducidas por la estructura.

Imagen 178. Geometría

Para una correcta comprensión de la incidencia de la geometría en el comportamiento estructural, analizaremos el caso particular de los funiculares.

• Funicular/ Polígono funicular: forma geométrica adoptada por un cable deformado libremente en respuesta directa a la magnitud y punto de aplicación de fuerzas externas. Se caracteriza por adaptar siempre su forma para estar sometido a tracción pura bajo la acción de la carga aplicada.

Imagen 182. Estructura funicular

Por ello, definida la geometría de toda estructura (en nuestro caso el funicular/polígono funicular/catenaria/parábola), nos vendrán determinados varios conceptos estructurales:

• Cuantía de las tensiones internas de la estructura: Al aumentar la flecha de un cable de una estructura funicular, disminuyen las fuerzas internas desarrolladas en el mismo. Este mismo ejemplo es extensivo a un arco. Imagen 179. Funiculares/Polígonos funiculares

• Arriostramientos: anclajes, barras a compresión o elementos similares necesarios para absorber las componentes horizontales de las tensiones.

c) Nudo: conexión o vínculo estructural, entre dos o más elementos portantes. En función de los movimientos limitados (coacciones externas (CE) /coacciones internas (CI)), el nudo se catalogará en una de las tres siguientes tipologías:

• Apoyo: nudo estructural caracterizado por la limitación de movimientos verticales, pero permitiendo los movimientos horizontales y giros. Dicha tipología de nudo, presenta 1 coacción y permite 2 grados de libertad.

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• Articulación: nudo que limita desplazamientos verticales y horizontales, permitiendo los giros. Presenta, por tanto, “2” coacciones y propicia “1” grado de libertad.

Imagen 183. Incremento de flecha Imagen 184. Arriostramiento

• Empotramiento: nudo caracterizado por la limitación de todo tipo de movimientos (verticales, horizontales y giros). “3” coacciones y “0” grado de libertad.

6.1.2.  Rigidez

Capacidad de un elemento estructural para soportar esfuerzos sin sufrir deformaciones ni desplazamientos excesivos.

Para una correcta comprensión del concepto, analizaremos varios conceptos asociados:

a) Grados de libertad (GL): conjunto de movimientos posibles o no impedidos de un cuerpo, en un sistema plano. Se trata por tanto, de la mayor o menor facilidad disponible por un cuerpo para desplazarse bien en el espacio (Grados de Libertad Externos (GLE)), bien sus partículas en su interior (Grados de Libertad Internos (GLI)).

Todo cuerpo elemento estructural, tiene tres potenciales movimientos o grados de libertad en un sistema plano:

• Desplazamiento vertical

• Desplazamiento horizontal

Imagen 187. Apoyo, articulación y empotramiento

• Giro

Así mismo, a efectos del presente manual, las distintas tipologías de nudos estructurales se representarán con los siguientes símbolos en los distintos esquemas y ejercicios:

b) Coacciones: frente a los grados de libertad que puede

disponer un cuerpo, éste presentará un número mayor o menor de limitaciones a éstos, denominados coacciones. Por ello, a mayor número de coacciones menor cantidad de grados de libertad (y viceversa). Análogamente a los grados de libertad, las coacciones podemos clasificarlas como Coacciones Externas (CE), o Coacciones Internas (CI).

Imagen 188. Apoyo, artículación y empotramiento esquemas

Imagen 186.

Imagen 185. Grados de libertad

Coacciones

I. Isostaticidad e hiperasticidad:

A modo de ejemplo utilizaremos una estructura básica como es un columpio, el cual para un correcto funcionamiento tendrá:

Al objeto de comprender el comportamiento real de un conjunto estructural, sus nudos deberán analizarse en su conjunto, surgiendo a la palestra los conceptos de Isostaticidad, Hiperestaticidad e Hipostaticidad.

• Empotramientos: en la base del conjunto y entre las piezas de la estructura principal (Larguero y postes).

• Articulaciones: para que el columpio propiamente dicho, pueda oscilar. Situadas en los encuentros con el larguero superior y con el asiento.

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I.1. Estructuras Isostáticas / predeterminadas:

• Apoyo: al sentarse una persona, el asiento se configura como un apoyo simple, ya que de otra manera la persona no se podría volver a levantar.

Sistema estructural que si bien presenta un equilibrio limitado, este es suficiente para que el conjunto estructural sea estable. Dichas estructuras pueden ser analizadas y resueltas simplemente mediante la aplicación de la 1ª ley de Newton, es decir, los sumatorios de fuerzas (∑F) y momentos (∑M) en cada cuerpo, serán igual a cero.

∑ F=0 ; ∑M=0

• Ventajas: las diferencias de temperatura no generan nuevas tensiones, ya que dilatan libremente, sufriendo únicamente el desplazamiento de sus elementos.

• Inconvenientes: Si bien la estructura es mínimamente estable, el incremento de tensión sufrido por supresión o fallo de cualquiera de sus elementos (barra, nudo, placa, etc), no es capaz de ser absorbido por el resto de elementos, produciéndose el colapso de la misma.

Imagen 189. Ejemplo de nudos en un columpio

I.2. Estructuras hiperestáticas / indeterminadas: . Sistema estructural con fuerte equilibrio, debido a que presenta mayor seguridad de la que sería necesaria para lograr el equilibrio básico (estructura isostática). Para su análisis, además de considerar los principios de la estática, se deberá valorar la compatibilidad de movimientos entre sus elementos.

Así pues, el columpio sólo dejará de funcionar correctamente caso de que alguno de los nudos anteriores no cumplan su función:

• Empotramiento: se rompa la base alguna de sus piezas rígidas (larguero o los nudos entre estas).

• Articulación: se bloquee o rompa la articulación columpio-larguero de la parte superior.

• Ventajas:

• Seguridad: está formada por mayor cantidad de elementos estructurales de los necesarios para permanecer con estabilidad. Por ello, Al estar dotada de mayores factores de seguridad que las isostáticas, la supresión o fallo de alguno de sus elementos no conduce al colapso. El reparto de esfuerzos entre los elementos estructurales no dañados generará desplazamientos y nuevas tensiones internas, para lograr el equilibrio.

• Apoyo: el exceso de velocidad acabe generando la caída del ocupante del columpio.

• Coste: al trabajar con un amplio grado de seguridad, se podrán obtener estructuras que a igualdad de cargas recibidas (comparadas con las isostáticas)(, requieren menor sección en sus elementos y por tanto menor costo material. Por el contrario son más elavoradas, por lo que tendrán un mayor coste de mano de obra.

Imagen 191. Rotura de articulación

Imagen 190. Rotura de

empotramiento

• Geometría: elementos de mayores luces que las isostáticas, o lo que es lo mismo, el uso de menores secciones para luces iguales.

• Rigidez: menores deformaciones ante idénticas cargas y mejor comportamiento ante acciones dinámicas.

Imagen 192. Empuje horizontal en apoyo

• Inconvenientes:

Con el fin de de poder identificar rápidamente la estabilidad externa e interna del conjunto estructural del escenario de nuestra intervención, se planteará a continuación un sistema de análisis sencillo para aplicar a cualquier tipología de estructura ordinaria en un sistema plano. Aunque existen multitud de sistemas más básicos que el expuesto a continuación, éste presenta la ventaja de su inmediata aplicación a todas las tipologías y casuísticas estructurales.

• Sensibilidad ante:

• Asentamientos del terreno

• Desplazamientos en nudos

• Variaciones de temperatura

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• Requiere refuerzo de las secciones junto a nudos rígidos.

• Puede resultar muy elaborada.

I.3. Estructuras Hipostáticas o mecanismos. .

Frente a estructuras Isostáticas e Hiperestáticas que analizan el equilibrio desde dos puntos de vista diferenciados, los mecanismos (estructuras Hipostáticas), son sistemas inestables, por lo que el funcionan de manera idéntica a un “mecano”: ante la acción de una fuerza no logra el equilibrio y se desplaza.

Imagen 196. Sistema de análisis para poder identificar rápidamente la

estabilidad externa e interna

Imagen 193. Estructura hiperestática

Visión externa del sistema:

• GLE: sumatorio de potenciales Grados de Libertad Externos, del conjunto estructural. Siempre los consideraremos con valor 3 (desplazamiento vertical + desplazamiento horizontal + giro).

Imagen 195. Estructura hipostática (mecanismo)

• CE: sumatorio de Coacciones Externas presentes. Cada apoyo tendrá por valor 1ud, las articulaciones 2 uds y los empotramientos 3 uds.

Imagen 194. Estructura isostática

Visión interna del sistema:

I.4. Identificación de estructuras isostáticas, . hiperestáticas y mecanismos. . .

• GLI: sumatorio de potenciales Grados de Libertad Internos. Con valor 3 (N-1), siendo N el número de barras (elementos internos) total de la estructura.

Ante una intervención de los cuerpos de bomberos, resultará por tanto fundamental la identificación de las propiedades mecánicas del conjunto estructural en el que tenemos que actuar o que deberemos estabilizar, tanto a nivel externo, como a nivel interno.

• CI: sumatorio de Coacciones Internas presentes en el seno del sistema estructural. Para su cuantificación deberemos estudiar nudo por nudo, estipulándose los siguientes resultados según cada tipología presente:

Siendo n = número de barras que llegan a cada nudo:

El cuerpo humano es una sencilla estructura ósea a base de extremidades lineales (brazos y piernas), unidas a la columna vertebral mediante “articulaciones”. En el caso de que lo exigiese nuestra estabilidad, dichas articulaciones se pueden bloquear rigidizando dos o más miembros (Ej: Muñeca, puede rigidizar la acción del brazo con la mano), como ocurre con un empotramiento.

Cálculo de la estaticidad de un cuerpo: Identificaremos Los grados de libertad externos (GLE) e internos (GLI) y las coacciones externas (CE) e internas (CI), sumándolas por separado, para acto seguido calcular el grado de hiperestatismo (diferencia entre los números totales de grados de libertad (GL) y coacciones (C)).

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Por ello, mediante la combinación de articulaciones y empotramientos, el cuerpo humano se puede transformar en un mecanismo, una estructura isostática o incluso una hiperestática.

En función del resultado numérico del cálculo, catalogaremos la estabilidad del conjunto estructural como continua:

GL < C: Estructura hiperestática

Así pues, para desarrollar el sistema de análisis estructural explicado en el epígrafe anterior, analizaremos nuestra estabilidad en una situación concreta: tratando de equilibrar el cuerpo sobre las manos (haciendo el pino).

GL = C: Estructura isostática

GL > C: Estructura hipostática (mecanismo).

Visualicemos el sistema de cálculo anterior con un ejemplo sencillo:

Supongamos que hacemos el pino y para equilibrarnos en la dirección del movimiento, nos apoyamos en la pared:

¿Con cuál de las dos siguientes posiciones logramos una mayor estabilidad en la dirección perpendicular a la pared?

Equilibrio “A dos manos”:

¿Qué equilibrio tiene el siguiente sistema?

• Apoyos sobre palmas en suelo (articulaciones) y pies contra pared (apoyo).

• Bloqueo de codos (empotramiento), hombros, cadera y rodillas.

Imagen 197. Ejemplo de cálculo de la estaticidad de un cuerpo

Equilibrio “A dos manos y cabeza”:

• Apoyos sobre palmas (articulaciones) y cabeza en suelo (apoyo), y pies contra pared (apoyo).

• Bloqueo de hombros, cadera y rodillas (empotramiento); codos sin bloquear (articulación).

Imagen 198. Ejemplo de cálculo de la estaticidad de un cuerpo (II)

N= Total barras = 7

GL < C = Estructura Hiperestática (El sistema es, por tanto, claramente estable).

Para tratar de comprender el problema del análisis del equilibrio en todos los suspuestos, analizaremos a continuación distintas casuísticas estáticas para un conjunto estructural complejo: el cuerpo humano.

Imagen 199. Equilibrio “a dos manos”

Curiosamente y aunque parezca anormal, la situación más inestable de las tres planteadas, es el pino a tres apoyos. Si bien la posición constituye un conjunto isostático (suficiente para mantener un mínimo equilibrio), las dos posiciones previas, aunque más exigentes físicamente (bloqueo de codos) aseguran una mayor estabilidad estructural.

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Compliquemos el problema un grado más:

• En caso de no disponer de una pared de apoyo, ¿cuál de las siguientes posiciones será más estable para hacer el pino a una mano?

Imagen 200. Equilibrio “a dos manos y cabeza”

Si realizamos el conveniente análisis estructural, ambas posiciones constituirán un conjunto isostático en la dirección planteada (durante el tiempo que seamos capaces de bloquear las articulaciones), de forma que si sufren un nuevo esfuerzo imprevisto, se caerán.

Ahora bien,

Imagen 204. Conjunto isostático a una mano

¿Por qué no nos caemos en la dirección paralela a la pared?, ¿Cuál será posición en la que lograremos la máxima estabilidad en dicha dirección?

Imagen 205. Conjunto isostático a una mano

Imagen 206. Conjunto hiperestático a una mano

Imágenes 201 y 202. Conjunto hiperestático a dos manos

Imagen 203. Conjunto isostático

Tras un primer vistazo los tres esquemas podrán parecer erróneamente idénticos. En todas ellas, se exige un gran esfuerzo físico para bloqueos de muñeca, tronco y cadera

a dos manos

6.2.  Problema genérico de estabilidad

(empotramientos). Sin embargo, en la posición de la derecha, el simple acto de coger el pantalón con una de las manos (articulación), generará un arriostramiento adicional, que posibilitará el hiperestatismo del conjunto.

estructural

Para el estudio integral de la estabilidad de cualquier esquema estructural lo ideal es hacer una evolución de la patología, es decir:

Mecanismos:

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Frente a los dos supuestos anteriores en los que se plantea el análisis del equilibrio (a una mano o dos manos), en ciertas estructuras puede ser necesario su funcionamiento como un mecanismo durante ciertos procesos constructivos (Ej: montaje, transporte o desmontaje). Dando lugar a mecanismo

• Fase 0: Analizar su equilibrio previo a la patología.

• Fase 1: Estudiar el nuevo equilibrio de la estructura dañada.

• Fase 2: Proponer y justificar mediante un breve cálculo, cuantas soluciones se estimen pertinentes. Siempre se deberá optar por la solución que entrañe menor peligro para los intervinientes.

“controlados”.

En el caso que nos ocupa, la carencia de equilibrio o generación de mecanismos controlados, será necesaria para paso de un estado a otro de equilibrio:

Aplicaremos por tanto los anteriores pasos a un potencial derrumbe de una viga Pratt de cualquier uso constructivo (base de una cubierta, puente, marquesina, etc).

Imagen 212. Viga Pratt original

Imagen 213. Viga Pratt tras patología

Fase 0: Estabilidad Previa a la patología

Imagen 208. Mecanismos de

Imagen 209. Mecanismos de

Imagen 207. Mecanismos

de equilibrio (I)

equilibrio (II)

equilibrio (III)

Ahora bien, por compleja que resulte una estructura, toda ella se reducirá a un conjunto de elementos cuya estabilidad vendrá generada por la naturaleza de los nudos existentes. Por ello, el planteamiento expuesto es aplicable a cualquier estructura cuya estabilidad debamos plantear.

Imagen 214. Estabilidad previa a la patología

El esquema estructural de la estructura objeto de análisis,

resulta una clara estructura con un alto grado de estabilidad

A modo de ejemplo, analizaremos a continuación el equilibrio de la estructura compleja de la fotografía inferior:

estructural, configurándose como un conjunto hiperestático.

Fase 1: Equilibrio de la estructura dañada

Imagen 210. Equilibrio de

Imagen 211. Equilibrio de

estructura compleja

estructura compleja

Extrapolemos lo anterior a una estructura real.

Imagen 215. Equilibrio de la estructura dañada

empujes laterales, factores que determinan sus características y los mecanismos de evaluación del terreno, para acto seguido seleccionar los sistemas de cimentación y de contención de tierras asociado a cada edificación.

La situación estructural motivada por la patología, es un claro mecanismo, por lo que la viga no cumple la función para la que fue diseñada y construida.

Fase 2: Soluciones

En todo análisis estructural se propondrán cuantas soluciones se estimen convenientes. Las mejores soluciones siempre serán las más sencillas de ejecutar. Por ello, arrancaremos de las más simples y las iremos complejizando paulatinamente.

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En el ejemplo que nos ocupa, parece que la solución más sencilla es el apeo inferior mediante elementos verticales (puntales, pies derechos, etc).

En la medida de las posibilidades, diseñaremos apeos que supongan el mínimo riesgo posible para el conjunto de los intervinientes. Por ello, en la presente estructura se ubicará lo más próximo posible al nudo que no tenga movimientos, en nuestro caso, la articulación.

Imagen 217. Estructuras enterradas

7.1.1.  Tipos de terreno

Terreno de cimentación: conjunto de estratos existentes en una porción de suelo, que sirve de apoyo y sustentación de una construcción.

Los tipos de terreno de cimentación son:

b) Según su composición y resistencia: rocas, terrenos no cohesivos, terrenos cohesivos, deficientes.

Imagen 216. Estructura de apeo con mínimo riesgo

El conjunto vuelve a recuperar un nivel de seguridad menor que el original (sistema isostático), pero suficiente para que se considere en equilibrio.

c) Grupos de terrenos: T1, T2 y T3

a) Tipos de terrenos según composición y resistencia

De acuerdo al CTE DB SE-C (tabla D.25), las presiones admisibles orientativas, según las propiedades de los suelos, se podrán distinguir como:

7.  Elementos estructurales más

comunes de la edificación

• Rocas: agregado natural de uno o más minerales, que para sufrir modificaciones sensibles en su estructura en presencia del agua, necesita periodos de tiempo superiores a la vida útil de un edificio. Se caracterizan por su estabilidad, no presentan en general problemas de asientos. Presentan una presión admisible (resistencia a compresión), extraordinariamente alta: 1-10 MPA (N/ mm2), debiendo particularizar para cada tipología de roca.

Si bien existen infinitas clasificaciones sobre las tipologías estructurales existentes, para un estudio lo más intuitivo posible de los elementos estructurales, los dividiremos en las dos siguientes categorías:

• Estructuras enterradas (o cimentaciones)

• Estructuras aéreas (o simplemente estructura)

7.1.  Estructuras Enterradas

• Terrenos sin cohesión o granulares: terrenos con proporción en peso del contenido de arenas y gravas, mayor del 65%. Son áltamente permeables al agua, careciendo de cohesión entre sus granos sueltos. Presentan una alta presión admisible con valores 0,1- >0,6 MPA (N/mm2).

Son el conjunto de elementos constructivos de carácter estructural que, en contacto con el terreno, le transmite los esfuerzos generados por las acciones de la edificación (cargas) y los esfuerzos de contener y estabilizar sus esfuerzos horizontales (empujes del terreno).

• Terrenos cohesivos o arcillosos: cuando la proporción en el peso del contenido de finos que tengan plasticidad (arcillas), es igual o superior al 35%. Están formados por arcillas y barros, que pueden contener áridos. Suelen ser impermeables y los asientos al someterlos a carga se pro-

Para tratar de comprender el comportamiento genérico de una edificación, deberemos en primer lugar de comprender las características generales de los terrenos de cimentación y las distintas tipologías existentes, identificar las causas de los

Según su origen podemos hablar de taludes naturales (laderas) o artificiales (cortes y terraplenes).

ducen de manera lenta. Para una buena cimentación sobre arcillas, deberá evaluarse su origen y su contenido de agua. Su resistencia según normativa, oscilará entre 0,075- 0,6 MPa (N/mm2). 1-4 Kg/cm2.

• Talud natural: ángulo que forma el plano de deslizamiento con la horizontal, el cual es diferente para cada tipo de suelo (según su ángulo de rozamiento), distinguiendo dos grandes grupos: terrenos naturales y rellenos.

• Terrenos deficientes: debido a que su presión admisible es muy baja, no son aptos para cimentar, por lo que han de ser objeto de un estudio oficial, pudiendo distinguir:

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Sin embargo, hay que tener en cuenta que en los casos reales, los suelos son combinaciones de ambos, además de poder verse ponderados los resultados por la acción de los agentes exteriores. Por ello deberemos especificar que los agentes externos (erosión, temperatura, etc) pueden modificar estos valores teóricos debiendo especificar:

• Fangos inorgánicos. • Suelos orgánicos. • Rellenos.

b) Grupos de terrenos según el CTE

El CTE DB SE-C, normativa de referencia para cimentaciones, más allá de establecer una exigencia de resistencia mínima para la sustentación de las edificaciones, clasifica los terrenos en unas clases genéricas con una serie de exigencias de homogeneidad o continuidad de los estratos resistentes, distinguiendo:

• Rocas duras, blandas o fisuradas.

• Terrenos no cohesivos (gravas y arenas): su ángulo de rozamiento interno, será el que determine su mayor o menor pendiente independientemente de su altura. En los terrenos granulares, el talud natural para restablecer el equilibrio se forma con gran rapidez.

• T-1 Terrenos favorables: terrenos con poca variabilidad, y en los que la práctica habitual en la zona es de cimentación directa mediante elementos aislados.

• Según la mayor o menor proporción de grava y arena, las pendientes oscilarán entre los 30-45º. Terrenos cohesivos (Limos y Arcillas): suelos que mantienen sus partículas unidas por fuerzas electrostáticas. En estos terrenos, la estabilidad del talud sí que depende de su altura y de la resistencia a compresión simple del terreno. En los terrenos cohesivos el talud no suele formarse con gran rapidez, pudiendo provocarse de forma violenta una gran acumulación de agua en su masa.

• T-2 Terrenos intermedios: los que presentan variabilidad, o que en la zona no siempre se recurre a la misma solución de cimentación, o en los que se puede suponer que tienen rellenos antrópicos de cierta relevancia, aunque probablemente no superen los 3,0 m.

• T-3 Terrenos desfavorables: los que no pueden clasificarse en ninguno de los tipos anteriores. De forma especial se considerarán en este grupo los siguientes terrenos: suelos expansivos, colapsables, blandos o sueltos, terrenos karsticos, rellenos antrópicos superiores a 3m, zonas susceptibles de sufrir deslizamientos, terrenos con desnivel superior a 15º, suelos residuales, marismas, etc.

7.1.2.  Taludes (empujes de los terrenos de ci-

mentación)

El talud es un corte de transición entre dos cotas del terreno, que hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra, bien sea de forma natural o como consecuencia de la intervención humana en una obra de ingeniería.

El ángulo de rozamiento o reposo es máximo ángulo o pendiente posible, en la que el terreno presenta reposo  o estabilidad. Dicho parámetro, de especial importancia en suelos granulares, está íntimamente vinculado a la capacidad portante del material así como a la resistencia al deslizamiento: a mayor ángulo mayor resistencia.

• Tipos de taludes:

Imagen 218. Talud natural Imagen 219. Talud artificial

• Talud artificial: acciones ejecutadas con el fin de formar un plano de apoyo adecuado para hacer una obra (carretera, edificación, etc). Distinguimos:

vación directa del terreno, la toma de muestras y realización de ensayos in situ.

• Sondeos mecánicos: perforaciones que permiten reconocer la naturaleza y localización de las diferentes unidades geotécnicas del terreno, así como extraer muestras del mismo. Existen 3 modalidades:

• Desmontes o vaciados: excavaciones de tierra realizada con el fin de rebajar la rasante del terreno, reduciendo así su cota y logrando formar un plano de apoyo adecuado para ejecutar una obra.

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• Sondeo a rotación: característico de suelos rocosos o en los que exista alternancia de capas con distinto grado de cementación. Se realiza extracción de testigo contínuo bien mediante barrena helicoidal, bien mediante corona cortadora.

• Terraplenes/rellenos: tierra  con la que se rellena un para levantar su nivel y formar un plano de apoyo adecuado para hacer una obra.

Para evaluar el ángulo de rozamiento, no se podrán adoptar los valores de los terrenos naturales, ya que el material se removerá para ser colocado en el lugar del talud.

• Sondeo a percusión: método especialmente indicado para reconocimiento de suelos granulares gruesos. Se realiza mediante la resistencia a la penetración de un elemento punzante y un vástago mediante presión o golpeo normalizado.

Según el CTE, se han de adoptar los siguientes valores medios:

• Tierra vegetal: 25º

• Terraplén: 30º

• Pedralbén: 40º

• Sondeo a presión, con punta abierta o hueca, y maciza o cerrada. Se realiza en suelos blandos.

7.1.3.  Métodos de evaluación del terreno

Para una correcta caracterización del terreno donde se implantará una edificación, será primordial la realización del estudio geotécnico.

• Sondeos mediante métodos destructivos, como el trépano, martillo o tricono. Empleados en sondeos donde no interesa obtener las propiedades geotécnicas de determinadas capas duras o material grueso, bien porque se conozca suficientemente o por otras razones.

La evaluación del terreno se concreta en un informe técnico exigido por la legislación edificatoria, para una correcta identificación del terreno de cimentación, cuantificación de las presiones admisibles de los distintos estratos y evaluación de las potenciales cimentaciones compatibles.

• Pruebas continuas de penetración: proporcionan una medida indirecta, continua o discontinua, de la resistencia o deformabilidad del terreno, a través de correlaciones empíricas. Podrán ser estáticas o dinámicas.

Para realizar esta evaluación se ha de contar con:

• Una información previa, recopilación de todos los datos en relación con las peculiaridades y problemas del emplazamiento, inestabilidad, configuración constructiva, cimentaciones limítrofes, información sísmica, etc.

• Geofísica: en caso de edificaciones con grandes superficies, y con el fin de obtener información complementaria que ayude a distribuir los puntos de reconocimiento así como la profundidad a alcanzar en cada uno de ellos, se podrá utilizar técnicas de sísmica de refracción, resistividad eléctrica, georadares, etc.

• Técnicas de prospección:

• Calicatas: excavaciones (pozos, zanjas, rozas, etc.) realizadas bien con pala mecánica o manualmente hasta una profundidad inferior a 4 m (y por encima del nivel freático), que permiten una obser-

Imagen 222. Sondeo a rotación

Imagen 220. Calicata

Imagen 223. Barrena helicoidal

Imagen 221. Sondeo a penetración

7.1.4.  Cimentaciones

• Tipologías:

Elementos constructivos más usuales a los que se sirven de cimentación:

Definición: conjunto de elementos estructurales que, en contacto con el terreno y apoyándose sobre él, tienen por objeto la transmisión del conjunto de las cargas de la edificación, de forma que no superen su presión admisible ni produzcan sobrecargas puntuales.

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Al ser la unidad constructiva responsable del apoyo y anclaje al terreno de la edificación, cualquier fallo en la cimentación puede ocasionar problemas muy graves a su estabilidad.

Parámetros básicos: con objeto de comprender las características de los distintos modelos de cimentación, deberemos tener en cuenta en primer lugar los siguientes parámetros:

• Geometría: de acuerdo a la mayor o menor profundidad del estrato resistente, se definirá un modelo de cimentación y su forma, la cual delimitará las cargas a recibir, reacciones de la misma, así como cuantía de las tensiones a transmitir al terreno.

Imagen 224. Elementos contructivos más habituales

• Material: el material más utilizado en la de todo tipo de cimentaciones será el hormigón armado (in situ o prefabricado), debido a su capacidad formácea (adoptar cualquier tipo de geometría) y rigidez.

I. Zapatas aisladas

Definición: sistema constructivo característico para la cimentación de cargas puntuales (pilares), suponiendo una ampliación de la base de apoyo de la estructura de la edificación que permita una reducción de las tensiones a transmitir al terreno. Las profundidades del estrato resistente no suelen superar 1m de profundidad. Su uso está especialmente recomendado en:

• Rigidez: de acuerdo a la EHE08, las cimentaciones de hormigón, de acuerdo al presente parámetro de análisis, se clasificarán como:

• Rígidas:

• Elementos masivos de cimentación (ej: Zapatas que trabajen a compresión pura).

• Terrenos firmes y compactos

• Pozos de cimentación

• Cimentación con presiones media-alta

• Flexibles:

• Asientos pequeños o moderados.

• Zapatas de elevado vuelo: trabajan a flexión.

Geometría: como regla general, para una mejor transmisión de las cargas y tensiones al terreno, las zapatas aisladas tendrán la siguiente geometría:

• Losas de cimentación.

Tipologías (Según CTE DB SE C):

• Zapatas interiores: serán de planta cuadrada, tanto por su facilidad constructiva como por la sencillez del modo estructural de trabajo.

a)  Cimentación directa

b)  Cimentación profunda

c)  Elementos de contención

• Zapatas de medianería: serán de planta rectangular, preferentemente con una mayor dimensión paralela a la medianería y las de esquina de planta cuadrada.

a) Cimentación directa, superficial o somera

Definición: según el CTE DB-SE C, Una cimentación directa es aquella que reparte las cargas de la estructura en un plano de apoyo horizontal. Destinándose para trasmitir al terreno las cargas de uno o varios pilares de la estructura, de muros de carga o de contención de tierras de sótanos, de los forjados o de toda la estructura.

• Apoyo de la zapata: cuando sea posible, se construirá la zapata de manera que el pilar apoye en su centro (zapata centrada), sin embargo, en algunos casos, esto no es posible, debiéndose construir zapatas excéntricas (o en esquina), en la que el pilar apoyará en un extremo. Ej: Pilares junto al borde de un solar.

Rigidez (según EHE08):

Características generales:

• Zapatas estructuralmente rígidas: aquellas cuyo vuelo v (semivuelo), en la dirección principal de mayor vuelo, será menor o igual que dos veces el canto h (v ≤ 2h). Dicho modelo de zapatas trabajan exclusivamente a compresión, por lo que en teoría podrián llegar a ejecutarse en hormigón “en masa”, sin armados de acero.

• Terrenos: se emplearán en terrenos cuya capa más superficial tiene la resistencia necesaria para recibir grandes cargas, o bien en terrenos menos consistentes, si las tensiones transmitidas, son pequeñas.

• Profundidades: se localizarán a poca distancia bajo la superficie, por lo que también son llamadas cimentaciones superficiales o someras.

• Zapatas estructuralmente flexibles: aquellas cuyo vuelo v (semivuelo), en la dirección principal de mayor

tres pilares o más alineados:

vuelo, será mayor que dos veces el canto h (v>2h). Dichas zapatas trabajan a flexión, por lo que en el caso del hormigón, deberán armarse, ya que dicho material no soporta las tracciones.

• Vigas de cimentación: zapatas corridas de 40 -60 cm de profundidad.

• Zanjas: Zapatas corridas de hasta 3 m de profundidad.

Dichas modalidades de cimentación son muy recomendada para aquellos casos en los que:

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• Las cargas por pilar sean muy elevadas.

• La capacidad portante del terreno sea pequeña o moderada.

• Existan varios pilares muy próximos entre sí, o el dimensionado de los cimientos pueda lugar zapatas aisladas muy cercanas, incluso solapadas.

Geometría:

• Forma genérica: la forma habitual en planta de las zapatas combinadas será la rectangular, aunque ocasionalmente podrá resultar conveniente emplear zapatas combinadas de formas irregulares, particularmente de planta trapezoidal.

• Cimentaciones de muros corridos: si el muro a cimentar esta ejecutado a base de fábrica de ladrillo, se suele construir sobre la zapata un murete o elevación conocido como “verdugada”, de mayor anchura que el muro a cimentar, sirviéndole de nivelación. La mayor anchura de la base generará una mejor repartición de las tensiones.

Rigidez:

• Relación canto/vuelo: de manera análoga a las zapatas aisladas, en función de la relación canto-vuelo, la zapata será rígida o flexible.

Imagen 225. Zapatas estructurales rígidas y flexibles

Con el fin de evitar deformaciones, se definen dos elementos estructurales que auxilian a la cimentación para lograr una mayor rigidez, mediante la anulación o reducción de desplazamientos laterales y giros:

• Asientos diferenciales: tanto zapatas combinadas como corridas, son un sistema recomendable para evitar movimientos o asientos diferenciales excesivos entre varios pilares, ya sea por una variación importante de sus cargas o por posibles heterogeneidades del terreno de cimentación. Suponen por tanto una rigidización del conjunto de la cimentación.

• Viga de atado/soleras: elementos lineales de arriostramiento de cimentaciones superficiales o cimentaciones profundas, que suponen una limitación del desplazamiento lateral (tracciones), siendo especialmente apreciados en zonas de afección sísmica.

• Vigas centradoras: solución constructiva utilizada con el fin de absorber los giros provocados por los momento de vuelco de las zapatas aisladas fuertemente excéntricas (las de medianería y esquina). Dichas zapatas, a través de su enlace con zapatas interiores mediante la solución indicada, centrarán tanto los esfuerzos aplicados al terreno, así como las reacciones del suelo bajo las zapatas. Son vigas de canto importante (60-100 cm) y suelen ser efectivas hasta luces de 6-8 m.

Imagen 226. Zapata combinada Imagen 227. Zapata corrida

II. Zapatas combinadas y corridas

III. Pozos de cimentación

Definición: sistemas de cimentación que recoge las cargas de varios pilares en una única zapata, recibiendo varias denominaciones:

Definición: solución constructiva utilizada tradicionalmente como cimentación “intermedia” y de bajo coste, para cimentaciones con estratos resistentes a 4-6m

• Zapata combinada: cimentación que recoge las cargas de dos o más pilares próximos.

• Zapata corrida: cimentación que recoge las cargas de

Distinguiremos varias morfologías en dicho modelo la cimen-

Geometría: mediante los emparrillados, todos los pilares de la estructura quedarán recogidos en una única cimentación a base de zapatas corridas, formando una malla habitualmente ortogonal que reparte de forma más homogénea los esfuerzos.

tación, según su evolución tecnológica sufrida por el presente modelo de cimentación, a lo largo del tiempo.

• Tipología tradicional: consistente en la ejecución de un pozo de unos 3 m de profundidad, relleno generalmente con piedra natural; para acto seguido unirse en su parte superior mediante arcos de ladrillo que servían de arriostramiento.

Rigidez: al suponer tener el conjunto de cimentación de la edificación, una base mucho mayor que la lograda con los sistemas de cimentación anteriormente analizados, se consigue una mayor rigidización y limitación de los asientos diferenciales.

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• Sistemas actuales (según CTE DB SE C):

• Con hormigón pobre: a base de relleno de la excavación desde la cota de apoyo con hormigón pobre, situando La zapata encima de éste de forma que se transmitan las cargas a la profundidad deseada.

• Con plinto: ejecutado mediante descenso de la cota de la cota de zapata hasta alcanzar el nivel de terreno competente de apoyo, elevando a continuación un plinto de gran rigidez con el fin de evitar problemas de pandeo.

Imagen 231. Emparrillado Imagen 232. Losa

V. Losas

Definición: modelo de cimentación superficial, con muy buen comportamiento en:

• Terrenos poco homogéneos o poca capacidad portante, que Con otro tipo de cimentación podrían sufrir asentamientos diferenciales.

• En aquellos casos en los que el área cubierta por posibles cimentaciones aisladas o emparrillados, cubre un porcentaje elevado de la superficie en planta del edificio.

Imagen 228. Tipología tradicional

• En edificaciones en las que el nivel de cimentación, se sitúe por debajo del nivel freático.

Geometría: la losa cubrirá todo el área de cimentación disponible con un espesor de hormigó despreciable frente a sus dimensiones superficiales. Recogerá Por tanto las cargas propiciadas por el conjunto de los elementos estructurales del edificio, propiciando la mínima presión o carga unitaria posible sobre el terreno.

Imagen 229. Con hormigón pobre Imagen 230. Con plinto

Rigidez:

• EHE: según Instrucción de hormigón estructural, las cimentaciones por losas son en todo caso, cimentaciones flexibles.

Rigidez:

• EHE: según instrucción de hormigón estructural, Los pozos de cimentación ejecutados con dicho material son sierre cimentaciones rígidas, por lo que al trabajar exclusivamente a compresión, en teoría se podrían ejecutar sin necesidad de armado.

• Arriostramiento: en ciertas ocasiones, puede tratarse como viga de atado de las cimentaciones puntuales.

b) Cimentaciones profundas

• Arriostramiento: en el caso de que no se justifique la colaboración lateral del terreno y existan momentos o esfuerzos horizontales apreciables se deben introducir vigas centradoras o de atado.

Se basan en un modelo de cimentación cuyo extremo inferior, en el terreno, está a una profundidad superior a ocho veces su diámetro o ancho. Su uso es recomendable en aquellos casos en los que las cimentaciones superficiales no sean técnicamente viables.

IV. Emparrillados

Tipologías cimentaciones profundas:

Definición: solución constructiva característica de terrenos con baja capacidad de carga y elevada deformabilidad, o bien muestre heterogeneidades que hagan prever asientos totales elevados.

• Pilote aislado: aquel que está a una distancia lo suficientemente alejada de otros pilotes como para que no tenga interacción geotécnica con ellos;

• Grupo de pilotes: aquellos que por su proximidad interaccionan entre sí o están unidos mediante elementos estructurales lo suficientemente rígidos, como para que trabajen conjuntamente;

• Zonas pilotadas: aquellas en las que los pilotes están dispuestos con el fin de reducir asientos o mejorar la seguridad frente a hundimiento de las cimentaciones. Suelen ser pilotes de escasa capacidad portante individual y estar regularmente espaciados o situados en puntos estratégicos;

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• Micropilotes: pilotes de pequeñas dimensiones, que Sirven como solución a cimentaciones profundas en ampliaciones de edificios ya existentes (en los que no es posible introducir maquinaria de grandes dimensiones).

Imagen 236. Pilotes geometría

Imagen 237. Descabezado de los pilotes

Imagen 233. Pilote

Imagen 234 Grupo

Imagen 235. Micropilotes

aislado

de pilotes/Zonas

pilotadas

Tipologías de Pilotes:

- Según su forma de trabajo: por fuste, por punta. - Según procedimiento constructivo: prefabricados, hormigonados in situ.

• Pilote

Definición: elemento constructivo utilizado para cimentación de construcciones, que permite trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo a profundidad elevada, haciendo inviable, técnica o económicamente, una cimentación directa o superficial (zapatas, losas, emparrillados, etc).

Según su forma de trabajo:

- Pilotes por fuste/flotantes: en aquellos terrenos en los que al no existir un nivel claramente resistente en el que apoyarse, éste transmitirá su carga al terreno fundamentalmente por rozamiento del fuste. Se suelen denominar pilotes “flotantes”. - Pilotes por punta/en columna: en aquellos terrenos en los que al existir, un estrato claramente más resistente a cierta profundidad, las cargas del pilotaje se transmitirán fundamentalmente por punta.

Geometría: presenta forma prismática con longitud mucho mayor que la dimensión transversal media, presentando una profundidad superior a 8 veces su diámetro o ancho. Se asemeja por tanto a una columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya el elemento que le trasmite las cargas (pilar encepado, losa...), motivo por el cual Trabaja a compresión.

Rigidez:

Al objeto de evitar deformaciones en los pilotes, existen dos sistemas básicos de rigidización:

• Encepado: elemento constructivo robusto y fuertemente armado, que tiene como función enlazar los grupos de pilotes, con los pilares o muros estructurales que le trasmiten la carga. Dicha unión se comporta de forma idéntica a las uniones rígidas y se ejecuta mediante el descabezado de los pilotes.



• Arriostramiento: rigidización de pilotes aislados, pilotes por parejas (en la dirección transversal) o encepados a distintas alturas mediante vigas centradoras.

Imagen 238. Pilotes por fuste Imagen 239. Pilotes por punta

Según su procedimiento constructivo:

Según el CTE DB SE C, No se pueden colocar pilotes sin arriostrar, salvo en el caso de pilotes hormigonados in situ con diámetro superior a 1m; y una vez justificada su estabilidad y excentricidad de las cargas.

• Pilotes prefabricados o hincados: el pilote se introduce en el terreno mediante vibración o hinca (percusión con golpes de maza), sin excavaciones previas que fa-

Elementos: debido a la singularidad de los esfuerzos recibidos por los muro, respecto del resto de elementos estructurales de la estructura aérea, cada uno de sus elementos tiene una función específica destinada a estabilizar las acciones del terreno:

ciliten su alojamiento. Pueden estar constituidos por un único tramo, o por la unión de varios tramos, mediante las correspondientes juntas.

• Pilotes perforados, hormigonados o in situ: pilote ejecutado tras excavación del terreno.

• Trasdós: superficie en contacto con el terreno contenido.

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• Intradós: superficie visible y opuesta al trasdós.

• Puntera: parte de la base del muro que queda bajo el intradós y no introducida bajo el terreno. Evita giros del muro hacia el intradós, por empujes del terreno.

• Tacón: parte del cimiento que se introduce en el suelo, para ofrecer una mayor sujeción respecto los esfuerzos horizontales del terreno.

• Talón: parte del cimiento opuesta a la puntera, que queda por debajo del trasdós y bajo el terreno contenido. El peso de las tierrar ejercidas sobre el talón, contrarrestará el potencial giro del muro.

Imagen 240. Pilotes prefabricados Imagen 241. Pilotes in situ

c) Elementos de contención

Conjunto de elementos constructivos destinados a establecer una diferencia de niveles en el terreno, disponiendo pendientes de inclinación mucho mayor a las que permitiría su talud natural (propiciado por su ángulo de rozamiento interno).

En función de su esbeltez, profundidad del anclaje y método de ejecución, distinguiremos dos tipologías básicas de elementos de contención: muros y pantallas de contención.

I. Muros de contención

Definición: elementos de contención destinados a establecer y mantener una diferencia de niveles en el terreno con una pendiente de transición superior a lo que permitiría la resistencia del mismo; transmitiendo a su base y resistiendo con deformaciones admisibles los correspondientes empujes laterales.

Geometría: si bien son elementos esbeltos, esta es considerablemente menor que la de las pantallas, trabajando en función de su forma a compresión pura y/o a flexión.

Imagen 243. Esquema de muro

• Muros a compresión: por gravedad.

• Muros a flexión: en L (estándar, en ménsula, con zarpa, etc).

• Alzado o cuerpo: parte del muro que se levanta a partir de los cimientos de este, y que tiene una altura y un grosor determinados en función de la carga a soportar. Recibe el conjunto de los esfuerzos horizontales del terreno, por lo que trabaja a flexión.

• Muros a flexocompresión: con placas, con contafuertes, por bataches, etc.

Rigidez:

• Construcción: para garantizar su estabilidad durante la ejecución, se suele fabricar desde su parte inferior a su parte superior, y frecuentemente tras vaciado o descarga de su trasdós.

• Anclaje: el anclaje en su base, se realiza mediante cimentación directa y para compensar los empujes horizontales se colocan tacones, en su base.

• Sujeción: no suele tener elementos de sujeción intermedios, por lo que el peso de las tierras sobre su talón y la oposición de la puntera al giro, ayudan a su estabilización.

Materiales: en función de los esfuerzos a soportar (compresiones, flexiones o composición de ambas), se fabricarán a base de hormigón en masa o armado, mampostería, fábrica, etc.

Imagen 242. Tipos de muros según el CTE DB SE C

II. Pantallas de contención

Definición: elementos de contención de tierras que se emplean para:

• Realizar excavaciones verticales en aquellos casos en los que el terreno, los edificios u otras estructuras cimentadas en las inmediaciones de la excavación, no serían estables sin sujeción.

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• Eliminar posibles filtraciones de agua: Si bien no se consideran absolutamente estancas, debiendo pever una impermeabilización suplementaria al propio hormigón (especialmente si construcción bajo nivel freático).

• Asegurar la estabilidad del terreno, frente a fenómenos de sifonamiento.

Geometría: su espesor es despreciable frente a su altura y su longitud (mucha mayor esbeltez que en el caso de los muros de contención), motivo por el cual funciona básicamente a flexión.

Rigidez:

• Construcción: para garantizar su estabilidad durante su ejecución, se fabrica por bataches discontinuos, ejecutados desde la superficie del terreno y previamente al vaciado de éste.

• Anclaje: debido a las elevadas flexiones soportadas, las pantallas requerirán del empotramiento en el terreno por debajo del nivel de excavación (aproximadamente 1/3 de su altura).

Imagen 249. Muros pantalla

• Sujeción: independientemente del anclaje en su base, será conveniente disponer elementos de sujeción cuando la profundidad de la excavación sea superior a los 3 o 4 m (en caso de más de un sótano).

Materiales: dado que los esfuerzos soportados son fundamentalmente flexiones, se suelen fabricar a base de hormigón armado, tanto pretensado como postensado.

Para una mejor comprensión del concepto, se describe gráficamente el proceso genérico de construcción de una muro pantalla in situ (pantallas continuas de hormigón:

• Al exterior: es común estabilizar mediante unas placas que comprimen la pantalla por empuje de barras y cables fijados en un bulbo interor, que trabajan a tracción.

• En sótanos interiores: se suelen apuntalar (comprimir) con los forjados de los distintos niveles.

Imagen 244. En

Imagen 245. Un

Imagen 246. Varios anclajes

Imagen 247.

Imagen 250. Ejecución de murete guía

voladizo

anclaje

Apuntalada

Sistemas básicos de anclaje de pantallas in situ

Tipologías:

• Pantallas Ejecutadas in situ:

• Pantallas continuas de hormigón (muros pantalla).

• Pantallas de pilotes.

• Pantallas a base de elementos prefabricados.

• De paneles de hormigón armado o pretensado, colocados en una zanja previamente excavada.

Imagen 251. Vaciado con

Imagen 252. Colocación de armado

cuchara bivalva

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Imagen 253. Hormigonado por bataches

Imagen 258. Construcción de estructura portante del edificio

7.2.  Estructuras Aéreas

7.2.1.  Tipologías de sistemas estructurales

Si bien existen infinitas clasificaciones sobre las tipologías estructurales existentes, en el presente capítulo analizaremos la casuística más frecuente en cualquier intervención de los servicios de emergencia. Distinguiremos:

• Sistemas adintelados: muros y forjados.

• Sistemas entramados: pilares, forjados y pórticos.

• Sistemas triangulados: vigas, cerchas y pórticos triangulados.

Imagen 254. Vaciado parcial tierras

• Sistemas abovedados: arcos y bovedas.

Imagen 259. Estructuras

Imagen 260. Estructuras

entramadas

adinteladas

Imagen 261. Estructuras

Imagen 262. Estructuras

abovedadas

trianguladas

a) Sistemas adintelados (muros y forjados)

Definición: sistema estructural formado por forjados que transmiten las solicitaciones verticales de la edificación a los muros, que actúan como elemento resistente. Si bien esta tipología se localiza en la gran mayoría de construcciones antiguas, en la actualidad solo se utiliza en edificaciones de escasa altura y superficie (chalés, pequeños locales, cobertizos, etc.).

Imagen 257. Ejecución cimentación edificio

Características:

• Esquema estructural: estructuras generalmente hiperestáticas, donde cada vano trabaja conjuntamente con el contiguo. Propicia por tanto una mayor seguridad frente al colapso, ya que hay una redistribución clara de esfuerzos.

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• Elementos resistentes:

• Verticales: pilares.

• Horizontales: vigas y forjados.

• Pórticos o marcos: unión vigas-pilares generalmente de carácter rígido, que dota al conjunto de mayor resistencia y rigidez (capacidad para transmitir las flexiones y limitar los desplazamientos horizontales simultáneamente), evitando por tanto el colapso. Distinguiremos:

Imagen 263. Sistema constructivo de estructura adintelada

Características:

• Esquema estructural: generalmente son estructuras de tipo isostático, donde cada vano trabaja de forma independiente.

• Entramado de varios pisos: obtenido por combinación de varios marcos rectangulares, en un mismo plano y a diferentes alturas.

• Elementos resistentes:

• Verticales: muros de carga, localizados en fachada delantera y posterior, e interiormente, paralelos a éstos.

• Entramados espaciales: generado por combinación de marcos en dos planos perpendiculares.

• Horizontales:

• Simples: viguetas y vigas.

Materiales:

• Compuestos: forjados y losas:

• Viviendas: hormigón armado y pretensado.

• Materiales:

• Naves industriales: hormigón prefabricado o acero.

• Muros de carga: elementos de fábrica a base de ladrillo cerámico o bloque de hormigón.

c) Sistemas triangulados (vigas, cerchas y pórticos triangulados)

• Forjados: viguetas de madera, acero u hormigón armado y entrevigado de revoltón de ladrillo, bovedillas cerámicas o de hormigón.

b) Sistemas entramados

Imagen 265. Triangulación basica

Definición: se denominan estructuras entramadas a las formadas por elementos básicos resistentes de pequeña sección en relación con su superficie en planta, separados entre sí una cierta distancia y capaces de soportar grandes cargas. Están constituidos tanto por los siguientes elementos:

• Piezas lineales verticales: pilares, soportes o pies derechos. Trabajan a compresión. Frente a las estructuras a base de muros y techos, Las cargas se distribuirán entre los pilares, dejando libres los muros, que únicamente tienen función de cerramiento o distribución.

Imagen 266. Pórtico triangulado Imagen 267. Estructura triangular

Definición: estructuras de carácter reticular a base de barra rectas interconectadas en nudos, dando lugar a triángulos planos (celosías planas) o prismas tridimensionales (celosías espaciales/estructuras estéreas). Debido a su gran esbeltez, se utiliza para la cubrición de espacios diáfanos (sin compartimentaciones ni columnas intermedias, por lo que es muy común su localización en edificaciones industriales o recintos de pública concurrencia (Ej: pabellones deportivos).

• Piezas lineales horizontales: vigas, jácenas o carreras. Trabajan a flexión.

• Piezas inclinadas de arriostramiento.

Características:

• Esquema estructural: independientemente de si el conjunto estructural en el que se incluya, es isostático o hiperestático, el interés de este tipo de estructuras radica en que siempre que las cargas estén aplicadas en los nudos de unión de las barras, éstas trabajan a compresión y tracción, presentando flexiones despreciables.

• Elementos resistentes: en función de su posición y trabajo, las barras que componen una estructura triangular, se denominan como continua:

Imagen 264. Sistema constructivo de estructura entramada

siones horizontales y menores esfuerzos; las tensiones verticales son constantes).

• Cordones: barras en posición horizontal

• Cordón superior o par: conjunto de elementos que forman la cabeza superior. Trabajan usualmente a compresión.

Los puntos más débiles de arcos y bóvedas son las impostas (la base del arco), dado que es el punto donde se concentran las mayores tracciones (esfuerzos horizontales), del arco. Para contrarrestar estos esfuerzos, existen varios sistemas (tirantes, contrafuertes, arbotantes, conjuntos de arcos, etc).

• Cordón inferior o tirante: conjunto de elementos que forman la cabeza inferior de la cercha, Trabajan usualmente a tracción.

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• Materiales: para la fabricación de arcos y bóvedas, Se puede generar un arco a base de cualquier material de fábrica con buena resistencia a compresión, si bien tradicionalmente se fabricaban a base de piedra natural (edificaciones representativas) y en menor medida en ladrillo (resto de edificaciones).

Imagen 268. Partes sistema triangulado

7.2.2.  Elementos constructivos de carácter

Materiales:

estructural

• Madera: material históricamente muy utilizado para la generación de sistemas estructurales de cubierta a base de distintas modalidades de cuchillos: a la molinera, par y picadero, par e hilera, etc.

Frente a las estructuras enterradas, que en contacto con el terreno, le transmite las acciones de la edificación, a la par que estabiliza sus esfuerzos horizontales. La estructura aérea la compondrán el conjunto de elementos portantes, generalmente por encima de la rasante del edificio, que recibe las acciones permanentes, variables y accidentales de la edificación, asegurando:

• Metálicos: gran resistencia, propicia estructuras muy esbeltas y de rápido montaje. Presenta el inconveniente de la protección al fuego.

• Hormigón armado: buena resistencia pero limitada esbeltez. Buena resistencia al fuego.

• Resistencia: mayor o menor capacidad de una estructura para oponerse a la rotura.

• Estabilidad: define la capacidad de esta, para mantener su condición original de equilibrio.

d) Sistemas abovedados (arcos y bóvedas)

Definición: estructura compuesta por un conjunto de dovelas, con función de recoger las cargas verticales situadas sobre él más su propio peso, y transmitir el conjunto ligeramente corregido a la sección o dovela inferior hasta su arranque, a fin de liberar bajo sí vanos, cavidades o pasos.

En función de la disposición de los distintos elementos portantes, lo podremos clasificar dentro de alguna de las siguientes categorías:

a) Verticales. c) Inclinados.

b) Horizontales. d) Elementos de enlace.

Presentan carácter bidimensional (arcos) o tridimensional (bóvedas), pero en ambos casos las luces son bastante limitadas frente a varios de los sistemas anteriores, por lo que en la actualidad sólo se ejecutan en edificaciones singulares.

a) Elementos estructurales verticales

Elementos que reciben y transmiten fundamentalmente las cargas verticales de la edificación, a la par que complementariamente sirven de arriostramiento.

Características:

• Esquema estructural: estructuras de marcado carácter isostático, por lo que en caso de aparecer esfuerzos no previstos, colapsan y se desploman. Los arcos y bóvedas tradicionales recogerán las cargas verticales, conduciéndolas mediante esfuerzos de compresión pura de sus elementos (dovelas), hasta los apoyos (línea de imposta), donde resultarán reacciones más o menos inclinadas (componente vertical + horizontal). Los esfuerzos discurrirán a través de una línea teórica denominada “linea de tensiones”, de acuerdo a la cual:

De acuerdo a las tipologías constructivas ya tratadas en el apartado inmediatamente anterior, distinguiremos los siguientes elementos verticales:

• Sistemas adintelados → Muros de carga.

• Sistemas entramados → Pilares.

• Sistemas triangulares → Pórticos triangulados.

• Sistemas abovedados → Arcos.

I. Muros de carga

• En caso de que la línea de tensiones salga del tercio central de la dovela, aparecerán tracciones entre las dovelas (se abrirán grietas entre las dovelas).

• En caso de que la línea de tensiones salga fuera de la dovela del arco, la dovela afectada se caerá, con el resultado del desplome del conjunto del arco.

• Elementos resistentes: tanto arcos como bóvedas son estructuras de marcado carácter vertical, donde Su geometría propicia la magnitud de sus esfuerzos (análogamente a los funiculares, a mayor flecha, menores ten-

Imagen 269. Muro de

Imagen 270. Muro de

carga con vano

carga ciego

Elementos estructurales verticales que presentan como función principal resistente la recogida de los esfuerzos transferidos por los elementos inclinados (cubiertas) y horizontales (forjados) de la edificación, para acto seguido transmitirlos a los cimientos. Trabajan principalmente a compresión y se apoyan directamente sobre los cimientos.

cian elementos con función estructural y elementos con función de relleno.

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Los muros de carga, se suelen localizar, al menos en las fachadas principales y traseras de los sistemas estructurales adintelados, cumpliendo como función secundaria el cerramiento exterior o división interior.

Imagen 271. Muro conformado Imagen 272. Muro de fábrica

Geometría: definidos por una sección recta y alargada, así como una gran longitud y altura, frente a su espesor despreciable, en todo muro se distinguen tres partes de especial interés estructural:

• Coronación: parte superior, elemento de repartición de cargas.

• Paramento o haz: cuerpo del muro, estructuralmente soporta los menores esfuerzos. En caso de que en el cuerpo de un muro se abre un vano que disminuya su sección, se pondrán elementos a los lados que distribuyan las cargas.

Imagen 273. Muro entramado

I.1. Muros conformados

Dado que las características de los muros de tapial ya han sido suficientemente tratados en la parte inicial del presente manual, nos centraremos a continuación en el estudio de la tipología de muros conformados mas extendidos en las edificaciones actuales, el hormigón armado.

• Intradós: superficie externa del alzado.

• Trasdós/Extradós: superficie interna del alzado, está en contacto con el terreno contenido.

• Base o zócalo: parte esencial, soporta los mayores esfuerzos y es la más resistente.

Definición: elemento de hormigón armado en toda su superficie, debiendo reforzarse con carácter extraordinario en los huecos de puertas y ventanas.

A la dimensión libre entre dos muros de carga paralelos, se le denomina “crujía”.

Geometría:

Rigidez: ante la aparición de esfuerzos horizontales y excentricidades, los muros de carga, se verán arriostrados mediante muros perpendiculares a éstos y denominados “muros de atado”. Los cuales, al tener una función básica de arriostramiento y no portante, presentarán una menor sección.

En función de su espesor, suelen distinguirse dos tipologías de muro claramente diferenciadas:

• e < 15 cm: muros de pequeño espesor, generalmente con resaltos a modo de placas con nervios verticales de refuerzo.

Tipologías:

• Según su procedimiento constructivo: conformados, prefabricados y de fábrica. • Según el material: hormigón armado, fábrica y “entramados” de madera.

• e > 15 cm: muros de espesor constante, en los que la armadura va por las dos caras con recubrimientos.

Rigidez: al margen de las características propiciadas por la tipología de anclaje, La mayor o menor estabilidad del muro, vendrá propiciado por los armados y por potenciales refuerzos como nervios o contrafuertes. En el caso concreto de la rigidez de muros de contención de tierras, será fundamental la potencial trabazón con muros perpendiculares (al de contención), para asegurar un mayor grado de seguridad.

Los tipos de muros que se utilizan con más frecuencia como elemento estructural crítico en la mayoría de las construcciones:

I.1. Muros conformados: a base de materiales amorfos susceptibles de endurecer en obra tras la ejecución del elemento constructivo. (Ej: muros de tapial y hormigón).

I.2. Muros de fábrica: elemento constructivo fabricado mediante la adicción de pequeños elementos prefabricados, que para garantizar su estabilidad y resistencia se disponen según un orden (aparejo), de tal forma que su plano de apoyo se mantenga perpendicular al esfuerzo y queden trabados entre sí, desplazando las juntas verticales (ej.: sillar, sillarejo, ladrillo cerámico, bloque de hormigón, etc). Constituyen la categoría más importante de las tres indicadas.

Imagen 274. Muros conformados

I.2. Muros de fábrica

Definición: elemento formado a base de la adicción de pequeños elementos prefabricados, que Para garantizar su estabilidad y resistencia se disponen según un orden (aparejo),

I.3. Muros entramados: aquellos en los que, a diferencia de los conformados y de fábrica, diferen-

Rigidez: Para evitar deformaciones de los muros de fábrica, las piezas deberán tener una correcta trabazón mediante la disposición de hiladas y aparejos, e incluso refuerzos auxiliares mediante armaduras, según las tipologías analizadas en el epígrafe anterior.

I.3. Muros entramados de madera / mixtos

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Definición: técnica muy frecuente y extendida en la arquitectura popular, mediante la cual se consiguen elementos constructivos mixtos a base de elementos resistentes de madera (armazón o esqueleto), reforzado mediante un relleno a base de paños de fábrica o conformados (cascotes, yesones o ladrillos tomados con mortero de cal –con fines de aislamiento y distribución–).

Geometría: las secciones de madera, presentarán secciones claramente menores que las de pilares aislados, así como de muros de idénticos materiales. Sin embargo, al reforzarse los elementos resistentes mediante muros y paños ciegos (unidos mediante tomiza y clavos), no sufren una disminución de su solidez.

Imagen 275. Muros de fábrica

1. Carrera 2. Cornijal 3. Sobrecarrera 4. Solera 5. Tornapunta 6. Virotillos 7. Basa de piedra 8. Cabecero 9. Larguero 10. Puente 11. Peana 12. Vigueta 13. Zapata 14. Pie derecho 15. Cruz de S.Andrés

de tal forma que su plano de apoyo se mantenga perpendicular al esfuerzo y queden trabados entre sí desplazando las juntas verticales.

Geometría: en función de su espesor y su trabazón, e independientemente de los materiales de los que esté fabricado, según el CTE DB SE F, se distinguen las siguientes tipologías de muros de fábrica:

• Muro de una hoja: muro sin cámara ni sutura continua.

• Muro doblado: muro compuesto por dos hojas paralelas, enlazadas entre sí mediante conectores o armaduras de tendel capaces de transmitir el esfuerzo cortante que se genere entre ambas hojas, de modo que trabajen solidariamente.

Imagen 276. Muros mixtos/entramado de madera

Si bien el muro entramado es una estructura vertical en su conjunto, en función de la disposición de sus elementos en su interior distinguiremos las siguientes piezas.

Muro capuchino: muro compuesto por dos hojas paralelas, eficazmente enlazadas por llaves o armaduras de tendel Sin capacidad para transmitir esfuerzo cortante, con una o ambas hojas soportando cargas verticales. Es similar al muro doblado pero ni las hojas pueden ser menores de 9 cm, ni la cámara de aire superior a 11 cm. Dicha cámara de aire es ya de por sí aislante si bien se puede llenar de fibra de vidrio, lana de roca, poliuretano u otro material aislante.

• Piezas verticales

Pie derecho:

• Definición: elemento estructural fabricado a base de madera dispuesta verticalmente, el cual constituye el elemento vertical básico de las estructuras entramadas de madera.

• Muro careado: muro con piezas de cara vista trabadas con piezas de trasdós, de modo que trabajen solidariamente.

• Resistencia: trabaja a compresión.

• Arranque: en la medida de lo posible tratará de evitarse la humedad del suelo, colocándose entre ambos un elemento de piedra (basa ) o de madera (dado). Si el elemento de arranque es de escasa dimensión o no existe, hay serio riesgo pudrición e incluso de ataque de hongos e insectos xilófagos.

• Muro de tendel hueco: muro en el que las piezas se asientan en los bordes exteriores de sus tablas, con tendeles huecos de dos bandas de mortero ordinario.

• Muro relleno: muro compuesto por dos hojas paralelas, separadas al menos 50 mm, enlazadas con llaves o armaduras de tendel, con la cámara rellena de hormigón, de modo que trabajen solidariamente.

• Coronación: entre pie derecho y carrera horizontal (vigas), se colocarán bien zapatas a modo de capitel, bien sopandas (de mayor longitud que las anteriores, a fin de recoger mejor las cargas de las carreras y aminorar su vano).

• Muro de revestimiento: muro que reviste exteriormente sin traba a otro muro, o a un entramado y no contribuye a su resistencia.

• Variantes/tipologías:

• Muro sin carga: muro no resistente cuya eliminación no perjudica la integridad del resto del edificio.

• Cornijal: pie derecho colocado en una esquina de la estructura entramada.

el conjunto. Visualmente constituyen un aspa con dos ángulos agudos y dos obtusos. Suelen tener menor sección que tornapuntas y pie derechos lo que unido a su elevada longitud, propician que trabajen bien a tracción.

• Riostra: pieza de madera destinada a triangular los espacios rectangulares mediante esfuerzos de tracción.

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Rigidez:

• Esbeltez: los muros entramados, presentan idéntica limitación a la determinada para los pilares: elemento estructural de bajo espesor frente a su altura y longitud, que funciona fundamentalmente a compresión, debiendo limitar la su altura en función de la esbeltez (en función del canto o espesor del elemento constructivo), para evitar peligrosas deformaciones por pandeo no previstas.

Imagen 277. Pie derecho con

Imagen 278. Tomiza

basa y zapata

• Arriostramiento: además de todas las ventajas descritas hasta el momento, la presencia de elementos de arriostramiento (tornapuntas, jabalcones, riostras, cruces de San Andrés, etc), generan una grado extra de seguridad ante potenciales deformaciones.

• Larguero: pie derecho que sirve de jamba de un hueco. Recibe las cargas del cabecero.

• Virotillo: pie derecho de menor longitud que un piso. Recibe y transmite cargas a otros elementos estructurales (verticales, horizontales o inclinados).

Así pues, a igualdad de sección, son evidentes las ventajas propiciadas por una mayor rigidez, que las conseguidas mediante estructuras de fábrica estándar:

• Muchacho: pieza de pequeña sección que transmite cargas de cuarteles (relleno no estructural) o piezas no estructurales. Trabaja a compresión y suelen ser de menor sección que un enano. Es común ubicarlos entre alfeizar y solera inferior.

• Mayores alturas de elementos verticales, • Mayores luces libres en espacios interiores, y

• Mayores dimensiones de los huecos de fachadas, que las conseguidas mediante estructuras de fábrica.

• Piezas horizontales

• Carrera: elemento estructural horizontal de madera, que tiene como misión absorber los esfuerzos del forjado y transmitirlos a los pies derechos. Trabaja a flexión. La longitud máxima de dichos elementos será de 5 m.

Por todo ello, se generalizaron rápidamente en edificaciones de más de una altura.

II. Pilares o soportes

Definición: elementos verticales cuya función consiste en recoger las cargas horizontales del edificio propiciadas fundamentalmente por las vigas (en forjados unidireccionales) o directamente del propio forjado (en forjados bidireccionales) y transmitirlas a las cimentaciones.

• Sobrecarrera: madero de piso que sirve para reforzar a las carreras especialemente sobrecargadas (ej: fachada). A efectos prácticos, supone la ampliación del canto de la carrera.

• Cabecero/Dintel: madero horizontal dispuesto entre dos pies derechos a fin de liberar el espacio inferior para abrir una puerta o una ventana. Equivale al dintel.

En función del material del que estén fabricados, reciben varias denominaciones:

• Puente: madero colocado horizontalmente entre dos pies derechos o entre un pie derecho y la pared. Se diferencia del cabecero en que no libera un vano bajo él.

• Piezas inclinadas

• Tornapuntas: elemento estructural inclinado de madera, que recibe los esfuerzos de un elemento vertical y lo transmite a otro horizontal. Trabaja a compresión.

• Jabalcón: elemento estructural inclinado de madera, que recibe los esfuerzos de un elemento horizontal o inclinado y lo transmite a otro vertical. Trabaja a compresión.

• Cruz de San Andrés: pieza de madera compuesta por dos maderos que tienen la función de arriostrar

Imagen 279. Tipos de columna

• Pilares de hormigón armado

Aunque no necesariamente tengan que estar compuestos por todas ellas, en todo pilar teóricamente podemos distinguir tres partes claramente diferenciadas: la basa o apoyo, el fuste y la cabeza o capitel.

En el caso de tratar con pilares de hormigón armado, si sobre ellos se ejercieran únicamente, compresiones según el eje de la pieza, el hormigón, al ser un material pétreo, soportaría esas compresiones sin necesidad de armadura.

Sin embargo, la rigidez de los nudos hace casi imposible que no existan momentos que produzcan flexiones (y por tanto tracciones), que el hormigón en masa es incapaz de soportar.

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Capitel: parte superior de un pilar, que Recibe los esfuerzos de los elementos horizontales.

Por otra parte, las jaulas de acero dificultan potenciales aplastamientos.

Fuste: cuerpo del pilar.

Tampoco sabemos cuándo un pilar, puede perder su equilibrio por sobrecargas o por acciones externas (vientos, etc), generando pandeo (= flexion compuesta), con la consiguiente necesidad de disponer armadura.

Basa o apoyo: elemento constructivo a través del cual los soportes transmiten los esfuerzos al cimiento de manera que éste pueda resistirlos.

Imagen 280. Geometría de la

columna

Por todo lo anterior, Los pilares de hormigón armado siempre presentarán armaduras longitudinales (absorben pandeos), auxiliadas por estribos, zunchos, etc.

Al ser piezas lineales que trabajan principalmente a compresión, su longitud máxima vendrá determinada por su esbeltez o posibilidad de pandeo.

III. Pórticos o marcos

Rigidez: Distinguiremos Los dos casos más frecuentes: acero y hormigón armado

Definición: Unión vigas-pilares generalmente de carácter rígido, que dota al conjunto de mayor resistencia y rigidez (capacidad para limitar los desplazamientos horizontales), evitando por tanto el colapso.

• Soportes de acero

Dado que el material que constituye el cimiento (normalmente hormigón) es menos resistente que el acero del soporte, será común el uso de placas y elementos de reparto.

Imagen 281. Distribución de esfuerzos con placa y sin placa

Imagen 283. Transmisión

momentos flectores

Imagen 282. Elementos de la

Imagen 285. Marcos I Imagen 286. Marcos II

placa

Para poder absorber todos los esfuerzos a los que está sometida, la basa de un soporte de acero, estará constituida por una placa de base, cartelas de rigidez y pernos de anclaje:

Geometría: conceptualmente se trata de una estructura triangulada que prescinde de su cordón inferior. Sin embargo, a diferencia de éstas, las cargas no suelen ser aplicadas en sus nudos por lo que principalmente trabajan a flexión, a la par que absorben los esfuerzos horizontales.

• Compresión axial, vertical hacia abajo: transmitidos por la placa de base rigidizada por cartelas si son necesarias, y actuando los pernos como armadura del hormigón.

Rigidez: la unión pilares vigas mediante uniones articuladas o mejor aún, empotradas, incrementarán notablemente la resistencia a las deformaciones del conjunto, dando lugar a estructuras de grandes luces, con pequeños cantos, espe-

• Tracción axial, vertical hacia arriba (menos frecuente): Los esfuerzos verticales hacia arriba, de tracción, son transmitidos por los pernos de anclaje.

• Momento flector: transmitido por la combinación de la compresión bajo un borde de la placa de asiento y la tracción en los pernos de anclaje del extremo opuesto.

• Otros: esfuerzo cortante u horizontal (viento, sismo, etc.)

rígida

semirrígida

flexible

• Momento torsor (muy raro).

En la actualidad, tanto arcos como bóvedas presentan luces bastante limitadas frente a los sistemas adintelados, porticados o cerchas, por lo que en la actualidad sólo se ejecutan en edificaciones singulares.

cialmente apropiadas para la cubrición de espacios diáfanos (pabellones deportivos, espacios industriales), etc.

En función de las uniones de sus elementos (articulaciones y empotramientos), la rigidez variará, de manera que si bien a base de empotramientos las luces a cubrir pueden ser mayores, se generarán reacciones (fuerzas y momentos), de mucha mayor cuantía, que deberán absorberse.

Partes de un arco: los agruparemos en los siguientes apartados: elementos, dimensiones, líneas, superficies, juntas y molduras.

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• Elementos:

Nudos: la ejecución de los nudos de acero, será el elemento fundamental para definir su rigidez, por lo que según el CTE DB SE-A: Las uniones resistentes a esfuerzo de flexión de estructuras de acero, podemos clasificarlas como:

• Centro: punto de referencia geométrica del arco. Puede haber más de un centro y puede localizarse por encima o por debajo de sus arranques.

• Vértice: punto más alto del arco. También se denomina ápice.

• Rígidas: empotramiento con transmisión de momentos. El giro del nudo es igual al de las barras a él unidas, manteniéndose los ángulos que forman entre sí las piezas enlazadas. Modos de ejecución:

• Arranques: puntos de nacimiento del arco, son sus extremos inferiores y se localizan sobre la cara superior de la imposta

• Atornilladas: tornillos calibrados o de alta resistencia.

• Dovela: pieza en forma de cuña, de carácter radial y usualmente sin vértice, cuya parte interior unida a las de sus vecinas, forma el intradós de un arco. El nº de dovelas que forma un arco suele ser impar.

• Soldadas: soldado de las almas en cuantía superior a 2/3. Es también común el uso de de rigidizadores que materialicen la continuidad de las alas a través del soporte.

• Clave/Llave: dovela central de un arco. Suele ser más estética y ornamental que las demás.

• Semirrígidas: uniones flexibles en las que se produce un giro relativo entre las barras enlazadas en el nudo, pero existiendo una transmisión de momentos.

• Contraclaves: dovelas inmediatas a un clave.

• Salmeres o almohadas: primera dovela inmediata al arranque.

• Simples: articulación en las que las barra se unen al nudo sin coartar sus giros. Se alterarán los ángulos que forman entre sí las piezas entrelazadas y no aparecerán momentos. Si bien históricamente se ejecutaba mediante roblonado, en la actualidad se puede ejecutan mediante atornillado o soldadura (Únicamente se soldarán las almas, en un porcentaje máximo de 2/3, dado que si suelda una cuantía mayor, empezarán a aparecer momentos).

• Imposta: hilada (en ocasiones voladiza), sobre la que se asienta un arco.

• Estribos: macizos de fábrica entre los que se tiende un arco.

• Riñones: zonas intermedias del arco comprendidas entre el salmer y la clave.

• Tímpano o recalzo: parte en forma de enjuta (espacio arco-dintel) que descansa sobre los riñones. No tiene ninguna función estructural, por lo que puede no existir.

Los pórticos triangulados son estructuras análogas a las desarrolladas en el epígrafe inmediatamente anterior, con las siguientes particularidades.

• Dimensiones:

• Luz: distancia horizontal medida entre los arranques.

Imagen 290. Pórtico triangulado

• Flecha, montea o sagita: altura del arco respecto de la línea de arranque.

Geometría: las presentes estructuras alcanzan esbelteces aun mayores que las de los pórticos de estructuras entramadas.

• Peralte: exceso de dimensión de la flecha sobre la semiluz.

Rigidez: la triangulación de la totalidad de las presentes estructuras propiciarán su estabilidad.

• Profundidad o ancho: dimensión del arco en dirección normal a su plano. Por regla general, coincide con el ancho del muro correspondiente.

IV. Arcos

• Espesor o canto: distancia comprendida entre el intradós y trasdós del arco.

Definición: elemento constructivo de carácter lineal, dispuesto en planos verticales, cuya función es la de recoger las cargas verticales situadas sobre él y transmitirlas/descargarlas en los distintos elementos estructurales situados bajo él, a fin de liberar bajo sí vanos, cavidades o pasos.

• Esbeltez: relación entre la flecha y la luz. Se expresa generalmente como fracción (1/2, 1/4, etc).

• Líneas:

• Línea de presiones: línea definida por los puntos de paso de las sucesivas resultantes parciales de presión en las correspondientes secciones del arco. • Línea de arranque: línea que une los puntos de arranque del arco.

• Superficies:

• Frente/plano: plano definido por su paramento frontal. Imagen 291. Partes de un arco

• Intradós: superficie definida por el paramento interior del arco. Su punto más alto recibe el nombre de vértice, y la línea de vértices, espinazo.

El conjunto de las cargas verticales recogidas por el arco y concentradas en su base, se transmitirá a los estribos o soportes mediante esfuerzos inclinados (resultante vectorial de esfuerzos verticales + horizontales), cuya peligrosa componente horizontal, será de mayor o menor magnitud según la inclinación de la línea de presiones y por tanto del arco.

• Trasdós: superficie definida por el paramento superior del arco.

• Mocheta o telar: plano normal al frente del arco, que limita el estribo.

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Geometría: los arcos son estructuras verticales basadas en la yuxtaposición de dovelas que persiguen la trasmisión preferente de esfuerzos de compresión, resultando por ello fundamental, el preciso acoplamiento de las piezas.

Imagen 296. Cargas del arco

A igualdad de cargas verticales a soportar, generará mayores esfuerzos internos y reacciones en su base, un arco rebajado que uno estilizado.

Dado que los esfuerzos discurrirán a través de la “línea de presiones”, de acuerdo a esta:

• En el caso de que la línea de tensiones salga del tercio central de la dovela, aparecerán tracciones entre las dovelas (se abrirán grietas entre las dovelas).

• En el caso de que la línea de tensiones salga fuera de la dovela del arco, la dovela afectada se caerá, con el resultado del desplome del conjunto del arco.

Rigidez:

Tal y como se ha expuesto en el epígrafe anterior, al objeto de asegurar la estabilidad estructural del conjunto de arcos y bóvedas, se hará especial hincapié, en la línea de presiones lleve el trazado adecuado, Lo que conllevará una especial atención o control de los esfuerzos horizontales en la base del arco, que es donde presentan mayor magnitud.

Existen varios sistemas constructivos para la estabilización de dichos esfuerzos horizontales:

Imagen 292. Arcos

• Tirantes: elemento horizontal de pequeño espesor que trabaja únicamente a tracción. Se puede ubicar a distintas alturas del arco, pero el lugar donde presentará mayor efectividad, será entre sus arranques.

Para lograr que el arco funcione únicamente a compresión, su generatriz debe adaptarse todo lo posible al antifunicular (forma inversa al funicular o figura de reparto de las verdaderas cargas de la estructura) de las cargas, lo cual Es difícil de conseguir por la no uniformidad de las cargas recibidas.

• Contrafuertes: sistema estructural consistente en la colocación de una importante cantidad de material macizo, cuyo peso corrija hacia una mayor verticalidad la resultante total de las acciones en la base del arco. Las fuerzas horizontales, por tanto, no se eliminan ni disminuyen, sino que se tratan de “redirigir”. Por ello, la práctica era la acumulación de gran cantidad de materia junto a los muros en los que se apoyaban los arcos, que trabajase a compresión. Propiciando edificaciones de no excesiva altura, con ventanas pequeñas al exterior y con interiores oscuros. Ej: iglesias románicas.

Imagen 293. Funicular y Antifunicular Imagen 294. Arco

• Arbotantes: evolución tecnológica del sistema de contrafuertes que propicia una mayor absorción de esfuerzos horizontales con sistemas constructivos más esbeltos que los contrafuertes y separados de los muros en los que se apoyan los arcos y bóvedas. Las edificaciones resultantes son de mucha mayor altura y grandes ventanas que dotan de iluminación natural al interior de las edificaciones. Ej: iglesias góticas.

• Sistemas de arcos: sistema estructural consistente en un conjunto de arcos situados en crujías paralelas, de manera que Los esfuerzos horizontales se van compensando con los arcos situados en sus laterales inmediatos.

Imagen 295. Arco como antifunicular

Tipologías:

b) Elementos estructurales horizontales

• Según su función estructural: aligerantes y estructurales.

Elementos constructivos de eje o directriz lineal horizontal, que reciben y transmiten las cargas verticales de la edificación a los elementos portantes de carácter vertical.

• Según su geomería: un centro, dos centros, tres o más centros

Distinguiremos dos grandes grupos de elementos horizontales:

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Tipos de arcos en función de su función estructural:

• Simples: viguetas y vigas.

Los arcos pueden ser:

• Compuestos: forjados y losas

• Aligerantes, forman parte del propio muro y tienen por objeto aligerarlo (arcos ciegos) o poder abrir huecos en él.

I. Elementos simples: viguetas y vigas

• Estructurales, con una función constructiva de soporte y transmisión de cargas. Consideramos en este caso tres tipos de arcos:

Elementos estructurales lineales que, sustentados en pilares o muros, conforman un entramado horizontal que trabaja principalmente a flexión.

• Arcos que cubren la luz entre pilastras o columnas. Son la alternativa al dintel en estructuras porticadas.

I.1. Viguetas

Definición: elemento estructural horizontal simple, de entidad menor. Constituye el elemento resistente fundamental en forjados estándar, recoge las cargas de cada piso y las transmite a las vigas.

• Arcos de refuerzo de bóvedas y cúpulas.

• Arcos de contrarresto, caso típico de los arbotantes, que permiten sujetar empujes laterales producidos por bóvedas u otros arcos sin necesidad de recurrir a pesados muros.

Geometría y dimensiones:

Tipos de arcos en función de su geometría:

• Esfuerzos: debido a su geometría horizontal, trabaja a flexión.

• Arcos de un solo centro:

• Apoyos: se apoyan en los muros o vigas manteniendo una distancia entre apoyos no superiores a 6 m, para que sea una escuadría económica.

El ejemplo más claro son las VPO (Viviendas de Protección Oficial), las cuales suelen tener un fondo de 12m, con una única línea intermedia de pilares entre la fachada y el fondo de la vivienda.

De medio

punto Rebajado Peraltado De herradura

• Separaciones: dado que se complementan con los elementos de entrevigado (bovedillas cerámicas, revoltones, etc) para la ejecución de los forjados, se localizarán normalmente a distancias comprendidas entre 0,60 m y 0,90 m (tamaño de bovedillas prefabricadas) aunque la separación puede ser mayor, hasta 1,20 m, dependiendo de las cargas que deban resistir y del posible espesor del forjado.

Imagen 297. Arcos de un solo centro

• Arcos de dos centros:

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• Tipos de viguetas según su morfología:

Imagen 298. Arcos de dos centros

Al objeto de desarrollar de la manera más adecuada el presente epígrafe al objeto del manual, en el presente epígrafe nos centraremos en el desarrollo de viguetas de hormigón armado, distinguiendo las siguientes modalidades:

• Arcos de tres y cuatro centros:

• Viguetas in situ (acero de armar): nervios resistentes construidos íntegramente en obra, a base de barras de acero corrugado B400/500 (S/SD), para una vez colocadas, hormigonarlas con “hormigón en masa”. Lógicamente, necesitan un encofrado continuo, conformándose cada nervio como una pequeña viga.

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• Semiviguetas: elemento longitudinal de hormigón pretensado, parcialmente prefabricado en instalación fija exterior a la obra y diseñado para soportar cargas producidas en los forjados de pisos o de cubiertas. Las semiviguetas son elementos “semirresistentes”, dado que no se fabrican completamente, sino que presentan la particularidad de que los armados de negativos siempre aparecen descubiertos, debiendo hormigonarse in situ.

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Imagen 299. Arcos de tres y cuatro centros

Por tanto, hasta que no se haya hormigonado el conjunto del forjado, la semivigueta no adquirirá la totalidad de su resistencia.

• Vigueta (o vigueta autoportante): elemento logitudinal a base de hormigón pretensado, fabricado como en el caso de las semiviguetas en instalación exterior a la obra. A diferencia de las semiviguetas, las viguetas son elementos “resistentes” ya que al fabricarse íntegramente, están dotadas desde el primer momento de su capacidad portante total.

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Imagen 305. Viguetas sobre

Imagen 306. Viguetas sobre vigas

Así mismo, los forjados de viguetas se definen como autoportantes, ya que aquellos en que se coloca, no necesitarán de sopandas intermedias para su sustentación durante la fase de ejecución.

muros de carga

transmitirlos a las vigas. Según el material y su esbeltez, se suelen atirantar con zoquetes para asegurar una correcta estabilidad del elemento constructivo.

Como todos los elementos prefabricados, sus armados se fabrican a base de alambres de acero grafilados (alambres no lisos: con grafilas (dibujo) que favorezca su adherencia al hormigón) de las clases Y1570/1670/1770/1860.

• Vigueta coja: vigueta que apoya en un brochal.

• Brochal: pieza encastrada entre muro y vigueta o entre dos viguetas, a fin de liberar una porción de forjado y posibilitar la apertura de un hueco (escalera, etc).

• Losa alveolar pretensada: elemento estructural plano de hormigón pretensado, prefabricado en instalación fija exterior a la obra, aligerado de peso mediante alveolos longitudinales, y diseñado para soportar las cargas producidas en los forjados.

• Zoquete: elemento auxiliar para arriostramiento de las viguetas de forjados de madera, colocadas a medios o tercios.

I.2. Vigas

Supone la evolución del concepto de la vigueta, pudiéndose asemejar a un grupo de viguetas paralelas unidas solidariamente, por lo que con cantos similares a los de las viguetas pretensadas, podrá cubrir luces mucho mayores.

Materiales: son las vigas, elemento estructural horizontal de entidad mayor, cuya función es recibir las cargas de los pisos a través de la viguetas y transmitirlas a los distintos elementos verticales.

Como todos los elementos prefabricados, se fabricará a base de alambres a base de acero Y1570/1670/1770/1860. Sus juntas laterales están especialmente diseñadas para que, una vez rellenadas de hormigón, puedan transmitir esfuerzos de cortantes a las losas adyacentes.

En función del material utilizado en su fabricación, recibirán distintas denominaciones:

Geometría y dimensiones:

• Esfuerzos: su forma de trabajo es igual a la de las viguetas pero con cargas mayores y por tanto, con dimensiones máyores.

• Apoyos: transmitirán cargas a pilares y muros

Imagen 300. Viguetas in situ Imagen 301. Semiviguetas armadas

• Secciones: la sección idónea de las vigas, es aquella con la mayor dimensión vertical posible, con objeto de que tenga el mayor momento de inercia posible con respecto al eje horizontal (resistencia a deformarse en sentido vertical) y por tanto, la mayor resistencia a flexión y cortante.

Mientras en madera, dicha inercia se logra con secciones rectangulares, en estructuras metálicas suele utilizarse los perfiles en forma de I ó doble T.

Imagen 302. Semiviguetas

Imagen 303.

Imagen 304. Losa

pretensadas

Viguetas

alveolar

Tipos de vigas según su forma respecto el forjado:

Rigidez:

• Vigas con cuelgue: con canto superior al del forjado, sobresaliendo por su parte inferior. Trabajan mejor ya que, a igual sección que las vigas planas, tienen mucha mayor inercia en el eje vertical, que las vigas planas.

En función del apoyo de las viguetas y sus potenciales deformaciones, distinguiremos las siguientes tipologías de viguetas:

• Vigas planas o rata: quedan embebidas en el canto del forjado. Facilitan la distribución interior del edificio y abaratan las terminaciones (guarnecidos de techo, etc.),

• Vigueta estandar: elemento estructural horizontal de menor sección que las carreras, cuya función es la absorción de los esfuerzos propios del suelo del piso y

• Vigas de hormigón:

aunque, a partir de cierta distancia (para espesores normales de forjado está en los 6 m aprox.) entre apoyos, pueden dar lugar a flechas no admisibles.

Cuando el material utilizado es hormigón, la flexión de la viga origina tracciones obligando en dicho punto al uso de barras longitudinales de acero. Dichas barras habrán de situarse en las zonas de flexiones máximas, localizándose en los vanos (momentos flectores positivos), y en los nudos (momentos flectores negativos). Por ello, en dichas ubicaciones se concentra la mayor cantidad de acero.

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Imagen 307. Viga plana Imagen 308. Viga de cuelgue

Por otra parte, una pieza sometida a flexión lo está también a esfuerzo cortante, por lo que además de las barras longitudinales de tracción y compresión, necesitaremos dos tipos de armadura transversal: los cercos y la armadura necesaria para absorber el cortante.

•• Vigas de acero:

En relación con los perfiles estudiados con anterioridad en este manual, localizaremos básicamente en vigas y viguetas los siguientes modelos de perfiles:

Imagen 309. Vigas de vanos aislado y vigas continuas

Rigidez:

• Perfiles simples:

La mayor o menor capacidad de deformación de las vigas, vendrá definida por su esbeltez, o lo que es lo mismo, por los nudos de atado en sus extremos, distinguiéndose las siguientes tipologías:

• En forma de I: IPN e IPE

• En forma de H: HEB, HEA y HEM.

• Perfiles compuestos: UPN en cajón o doble UPN abierto.

• Vigas apoyadas. no suele darse en el hormigón, en que los nudos son, por naturaleza, rígidos o empotrados.

• Otros perfiles: Perfiles en Z (correas de cubiertas).

• Vigas empotradas: vigas con anclajes rígidos en sus extremos (empotradas). Son la tipología más común es estructuras de hormigón armado.

•• Vigas trianguladas

Estructura triangulada de carácter horizontal, con características generales análogas a lo recogido en los epígrafes anteriores para vigas y con las siguientes particularidades.

• Vigas en voladizo. en el caso de viga en voladizo, tan importante como la disposición de las armaduras, es el necesario anclaje de las mismas para equilibrar el momento de vuelco. El voladizo puede producirse como ménsula o, lo que es más corriente, como continuidad de una viga de varios tramos.

Geometría: Si bien hay innumerables modelos de vigas trianguladas con propiedades específicas, analizaremos la geometría de varios modelos básicos, para comprender el comportamiento mecánico de sus elementos ante una potencial intervención.

• Vigas continuas: vigas apoyadas continuas apoyadas en varios tramos a lo largo de su longitud. Presentan como ventaja respecto a las vigas que van cubriendo tramos individuales, una menor canto y un consiguiente ahorro económico.

• Vigas Pratt/Howe: vigas trianguladas formadas por idénticos elementos colocados de forma diferenciada:

• Tipo Pratt: se obtienen adosando triángulos rectángulos, en número par, de manera que las diagonales simétricas se corten en la parte inferior de la viga. Sus montantes trabajan a compresión, mientras que sus diagonales lo hacen a tracción.

Así mismo, el comportamiento del material influirá en la rigidez de la pieza, siendo hormigón y madera, los dos casos más frecuentes, resaltando las particularidades de cada uno de ellos respecto lo visto en los epígrafes anteriores:

• Vigas de madera:

• Tipo Howe: semejante a la anterior pero las diagonales simétricas se cortan por la parte superior de la viga. Su geometría inversa respecto la viga anterior, propicia que sus diagonales trabajen a compresión, siendo susceptibles de sufrir pandeo. Por ello, no son una buena solución.

Las vigas de madera reciben el nombre específico de carreras, apoyándose sobre ellas las viguetas directamente. Además, frecuentemente se dispone encima las sobrecarreras que aprisiona las viguetas sirviendo además de elemento de arriostramiento.

Imagen 310. Vigas de madera

Imagen 311. Viga Pratt y viga Howe

•• Clasificación:

• Viga Warren: viga formada a base de triángulos isósceles o equiláteros, de manera que todas las diagonales tengan la misma longitud. Típicamente en una celosía de este tipo y con cargas verticales aplicadas en sus nudos superiores, las diagonales presentan alternativamente compresión y tracción. Esto, que es desfavorable desde el punto de vista resistente, presenta en cambio una ventaja constructiva: si las cargas son variables sobre la parte superior de la celosía (como por ejemplo en una pasarela), por lo que la celosía presenta resistencia similar para diversas configuraciones de carga.

• Según su sistema de ejecución: in situ, semiprefabricados y prefabricados.

• Según el tipo de armadura: armados y pretensados.

• Según su geometría: unidireccionales y bidireccionales.

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• Según el material empleado: madera, metal y hormigón armado.

II.1.1. Según su sistema de ejecución

• Forjados in situ: forjados en los que los elementos resistentes (nervios), son construidos en la propia obra.

II. Elementos compuestos

II.1. Forjados

Definición: se denomina forjado a un elemento estructural, generalmente horizontal y en ocasiones inclinado, que trabajando fundamentalmente a flexión, es capaz de transmitir las cargas que soporta (estructurales o de uso), así como su propio peso, a los demás elementos de la estructura (vigas, pilares, muros...); creando un espacio horizontal practicable.

Imagen 315. In situ

• Forjados semiprefabricados: los elementos resis ntes se constituyen a base de viguetas resistentes o semiviguetas semirresistentes (ambas prefabricadas), piezas de entrevigado y hormigón colocado in situ, con sus correspondientes armaduras.

Imagen 316. Semiprefabricado

• Forjados prefabricados: los paños del forjado (elementos resistentes+ entrevigado) vienen prefabricados en talleres especializados y transportados a pie de obra, donde se realizan tareas mínimas de montaje en obra.

Imagen 314. Flexión

Funciones: Los forjados cumplen una doble función estructural:

• Portantes:

• Recibir las cargas correspondientes a su uso y transmitirlas a las vigas y/o pilares y, a través de éstos, a la cimentación y al terreno.

• No sufrir deformaciones ni vibraciones excesivas

• Cuando se asocian monolíticamente a las vigas, incrementar la capacidad resistente a flexión y torsión de éstas.

• Arriostramiento:

• Solidarizar horizontalmente los entramados a nivel de cada planta, asegurando la estabilidad del conjunto de la edificación.

Imagen 317. Prefabricado

• Contribuir a la reducción de la longitud de pandeo de los pilares aportando rigidez horizontal.

II.1.2. Según el tipo de armadura

Elementos:

• Forjados armados: la armadura es pasiva, es decir, no actúa hasta que el forjado está hormigonado y entra en carga una vez desapeado. Todos los forjados o losas in situ son forjados armados.

• Elementos resistentes: de acuerdo al material con que se constituye el elemento resistente, el forjado adopta el nombre de este material. Encontraremos por tanto forjados unidireccionales de madera, metálicos o de hormigón.

• Forjados pretensados: la armadura es activa, es decir, actúa antes del hormigonado in situ y del desapeo del forjado. Son pretensados los forjados unidireccionales de viguetas pretensadas o placas alveolares.

• Elementos de entrevigado: los elementos entre viguetas o  revoltones  tienen la función de aligerar el peso del forjado; Se construyen principalmente en bovedillas cerámicas, hormigón aligerado o porexpan y no tienen ninguna función resistente.

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• Forjados postesados: son forjados en los que la armadura activa entra en carga después del hormigonado in situ y antes del desapeo.

• Capa de compresión: tiene la misión de transmitir las cargas a las viguetas.

b) Forjados bidireccionales: Forjado que trabaja o transmite los esfuerzos en dos direcciones, generalmente ortogonales.

Apoyos: transmiten las cargas a:

• Vigas en dos direcciones: placas.

• Directamente a los pilares: losas o forjados reticulares.

Imagen 318. Forjados armados Imagen 319. Forjados pretensados

Imagen 323. Forjados de placas

sobre vigas. Imagen 324. Forjados reticulares.

Imagen 320. Forjados postensados

Tipologías: a) Losa maciza, b) Forjado reticular

II.1.3. Según su geometría

De acuerdo a la geometría o disposición de los distintos elementos resistentes de un forjado, se determinará el sistema de transmisión de cargas, distinguiéndose las siguientes tipologías básicas:

II.1.4. Según el material:

a)  Madera:

Elementos

a) Forjados unidireccionales: los que debido a su organización resistente, sólo son capaces de transmitir cargas a los apoyos según una única dirección. También se consideran como tal, los que no siéndolo por su organización interna, encuentran apoyo válido para la transmisión de cargas según una única dirección.

• Elementos resistentes: forjado resuelto con viguetas de madera, con luz y cantos necesarios, colocadas paralelas y uniformemente espaciadas, según el entrevigado que se vaya a realizar.

• Elementos de entrevigado (en su caso): a base de revoltones (mezcla de yeso y cascotes), sin ninguna función portante. Para su ejecución se disponían sobre dos roscas de ladrillo o directamente reforzados con tomizas o clavos para mejorar la adherencia a la vigueta resistente.

Imagen 321. Apoyo en vigas Imagen 322. Apoyo en muros

Apoyo: se apoyan o unen a la estructura portante a través de los bordes, jácenas/vigas, (y éstas, a los soportes) o a muros de carga, los cuales van dispuestos en una sola dirección.

Imagen 325. Elementos resistentes Imagen 326. Revoltón

• Capa de compresión: con objeto de repartir las cargas entre los elementos resistentes, a la par que arriostrar el conjunto, se disponían tableros simples y dobles por su parte superior.

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Imagen 327. Tablero madera

Imagen 331. Apoyo de forjado en mechinales

Adherencia: Ante la necesidad de lograr una adecuada adherencia entre revoltones (si existiesen) y madera, se disponía en el forjado tomizas (cuerdas de esparto), que trabasen ambos materiales, logrando que trabajasen en conjunto.

Imagen 328. Estructura tablero de madera

Geometría:

• Luces: las luces a cubrir por forjados de madera presentan luces limitadas a unos 4 m. Para cubrir espacios mayores, la solución más común será dividir transversalmente las crujías mediante vigas de madera, donde apoyen las viguetas.

• Huecos: para la apertura de huecos en el forjado, se reurrirán a brochales y viguetas cojas.

Rigidez:

Imagen 332. Tomiza

Zoquetes / Enzoquetado: Elemento auxiliar para arriostramiento de las viguetas de forjado, colocadas a medios o tercios.

b)  Metal

Elementos

• Elementos resistentes: Resueltos a base de perfiles normalizados de acero. Generalmente en forma de I, o doble T, dado que presentan una mayor inercia en el eje vertical.

• Elementos de entrevigado: Es común la presencia de elementos cerámicos como elementos de entrevigado, distinguiendo dos tipologías básicas:

Imagen 329. Zoquetes / Enzoquetado

• Con tablero apoyado en los elementos resistentes: el tablero se realiza con rasilla apoyado en el ala inferior del perfil, dándole forma de arco para absorber mejor los esfuerzos.

Apoyo: Con objeto de evitar la disminución de la rigidez del muro en el apoyo de las viguetas mediante cajeados continuos, se recomienda que el apoyo de éstas no se realice nunca directamente sobre el muro, sino que lo haga sobre las carreras o durmientes colocados sobre éste e impermeabilizadas.

Si no existe la viga carrera o durmiente, cada vigueta se aloja en un mechinal u orificio dejado en el muro, apoyada sobre nudillos de madera. Este procedimiento, además de ser más efectivo estructuralmente, es más económico.

Imagen 333. Viguetas metálicas y entrevigado sobre rasilla

• Con tablero embebido en los elementos resistentes:

Este último caso es el más común y actualmente se utilizan bovedillas de cerámica.

Imagen 334. Viguetas metálicas y entrevigado

Imagen 330. Apoyo de forjado en durmiente

de bovedilla

• Armados de negativos: absorben los flectores negativos, por lo que se disponen en la parte superior del nervio.

La capa de compresión es capa de reparto de cargas a base acero en barras o mallazo.

Geometría:

• Luces: las luces propiciadas por los elementos resistentes de acero, serán un 50% superiores a las cubiertas por forjados de madera (hasta 6 m).

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Por ello, en todo nervio resistente de un forjado, a los armados de la cara superior se les denominará de negativos y a los de la cara inferior, de positivos.

• Huecos: la apertura de huecos en forjado mediante brochales y viguetas cojas, será mucho más sencillas de ejecutar que en los forjados de madera y hormigón armado, debido a la amplia varidad de uniones disponibles en estructuras de acero.

Imagen 336. Armados

Rigidez:

c.2. Elementos de entrevigado (Bovedillas):

Nudos: la capacidad del acero para crear uniones rígidas, posibilitará una mayor rigidez y por tanto menores deformaciones y estabilidad.

• Conjunto de piezas prefabricadas dispuestos entre las viguetas o nervios los nervios del forjado a fin de aligerarlo (quitar peso al forjado), además de buscar el ahorro económico a la hora de ejecutarlo, usando el material estrictamente necesario.

c)  Hormigón armado

Forjado de hormigón y acero ampliamente utilizado en las construcciones actuales, cuya estructura genérica es idéntica a las tipologías ya estudiadas, existiendo variantes específicas.

Los elementos de entrevigado pueden tener dimensiones entre 0,60 m y 0,90 m, dependiendo de los módulos entre los ejes de nervios o viguetas. La medida entre ejes más popularizada, son los 70cm.

c.1. Forjados unidireccionales

Los forjados unidireccionales de hormigón armado están compuestos de los siguientes elementos:

Características:

• Si bien las bovedillas no son elementos estructurales, a efectos de evitar potenciales accidentes en obra, deberán soportar el peso de una persona (de 100 Kg) estando éstas apoyadas en sus bordes (resistencia a flexión de 1KN).

•• Elementos resistentes:

Dado que Los forjados son elementos horizontales que reciben cargas verticales, trabajarán a flexión (compresión + tracción), por lo que toda parte resistente de dichos elementos constructivos deberán llevar en mayor o menor medida acero que soporte los esfuerzos de tracción; y además complemente al hormigón para soportar las compresiones y el cortante, logrando elementos resistentes de menos canto.

• Las muescas deben permitir que el fondo penda de la cara inferior de las viguetas por lo menos en 5 mm, dejando entre vigueta y bloque unas cuñas de 5 mm de abertura para evitar fisuras en el tendido del yeso.

Si bien el entrevigado puede estar compuesto de cualquier elemento o material que cumpla dichas prescripciones, la estandarización de la actividad constructiva ha propiciado la popularización de las bovedillas prefabricadas cerámicas, de hormigón y poliestireno expandido.

Dado que una vez ejecutado el elemento constructivo no tiene ninguna función portante, una vez ejecutado el forjado, se pueden retirar o demoler. Es muy común, que con el paso de los años se produzca el desprendimiento de bovedillas cerámicas por pérdida de adherencia con el hormigón, no suponiendo dicha acción ninguna muestra de patología en sí misma.

Imagen 335. Forjados unidireccionales

Tal y como se analizan en la representación grafica de los momentos páginas atrás, los esfuerzos de tracción y por tanto la ubicación de los armados, según el criterio de representación indicado en el presente manual, se corresponderán con los situados por la parte inferior del gráfico y los negativos (compresiones) en la parte superior.

Imagen 337. Ceramicas Imagen 338. Porexpan

Dicha resultante de momentos, tiene su reflejo a la hora de disponer los dos distintos tipos de armados:

• Armados de positivos: al hacer frente a los momentos flectores positivos, el acero dispuesto para absorber dichas flexiones, se deberá colocar en la parte inferior del nervio.

Imagen 339. Hormigón Imagen 340. Especiales

• Huecos pequeñas dimensiones (tamaño inferior al existente entre dos nervios o viguetas). Previamente al hormigonado, se preverán pasatubos que eviten que entre el hormigón en dicha localización, posibilitando luego la colocación de la instalación o elemento previsto.

La capa de compresión, también denominada losa superior de hormigón, es el elemento formado por el hormigón vertido en obra y las armaduras correspondientes, destinado a repartir (sobre los nervios resistentes), las distintas cargas aplicadas sobre el forjado.

Las armaduras se colocarán mediante mallas electrosoldadas mediante barras o alambres en posiciones ortogonales, con resistencias idénticas a las de barras de acero corrugado.

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• Huecos de grandes dimensiones (tamaño superior al existente entre dos nervios o viguetas. De manera análoga a otros forjados, se utilizarán brochales y viguetas cojas, presentando el problema de su unión en obra, para lo cual será común descubrir el acero de las viguetas para lograr la consolidación del conjunto constructivo, una vez se haya vuelto a hormigonar.

Rigidez:

Nudos: la enorme rigidez propiciada por los forjados del hormigón armado, propicia la capacidad del acero para crear uniones rígidas e indeformables.

c.3. Forjados bidireccionales

Imagen 341. Armaduras electrosoldadas

Los forjados bidireccionales son aquellos en los esfuerzos se reparten en dos direcciones perpendiculares del plano horizontal.

Geometría:

• Luces: debido a la altísima estandarización de los elementos constructivos que constituyen los forjados unidireccionales de hormigón, las luces de las viguetas están estandarizadas en el entorno de los 6 m.

• Losa maciza: elementos horizontales macizos a base de hormigón armado de sección variable, careciendo de elementos de entrevigado que lo aligeren. Presentan gran cantidad de armado (superior e inferior) para soportar su gran peso, además de cubrir importantes luces.

• Huecos: la apertura de huecos en forjado se ejecutarán de distinta manera, según las dimensiones de éstos:

• Forjado reticular o losas aligeradas: se llama así a las placas bidireccionales que apoyan sobre pilares pero que no son macizas, sino que son aligeradas de hormigón, y por lo tanto, de peso. Por ello, También se les conoce por placas aligeradas o nervadas.

el hormigón, se retiran, quedando éste hueco. Estas piezas se llaman casetones o techos artesonados y están fabricados generalmente en plástico.

Geometría:

• Luces: salva grandes luces sin pilares intermedios, siendo ésta una ventaja muy grande en centros comerciales y garajes.

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• Apoyos: apoya directamente en los capiteles de los pilares, y dado su excesivo peso y para evitar “punzonamiento”, se deja alrededor del pilar una zona llamada ábaco en la que el forjado no está aligerado.

Imagen 342. Losa maciza

c.4. Forjados mixtos

Los forjados mixtos están compuestos de los siguientes elementos:

• Definición: se trata de aquella tipogía de forjado, donde los elementos resistentes son al mismo tiempo de distintos materiales. El caso más visual es el de los forjados de chapa colaborante.

Imagen 343. Losa aligerada

Trabajan igual que las macizas, a flexión en las dos direcciones, soportando las cargas los nervios resistentes que forman la retícula del forjado.

• Composición: el forjado mixto de chapa colaborante se encuentra formado por un perfil de chapa grecada de acero sobre el que vertimos el hormigón y un mallazo de reparto con el fin de evitar la fisuración por efectos de retracción y temperatura.

Los forjados bidireccionales de hormigón armado están compuestos de los siguientes elementos:

• Elementos resistentes: ambos modelos presentará nervios hormigonados in situ.

• Interconexión: el perfil colaborante es capaz de soportar el hormigón vertido, la armadura metálica y las cargas de ejecución. Una vez fraguado el hormigón, ambos materiales quedan interconectados de manera que los esfuerzos rasantes son absorbidos. En esta interconexión Las embuticiones del perfil desempeñan un papel fundamental.

• Elementos de entrevigado: las losas armadas. Al ser de canto constante, no presentarán elementos de entrevigado, mientras que los forjados reticulares si que los tendrán.

Existen varios métodos utilizados para aligerar la losa: bloques huecos de hormigón de arcilla expandida, cerámicos o poliestireno, dispuestos en el centro de la trama o red y que quedan embebidas en la losa. Para aligerarlos aún más, se pueden utilizar moldes recuperables, que una vez endurecido

• Tipologías: el forjado colaborante está clasificado como forjado unidireccional, donde los nervios del perfil están sometidos a flexión en la dirección de la luz de cálculo.

Imagen 346. Isométrico Imagen 347. Conectores sobre viga

Imagen 344. Losa maciza

Imagen 348. Bajo forjado

Imagen 345. Losa aligerada

c) Elementos estructurales inclinados:

• Las sobrecargas y acciones de fenómenos meteorológicos: uso, nieve, viento, térmicas (contracciones y dilataciones), etc.

Dentro de las estructuras inclinadas, distinguiremos dos grandes grupos de elementos:

• Las acciones sísmicas.

• Estructuras de cubierta.

• Función Soporte: la cubierta actuará igualmente de sostén de:

• Elementos de enlace: escaleras y rampas.

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I. Cubiertas

• El conjunto de los elementos de la cobertura (elemento de cerramiento exterior): Aislamiento, impermeabilizante, barrera de vapor, etc.

Definición: entendemos por “Estructura” o “Armazón” de cubierta, al conjunto de elementos constructivos de carácter inclinado, u horizontal, que limita superiormente la edificación presentando una doble función estructural:

• así como de diversas instalaciones:

• Específicas: antenas y pararrayos.

• No específicas: chimeneas, elementos de ventilación, accesos para conservación.

• Instalaciones complejas: aire acondicionado, colectores solares, etc.

Geometría:

La naturaleza, geometría y dimensiones de los elementos sustentantes, dependerán de la mayor o menor inclinación de los planos de cubierta (cubiertas inclinadas / planas). la estructura necesaria para realizar los faldones constituye lo que llamamos entramado inclinado.

Tipos de entramados inclinados:

Según la naturaleza del edificio y luces a cubrir:

• Estructuras trianguladas > Cerchas: cuando existan grandes luces a salvar y las cubiertas sean complejas.

Imagen 349. Mercado de Santa Caterina

Imagen 350. T4 aeropuerto Madrid-barajas

Imagen 352. Estructura triangulada

• Estructuras entra-madas > Forjados inclinados: en edificaciones con luces pequeñas y cubiertas técnicamente sencillas.

Imagen 351. Cubierta ajardinada

• Función resistente: toda cubierta deberá soportar las siguientes solicitaciones estructurales:

• El peso de sus componentes.

I.1.1. Cerchas de madera

I.1. Estructuras trianguladas - Cerchas

Los sistemas estructurales tradicionales para sustento de las cubiertas son los siguientes:

Entendemos por cerchas a las estructuras trianguladas utilizadas para la resolución de cubiertas con faldones, con el fin de sostener cubiertas ligeras de grandes luces.

• Estructuras simples o cuchillos: estructuras de cubierta de uso tradicional compuestas a base de sistemas de equilibrio sencillo y luces limitadas, distinguiendo las siguientes modalidades:

Geometría: toda cercha se caracteriza por su composición a base de piezas lineales en un mismo plano, con una inclinación característica, conseguida a través de la inclinación de sus cordones superiores.

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• Cubiertas sin pares: a la molinera.

Rigidez: el encuentro de las barras en los nudos, deben cumplir una serie de condiciones:

• Cubiertas con pares:

• Par e hilera.

• Las uniones deben ser lo menos rígidas posibles, pues el trabajo de las cerchas se basa en la articulación de sus nudos.

• Par y picadero.

• Par y nudillo.

• Estructuras compuestas o cerchas propiamente dichas: si bien visualmente son muy similares a los cuchillos de las estructuras simples, constituyen una evolución de los éstos, presentando un mayor control de los esfuerzos y una mayor complejidad estructural. Presenta por el contrario, mayores luces libres entre los apoyos.

• Los elementos auxiliares deben ser lo más sencillos posible.

• Los esfuerzos deben equilibrarse, por lo que los ejes de las piezas que forman el nudo deben concurrir, a ser posible en un punto.

Elementos/Nomenclatura:

a)  Estructuras simples

• Pares: piezas inclinadas exteriores que propician la inclinación de la cubierta y sirven de base a los faldones. Generalmente trabajan a compresión.

Dimensiones: como regla general, se utilizarán para salvar luces inferiores a 6 m.

• Tirante: pieza que une los pares por su parte inferior, trabajando a tracción.

Composición: se construyen a base de nervios de madera, colocados bien de manera paralela a la línea de máxima pendiente (denominándose “pares”), bien perpendicularmente a ésta (denominándose correas).

• Péndolas: barras interiores verticales que trabajan a tracción (a la péndola central se le llama pendolón o pie de rey).

• Cubierta sin pares: Cubierta a la molinera (o de cobertizo): se trata de cubiertas de una o dos aguas, caracterizadas por la no presencia de pares, por lo que la luz a cubrir dependerá del canto de las correas.

• Tornapuntas: barras diagonales interiores que trabajan a compresión.

• Nudos: puntos de conexión de las distintas barras (empalmes, ensambles, etc).

Como elementos estructurales se dispondrán las correas en dirección perpendicular a la dirección de máxima pendiente, apoyando Sus extremos en los muros de carga (lo más frecuente), vigas o armaduras dispuestas al efecto.

Imagen 354. Nomenclatura

Además, sobre los pares distinguiremos los siguientes elementos de cobertura:

• Correas: son el equivalente a las viguetas de los forjados. Se colocan perpendicularmente a los pares, y sirven de base para apoyo del tablero de cubierta.

• Cabios o parecillos: colocados sobre las correas y distanciados 40-60 cm, Trabajan a flexión. Se unen a las correas por simple clavado.

• Cubiertas con pares: cubiertas generalmente a dos aguas, constituidas por dos faldones a base de pares, que apoyan a nivel inferior en un muro de carga, y superiormente en elementos horizontales bajo la cumbrera.

Tipos de cerchas:

Según los requerimientos geométricos de la cubierta (luzcanto-flecha), la estructura sustentante utilizada será de un material u otro, procediendo a continuación al estudio de los entramados de cubierta de los siguientes materiales: madera, acero y hormigón armado.

Dependiendo de su complejidad y especialmente de su funcionamiento y esfuerzos, las clasificaremos como: par y picadero, par e hilera o par y nudillo.

cundariamente a flexión tratando de sostener el peso de las tejas, por lo que se dice que trabajan a flexocompresión.

• En los apoyos de la hilera los pares prestan mutuo apoyo para conseguir la estabilidad.

• El estribo transmite al muro la componente vertical de la carga y trabajará a flexión (compresión del par + tracción del tirante).

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• Se deberá colocar tirantes cada 5 o 6 pares que trabajen a tracción simple, a fin de absorber las reacciones horizontales obtenidas en los estribos.

Si bien las luces que cubren este tipo de cubiertas no pueden ser especialmente grandes (de 6 a 9 m) debido a las características ya expuestas, pueden llegar a ser el doble que las luces de las cubiertas par y picadero.

• Par y nudillo: estructura entramada de cubierta caracterizada por la disposición de nudillos, elementos horizontales situados a unos dos tercios de la altura total de la cubierta, que trabajando a tracción, rigidizan cada pareja de pares enfrentados. La estructura es más estable que cualquiera de las tipologías analizadas en los epígrafes anteriores y sus elementos presentan como regla general menores secciones.

Imagen 358. Par y nudillo

• Par y picadero: tipología en la que los pares apoyan superiormente en un madero colocado sobre el muro, llamado carrera o picadero, encastrándose en él mediante un corte especial denominado “corte de picadero”; e inferiormente sobre la cabeza del muro de carga, donde se localiza una pieza denominada estribo destinada a evitar punzonamientos. Dicho corte de picadero, propicia que los pares sólo transmitan esfuerzos verticales, desapareciendo los esfuerzos horizontales.

Su comportamiento estructural vendrá caracterizado porque carece de tirantes a la altura de cada par, por lo que a fin de evitar el efecto descrito en el párrafo anterior, el nudillo se combina también de forma simultánea con el atirantado puntual de los estribos cada cierto número de pares.

b)  Estructuras compuestas

El citado comportamiento de los pares, propicia:

Cuando las luces a salvar, entre apoyos, son de cierta magnitud, el cierre superior del edificio no puede resolverse con las cubiertas simples analizadas (cuchillos), deberemos recurrir a elementos estructurales más complejos (elementos compuestos) como son las cerchas propiamente dichas:

• Una disminución del empuje horizontal: Desapareciendo la la necesidad de estructuras atirantadas que absorban tracciones.

• Menor sección del muro de fachada.

• Una menor complejidad de la estructura.

• Los pares trabajan claramente a flexión, esfuerzo al que mejor trabaja la madera.

Este tipo de cubiertas sólo son aptas para luces pequeñas o coberturas de poco peso.

• Par e hilera: tipología estructural de entramado de cubierta en la que los pares apoyan superiormente sobre una pieza de madera denominada hilera e inferiormente sobre los estribos de las cabezas de los muros. El apoyo de los pares a la hilera se produce por apoyo directo (cortados oblicuamente –a inglete– y clavados), acometiendo en su parte inferior a un estribo al que se embarbillan.

Imagen 359. Cerchas

Estructuralmente, el sistema de par e hilera se reconoce como un sistema de precario equilibrio, caracterizado por un comportamiento estructural con las siguientes singularidades:

Dimensiones: se usan para salvar “luces mayores” de los 4-5m, utilizando elementos resistentes de característica forma triangular, denominadas cerchas.

Tipologías: los tipos de cerchas han ido derivando, desde el más sencillo formado por tres piezas (dos pares y un tirante), hasta una amplia colección de cerchas tipo, que se adaptan a los casos generales de luces, cargas,

• Las cargas deben ser simétricas.

• Los pares trabajan en primer lugar a compresión, tratando de sostener la hilera y se-

(tracción), un pendolón (tracción), y dos tornapuntas que trabajan a compresión paralela a las fibras y que se encargan de aliviar el trabajo de flexión de los pares.

e incluso utilización. La evolución siguiente del presente sistema de estructuras, son las mallas espaciales, estructuras geodésicas, etc.

Sobre los pares y perpendicularmente a ellos se instalan las correas, apoyadas sobre ejiones para evitar su deslizamiento, y sobre ellas se coloca la tabla ripia que se encarga de recibir el material de cubrición.

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Los aleros se constituyen mediante canecillos formados normalmente por piezas individuales ensambladas al estribo o por las cabezas de los tirantes.

Imagen 362. Funcionamiento de

Sistemas de arriostramiento específicos:

arriostamientos

• El movimiento en el plano de la cercha (movimiento perpendicular a la hilera), se sustentará mediante la utilización de tornapuntas que la arriostran al pendolón.

• El movimiento en la dirección perpendicular al plano de la cercha, los cuchillos se arriostrarán por la propia hilera o la disposición de la sotahilera (madero similar a la tornapunta, colocado en la misma dirección de la hilera, y ensamblado en el extremo inferior del pendolón, evitando su vuelco ante la acción de una fuerza exterior cualquiera, generalmente el viento.

Imagen 360. Tipos de cerchas

Arriostramiento de cubiertas: las cerchas, como elementos triangulados, son indeformables ante las fuerzas que actúan en su plano. Sin embargo, si existen fuerzas fuera de su plano (empujes del viento, puentesgrúa, etc.) por los que es preciso el arriostramiento de las cerchas entre sí, para evitar su vuelco, absorbiendo las cargas horizontales en su plano normal y transmitiéndolas a los apoyos.

Imagen 363. Despiece cuchillo español

b.1. Estructuras compuestas de metal

Se trata de estructuras muy utilizadas en la actualidad debido a su asociación a sistemas prefabricados, en los que La rapidez en la fabricación y montaje es un requerimiento fundamental en la estructura.

Imagen 361. Ubicación de arriostramientos

El sistema de arriostramiento más común son las cruces de San Andrés, porque ante cargas horizontales, son capaces de hacer frente alternativamente a compresiones y tracciones.

El entramado de cubierta a base de madera, utilizada con mayor frecuencia en nuestro entorno es la cercha española, constituida por dos pares (flexión), un tirante

Imagen 364. Cerchas Imagen 365. Pórticos

Tipologías más comunes:

• Estructuras espaciales: mallas espaciales de acero, en las que al contrario de lo que ocurre en los entramados planos, las tensiones se reparten por distintas barras y en distintas direcciones constituyendo un sistema de alto grado de hiperestaticidad, lo que permite cubrir grandes espacios con una mínima cantidad de material.

• Cerchas: análogos a los de madera, con faldones planos sobre base de cuchillos metálicos cuyas uniones son atornilladas o soldadas.

• Otras variantes:

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• Entramados ligeros o cubiertas aligeradas: cubiertas con baja masa (<100 kg/m2), fabricada a base de perfiles metálicos (aluminio o acero), suponiendo un gran ahorro en los tiempos de montaje y costes de mantenimiento. Debido a la capacidad resistente limitada de la perfilaría empleada, suelen presentar como acabado paneles tipo “sandwich”, es decir, paneles prefabricados machihembrados de sección mínima que incorporan el aislamiento y el impermeabilizante. Dichas cubiertas no son transitables y la disposición de cualquier carga (ej.: instalaciones), ha de ser previamente estudiada.

• Se pueden llegar a generar cualquier superficie imaginada, siendo un caso particular las estructuras geodésicas, las cuales son autoportantes.

Imagen 369. Estructuras espaciales

• Láminas curvadas autoportantes: el perfil curvado es capaz de soporta las cargas y transmitirlas a los apoyos sin necesidad de estructura intermedia. Mediante este sistema se alcanzan luces máximas de 13-14 m de longitud con tan solo el elemento de cubrición.

Imagen 366. Estructuras metálicas aligeradas

Imagen 370. Cubierta curva

b.2. Estructuras compuestas de hormigón armado

Como ya hemos analizado en capítulos anteriores, debido a las prestaciones del hormigón armado, así como su facilidad de fabricación, es uno de los materiales más utilizados también en la ejecución de estructuras de cubiertas. Si bien pueden fabricarse cerchas de dicho material a base de uniones rígidas, con geometrías análogas a los modelos vistos para otros materiales, no son ni mucho menos la tipología de estructura de cubierta más utilizada.

Imagen 367. Panel sandwich

I.2. Estructuras entramadas

Tal y como hemos visto al inicio del presente tema, al margen de las estructuras trianguladas (cerchas y cuchillos), para cubiertas técnicamente sencillas y con luces controladas, existen tipologías alternativas de estructuras de cubierta a base de forjados y otros elementos evolucionados de estos.

Tipologías: en función de la mayor o menor inclinación de las cubiertas en las que se ubican distinguiremos las siguientes tipologías básicas:

• Cubiertas inclinadas: hormigón, cerámica, metal.

• Cubiertas planas: hormigón, cerámica, metal

Imagen 368. Vista interior del conjunto

I.2.1. Estructuras entramadas de cubiertas inclinadas:

•• Fábrica:

Dentro del presente apartado distinguiremos dos posibilidades en función de las luces a cubrir:

•• Hormigón

• Forjados inclinados: tiene los mismos principios constructivos que un forjado inclinado, por lo que las clasificaremos en unidireccionales y bidireccionales.

• Cubiertas de fábrica autoportantes: bóvedas

• Cubiertas no autoportantes: sobre tabiques palomeros

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• Unidireccionales: los distintos faldones se construirán a base de forjados con viguetas, bovedillas, capa de compresión, etc,… apoyado sobre jácenas que transmiten las cargas a pilares o muros.

a)  Cubiertas autoportantes o bóvedas

Definición: elemento estructural de compuesto de una o varias superficies con forma eminentemente curva, que Sirve para cubrir el espacio comprendido entre dos muros o una serie de pilares alineados. Se trata de dotar de una dimensión más a los arcos, por lo que en esencia coincidirán sus características estructurales.

• Bidireccionales: faldones a base de losas macizas o aligeradas mediante casetones y apoyadas bien a muros, bien a pilares.

Geometría: como hemos visto en la definición, una bóveda en sentido estricto es un elemento superficial/ laminar, cuya forma se logra bien mediante el traslado de un arco generatriz, a lo largo de una directriz lineal (bóveda), o bien mediante giro de la generatriz a lo largo de un eje vertical (cúpula).

Imagen 371. Forjado unidireccional

Imagen 375. Estructura abovedada

En función de las generatrices necesarias para lograr una bóveda, hablaremos de:

• Bóvedas sencillas: una sola generatriz: bóveda de cañón, cañón apuntado, bóvedas, etc.

Imagen 372. Forjado bidireccional Imagen 373. Vigas delta

• Bóvedas complejas: varias generatrices: bóveda de arista, rincón de claustro, nervada, lunetos, etc.

• Láminas: dado que el hormigón tiene la propiedad de poder generar cualquier forma imaginada, ha sido el material tradicionalmente elegido para la ejecución de láminas y casquetes, estructuras con secciones despreciables frente a las luces entre sus apoyos.

Rigidez: al igual que los arcos, el mayor problema estructural son las deformaciones horizontales en los arranques, por lo que habrá de ser reforzada en dichos puntos mediante tirantes, contrafuertes, arbotantes, conjuntos de bóvedas, etc.

En el caso concreto de las cúpulas, debido a su carácter circular, los arriostramientos se suelen disponer en un tambor en su base.

b)  Cubiertas no auto portantes sobre tabiques

palomeros

Con el fin de abaratar costes y plazos en la ejecución de las cubiertas en edificaciones de tamaño medianopequeño, se dispondrán sistemas de soporte a base de ladrillo cerámico, caracterizadas como continúa:

• Estructura: sobre el último forjado, se dispondrán tabiques palomeros (o conejeros), con la pendiente deseada para el conjunto de la cubierta y arriostrados con otros tabiques perpendiculares.

• Soporte de cobertura: sobre dichos tabiques se colocarán rasillones machihembrados que servirán de base al material de terminación de la cubierta, generalmente teja sobre mortero.

Imagen 374. Láminas

Con dicha solución se logra una solución estructural ligera, a la par que facilita su ventilación.

•• Metálicas → Cubierta Deck o industrial.

Las cubiertas planas metálicas reciben el nombre comercial de “Cubiertas Deck”, la cual se caracteriza por ser una cubierta liviana que no supera los 10 kg/m2 y es construida de manera análoga a los forjados metálicos.

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Imagen 381. Cubierta Deck

Imagen 376. Soporte de cobertura Imagen 377. Tabiques palomeros

Su uso es muy frecuente en plantas industriales, por lo que debido a su baja masa, frecuentemente se debe complementar con aislamiento termo-acústico, además de una membrana impermeabilizante como acabado final.

Esta cubierta permite la colocación de maquinaria en su superficie y está preparada para soportar el tránsito para su mantenimiento.

d) Elementos de enlace

Si bien toda edificación debe disponer de un conjunto de elementos de comunicación vertical entre los distintos niveles, que propicien un adecuado nivel de comodidad y seguridad en el uso ordinario del edificio, véase: ascensores, montacargas, escaleras mecánicas, etc.; de igual manera deberá presentar un número suficiente de sistemas de comunicación vertical, que prescindiendo de aporte de energía, aseguren su correcto funcionamiento en caso de emergencia. Dicha premisa tan sólo es posible a través de la correcta disposición de un nº suficiente de escaleras y rampas.

Imagen 378. Colocación de aislamiento térmico

I.2.2. Estructuras entramadas de cubiertas planas

En función del material que sirve de soporte para la cobertura, distinguiremos las siguientes tipologías:

••

Hormigón:

Cubiertas caracterizadas porque tanto el elemento de soporte (Ej: Forjado) como el elemento de formación de pendientes (capa inclinada), se fabrican a base de hormigón.

Marco normativo:

Debido a su interés en las edificaciones, las escaleras y rampas son objeto de especial atención en el código técnico:

• CTE DB SUA1: Seguridad frente al riesgo de caidas.

• CTE DB SI3: Evacuación en caso de incendio

I. Escaleras

Imagen 379. Cubierta plana de hormigón

Debido a sus funciones, el soporte ira armado y la formación de pendientes, en función de la cubierta, podrá no irlo.

• Fábrica:

Cubiertas planas, cuya estructura de cobertura es similar a la cubierta inclinada sobre tabiques palomeros, con la diferencia en la altura y pendiente de los tabiques de ladrillo.

Imagen 382. Escalera tramos rectos Imagen 383. Escalera

tramos curvos

Imagen 380. Cubierta plana fábrica

La variante más extendida del presente modelo de cubierta, será la cubierta a la catalana; cubierta fría característica de climas cálidos y húmedos, cuya estructura genera una cámara de aire que propicia corrientes para atenuar las altas temperaturas de su parte superior.

Imagen 384.

Escalera de minusválidos

Definición: las escaleras son elementos fijos de una construcción que Sirven para dar acceso o comunicación a las distintas plantas de un edificio. Están formadas por una sucesión de escalones, o peldaños, que sirven de base para salvar los desniveles, subdividiendo la distancia entre plantas.

• Contrahuella o tabica (C): como regla general, sus medidas oscilarán entre 13 y 18,5 cm.

• Relación geométrica: para que una escalera sea cómoda y no quede desproporcionada, deberá guardar la siguiente proporción geométrica entre huellas y contrahuellas: 54 cm ≤ 2C + H ≤ 70 cm.

Elementos básicos de una escalera:

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• Elementos estructurales: aquellos que colaboran en la función portante de la escalera.

• La medida de la huella no incluirá la proyección vertical de la huella del peldaño superior.

• Zanca: viga longitudinal inclinada de hormigón o acero que recogen el conjunto de cargas de la escalera, en el caso de que no exista tablero, recibe el apoyo directo del peldaño.

• Lugar de medida: en el centro de la escalera.

• Escaleras de evacuación:

• Bocel: no se permite en escaleras de evacuación ascendente.

• Tablero/rampa/forjado: losa maciza formada por estructura de hormigón y/o acero, sobre la que comúnmente se coloca el peldaño propiamente dicho.

• Tabicas: deben existir en toda escalera de evacuación ascendente.

• Otros elementos sustentantes actualmente en desuso, son: Arcos, bóvedas o losas.

• Elementos de revestimiento:

• Peldaño: formado por una o dos piezas, de mármol, cerámica o madera.

• Zanquín o zócalo: pieza colocada en el lateral del peldaño en su encuentro con el paramento vertical.

Imagen 389. Configuración escaleras tramos rectos

• Elementos de protección:

• Barandillas: elemento que tiene por objeto estabilizar y servir de elemento de seguridad de los usuarios de las escaleras a fin de evitar deslizamientos y caidas laterales. Se dispondrán a partir de anchos de 1,20, siendo igualmente pasamanos para anchos mayores de 4 m.

• Escaleras de Tramos Curvos:

Con carácter general, se le exigirán todas las prescripciones relativas a escaleras de tramos rectos, pero además con carácter específico, tendrán las siguientes exigencias:

• La medida de las huellas, se realizará a 50 cm del borde interior de la escalera.

• La dimensión mínima útil de un escalón en un tramo curvo es de 17cm, no considerándose para dimensiones menores, como ancho útil.

• La dimensión máxima del escalón es de 44cm en su tramo exterior.

Imagen 385. Zanca Imagen 386. Rampa

Imagen 390. Configuración escaleras tramos curvos

Imagen 387. Escalones Imagen 388. Zanquín

I.2. Tramos

Geometría:

• Nº de escalones mínimo: todo tramo de una escalera, tendrá un mínimo de 3 escalones.

De acuerdo al CTE DB SUA, se establece las siguientes prescripciones para las escaleras de uso público:

• La máxima altura que puede salvar un tramo es 2,25 m en zonas de uso público, así como siempre que no se disponga ascensor como alternativa a la escalera, y 3,20 m en los demás casos.

I.1. Escalones

• Escaleras de tramos rectos:

• Dimensiones escalones:

• Huella o pisa (H): Medirán 28 cm como mínimo.

• Ventilación: no tienen que contar con ventilación.

I.3. Mesetas

• Recorrido en planta de salida del edificio: distancia inferior a 15 m desde el desembarco de la escalera hasta alcanzar el espacio exterior.

• Las mesetas dispuestas entre tramos de una escalera con la misma dirección tendrán al menos la anchura de la escalera y una longitud medida en su eje de 1 m, como mínimo.

• Escaleras protegidas: escalera dotada de las siguientes medidas de seguridad en caso de incendio:

• Cuando exista un cambio de dirección entre dos tramos, la anchura de la escalera no se reducirá a lo largo de la meseta.

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• Sectorización: EI 120.

• Planta de salida del edificio:

• Escaleras de evacuación ascendente: pueden carecer de compartimentación.

• Escaleras de evacuación descendente pueden carecer de compartimentación cuando sea un sector de riesgo mínimo.

• Accesos: como regla general, el recinto de escalera tiene como máximo dos accesos en cada planta, los cuales se realizan a través de puertas EI2 60- C5 y desde espacios de circulación comunes y sin ocupación propia.

• Recorrido en planta de salida del edificio: distancia inferior a 15m desde el desembarco de la escalera hasta alcanzar el espacio exterior, salvo en sectores de riesgo mínimo.

Imagen 391. Cambio de dirección entre dos tramos

I.4. Pasamanos

• Protección frente al humo: mediante alguna de las siguientes variantes:

• Las escaleras que salven una altura mayor que 55 cm dispondrán de pasamanos al menos en un lado. Cuando su anchura libre exceda de 1,20 m, así como cuando no se disponga ascensor como alternativa a la escalera, dispondrán de pasamanos en ambos lados.

• Ventilación natural

• Ventilación mediante dos conductos independientes de entrada y de salida de aire

• Sistema de presión diferencial conforme a EN 12101-6:2005.

• Escaleras especialmente protegidas: escalera que reúne las condiciones de escalera protegida y que además dispone de un vestíbulo de independencia diferente en cada uno de sus accesos desde cada planta.

• Se dispondrán pasamanos intermedios cuando la anchura del tramo sea mayor que 4 m. La separación entre pasamanos intermedios será de 4 m como máximo, excepto en escalinatas de carácter monumental en las que al menos se dispondrá uno.

La existencia de dicho vestíbulo de independencia no es necesaria en la planta de salida del edificio, cuando se trate de una escalera para evacuación ascendente.

• El pasamanos estará a una altura comprendida entre 90 y 110 cm.

Tipos de escaleras:

Si bien según el SUA1 en función de su uso las escaleras pueden ser de uso exclusivo o de uso general, en el presente manual, se mostrarán únicamente las segundas, ya que éstas serán las que estarán a disposición de todo ocupante que pretenda evacuar una edificación, a la par que serán los medios de acceso de los equipos de intervención.

Complementariamente, el propio código técnico ahonda en las especificaciones en la protección frente al fuego en el DB SI3, caracterizando las escaleras como continua:

Imagen 392. Escaleras protegidas

• Escaleras abiertas: escalera sin ningún tipo de protección contra incendios.

• Escaleras compartimentadas: escalera que comunica dos sectores y sus paredes y puertas tienen la resistencia al fuego que se exige para separar dichos sectores. Características:

• Sectorización: mantienen la sectorización entre plantas.

Imagen 393. Escaleras especialmente protegidas

• Escaleras Abiertas al Exterior: Escalera que dispone de huecos permanentemente abiertos al exterior que, en cada planta, acumulan una superficie de 5A m2, como mínimo, siendo A la anchura del tramo de la escalera, en m. Cuando dichos huecos comuniquen con un patio, las dimensiones de la proyección horizontal de éste deben admitir el trazado de un círculo inscrito de h/3 m de diámetro, siendo h la altura del patio.

• Itinerarios no accesibles, en parkings, previstos simultáneamente para circulación de personas, un máximo del 16%.

• Mesetas: las mesetas dispuestas entre los tramos de una rampa con la misma dirección, tendrán al menos la anchura de la rampa y una longitud de 1,5 m como mínima.

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• Pasamanos: las rampas que salven una diferencia de altura de más de 550 mm y cuya pendiente sea mayor o igual que el 6% dispondrá de un pasamanos continuo en al menos un lado, con una altura comprendida entre 0,90 y 1,10 m.

Las escaleras abiertas al exterior, puede considerarse como escalera especialmente protegida sin que para ello precise disponer de vestíbulos de independencia en sus accesos.

II. Rampas:

Definición: plano inclinado entre dos cotas de servicio de la edificación, que a diferencia de las escaleras, permite desplazarse entre ambas sin ninguna discontinuidad física.

Geometría: si bien el marco normativo y los elementos básicos de una rampa coinciden con los de una escalera (a excepción de los escalones), en el CTE se recogen las siguientes prescripciones geométricas específicas:

Imagen 394. Rampa

• Longitud: la rampa tendrá un longitud máxima como regla general de 15 m, salvo en itinerarios accesibles que será de 9 m.

Protección contra incendios:

A diferencia de las escaleras o incluso de los pasillos, el CTE DB SI no establece ninguna modalidad de rampa específicamente protegida a efectos de evacuación.

• Pendiente: toda rampa tendrá una pendiente entre el 4 y el 12%, excepto en los siguientes casos:

• Itinerarios accesibles: 3%, en caso de longitudes menores de 3 m, y 6% en caso de longitudes menores de 6 m.

8.  Evolución histórica de la

ficios de las zonas nobles, Son los que debido a su elevada durabilidad han llegado hasta nuestros días.

edificación en España. Sistemas

constructivos y tipologías

• Tierra: en estructuras formáceas como el adobe o fábricas de adobe. Debida a la elevada disponibilidad de dicho material y baja necesidad de mano de obra, el costo de ejecución era reducido, generalizándose su uso en edificaciones residenciales de pequeños núcleos urbanos y en las no residenciales en general.

estructurales

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Si bien según el CTE DB SE el periodo de vida útil media de una edificación es de 50 años (periodo de aptitud de servicio), el conjunto de escenarios de trabajo en los que los cuerpos de bomberos deberían intervenir, abarcará un abanico notable de tipologías edificatorias. Por ello resulta conveniente el caracterizar de forma general las edificaciones según el periodo en el que fueron construidas, para tratar de prever los sistemas estructurales y materiales que nos podremos encontrar.

• Materiales mixtos:

• Construcciones sobre edificaciones preexistentes: en cascos históricos ya consolidados, es común la aparición de estructuras de adobe construidas sobre edificaciones a base de muros de carga de piedra, preexistentes.

Se establecen, pues, tres escalones en la clasificación de las edificaciones según la época en que se construyeron:

• Entramados de madera: Combinadas con las estructuras murarias, van ganando importancia con el paso del tiempo Las estructuras de entramado de madera, las cuales permiten espacios más diáfanos y se convertirían en el recurso constructivo más común para edificaciones populares de más de 2 alturas.

• Estructuras anteriores al siglo XX: desarrolladas conforme a un tiempo sin normativas, no responden a métodos de cálculo sino a procedimientos empíricos basados en la experiencia.

• Estructuras edificadas durante el siglo XX: conforme a normativas derogadas.

8.2.  Durante el siglo XX

• Edificaciones conforme a la normativa vigente: los valores de cálculo establecidos se basan en consideraciones probabilísticas.

La gran evolución de los sistemas técnicos aplicados a la edificación a lo largo del citado siglo hará necesaria la subdivisión del siglo indicado en varios periodos para lograr una mejor comprensión de la evolución de las técnicas constructivas empleadas en la edificación:

Conforme a la anterior clasificación, identificaremos los sistemas constructivos que materializarán las edificaciones en los periodos indicados:

8.1.  Antes del siglo XX

1900-1939

Si bien se continúan usando los sistemas anteriormente descritos y se produce un paulatino desplazamiento de los mismos por nuevos materiales y técnicas constructivas. Frente a los sistemas murarios se consolidan los sistemas de entramados, inicialmente de madera y posteriormente de hormigón incluso metálicos, sistemas que propician mayores alturas y luces en las edificaciones, así como fachadas no resistentes que generan huecos de mayores dimensiones.

• Sistemas estructurales: Construcciones a base de gruesos muros de carga de fábrica, con pequeños huecos de ventilación e iluminación. En múltiples ocasiones, se aprovecharán como elementos estructurales los elementos de la naturaleza (Ej: grandes rocas).

• Materiales: en función de la mayor o menor disponibilidad canteras y la importancia de la obra, ya fuese de carácter religioso (catedrales o panteones) o de carácter civil (palacios nobles), se utilizarán principalmente los siguientes materiales:

1940-1965 (Guerra Civil, postguerra y aislamiento)

• Piedra: son comunes técnicas como el sillar, el sillarejo o el mampuesto en los cascos urbanos. Si bien dichos materiales sólo se empleaban en edi-

El reflejo de la economía de la guerra (uso del acero para fines militares) y especialmente a la finalización de la misma, tuvo su fiel reflejo en la instauración de las “carti-

“Casa de Piedra” Estructura de muros de carga Estructura muros entramados

Imagen 395. Estructuras anteriores al siglo XX

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1900-1939 1940-1965 1965-1990

Imagen 396. Estructuras edificadas durante el siglo XX

nentes se diseñan y fabrican en módulos estandarizados, lo que reduce al mínimo las operaciones de corte y ajuste a pie de obra.

llas de racionamiento de materiales de construcción”. La escasez de medios materiales y técnicos, propiciaron la total eliminación del acero como materia prima y de manera muy importante el hormigón. Retornándose fundamentalmente a los sistemas de entramados de madera y estructuras de fabrica hasta la década de los 60.

• Nuevas tipologías constructivas: la construcción o rediseño de grandes complejos y estructuras como los centros comerciales, ciudades dormitorio, campus universitarios y ciudades enteras o sectores de las mismas.

Fruto de la carestía de medios técnicos se generaron edificaciones con fisonomías hoy extrañas: la no disponibilidad de andamios propició la generalización de balcones y cornisas que posibilitaban el trabajo en altura de los obreros.

• Manzanas cerradas: Las edificaciones se construirán como unidades cerradas con espacio libre de esparcimiento al interior del conjunto (piscina, parque, etc.). Dichas edificaciones presentan la problemática del acceso en caso de intervención de bomberos.

1965-1990 (apertura y primer boom de la construcción)

La paulatina apertura económica de nuestro país, generó el progresivo retorno de materiales como el acero y medios técnicos hasta entonces no disponibles. Ej: hormigoneras.

El punto de no retorno de la transformación edificatoria se produjo con el primer boom de la construcción en los años 70, dando lugar al establecimiento de los entramados de hormigón y acero como tipologías básicas en la construcción, el destierro de los entramados de madera y la tecnificación del sistema constructivo.

8.3.  Finales del siglo XX Inicios del siglo XXI

1990-2010 (segundo boom de la construcción)

Debido a factores económicos (cambio peseta-euro) y sociales (búsqueda de vivienda por la generación del baby-boom de la década de los 70), la construcción cobra nueva intensidad, constituyéndose como el principal factor productivo y foco de inversión especulativo, dando lugar al 2º boom de la construcción.

Dicho fenómeno generó una gran cantidad de nuevas construcciones y una reducción de los plazos de ejecución, caracterizándose por las siguientes tendencias básicas:

• Prefabricación: los nuevos sistemas constructivos se alejan del trabajo manual a pie de obra y se orientan hacia tareas de montaje en obra, de componentes mayores y más integrados, fabricados en origen.

Imagen 397. Estructuras edificadas durante finales siglo XX - inicio siglo

• Modulación: se coordinan al máximo las dimensiones, lo que significa que edificaciones y compo-

XXI: Nuevas tipologías y manzanas cerradas

2010-actualidad:

• Aislante térmico: se trata de la capa destinada a mantener confort térmico en la edificación. En el caso de que el aislante se coloque encima de la capa de impermeabilización y se exponga al agua, dicho aislante no podrá ser degradable con la humedad.

La finalización del 2º boom de la construcción con el estallido de “la burbuja inmobiliaria”, dará lugar a una reducción masiva de la oferta y de las nuevas promociones, no apreciando variación en las técnicas constructivas empleadas desde la década de los 90.

Modelos de aislamiento más comunes: lana de roca, lana de vidrio, poliestireno expandido (porexpan), espuma elastomérica (coquillas) poliuretano expandido, poliuretano estruído , etc.

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Sin embargo, sí es evidente una disminución del mantenimiento necesario en construcciones e instalaciones, así como la aparición de creciente número de patologías con dicho origen.

9.  Elementos complementarios de la

edificación

Lana de roca Lana de vidrio Poliestireno expan-

9.1.  Cubiertas

dido

Definición: conjunto de elementos de carácter inclinado u horizontal, que situado en la parte exterior de la techumbre de la edificación, Tiene por objeto la protección de los agentes meteorológicos respecto un espacio interior creando unas condiciones de confort según el uso para el que haya sido previsto.

Espuma elastomérica Poliuretano expandido Poliuretano estruído

Función: proporcionará…

Imagen 399. Tipos de aislamiento térmico

• Estanqueidad al agua de lluvia o la nieve; esto es, deberá ser estanca y tener un sistema de evacuación de aguas.

• Capa de impermeabilización: lámina de la cubierta destinada a evitar la entrada de agua al interior de la edificación, proveniente del exterior, independientemente de su origen.

• Barrera contra la humedad, que impida el paso de vapor de agua.

Según el CTE DB HS, se distinguen los siguientes modelos de impermeabilizantes: materiales bituminosos, policloruro de vinilo (PVC), etilo propileno, poliolefinas, sistema de placa, etc.

• Aislamiento térmico: respecto al frío y al calor.

• Aislamiento acústico.

• Resistencia al fuego: Tiene que evitar la producción y propagación del fuego.

Otras funciones:

• Soporte de instalaciones: pararrayos, antenas, etc.

Elementos de cobertura (CTE DB HS):

• Sistema de formación pendientes: elemento de la cubierta cuya única función es la de dotar al conjunto del elemento constructivo de la pendiente requerida para evacuar el agua. En caso de que dicha inclinación no sea propiciada por la propia estructura de cubierta (Ej: Inclinación de la cercha), deberá construirse. Para la ejecución de los mismos, se suele utilizar hormigón aligerado para pendientes pequeñas y tableros de rasilla, madera, entramado metálico o similar sobre estructura portante de madera, metal o de cerámica, para pendientes fuertes.

Bituminosos PVC

Etileno Poliolefinas

Imagen 400. Tipos de capas de impermeabilización

• Capa de protección: según el uso de dicha cubierta, el material utilizado será:

• Cubierta no transitable: grava, solado fijo o flotante, mortero, tejas, etc.

Imagen 398. Sistema de formación de pendientes

áreas de montaña con grandes precipitaciones de nieve, las cubiertas suelen tener pendientes muy fuertes.

• Cubierta transitable para peatones: solado fijo, flotante.

• Cubierta transitable ara vehículos: capa de rodadura.

Atendiendo a la disposición y ejecución de los faldones, o lo que es lo mismo, su sistema de drenaje, podremos clasificar las cubiertas en inclinadas o planas:

• Barrera de vapor (BV): lámina de impermeabilización al vapor de agua, para tratar de evitar su condensación en el interior de los elementos constructivos. Caso de ser necesaria, ésta se colocará por la cara caliente del cerramiento y se controlará que durante su ejecución no se produzcan roturas o deterioros en la misma.

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a) Cubiertas inclinadas (también denominadas tejados)

Formadas por planos inclinados o faldones, cuyo funcionamiento hidráulico se caracteriza por expulsar rápidamente el agua hacia el exterior, como si de u n paraguas se tratase; dejándola caer libremente por su borde (alero) o recogiéndola en canalones perimetrales (vistos u ocultos) que la canalizan a bajantes o la vierten al exterior por medio de gárgolas.

BV bajo aislante

Imagen 402.

Cubiertas inclinadas de madera y

BV vertical BV incorporada a aislante

Imagen 401. Barrera de vapor (BV)

cerámica

Es característico que los materiales aislantes sensibles a la humedad, traigan incorporada la barrera de vapor, debiendo únicamente realizar el sellado de sus juntas Durante las labores de construcción.

• Cámara de aire ventilada: la disposición de dicha cámara se realizará con la doble función de eliminar humedades, a la par que de servir de aislamiento térmico. Cuando se dispongan cámaras de aire en cubierta, deberá situarse en el lado exterior del aislante térmico y ventilarse mediante un conjunto de aperturas de tal forma que el cociente entre su área efectiva, Ss en cm2, y la superficie de la cubierta, Ac, en m2 cumpla la siguiente condición: 30>Ss/Ac>3.

Definición: según el CTE DB HS1, se trata de cubiertas con faldones con pendientes de como mínimo de un 5%

Tipos de cubiertas:

a) Según su inclinación: inclinadas o planas. b) Según disposición del aislante: tradicionales o

invertidas. c) Según comportamiento higrométrico: Frías y ca-

Uso: debido a su fuerte inclinación, no están pensadas para estancias de personas, sino para evacuar agua y nieve.

lientes.

Imagen 403. Cubiertas inclinadas de

9.1.1.  Tipos de cubiertas según su inclinación

pizarra y otros acabados

El primer factor para escoger un tipo de cubierta u otro, será la climatología, incidiendo de forma determinante en la inclinación de sus faldones, es decir, cada una de las superficies planas o curvas que componen el conjunto de la cubierta.

Funcionamiento: los faldones conducen el agua hacia el alero bien directamente, bien a través de limahoyas, donde es recogido mediante canalones (vistos u ocultos).

Así, en climas soleados y poco lluviosos abundan las cubiertas planas u horizontales. Mientras que en zonas lluviosas y

Tipos de cubiertas según sus vertientes:

de cobertura y el de mayor pendiente (frecuentemente vertical), suele ir acristalado para iluminar la nave. el faldón acristalado debe estar orientado hacia el Norte para evitarlos rayos solares y conseguir una distribución más uniforme de la luz.

• Cubiertas a una agua: formada por un sólo faldón y sin cumbrera, por lo que sólo exige colocación de canalón por un extremo.

• Cubiertas a dos aguas: cubierta formada por dos faldones, generalmente orientados en sentidos opuestos y dotado de una línea de cumbrera. Existen variantes como son las cubiertas de mariposa (la cumbrera se transforma en una limahoya) y quebrantada (Son cubiertas de vertientes quebradas, cuyo faldón inferior (faldón pino) tiene mucha más pendiente que el superior (faldón llano)), por presentar el par trazado lineal quebrado.

A lo largo de los años 60 se popularizaron en España los conocidos como Huesos de Miguel Fisac: variantes de las cubiertas de dientes de sierra, que, fabricados a base de hormigón armado con cantos de 1 m y espesores de 5cm, lograban cubrir luces de unos 20 m de longitud.

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• Cubiertas a cuatro aguas o múltiple: formada por cuatro o más faldones, orientados en sentidos perpendiculares. Una variante típica es la cubierta de pabellón (forma piramidal).

Mariposa Quebrantada

Una agua Dos aguas Cuatro aguas

Mansarda Diente sierra

Imagen 404. Tipos de cubiertas según sus vertientes

Imagen 405. Tipos de cubiertas en dientes de sierra

• Cubiertas Poliédricas: las que presentan más de cuatro vertientes. Son muy extrañas.

Pendientes específicas: Según el CTE DB HS1, cuando las cubiertas inclinadas no tengan capa de impermeabilización, deben tener una pendiente mínima hacia los elementos de evacuación de acuerdo al CTE DB HS1, según el tipo de tejado:

• Cubierta en dientes de sierra: denominadas también cubiertas SHED, Están constituidas por cerchas asimétricas con desigual inclinación de faldones. El de mayor longitud y menor pendiente es el que lleva el material

Teja Pizarra Placas y

perfiles

Fibrocemento Sintéticos

(1) En caso de cubierta con varios sistemas de protección superpuestos, se establece como pendiente mínima la menor de las pendientes para cada uno de los sistemas de protección.

(2) Para los sistemas y piezas de formato especial las pendientes deben establecerse de acuerdo con las correspondientes especificaciones de aplicación.

(3) Estas pendientes son para faldones menores a 6,5 m., una situación de exposición normal y una situación climática desfavorable; para condiciones diferentes a estas, se debe tomar el valor de la pendiente mínima establecida en norma UNE 127.100 (“Tejas de hormigón. Código de práctica para la concepción y montaje de cubiertas con tejas cerámicas”).

Galvanizados Aleaciones ligeras

Imagen 406. Tipos de material para cubiertas

Elementos de las cubiertas inclinadas:

buharda o buhardilla; el  lucero, lucernario, lumbrera o claraboya; y monterala .

• Alero: parte inferior del tejado que sobresale de la pared.

• Linterna: lucernario elevado sobre la cubierta, que Permite la iluminación y ventilación del espacio inferior a través de su perímetro, por ser opaco en su parte superior.

• Caballete, cumbrera o gallur: arista o coronación de un tejado.

• Faldón: vertiente triangular o trapecial de un tejado, limitado por el caballete y dos limatesas.

• Peto: faldón menor de forma triangular, comprendido entre dos limas. O también, faldón menor de forma triangular, que en una armadura de dos vertientes, precisa de una tercera.

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• Hastial, piñón o gablete: parte superior triangular de la fachada de un edificio en la que descansan las dos vertientes del tejado. muro piñón.

• Limas: con carácter genérico, se denomina a las aristas oblicuas que forman el encuentro de la parte lateral de dos faldones. Existen dos modalidades:

• Limahoya: ángulo entrante del tejado. intersección de dos faldones que recoge el agua de lluvia que cae en éstos.

• Limatesa: ángulo saliente del tejado. intersección de dos faldones que expulsa el agua de lluvia, dirigiéndola a una u otra pendiente. Vierte el agua hacia el exterior.

• Lucernario: elemento situado en la cubierta para iluminar y ventilar el interior. En cubiertas inclinadas tradicionales, pueden recibir los siguientes nombres: beata,

Imagen 407. Elementos de las cubiertas inclinadas

• No transitable: el revestimiento no está pensado para el tránsito habitual, pudiendo tener una capa de protección pesada (grava) o lámina ligera (PVC, etc.).

b) Cubiertas planas (también denominadas terrazas o azoteas)

Formadas por planos sensiblemente horizontales, se caracterizan por recoger el agua (como en un vaso o embudo) y conducirla a uno o varios sumideros por donde la evacuan de manera idéntica a las cubiertas inclinadas, mediante bajantes y gárgolas.

• Ajardinada: la capa de protección funciona como una cubeta con tierra y agua con un peto contenedor perimetral como remate y para prolongar la estructura. Los espesores mínimos serán de 10 cm y si bien Las pendientes pueden oscilar entre el 1-5%, lo más común es que no superen el 3%.

Definición: cubiertas sensiblemente horizontales, comúnmente compuestas por uno o varios faldones de pendiente generalmente inferior al 5%, si bien según el CTE DB HS1, reconoce pendientes muy superiores en ciertos casos.

Uso: a diferencia de las cubiertas inclinadas, las cubiertas planas permiten el desarrollo de actividades encima de ella, (permanencia y tránsito de las personas por su superficie, así como la colocación de vehículos, disposición de capas de terreno vegetal, etc.).

Pendientes específicas: según la tipología de cubierta y el elemento de protección, debe existir una pendiente hacia los elementos de evacuación de agua (sumideros), con los siguientes valores mínimos.

• Transitable: el revestimiento superior permite el tránsito de personas (solado fijo o flotante) o de vehículos (capa de rodadura).

(1) Para rampas no se aplica la limitación de pendiente máxima.

Transitable No transitable Ajardinada Inundada

Imagen 408. Cubiertas planas

9.1.3.  Tipos de cubiertas según su comportamien-

Elementos de las cubiertas planas:

to higrométrico

• Antepecho (1): parte maciza inferior que levanta desde el piso con objeto de proteger contra caídas. En su parte superior se corona con una pieza vierteaguas.

a) Cubiertas frías

Aquellas que presentan una cámara de aire entre el aislamiento y el impermeabilizante.

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Un claro ejemplo de las cubiertas frías son las “Cubiertas a la catalana”: de ejecución similar a las cubiertas inclinadas sobre tabiques palomeros, propiciando por tanto la generación de una cubierta plana ventilada, que atenúa las temperaturas en su parte superior.

• Lucernario (2): idéntico a cubiertas inclinadas. En cubiertas planas suele ser un punto de generación de humedades.

Imagen 409. Elementos de las

cubiertas planas

• Sumidero (3): puntos a los que dirigen el agua uno o varios los cuarteles, por lo que se situará en la cota más baja de estos.

• Cuartel o paño (4): es el equivalente a los faldones de las cubiertas inclinadas.

• Canaletas (5): sumideros lineales ara recogida de agua.

• Junta de dilatación (6): discontinuidad estructural a efectos de evitar deformaciones por acciones térmicas.

Imagen 411. Cubierta inclinada fría

• Albardilla (7): piezas destinadas a la coronación de un muro que tienen por objetivo el que resbalen por su paramento las aguas pluviales y evitar que penetren en el mismo.

• Chimeneas e instalaciones (8): instalaciones pertenecientes al conjunto de la edificación y no propiamente a la cubierta, que bien deben atravesarla, bien deben apoyarse en ella.

Imagen 412. Cubierta plana fría

9.1.2.  Tipos de cubiertas según la disposición

b) Cubiertas calientes

del aislante

Aquellas en las que no figura ninguna cámara de aire entre el aislamiento y el impermeabilizante, permaneciendo ambos en contacto o no.

a) Tradicional

El impermeabilizante (independientemente de su naturaleza), se coloca encima del aislante.

Un claro ejemplo de las cubiertas calientes, son las “Cubiertas a Deck”.

b) Invertida

Dicha solución es propia tanto de cubiertas transitables como no transitables y se caracteriza en que la capa de aislamiento se dispone sobre la capa impermeabilizante a fin de protegerla. Finalmente, sobre ambas se colocará la capa de acabado/cubrición/protección (Ej: baldosa en transitables y gravilla en no transitables). Dado que en esta modalidad de cubierta el aislante llega a estar en contacto con el agua y la humedad, solo se podrán colocar en la presente tipología de cubierta, los aislamientos no degradables.

Imagen 414. Cubierta plana caliente

Elementos singulares: se denomina elementos singulares de las cubiertas a todos aquellos elementos de encuentro, resalte o penetración en las mismas, como barandillas, sumideros, juntas de dilatación, antenas y otros.

Imagen 410. Cubierta invertida a base de PVC (Impermeabilizante, en gris) y poliuretano extruido (aislante, en azul)

Todos estos elementos representan zonas críticas por donde

a sus especiales necesidades constructivas, se han desarrollado de manera independiente en el capítulo inmediatamente anterior, al resto de cerramientos).

puede ingresar el agua lesionando la cubierta, Por ello deben ser tratados convenientemente y cuidando la perfecta estanqueidad.

Los parámetros básicos que condicionarán el diseño y características constructivas de cada cerramiento, serán su uso y orientación.

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Sumideros Instalaciones

Chimeneas Antenas

Imagen 415. Elementos singulares

Los elementos que perforan la cubierta como las antenas, atraviesan el impermeabilizante introducidos dentro de una vaina metálica.

Imagen 418. Cerramientos exteriores

•• Juntas y encuentros:

Características generales:

• Juntas de dilatación: la lámina impermeabilizante, deberá respetar las juntas de dilatación estructurales de la edificación. Caso contrario, la lámina se fragmentará y será un punto de humedad.

• Aislamiento térmico: la primera función de toda fachada será la de propiciar y generar un confort, de un espacio en el interior de toda edificación. Dependerá fundamentalmente de dos parámetros:

• Encuentros de cubierta con paramentos verticales: En dichos encuentros, es conveniente efectuar un doblado del impermeabilizante y subirlo por el paramento vertical hasta una altura de 15 cm como mínimo para evitar la entrada de agua en el encuentro.

• Transmisión térmica: capacidad para transmisor el calor.

• Inercia térmica: Capacidad para mantener su calor (independientemente de la presencia de aislamiento térmico o no). A mayor densidad, más inercia.

• Condensación Superficial Interna: es la condensación que se produce en la pared interior de un cerramiento cuando la temperatura superficial es menor o igual a la temperatura de rocío del aire (tº de condensación), en contacto con la superficie.

• Estanqueidad: impermeabilización total al agua de lluvia o nieve.

Tipologías de cerramientos exteriores:

Imagen 416. Juntas de dilatación Imagen 417. Encuentro cubierta con

parámetro vertical

Distinguiremos dos tipologías básicas:

• Cerramientos pesados, aquellos cuyo peso medio, macizo y hueco > 100 Kg/m2.

9.2.  Cerramientos exteriores

• Cerramiento pesado de una hoja.

Definición: se denomina cerramiento, a todo aquel elemento paramento dispuesto en la envolvente exterior de la edificación, cuya principal consiste en proteger el interior de los agentes externos, por ejemplo: temperaturas de frío o calor, el agua en todos sus estados (sólido, líquido o gaseoso), del viento, y los ruidos.

• Cerramiento trasdosado con cámara y tabique.

• Tabique pluvial.

• Cerramientos ligeros, suelen denominarse fachadas ligeras y están formadas por elementos de poco peso, < 100 Kg/m2, además de pequeño espesor: 10-15 cm.

Los cerramientos exteriores generan por tanto la “piel” exterior de la edificación y estarán integrados fundamentalmente por las fachadas (la cubierta será la 5ª fachada, pero debido

• Muros cortina.

• Fachada panel.

9.2.1.  Pesados

b) Cerramiento trasdosado

Definición: cerramiento con dos hojas, generalmente sin capacidad estructural y muy utilizada habitualmente en la construcción actual. Su composición se basa en el principio de superposición de varias capas de distintas características, que actúan de multibarrera ante los agentes meteorológicos externos y pérdida de las condiciones de confort de los espacios internos. Presenta como especificación mejora respecto los muros de una sola hoja, un mejora muy importante de su aislamiento térmico.

a) Cerramiento de una hoja

Definición: fachadas tradicionales muy comunes hasta el siglo XIX, caracterizadas por un alto espesor y fabricadas a base de piedra de mampostería o sillería, arcilla (muro de tapia), cerámica, o, muchas veces, una mezcla de los nombrados.

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Elementos: en todo cerramiento de dos o más hojas, se distinguen los siguientes elementos: muro exterior, aislamiento y tabique interior.

•• Muro exterior:

• Material: comúnmente de tipo cerámico (fábrica), con espesor mínimo entre 12 y 14 cm.

• Función estructural: puede o no tener función estructural, si bien generalmente no la tiene.

• Impermeabilización: debe estar garantizada desde su cara exterior.

• Acabados: fabrica vista, o con diversos revestimientos como revoco, mortero, estucado, aplacado de piedra, etc.

Cerramientos una hoja

•• Aislamiento térmico:

• Definición: material dispuesto en cerramientos exteriores de la edificación, a fin de disponer una barrera de calor entre un espacio exterior y la calle.

• Espesor medio: 7-10 cm. Distinguiendo, en su caso, una cámara de aire y el material aislante.

• Ubicación: si bien el aislamiento térmico se puede situar en cualquier posición del cerramiento, comúnmente se sitúa en el interior del mismo (en su parte central), distinguiendo un material que evite la variación térmica (reduciendo el gradiente térmico entre el interior y el exterior).

• Características aislantes: se entiende que un material tiene características aislantes si tiene una conductividad térmica inferior a λ < 0,08 W/m·°C. A modo de ejemplo:

Cerramientos trasdosados Tabiques pluviales

• Corcho: 0,04-0,30

Imagen 419. Cerramientos pesados

• Fibra de vidrio: 0,03-0,07

• Poliuretano: 0,018-0,025

Características:

• Condensaciones: de manera análoga a la cubierta, habrá que tratar de evitar la posibilidad de que se generen condensaciones en el interior del cerramiento, debiendo colocar un material que funcione como barrera de vapor y cuya naturaleza sea compatible con dicha eventualidad. Distinguiremos dos situaciones:

• Impermeabilidad: mínima. según la unión de las piezas de fábrica.

• Condensación superficial: elevada

• Aislamiento térmico: bajo. sin cámara de aire.

Cuesta mucho calentarlos en épocas invernales debido a que están compuestos de una sola hoja, que está de una cara al interior y de la otra al exterior. Debido a su gran “inercia térmica”, una vez calentados, mantienen por más tiempo la temperatura, y en verano, los espacios interiores logran permanecer más frescos respecto del exterior.

• Aislamiento degradable: peligro de condensaciones en el interior del material aislante, debiendo existir una barrera de vapor por el lado caliente del aislamiento (en España, junto a la hoja interior). En caso de que el aislante entre en contacto con el agua, se arruinará, debiendo ser sustituido.

Un elemento fundamental a tener en cuenta en todos los cerramientos exteriores, son los encuentros de las fachadas con los forjados, dado que son frecuentes puntos de condensación por generación de “Puentes térmicos”. Por ello, existen dos modalidades básicas para ejecutar los encuentros de ambos elementos:

• Aislamientos no degradables: si el aislante térmico no es de naturaleza degradable, se puede aplicar sobre la cara interna del muro exterior o del tabique, de forma indistinta y sin riesgo a disminuir su capacidad aislante.

• Ventilación de cámaras de aire: en función de las condiciones climáticas del área donde se ubique la edificación, será frecuente encontrarnos las cámaras de ventilación estancas (en climas fríos y secos) o ventiladas (en climas cálidos y húmedos).

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•• Tabique Interior:

• Material: frecuentemente a base de material cerámico.

• Funciones:

• Cerramiento interior de la cámara de aire.

• Soporte: sirve de base al acabado interior (enlucido, alicatado, revoco, chapado de madera, etc.).

• Problemas: aparición de puentes térmicos en los sectores donde la cámara se interrumpe (Ej: encuentro de los forjados con la estructura, así como en huecos de puertas y ventanas). Esta interrupción de la cámara provoca la transmisión térmica exterior-interior, con el resultado del aumento del gasto energético, además de propiciar las condensaciones vistas en el punto anterior.

Imagen 420. Hoja exterior por delante de canto de forjado

• Caso de que la fachada pase por delante del canto de forjado, esta deberá disponer de anclajes a la estructura.

• Sin embargo, en caso de la fachada apoye en el canto de forjado, carecerá de dichos puntos de sujeción, debiendo asegurar el arranque de la fábrica con unos angulares.

c) Tabiques pluviales

Definición: sistema constructivo que tiene como objetivo la impermeabilización y el aislamiento de las paredes medianeras laterales exteriores de los edificios, expuestas a los agentes meteorológicos por desaparición de una edificación colindante.

Así mismo, la configuración de la fachada en una u otra tipología, condicionará la intervención de bomberos ante un eventual derrumbe.

Imagen 421. Hoja exterior apoyada en

Características: dicha medianería, a base de tabique pesado de una sola hoja, suele carecer de una impermeabilización, exponiéndose seriamente a los agentes meteorológicos exteriores. Para ser correctamente protegido, se construye una segunda hoja en paralelo dejando una cámara de aire entre ambos, mediante la técnica conocida como tabique pluvial.

canto de forjado

9.2.2.  Ligeros

Definición: retícula de elementos constructivos verticales y horizontales, conectados conjuntamente, y anclados a la estructura del edificio, la cual ha de ser complementada con paneles de baja densidad, dando lugar a una superficie continua que delimita completamente el espacio interior respecto del exterior del edificio.

Elementos:

• Hoja de protección exterior: ladrillo cerámico, bloque, placas de fibrocemento, plancha prelacada fijadas al muro soporte directamente o a través de una estructura portante, etc.

Características:

• Cámara de aire: vacío o masa de aire dispuesta entre los dos hojas del muro, evitando que la humedad de los agentes meteorológicos penetre en la edificación, y logrando un lugar exterior a la edificación donde se provoquen las condensaciones. Dicha solución es muy frecuente en zonas costeras, donde debido a las elevadas temperaturas y la humedad ambiental, presentando por ello numerosos orificios de ventilación.

• Anclaje: colgadas o apoyadas.

• Estabilidad estructural: nula.

• Aislamiento acústico: malo: Poca densidad, por lo que no se suelen utilizar en edificios residenciales.

• Aislamiento térmico: malo, generando un gasto elevado de calefacción y aire acondicionado.

• Iluminación: muy buena

• Aislamiento: caso de disponerse, se colocará adherido a la cara externa del muro soporte, evitando los posibles puentes térmicos. Dicho material, frecuentemente es de tipo proyectado dado que caso contrario exigirá su anclaje a la fachada.

• Montaje: gran velocidad de montaje, lo que les hace ideales para construcción de torres y espacios públicos.

• Peso: entre 50 y 75 kg/m2

9.2.3.  Otras tipologías de cerramientos exteriores

Elementos:

• Estructurales:

a) Fachadas ventiladas o trasventiladas

• Montantes: elementos de sujeción verticales, bien anclados a los cantos de los forjados, bien apoyados en estos.

Similares a los muros cortina. También constan de montantes, travesaños, y cerramientos, pero a diferencia de las anteriores, los montantes se anclan a muros de fábrica, y Las piezas de cerramiento son pesadas (normalmente placas de piedra o cerámica).

• Travesaños o perfiles secundarios: elementos horizontales anclados a los montantes, y que junto a estos conformar el armazón para montaje de los cerramientos.

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Al existir una hoja de cerramiento interior pesada (habitualmente de ladrillo), las placas no necesitan presentar una junta estanca, y en el montaje se separan entre sí unos pocos milímetros, permitiendo que el aislamiento térmico ventile por esas rendijas. Este tipo de fachadas se suele utilizar en edificios institucionales, debido a que ofrece una elevada calidad de acabado.

• Cerramientos: elementos de confinamiento del espacio interior, pudiendo fabricarse de cualquier material y ser fijos o practicables.

Tipologías: En función de su continuidad de las fachadas respecto de los forjados, distinguiremos:

• Fachadas ligeras continuas: muro cortina.

• Fachadas ligeras discontinuas: fachadas panel.

a) Muro cortina

• Definición: fachada ligera cuya estructura auxiliar permanece suspendida de los forjados como si de una “cortina” se tratara.

• Características: se ancla al canto de los forjados, pasa por delante de éstos y presenta continuidad desde la parte superior a la inferior del edificio.

• Elementos: Combinación de elementos de aluminio, acristalamientos transparentes y zonas generalmente opacas, realizadas en elementos de relleno que pueden ser de distintos materiales, como maderas, paneles composite, vidrios, plásticos, etc.

Imagen 423. Muro cortina ordinario

b) Fachada panel

• Definición: fachada ligera cuya estructura auxiliar permanece apoyada en los distintos forjados.

• Características: dicho modelo de cerramiento ligero, se interrumpe en cada forjado, donde se apoya, delimitando paneles o zonas independientes. Un claro ejemplo de estas fachadas son las fachadas de chapa.

• Elementos: de idéntica naturaleza a los muros cortina, pero con dimensiones frecuentemente algo mayores.

Imagen 424. Fachada ventilada

Muro cortina Fachada panel Imagen 422. Tipologías de cerramientos ligeros

9.3.  Cerramientos interiores

b) Fachadas prefabricadas

Son fachadas compuestas por módulos de pared que vienen hechos de taller, ensamblándose unos a otros en obra. Dependiendo del nivel de prefabricación pueden incluso montarse paredes de fachada con las ventanas o la puerta ya instaladas. El material más utilizado en prefabricación es el hormigón, aunque también está extendido el uso de madera, y otros materiales de nueva generación.

Definición: Se definen como cerramientos interiores, divisiones, tabiquería, particiones o elementos de separación, a los elementos constructivos que apoyándose en los elementos estructurales (forjados, fachadas, etc.), Sirven para cerrar, separar o dividir un espacio interior, conformando en su conjunto la envolvente interior de una edificación.

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Características generales:

Los sistemas de unión entre los distintos módulos ya vienen incorporadas en las propias piezas, de modo que suelen ser construcciones de junta seca.

• Geometría: tienen carácter eminentemente plano y con carácter general se disponen en posición vertical, destinándose a la separación de distintos espacios contiguos en dirección horizontal.

• Ventajas: se monta en taller, por lo que se reducen las distintas labores en obra.

• Resistencia: los tabiques no tienen ninguna función estructural o portante, por lo que no recibe ninguna solicitación estructural.

• Inconvenientes: necesidad de medios mecánicos y de mano de obra especializada: más costo.

• Aislamiento acústico: sólo se exige en aquellos cerramientos que delimiten áreas de maquinaria o recintos de usos especiales.

• Aislamiento térmico: no es una característica fundamental en dicho tipo de elementos constructivos, si bien existen particiones dotadas de dichas propiedades.

Tipologías:

Según las técnicas constructivas, distinguiremos:

• Tabiquería húmeda.

• Tabiquería seca.

a) Tabiquería húmeda

• Definición: cerramientos interiores a base de piezas unidas mediante un conglomerante para cuya formación es esencial la presencia de agua (ej.: cemento). Es la tipología de tabique tradicionalmente más usada. Una imagen tradicional de dichos cerramientos interiores, son las grandes manchas de humedad en los paños durante el proceso constructivo.

• Ventajas:

• Mano de obra: no ha de tener cualificación especializada.

• Material: materia prima/materiales de construcción básicos.

• Precio: barata.

• Inconvenientes:

• Escombros: normalmente abundantes.

• Tiempos de ejecución: lentos. Los exigidos por el fraguado de los materiales.

• Acabados: si bien no son malos, suelen ser más toscos que en la tabiquería en seco.

• Sistemas y elementos: se construye con los mismos elementos y técnicas que las analizadas para fábricas de ladrillo cerámico.

b) Tabiquería seca

• Definición: fruto de la tecnificación e industrialización de materiales y técnicas constructivas, así como de la especialización de la mano de obra, surgieron los sistemas de tabiquería en seco. Los cuales Sustituyen con

Imagen 425. Fachada prefabricada

• Directos. • Semidirectos sobre maestras. • Autoportante sobre entramado.

elementos prefabricados la mayor cantidad de componentes húmedos que tradicionalmente conforman una obra, tales como el hormigón armado, morteros, yesos, las mamposterías y todo material que condicionado a un proceso de fraguado, condicionaba el avance de la obra.

9.3.2.  Tabiques de cartón yeso

• Ventajas:

Construido a base de un entramado metálico formado por canales o bases que se fijan al suelo, sobre los que se colocan los montantes verticales, que son los elementos que reciben las placas.

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• Mano de obra: más cara que en la tabiquería “húmeda”.

• Material: casi todo el material es prefabricado y modulado.

Nomenclatura de los tabiques de cartón yeso:

• Escombro: disminución considerablemente del escombro en obras y gran parte de este reciclable.

• N: normal. • FOC: resistente al fuego. Alma de yeso de color rosa. • WA: resistente al agua. Celulosas de color verde. • FON: aislante acústico. • TRILLAJE: alma celular.

• Tiempos de ejecución: mucho menores que en la tabiquería ordinaria (húmeda), dado que el proceso constructivo no se ve frenado en ningún momento y no es necesario guardar ningún tiempo de fraguado.

9.4.  Revestimientos y acabados

• Acabados: de gran perfección debido a la planeidad del soporte.

Definiciones: se define revestimiento, como el conjunto de elementos superficiales dispuestos como acabado de un elemento constructivo, con objeto de otorgar continuidad, aportar protección térmica, acústica y frente a la acción de los agentes atmosféricos.

• Inconvenientes:

• Mayor costo de ejecución, pero dicha diferencia económica se ve compensada por el ahorro mediante la disminución de los tiempos de construcción.

• Sistemas y elementos de tabiquería seca:

Los revestimientos, son los elementos constructivos utilizados para propiciar una imagen concreta o aspecto al exterior y si bien En principio pudiera sospecharse no suponen un problema de estabilidad en edificaciones, conviene recordar que un porcentaje muy elevado de las intervenciones de bomberos en dichos ámbitos, está asociados a desprendimientos de los mismos. Por ello, conviene tener un conocimiento básico de los mismos.

• Trasdosados. • Autoportantes.

Características generales:

Protección: dicha característica supondrá su principal función, en especial frente a los agentes atmosféricos, ya que estos pueden dañar los distintos elementos constructivos mediante la acción de viento, el agua, las reacciones químicas (ambientes salinos, polución, etc.), o los cambios de temperatura.

Trasdosados Autoportantes

Imagen 426. Sistemas y elementos de tabiquería seca

9.3.1.  Trasdosados

Resistencia: ofrecen una importante seguridad ante eventuales desprendimientos. Para asegurar dicha acción será necesaria una correcta elección del revestimiento en función del soporte, a la par de un adecuado mantenimiento.

Empleados como revestimiento interior de un cerramiento exterior de fachada o de un muro medianero. A su vez los trasdosados pueden ser:

Directos Indirectos Autoportantes

Imagen 427. Tipos de trasdosados

• Enlucidos: revestimiento continuo de  yeso blanco que constituye la capa de terminación aplicada sobre la superficie del guarnecido, en muros, tabiques  y techos, previamente revestidos con  yeso negro. El enlucido con yeso blanco suele tener un espesor de 1-3mm, y Por norma general se suele pintar.

Ejecución: durante su puesta en obra, se deberá observar la compatibilidad con otros materiales, así como la adecuada disposición de las juntas de dilatación y retracción.

Aditivos: se suelen utilizar en materiales conformados, con objeto de potenciar alguna de las características de un material, en función de su ubicación y características.

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Tipos:

•• Acabados a base de cemento:

En función de la naturaleza y potencial ubicación de los acabados, distinguiremos:

• Enfoscado: acabado a base de mortero cemento o mortero bastardo (cemento y cal), aplicado bien como base para otro tipo de revestimientos, bien para la regularización de un soporte. Generalmente suele presentar un espesor de unos 2-3 mm.

•• Otros materiales:

• Morteros monocapas: morteros compuestos por un conglomerante hidráulico (preparado o sintético), agua, y un árido de granulometría muy cuidada, cuyo preparado llega a obra en polvo, a falta de añadirle agua. Al ser compuestos preparados en fábrica, permite el uso de resinas epoxi, así como componentes textiles que refuerzan y evitan el desprendimiento.

b) Acabados discontinuos

• Alicatado: revestimientos de paramentos con azulejos, normalmente en cocinas y cuartos de baño. Los azulejos se tratan de piezas cerámicas o ladrillo vidriado donde una de sus caras es esmaltada, impermeable y escurridiza, haciéndola inalterable al ácido, lejía y luz. Previenen las humedades y evitan la formación de colonias de gérmenes y hongos. No son inferiores a 3 mm de espesor, ni superiores a 15 mm. En ningún caso se deben colocar en suelos, dado que son resbaladizos y no soportan el desgaste de las pisadas.

a) Acabados continuos

•• Acabados a base de cal:

• Encalado: mezcla de cal y agua, con una consistencia líquida tan diluida, que es aplicada como pintura.

• Chapados: chapado vertical discontinuo realizado con placas de piedra natural (pizarra, granito, etc.), de dimensiones fijadas según proyecto, independientemente de su sistema de fijación. Se suele colocar tanto al exterior como al interior. Distinguiremos:

• Revoco: cuando a la mezcla de cal y agua (encalado) se le añade arena, el material obtenido es más consistente, pasando a convertirse en un mortero, y el grosor de la capa aplicada es mayor (al menos 3 capas de mortero).

• Jabelga: técnica mediante la cual, en lugar de arena se añade polvo de mármol o marmolina, pero la consistencia sigue siendo fluida como una pintura.

• Placa: pieza cortada para el acabado de un revestimiento mural, fijada a una estructura bien mecánicamente, bien mediante morteros o adhesivos. Las piezas de tamaño inferior a 61 cm y espesor hasta 12 mm, reciben la denominación de plaqueta.

• Estuco: jabelga en la que bien la cantidad de marmolina aumenta hasta adquirir consistencia de pasta, o bien se añade también arena.

•• Acabados a base de yeso:

• Guarnecidos: revestimiento de yeso negro (grisáceo y algo rugoso al tacto), que constituye la primera capa aplicada sobre los paramentos interiores de un edificio, antes de ser revestidos con otros tipos de acabado (normalmente el enlucido). Los espesores ordinarios, será, de 10-12 mm. Supone una clara mejora del aislamiento acústico, térmico, y resistencia al fuego.

• Baldosa: idéntica definición que para las plaquetas, pero con espesores mayores a 12 mm, sin limitar las dimensiones máximas.

• Tablero en bruto: producto semielaborado de superficie plana con aristas sin acabar, obtenido mediante aserrado o partición de un bloque en bruto.

9.4.2.  Paramentos horizontales

• Materiales orgánicos: tabla (tarima maciza sobre rastreles), tablilla, parquet flotante…

a) Acabados en suelos

• Materiales metálicos: fundición, chapa de acero, etc.

•• Continuos

• A las piezas de reducido ancho y largo, y de espesor similar a los anteriores, se les denominarán adoquines.

• A base de productos bituminosos:

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• Aglomerado bituminoso: mezcla en caliente constituida por un ligante bituminoso y áridos minerales.

• Pavimentos flexibles - Losetas o rollos: a base de materiales textiles (moquetas) y plásticos. Entre sus ventajas destaca la de amortiguar el ruido de impacto. La principal característica que distingue la ejecución de estos pavimentos de las piezas rígidas es que cualquier pequeña irregularidad del soporte. Para evitarlo, antes de colocar el pavimento, se aplica sobre el soporte una pasta de alisado, formado por una mezcla de arena fina, cemento, un aglutinante orgánico y agua. Distinguiremos materiales como linóleo, vinilo, moqueta, PVC o goma.

• Asfalto fundido: mezcla en caliente constituida por asfalto natural, betún de baja penetración y áridos silíceos.

• A base de cemento:

• Solera de hormigón armado: pavimento ejecutado in situ a base de capa de 10 cm de hormigón mínimo, que se apoyada directamente en el suelo. Generalmente se usa como soporte del conjunto del pavimento.

• Hormigón tratado superficialmente:

• Tratamiento endurecedor: a base de resinas epoxi o poliuretano, que aplicado sobre la superficie de hormigón, sella sus poros y le confiere resistencia al desgaste, sin modificar la rugosidad del soporte.

b) Acabados en techos

•• Continuos

• Tendido de mortero: ejecutado por la parte interior del forjado, generalmente a base de mortero de yeso, aunque también es frecuente ejecutarlo a base de mortero de cemento o de cal.

• Tratamiento impreso: Aplicado sobre la capa superficial del acabado, reduce su resbaladicidad a la par que le propicia un mejor acabado estético.

•• Discontinuos

•• Discontinuos

• Falso techo, placas de yeso o cielo raso: elementos situados a cierta distancia del forjado (generalmente de aluminio, acero, PVC o escayola), que soportadas por fijaciones metálicas o de caña y estopa, liberan un espacio comprendido entre ambos para el paso de instalaciones, denominado “plenum”. En función del acabado, distinguiremos distintas modalidades: planchas y losetas (placas).

• Pavimentos rígidos - Baldosas: piezas rígidas de forma geométrica regular y espesor reducido (respecto a su largo y ancho), fabricadas a base de cualquier material disponible para revestimiento de suelos y escaleras, ya sea en espacios interiores o en exteriores:

• Materiales pétreos: piedra natural, cerámica, cemento, terrazo, hormigón, asfalto, etc.

9.5.  Instalaciones de edificios

Elementos básicos: en toda instalación de enlace, distinguiremos los siguientes elementos:

Definición: entendemos por instalaciones de edificios, como el conjunto de redes y equipos fijos que permiten el suministro y operación de los servicios que ayudan a los edificios a cumplir las funciones para las que han sido diseñados. Actualmente todas las edificaciones, independientemente de su uso y actividad, tienen instalaciones que le aportan, distribuyen y/o evacuan materia, energía, etc.

• Acometida. • Red general. • Instalaciones particulares. • Instalaciones complementarias.

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Equipos de corte y maniobra: si bien al igual que el conjunto de instalaciones, las instalaciones de agua presentan multitud de válvulas de corte y purga. A efectos de una potencial intervención equipos de corte inmediatamente accesibles son los siguientes:

Marco normativo: dichas instalaciones son ampliamente reguladas por un amplio marco normativo en el cual destacan las siguientes disposiciones:

• Llave de toma o collarín de toma en carga, sobre la tubería de distribución de la red exterior de suministro que abra el paso a la acometida.

CTE DB HS: Salubridad.

• HS4: Suministro de agua (Agua fría y ACS).

• HS5: Evacuación de aguas (Saneamiento).

• Llave de corte en el exterior de la propiedad

CTE DB HE

• Llave de corte general: en el interior de la propiedad y localizada en armario o arqueta de la zona común. Abre o secciona el suministro de agua al conjunto de la edificación.

• HE 2 >> RITE: Reglamento de instalaciones térmicas de edificios.

• HE 4: Contribución solar mínima de ACS.

• Llaves de contadores: una delante y otra detrás, tanto si son centralizados como si son divisionarios.

Instalaciones generadoras de emergencias:

• Llave de paso: situada en el interior de la propiedad particular en lugar accesible para su manipulación. Independiza o conecta la red de cada establecimiento respecto al resto de la edificación.

Si bien en todas las edificaciones se pueden localizar múltiples tipologías de instalaciones, en el presente manual caracterizaremos aquellas instalaciones generadoras de una emergencia con una potencial respuesta por parte de los servicios de bomberos; especificando sus elementos básicos, aparatos de maniobra y corte, así como los riesgos inmediatos.

• Derivaciones particulares, con trazado independizado a los cuartos húmedos, contando cada derivación con una llave de corte, tanto para agua fría como para agua caliente.

Nos centraremos por tanto en las instalaciones de:

• Puntos de consumo: todos los aparatos de descarga, tanto depósitos como grifos, los calentadores de agua instantáneos, los acumuladores, las calderas individuales de producción de ACS y calefacción y, en general, los aparatos sanitarios, llevarán una llave de corte individual.

• Agua fría. • Agua caliente sanitaria (ACS). • Saneamiento. • Electricidad. • Instalaciones receptoras de combustibles gaseosos. • Instalaciones petrolíferas para uso propio (combustibles líquidos).

• Llaves de seccionamiento: previas y posteriores a los equipos de sobreelavación (bombas y depósitos), así como a los elementos reductores de la misma.

9.5.1.  Agua fría

Señalización:

Introducción: red canalizada para agua destinada al consumo humano, debiendo proporcionar unos caudales y presiones adecuadas a las necesidades en todos los puntos de captación previstos de la edificación.

• Redes de agua potable: se señalarán con los colores verde oscuro o azul.

• Redes de agua no potable: las tuberías, los grifos y los demás puntos terminales de esta instalación deben estar adecuadamente señalados para que puedan ser identificados como tales de forma fácil e inequívoca.

Al deber ser el agua apta para consumo humano, será objeto de intensos sistemas de calidad, protección mediante filtros y regulación de los materiales empleados (no contengan sustancias nocivas, modifiquen la potabilidad, olor, sabor, no produzcan corrosión interior, etc.).

Riesgos presentes ante potenciales intervenciones de bomberos: el principal riesgo de la presente instalación, son las Inundaciones, debiendo prestar especial atención a aquellos recintos o situaciones con presencia de electricidad.

Legislación: l as prescripciones de la presente instalación, se recogen en el CTE DB HS-4

9.5.2.  Agua caliente sanitaria (ACS)

Tipos de redes:

Legalmente existen dos tipologías de redes según el número de contadores existentes:

Introducción: instalación de agua que, alimentándose de la red de agua fría, la calefacta para uso y consumo humano.

• Redes con contador único.

Legislación: de manera análoga a la red de agua fría, las prescripciones de las citadas instalaciones, se recogen igualmente en el CTE DB HS-4. Complementariamente a dicho

• Redes con contadores divisionarios.

Legislación aplicable:

documento, según el CTE DB HE-4 se deberán prever la colocación de equipos bitérmicos para apoyo en la generación de ACS por sistemas auxiliares (Ej.: paneles solares).

CTE DB HS 5: Evacuación de aguas

Tipos de redes:

Tipos de redes: en función de su punto de inicio y fin, distinguiremos dos tipos de redes, con trazado paralelo:

•• En función de la naturaleza de las aguas:

• Redes de aguas negras, residuales o fecales: aguas generadas por los desagües de todos los aparatos sanitarios, debiendo evacuar a la red pública de alcantarillado y en caso de no ser posible, a fosas sépticas.

• Impulsión: red de distribución de ACS desde el aparato térmico, hasta el punto de calefactación. Dependiendo de las características del sistema de calefacción, se exigirán armarios de compartimentación de los ramales (suelo radiante), o no (radiadores).

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• Redes de aguas blancas o pluviales: aguas provenientes de desagües de cubiertas, terrazas, azoteas, patios y jardines, conducidas por de canalones y bajantes. Pueden verterse al alcantarillado o no.

• Retorno: exigible en todo tipo de instalaciones (individuales o centralizadas), cuando la longitud de la tubería de ida al punto de consumo más alejado sea igual o mayor que 15 m.

Elementos básicos:

•• En función de su sistema de canalización:

• Acometida de Agua Fría de Consumo Humano (AFCH).

• Redes con vertido a redes públicas:

• Aparatos de generación y acumulación:

• Sistema Unitario: se vierten todas las aguas en una única canalización.

• Generador de calor: conjunto de elementos destinados a elevar la temperatura del agua (calderas/ intercambiadores de calor).

• Sistema Separativo: recogida de las aguas residuales en dos canalizaciones independientes.

• Acumulador: depósito o depósitos que almacenan el agua caliente, incrementando la inercia térmica del sistema y permitiendo la utilización de generadores de calor de potencia inferior a la demanda máxima puntual del sistema.

• La red de aguas negras transportara los vertidos domésticos, de los establecimientos comerciales y vertidos industriales.

• Redes de suministro: conjunto de tuberías que transportan el agua atemperada hasta elementos terminales.

• La red de aguas blancas conducirá las aguas de escorrentía superficial generadas por las precipitaciones, por riego o drenaje.

• Elementos terminales: grifos, duchas que nos permiten el uso y disfrute del ACS.

• Circuitos de retorno: redes de tuberías que transportan el agua de vuelta desde los puntos más alejados de la red de suministro hasta el acumulador. Su objeto es mantener un nivel aceptable de temperatura del agua caliente en toda la red de suministro, aún cuando los elementos terminales no demanden consumo durante largos periodos de tiempo.

• Sistema Semi-Separativas: constan de dos canalizaciones totalmente independientes; una para transportar las aguas residuales domésticas, comerciales e industriales hasta la estación depuradora, y otra para conducir las aguas pluviales hasta el medio receptor.

• Redes con vertido a fosas sépticas: pozo estanco al que son vertidas las aguas negras para ser sometidas a procesos químicos bacterianos.

Equipos de corte y maniobra: El circuito de ACS, se caracteriza por tener un gran número de válvulas de funcionamiento automático termostáticas, antirretorno y equilibrio, para una autorregulación de su funcionamiento y aumento de los rendimientos. Sin embargo, complementariamente a las anteriores, presentará válvulas de accionamiento manual tanto a la entrada como a la salida de todos y cada uno de sus elementos (generadores, acumuladores y terminales).

Elementos básicos: independientemente de su tipología, en toda red de saneamiento se distinguen los siguientes elementos:

• Redes de pequeña evacuación.

• Bajantes de aguas residuales.

• Colectores horizontales de aguas residuales.

Riesgos presentes ante potenciales intervenciones de bomberos:

Elementos visitables: dado que la red de saneamiento no tiene prácticamente elemento alguno de corte de su trazado (la mayor parte funcionan por sistema de cierre hidráulico automático), los potenciales puntos de intervención por los servicios de bomberos en cualquier saneamiento ordinario, se concentrarán en sus elementos visitables, distinguiéndose:

De manera análoga a la red de agua fría, el principal riesgo ante una instalación de ACS, son las inundaciones, sin embargo, habría de prestarse atención al posible riesgo de quemaduras, dado que el agua a la salida de los generadores de calor (calderas), puede presentar temperaturas de hasta 80º C.

• Sifones individuales y botes sifónicos: tanto los sifones individuales como los botes sifónicos serán accesibles en todos los casos y siempre desde el propio local en que se hallen instalados.

9.5.3.  Saneamiento

Introducción: conjunto de instalaciones dispuestas para extraer las aguas residuales generadas en ellos, de forma independiente o conjunta con las precipitaciones atmosféricas y con las escorrentías.

• Sifones individuales: dotados de dispositivo de registro en su parte inferior, con tapón roscado y lo

• Fosas sépticas: tanques estancos e impermeables formados por dos o más compartimientos donde tienen lugar los procesos de decantación y de fermentación asociados a procesos bacterianos anaerobios (sin presencia de oxígeno), dando lugar a la metabolización de la materia orgánica, gasificando, hidrolizando y mineralizando. El agua de este modo tratada, es evacuada por la tubería de salida del equipo quedando en condiciones aceptables para canalizar a pozo de absorción.

más cerca posible de la válvula de descarga del aparato sanitario o en el mismo aparato sanitario, para minimizar la longitud de tubería sucia en contacto con el ambiente. Además, los sifones que recojan desagües de urinarios, serán incompatibles con cualquier otro aparato sanitario.

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• Botes sifónicos: sifones colectivos de aparatos sanitarios compatibles a efectos de saneamiento, los cuales quedarán enrasados con el pavimento y serán registrables mediante tapa de cierre hermético, estanca al aire y al agua. Además:

El sistema de fosa séptica no debe de confundirse con el pozo negro o pozo ciego actualmente prohibido, que es  es una excavación en el terreno en forma de pozo, cubierto de paredes perforadas que recibe la descarga de las aguas negras. Mientras que La parte líquida se filtra en el terreno, la sólida queda retenida hasta que se descompone por efecto bacteriano.

• No han de presentar sifón los aparatos sanitarios si existe uno común, con el fin de evitar una burbuja de aire entre ambos que dificultaría el desagüe.

• No se permitirá la conexión al sifón de otro aparato del desagüe de electrodomésticos, aparatos de bombeo o fregaderos con triturador.

Riesgos presentes ante potenciales intervenciones de bomberos: la causa más común de accidentes es por asfixia durante su mantenimiento o limpieza produciendo el desmayo en pocos segundos, por lo que no es raro encontrar varias víctimas concatenadas, al intentar estas socorrer a las anteriores. Por ello, en este tipo de intervenciones es imprescindible el uso del ERA.

• Arquetas: depósito enterrado de pequeño volumen utilizado para recibir, enlazar y distribuir canalizaciones subterráneas. Son el elemento fundamental para revisar la red de saneamiento en el interior de una edificación. Ya sean fabricadas in situ (ladrillo medio pie enfoscado y bruñido) o prefabricadas (PVC), suelen estar enterradas y cerradas mediante tapa superior, para acceder a su interior y limpiar las impurezas.

9.5.4.  Electricidad

Definición: centrándonos en las redes específicas de las edificaciones, definimos instalaciones de enlace como el conjunto de elementos que unen la red de distribución a las instalaciones interiores o receptoras.

Según su función se pueden distinguir las siguientes tipologías:

• Arquetas de paso: destinadas a conexión de dos conductos, así como en los quiebros con ángulos para los que no existen piezas curvadas normalizadas. Frecuentemente se ubican a los pies de las bajantes.

Legislación: reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT)

Tipos de redes:

En función de los grados de electrificación, distinguiremos:

• Arquetas sumidero: cubiertas mediante rejilla metálica apoyada sobre angulares. El desagüe se realizará por uno de sus laterales, con diámetro mínimo de 110 mm, vertiendo a una arqueta sifónica o a un separador de grasas y fangos.

• Redes de grado de electrificación básico (5750w a 230 v), dotadas de 5 circuitos.

• Redes con grado de electrificación elevado (9200 W a 230 v), más de 5 circuitos (12 Uds.)

Elementos básicos: en toda instalación de enlace, distinguiremos los siguientes elementos:

• Arquetas sifónicas: dotadas de conducto de salida de las aguas, provisto de un codo de 90º, que propicia un cierre hidráulico que evita la generación de olores. Se colocan antes de las conexiones con la red general, para evitar malos olores en la red privada. Son registrables.

1. Acometida: parte de la instalación comprendida entre la red de distribución y la caja general de protección (o cajas). Según el artículo 15 del RBT corresponde a la compañía eléctrica su construcción, estando bajo su inspección y verificación final. Normalmente son únicas para cada edificio, pudiendo ser aéreas o subterráneas:

• Arquetas separadoras de grasas: se sitúan antes de la conexión con la red general para evitar verter productos grasos. Son registrables para limpiar su interior periódicamente.

• Aéreas: si bien podrán tener conductores desnudos, lo normal es que vayan aislados y trenzados en forma de haz.

• Subterráneas: discurren por el subsuelo de vías principales.

• Pozos de registro: puntos de acceso a las alcantarillas, coincidentes con los quiebros y los cambios de pendiente de los grandes colectores de saneamiento. Generalmente se ejecutan in situ, a base de fábrica de ladrillo macizo de 1 pie enfoscada y bruñida interiormente, dotada de tapa hermética de hiero fundido. En caso de presentar gran profundidad, estarán dotados de escala fija.

2. Caja General de Protección (CGP): aloja en su interior los elementos de protección de la línea repartidora y señala el inicio de la propiedad del usuario. Hay una única CGP por cada 160 Kw o fracción según la demanda del edificio.

Tipos de redes: en función del suministro, distinguiremos:

3. Línea General de Alimentación (LGA): enlaza la CGP con la centralización de contadores, de la que parten las derivaciones individuales para cada abonado. Normalmente llevan tres conductores de fase con fusible y uno de neutro sin fusible.

• Instalaciones alimentadas desde red de distribución. • Instalaciones no alimentadas desde red de distribución.

La diferencia básica entre ambos tipos de redes, radicará en que las no alimentadas desde la red de distribución, siempre dispondrán de envases o depósitos de almacenamiento de gas.

4. Centralización de contadores (CC): aparatos de medida del consumo del total de la energía del abonado, irán centralizados, en el caso de edificios, En una pared de paso común del edificio hasta 16 contadores. Para mayor número, será preceptivo un curto específico con puerta RF.

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Elementos básicos:

Con carácter general, en toda red de gas en una edificación, distinguiremos los siguientes elementos básicos:

Existirá también un interruptor de corte general del edificio en esta centralización.

• Red canalizada – Envases/depósitos de almacenamiento

• Acometida interior:

5. Derivación Individual de abonado: que parte de la centralización de contadores de la Línea General de Alimentación para concluir en el Cuadro de Mando y Protección, obligatorio en todas las viviendas por el RBT y normalmente colocado detrás de la puerta de entrada al local o a la vivienda.

• Instalación común. • Instalación individual.

Equipos de maniobra:

Los puntos de corte posibles en la instalación receptora son:

• Llave de acometida: aunque no pertenece a ella, corta el suministro de gas totalmente.

La acometida contiene los siguientes mecanismos de protección y control:

• Llave del edificio: dispositivo de corte más cercano o en el cerramiento de un edificio.

• Interruptor de Control de Potencia (ICP). Es un dispositivo de corte automático (precintado por la compañía), para corte de consumo en caso de exceder lo contratado.

• Llave de abonado: dispositivo de corte, siempre obligatorio, y accesible desde zonas comunes.

• Llave de montante colectivo: si hay más de un montante que suministre a varios usuarios.

• Interruptor General Automático (IGA). Protege la derivación individual del abonado frente a sobrecargas y cortocircuitos.

• Llave de contador: previa al contador.

• Llave de vivienda o local privado: posterior al contador y accesible desde el interior.

• Interruptor Diferencial. Actúa en caso de derivación a masa (tierra), si se da el caso de que un conductor en tensión toque una carcasa metálica o una persona toque un elemento en tensión, escapándose la corriente a tierra.

• Llave de regulador: próximo a la entrada del regulador, cerrando el paso de gas al mismo.

• Llave general de corte: en instalaciones con recipientes móviles al exterior (balcones, terrazas, etc.), localizada junto a su punto de conexión.

• Pequeños Interruptores Automáticos (PIAs). Generalmente son de protección magnetotérmica y corte monofásico bipolar (fase y neutro). Protegen cada uno de los circuitos de las edificaciones frente a sobrecargas y cortocircuitos.

• Llave de aparato: cada aparato de gas tiene una llave de conexión y corte propia.

Otros equipos de interés de la instalación:

Riesgos presentes ante potenciales intervenciones de bomberos: riesgo elevado de tetanización, electrocución y riesgo de incendio por cortocircuito.

• Envases: almacenamientos móviles de gas, con capacidades máximas de almacenamiento según capacidad unitaria de los envases:

9.5.5.  Instalaciones receptoras de combustibles

• Capacidad unitaria no superior a 15 kg: almacenamiento total inferior a 300 kg (equivalente a 24 Uds. UD-125 y 27 I-110). Ubicados bien al exterior, bien en armarios ventilados.

gaseosos

Definición: desde la aparición de los combustibles gaseosos, estos han sido ampliamente apreciados debido a su alto poder energético, motivo por el cual tienen una muy fuerte implantación en centros urbanos.

• Con capacidad unitaria superior a 15 kg: almacenamiento total, con volumen inferior a los 1000 kg (28 Uds. I-350). En caso de almacenamientos hasta 70 Kg, se podrán llegar a ubicar al interior, en locales con volumen mayor de 1000 m3 y ventilados. Para almacenamientos mayores de 70 Kg, al exterior, dentro de una caseta ventilada.

Sin embargo, las prescripciones de seguridad ante una potencial intervención de bomberos y las características de su combustión, las hacen objeto de una especial atención en cuanto a las normas de diseño. Dentro del presente apartado, se estudiarán las instalaciones receptoras de combustibles gaseosos, o lo que es lo mismo, el último tramo de la cadena de suministro de gas a establecimientos y edificaciones.

• Depósitos: almacenamientos fijos de gas, con capacidades máximas de almacenamiento según su ubicación:

• 500 m3, en caso de depósitos enterrados.

Legislación aplicable: reglamento técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos (RD.919/2006)

• 2.000 m3, encaso de depósitos en superficie.

Legislación aplicable:

• Armario de regulación: de la presión entre la red de distribución y la instalación interior.

“Instalaciones petrolíferas para uso propio” del Reglamento de Instalaciones Petrolíferas, R.D. 2085/1994.

• Contador: aparato que mide el caudal de gas que pasa a través de él. Se colocará en un nicho o armario en el límite de propiedad en caso de instalaciones con un solo abonado, y en locales o armarios centralizados en caso de edificios con varios abonados. Sólo en casos de instalaciones de gas en edificios existentes se instalará el contador con acceso desde cada vivienda.

Elementos básicos:

Con carácter general, distinguiremos los siguientes partes en toda instalación:

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• Almacenamiento.

•• Centralización de contadores:

• Red de distribución canalizada.

• En armarios: situados en zonas comunes y ventiladas, como patios, cubiertas, etc.

• Acometida a usuario.

• Instalación interior.

• En locales: de uso exclusivo, no situados bajo rasante y, en primer sótano solo si el gas es menos denso que el aire. ventilados por huecos situados en las partes altas y bajas.

Equipos de maniobra: los puntos inmediatos de la instalación son los siguientes:

• Llave de reparto: en tubería de reparto horizontal, entre el grupo de presión y las columnas o colectores

• En conducto técnico: si no es posible un local técnico, se podrá realizar en un conducto vertical accesible desde el rellano de la escalera, con ventilación desde abajo hasta arriba directamente al exterior, y puertas estancas en su comunicación con el rellano.

• Llave de colector: previa al colector principal.

• Llave de ramal: llave de seccionamiento en cada entronque de un ramal, para independización de la red general.

• Canalizaciones: tubería construida en acero, acero inoxidable, cobre o polietileno. Pueden ser vistas, envainadas, enterradas, y empotradas, excepcionalmente.

• Llave de columna: ubicada en la columna de suministro, en cada planta y antes de las derivaciones a usuarios o a colector.

• Llave de contador: no existirán en la presente instalación, conectándose el contador directamente a la tubería.

•• Aparatos de consumo del gas:

Son los dispositivos que aprovechan el calor generado en la combustión completa del gas para su utilización en diversas actividades, como puede ser cocinar, producir agua caliente, etc. Todos los aparatos de gas, excepto los quemadores de las cocinas, deben interrumpir el paso de gas en caso de extinción de la llama. Distinguiremos:

• Llave de aparato: cada aparato de de consumo tiene una llave de conexión y corte propia.

• Llaves de accesorio: antes y después de los filtros, contadores, purgadores y cualquier otro accesorio o conjunto de ellos que se instale

• Llaves de corte o seccionamiento, cada diez usuarios: conectados al mismo tramo de tubería y por la misma banda, con un máximo de 100 metros de distancia entre éstas.

• Aparatos de circuito abierto: los toman el aire necesario para producir la combustión de la atmósfera del local donde se encuentran. Debiendo por tanto, estar ventilados.

• Llave de usuario: para cada establecimiento o abonado.

• Aparatos de circuito estanco: el circuito de combustión no tiene comunicación con el local. Por ello, la ubicación de los locales, caracterizándose por no disponer aparatos de gas por debajo del primer sótano, o de la planta baja si el gas es más pesado que el aire.

Otros equipos de interés de la instalación:

• Almacenamientos:

• Tanque, depósito o recipiente fijo: recipiente con capacidad de almacenamiento mayor de 3.000 litros y susceptible de no ser trasladado.

Riesgos presentes ante potenciales intervenciones de bomberos:

• Recipiente móvil: Recipiente con capacidad no superior a 3.000 litros, susceptible de ser trasladado de ubicación.

• Riesgo de combustión, con el resultado de explosiones e incluso deflagraciones.

• Riesgo de fuga.

• Estaciones de bombeo y equipos de trasiego

• Riesgo de asfixia para fugas no incendiadas en recintos no ventilados.

• Zonas de fuego abierto: aquellas en las que, de forma esporádica o continuada, se producen llamas o chispas al aire libre, así como superficies con altas temperaturas capaces de producir una ignición.

9.5.6.  Instalaciones petrolíferas para uso propio

Introducción: frente a los combustibles gaseosos que son ampliamente utilizados en instalaciones domésticas e industriales, principalmente en grandes núcleos urbanos, los combustibles líquidos ofrecen ventajas análogas, con el añadido de una mayor disponibilidad de los mismos en zonas rurales, a la par de unos sistemas de seguridad menos exigentes.

Riesgos presentes ante potenciales intervenciones de bomberos:

• Riesgo de derrame y combustión.

• Emisión de vapores asfixiantes y en su caso, tóxicos.

10.  Patología en la edificación

nes dejan secuelas no visibles que pueden derivar en una situación de ruina total repentina. En función de su origen, distinguiremos factores antrópicos y naturales:

Es bien conocido que desde el comienzo de la vida de un edificio se ven aparecer fisuras en alguna parte de él, incluso antes de acabar la construcción, cuya importancia la mayoría de las veces es escasa y cuyo origen es variado, casi siempre relacionado con el fraguado de morteros, hormigones, yesos y la humectación de los mismos.

•• Antrópicos (generados por el hombre):

• Agotamiento estático del terreno.

• Alteración volumétrica del terreno por la humedad o excavaciones subterráneas (Ej: Metro y galerías de servicio).

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• Alteración de las condiciones de contorno:

• Demolición de edificios colindantes. • Excavaciones próximas a cimentos o descalces. • Sobrecargas diferenciales del terreno, etc. • Etc.

•• Naturales:

Imagen 428. Grietas y humedades

• Incendios estructurales.

• Seísmos.

Tales señales, cuya incidencia fundamental es sobre el aspecto estético de lo construido, no son en principio preocupantes para el técnico si éste comprueba que la estructura ha sido correctamente concebida y ejecutada, es decir, si el estado de equilibrio de las piezas y elementos que componen el edificio así como sus enlaces mutuos y conexión con el terreno garantizan la seguridad del conjunto.

• Explosiones.

• Inundaciones y aguas subterráneas (socavones).

• Etc.

10.2.  Tipos de patologías

10.2.1.  Patologías por causas constructivas

Sin embargo, hay otros síntomas que dan a entender, incluso al profano, que el problema que muestran con su presencia puede ser trascendente, bien por su forma, por su emplazamiento, por su amplitud o por la velocidad de aparición del fenómeno.

En el origen de las lesiones no debidas a causas accidentales, intervienen tres factores que siempre están presentes, bien actuando de forma aislada o en conjunto, y con los que hay que contar como punto de partida en todo proceso de evaluación de la patología de un edificio:

Tantos unas como otras son muestra evidente de un proceso que conduce al deterioro del edificio. En el caso de las primeras, aún cuando no tengan una importancia inicial, su falta de tratamiento puede conducir a situaciones que son la génesis de un envejecimiento prematuro. En cuanto a las citadas en segundo lugar, ya se ha indicado que constituyen el indicio de algún problema más o menos grave y que habrá de ser estudiado para evaluar su alcance real.

a) El agua, ya sea de lluvia, embebida en el terreno, en fugas de canalizaciones o en corrientes subterráneas.

b) El terreno, por su variable capacidad de respuesta a

lo largo del tiempo y ante la influencia del agua.

c) Las características de los elementos constructivos que componen el edificio: geometría, rigidez, materiales empleados, etc.

10.1.  Causas

La primera de las patologías se estudiará de manera independiente, mientras que la segunda y tercera aparecen siempre tan íntimamente unidas que se analizarán de manera conjunta.

Las causas generadoras de una potencial intervención en edificaciones de los cuerpos pueden ser de múltiples orígenes, pudiendo agruparlos en dos grandes grupos:

10.1.1.  Factores Internos (Vinculados al

diseño, construcción y mantenimiento

de la propia edificación)

• Fallos de proyecto. • Fallos de ejecución. • Materiales de mala calidad. • Reformas en el edificio. Como construcciones posteriores a la existente, originan lesiones, a corto o largo plazo. • Envejecimiento. • Fallos inherentes al mal uso o mala conservación del edificio.

Agua Terreno Características de los elementos constructivos

Imagen 429. Patologías por causas constructivas

a) Agua

10.1.2.  Factores externos

Definición: dentro del conjunto de patologías que pueden afectar a un edificio, un apartado importante es el relacionado con las “humedades”, entendidas éstas como la existencia no

Asociados a agentes ajenos y frecuentemente accidentales de la edificación. Se caracterizan porque en muchas ocasio-

deseada en los materiales o en los elementos constructivos de un contenipdo de agua superior al correspondiente al de equilibrio hídrico con su entorno.

Los materiales tienden a establecer de forma natural el equilibrio hídrico con el ambiente o los materiales que les rodea. Este equilibrio se alcanza mediante los mecanismos de intercambio (captación o cesión) de agua:

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• Relacionados con el agua líquida: succión, absorción.

Capilar Freática

• Relacionados con el vapor de agua: adsorción, difusión o evaporación.

Al margen de la afección a la salubridad de la edificación, las humedades influirán claramente en la durabilidad de elementos constructivos y estructuras (corrosión, disgregación, pudrición, etc.). Por ello, independientemente de si la humedad es la causa o el resultado de una lesión, todas ellas desencadenan o favorecen el desarrollo de diversos procesos patológicos.

Filtración Condensación

Tipos de humedades:

Imagen 430. Humedades de origen natural

Según su origen:

I.2. Ambientales

• Humedades de origen natural:

• Humedad de filtración: humedad resultante de la absorción del agua proveniente de fenómenos meteorológicos (lluvia o nieve), al penetrar por los paños ciegos o juntas de los cerramientos exteriores (cubiertas, fachadas, terrazas, arranques de muros, puntos de encuentros de distintos materiales, etc.). Se difunden también por capilaridad, pero en este caso descienden por gravedad por los muros, desde la parte alta del edificio.

• Procedentes del terreno: capilar o freática.

• Ambientales: filtración o condensación.

• Humedades de origen antrópico:

• De obra.

• Accidentales: Rotura de instalaciones.

I. Humedades de origen natural

I.1. Procedentes del terreno

• Humedad de condensación: humedades generadas por el cambio de estado de parte del vapor de agua contenido en el aire, que se encuentra o se genera sobre las superficies interiores (condensación superficial) o dentro (condensación intersticial) de los paramentos del recinto o edificio.

• Humedad capilar: agua procedente del terreno donde se asienta la edificación, que al tratar de equilibrarse con el medio ambiente, asciende por la red de capilares de los muros y tabiques de sótanos y plantas bajas en contacto con el suelo. La altura, tamaño y forma de la humedad dependerá de la naturaleza del material (porcentaje de capilares) y de la presión atmosférica. Suele generarse en edificaciones de cierta antigüedad, existiendo una proporción directa entre vejez y efectos de la humedad, lo que se produce a causa de la porosidad de los materiales.

Para cada humedad ambiental, hay una temperatura de condensación (punto de rocío). Por ello, bien por un incremento de la humedad de vapor de agua del ambiente (y por tanto de la temperatura de rocío) o bien por un descenso de la temperatura, se producirá la condensación en los puntos más fríos, generalmente en ventanas, juntas y cámaras de aire de los cerramientos externos.

• Humedad freática: humedad asociada a un cambio de las características hidráulicas del terreno (ej: lluvias intensas), provocando una elevación del nivel freático, provocando serias humedades en el interior de las edificaciones que no hubiesen considerado una adecuada impermeabilización.

II. Humedades de origen antrópico

• De obra: el agua es utilizada intensamente durante la fase de obra, para la ejecución de distintos elementos constructivos. Por ello, una vez finalizado su uso, su excedente debe evaporarse hasta alcanzar la humedad de equilibrio, pudiendo suponer periodos más o menos prolongados según la naturaleza del elemento constructivo.

Las humedades capilares y freáticas, se distinguen en que mientras las segundas afectan fundamentalmente a elementos constructivos situados en el cerramiento de la edificación de plantas bajo rasante. Las humedades capilares afectan a elementos constructivos en contacto con el terreno, ya sea sobre o bajo rasante y tanto en los cerramientos exteriores, como interiores de ésta.

• Accidentales: Humedades producidas por el fallo o rotura de algún conducto de agua de calefacción, saneamiento o uso sanitario, embutidos en muros, tabiques, falsos techos, enterrados, etc. Si dichas

I. Adaptación o encaje

humedades puntuales no se reparan, el agua penetrará en el cerramiento y será absorbido por la fábrica (ej., de ladrillo), los que por capilaridad lo extenderán al resto de la edificación. En muchos casos, al ir enterradas estas instalaciones, impiden la observación directa de su estado de conservación, dificultando el mantenimiento y potencial reparación.

Definición: las lesiones por encaje son aquellas generadas en la edificación tras el proceso de construcción inicial o de rehabilitación, motivado por alguna de las siguientes.

Causas:

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• Acoplamiento de macizos o asiento relativo entre los materiales que los componen.

• Adaptación del plano de asiento tras finalización de la construcción.

Tipologías: en relación a las dos causas descritas, distinguiremos las siguientes tipologías de lesiones por adaptación:

• Lesiones por encaje: asentamiento relativo entre los materiales que componen un mismo elemento constructivo, los dos casos más frecuentes son:

• Muros de carga: gruesos excesivos de mortero, en muros de fábrica.

De obra Accidentales

Imagen 431. Humedades de origen antrópico

• Rehabilitaciones: incorrecta conexión en rehabilitaciones entre elementos antiguos y nuevos.

b) Terreno y calidad de los elementos constructivos

• Lesiones por asiento inicial de terreno (adaptación del plano de asiento): Adaptación de terrenos blandos tras finalización de la obra, por la sobrecarga propiciada por el nuevo edificio o incremento de estas durante su vida útil.

Al margen de la influencia del agua en las patologías edificatorias, la combinación de los factores asociados al terreno y a la calidad constructiva del edificio generarán el grupo de patologías más amplio e importante en la edificación.

La base del problema se reduce, en esquema, a una variación sustancial del reparto de cargas y tensiones por alguna de las dos causas anteriores, bien a lo largo del tiempo o bien de forma más o menos precipitada.

Esta variación en la distribución de cargas produce desequilibrios en el conjunto, que si el resto de elementos constructivos no son capaces de absorber, llevan progresivamente al colapso del sistema estructural.

Según el tipo de esfuerzo tensional o movimiento provocado en la edificación, podemos distinguir las cinco tipologías de patologías más comunes:

• Adaptación o encaje.

Gruesos excesivos

Ampliación muro, con inco-

• Cedimiento o hundimiento.

mortero

rrecta conexión

• Aplastamiento.

Imagen 433. Lesiones por asiento inicial del terreno

• Rotación.

• Movimiento del terreno.

II. Cedimiento o hundimiento

Definición: las lesiones por cedimiento son aquellas generadas en la edificación tras el proceso de construcción inicial o de rehabilitación, motivado por alguna de las siguientes causas.

Flechas excesivas en elementos horizontales

Descenso de

cimentación Arcillas expansivas

Imagen 434. Lesiones por cedimiento o hundimiento Imagen 432. Patologías comunes

Causas:

• En virtud de lo anterior pude decirse que no existe en general dentro de nuestro país problemas con las arcillas expansivas relativas al plano de asiento, por debajo de -2,50 m.

• Aparición de flechas excesivas en elementos horizontales sobre los que apoya uno vertical. Los elementos a los que afecta son:

Cuando la carga es inferior a la presión de hinchamiento y se construye en época seca, al llegar la época de lluvia se hincha y eleva la edificación, apareciendo grietas que se reducen al llegar de nuevo la época de sequía. Sin embargo, el terreno nunca llegará a alcanzar el estado inicial de sequedad por estar cubiero por la edificación.

• Vigas: Fallo por flexión, cortante o torsión.

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• Forjados: Fallo por flexión o punzonamiento

• Descenso de la cimentación por hundimiento o deformación excesiva del terreno, debido a:

• Mala elección del terreno de cimentación.

Si el movimiento diferencial entre el centro de la edificación y el borde es importante, puede producirse la ruina de la edificación.

• Fallos de proyecto: en la elección del plano de asiento o el cálculo de la cimentación.

• Fallos en la ejecución de la obra.

• Cambios imprevisibles en las características del suelo, como la rotura de un colector o la excavación de vaciados cercanos.

• Aumento de las cargas de servicio del edificio.

• Suelos expansivos /arcillas expansivas

Definición: terrenos de base arcillosa ricos en montmorillonita y vermiculita, que experimentan cambios de volumen según las variaciones de su grado de humedad, sufriendo retracciones por desecación e hinchamientos por adición de agua.

Comportamiento: un terreno expansivo en continua humedad no resulta en parte peligroso, si no que su peligrosidad se hace patente cuando le falte agua. Es decir, la expansividad y las retracciones son debidas a la absorción y evaporación de agua.

Imagen 436. Comportamiento de un suelo expansivo

III. Aplastamiento:

Definición: reducción de los materiales a partículas de mínimas dimensiones, perdiendo totalmente su cohesión y propiedades mecánicas. Las lesiones por aplastamiento son las debidas a la rotura por exceso de la compresión admisible, fundamentalmente de elementos estructurales verticales. La sobrecarga de los elementos indicados, da lugar a la reducción de los materiales a partículas de mínimas dimensiones, perdiendo totalmente su cohesión y propiedades mecánicas.

Al objeto de estudiar de pormenorizadamente las causas que provocan las lesiones por aplastamiento, es necesario distinguir en su desarrollo, tres fases diferenciadas:

• Fase 1: Disgregación de morteros.

Imagen 435. Suelos expansivos/arcillas expansivas

• Exceso de carga.

• Morteros defectuosos.

Por ello:

• Empleo de materiales de derribo en su ejecución.

• La expansividad se manifiesta con mayor intensidad en la capa más alta, ya que el terreno está sujeto a cambios bruscos de humedad.

• Factores climáticos adversos.

• Vejez.

• Fase 2: Rotura de los materiales pétreos o cerámicos.

• A medida que se desciende de estratos, la expansividad disminuye debido a la humedad constante, hasta alcanzar la profundidad a la que la humedad es constante. En España la cota normal media de los terrenos, en la que se un grado de humedad uniforme a los largo del año es de -2,50 m.

• Rotura simultánea o posterior a la disgregación del mortero.

• Rotura sin anterior disgregación de los morteros.

• Deficiencias en la estructura mural.

• Cochura insuficiente de los materiales.

al afectado, pero con trazado opuesto a las producidas por empujes.

• Fase 3: Aplastamiento.

En la práctica, la tercera fase nunca se llega a producir, sino que los efectos generados son los relacionados con las fases anteriormente descritas: disgregación de los morteros y rotura de los materiales acompañada o no de aquella. Sin embargo, En el caso de que sí llegase a producirse, el fenómeno del derrumbamiento sería instantáneo y la ruina del edificio fulminante.

• Empujes laterales: la rotura o inexistencia del arriostramiento de elementos horizontales o inclinados en la edificación, es frecuentemente origen de empujes laterales y estos de potenciales rotaciones. Dichos empujes serán debidos a:

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• Cerchas, cuchillos y armaduras, sometidas a fuertes esfuerzos oblicuos (viento en cubierta).

• Arcos o bóvedas cuando no están atirantados.

• Dilatación de elementos estructurales.

• Acciones laterales producidas por terraplenes, desplazamientos del terreno, aguas subterráneas, arcillas expansivas, excavaciones próximas, etc.

V. Movimiento del terreno

Definimos empujes del terreno a las solicitaciones generadas por los distintos estratos del terreno debidas a dos causas básicas:

Imagen 437. Aplastamiento

• Movimiento de ladera.

• Fenómenos de subsidencia y colapsos.

Imagen 438. Aplastamiento (esquema)

IV. Rotación

Definición: se entiende por rotación, a la desviación de los elementos constructivos respecto a su plano vertical en el que fueron construidos, medida mediante el ángulo denominado “ángulo de rotación”, denominándose interna o externa en función de la dirección del movimiento.

• Rotación interna: pierde la verticalidad hacia dentro (interior de la edificación).

Imagen 440. Lesiones por movimientos del terreno

• Rotación externa: pierde la verticalidad hacia fuera (exterior de la edificación)

•• Movimientos de ladera:

Desplazamiento de un estrato superior del terreno en estado seco, sobre otro en estado fluido, generándose una superficie de rotura entre ambos.

Causas: las rotaciones tienen su origen fundamentalmente en dos causas de naturaleza diferenciada:

Tipologías:

• Desprendimientos: despegue de una masa de roca de una pared con alto grado de inclinación. Ángulo >76º.

• Vuelcos: rotación hacia delante y hacia el exterior de suelo o roca con eje bajo su centro de gravedad. Ángulo 45-76º.

• Deslizamientos y rodaduras: desplazamiento de masa o suelo de roca sobre una o más superficie de rotura. Es característica de terrenos con inclinación A<45º

Rotación por cedimiento

del plano asiento Rotación por empujes laterales

• Expansiones laterales: extensiones laterales del material que conforma el suelo o roca.

Imagen 439. Lesiones por rotación

• Flujos: se asimila a un fluido viscoso, no conservando la masa movida su forma en el movimiento descendente. A medida que el material incorpora agua, pierde cohesión y discurre por una pendiente con mayor inclinación. Existen varias tipologías (golpes de arena y limo, avalanchas, etc.).

• Deslizamiento / Cedimiento del plano de asiento: puede darse el caso de que un muro desplome (girando) a causa de un cedimiento del plano de asiento, que lo desliga de sus entregas a muros contiguos, provocando su caída por simple gravedad. En este caso se producen también grietas en los paramentos perpendiculares

10.2.2.  Patologías por causas accidentales - Incendio

a) Marco normativo

La normativa de referencia básica sobre protección contra incendios en nuestro país y por tanto, para el estudio de ambos conceptos, es el CTE DB SI (Código Técnico de la Edificación Documento Básico de Seguridad en caso de Incendio). Dicho documento supone el marco de aplicación de las condiciones de comportamiento ante el fuego de los productos de construcción y de los elementos constructivos, recogiendo lo dictado por el Real Decreto 842/2013, de 31 de octubre (deroga el RD 312/2005 de 18 de marzo): Es la norma de referencia en nuestro país en cuanto a la “Clasificación de los productos de construcción y de los elementos constructivos en función de sus propiedades de reacción y de resistencia frente al fuego”. En relación al código técnico, dicha norma copia lo establecido por el RD.

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Dicho real decreto, a su vez, refleja lo dictado por distintas Normas técnicas UNE-EN, siendo de especial interés lo indicado en las siguientes:

• Subsidencias y colapsos: hundimientos del terreno tanto de origen natural como inducidos por la actividad humana, distinguiendo las siguientes tipologías

• Subsidencia: hundimiento lento y progresivo del terreno, generalmente asociada a una variación lenta del contenido de agua de los estratos blandos superficiales.

• Norma UNE-EN 13501-1: clasificación en función del comportamiento frente al fuego de los productos de construcción y elementos para la edificación. Parte 1: Clasificación a partir de datos obtenidos en ensayos de reacción al fuego.

• Norma UNE-EN 13501-2: clasificación en función del comportamiento frente al fuego de los productos de construcción y elementos para la edificación. Parte 2: Clasificación a partir de datos obtenidos de los ensayos de resistencia al fuego excluidas las instalaciones de ventilación.

• UNE 23093 y 23727: dichas normas están derogadas por la UNE EN 13501-1 y 2. Sin embargo, en ausencia de regulación de las mismas, se aplicarán con carácter supletorio. Tal es el caso de las cubiertas textiles, las cuales, según el CTE DB SI en su sección SI1.-Propagación interior, pto 4.3: “Reacción al fuego de los elementos constructivos, decorativos y de mobiliario”, establece:

Imagen 442. Subsidencia en un terreno

• Colapso: hundimiento brusco y rápido del terreno por desaparición compactación repentina de un estrato inferior.

• Los cerramientos formados por elementos textiles, tales como carpas, serán clase M2 conforme a UNE 23727:1990 “Ensayos de reacción al fuego de los materiales de construcción. Clasificación de los materiales utilizados en la construcción”.

b) Parámetros básicos de estudio

Con relación al citado marco normativo, los parámetros a estudiar para deducir el comportamiento de los materiales sometidos a la acción del fuego, son dos:

• La resistencia al fuego.

• La reacción al fuego (según el material).

I. Resistencia al fuego

Definición: se entiende por tal concepto, a la mayor o menor facilidad dispuesta por un material para el avance y propagación del fuego y de sus productos: estanqueidad al fuego, estabilidad o aislamiento térmico.

Imagen 443. Colapso

M. Acción mecánica.

C. Cierre automático.

S. Estanqueidad al paso de humos.

P o HP. Continuidad en alimentación eléctrica o de trans-

misión de señal.

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G. Resistencia a la combustión de hollines.

K. Capacidad de protección contra incendios.

D. Duración de la estabilidad a temperatura constante.

DH. Duración de la estabilidad considerando la curva

normalizada tiempo-temperatura.

Imagen 444. Resistencia al fuego

F. Funcionalidad de los extractores mecánicos de humo y calor.

Normativa: La valoración de la resistencia al fuego de un material, se determinaba tradicionalmente mediante UNE 23.093, de acuerdo a la cual, los materiales eran clasificados en las categorías:

B. Funcionalidad de los extractores pasivos de humo y calor.

• EF: Estable al fuego

• PF: Parallamas al fuego

• RF: Resistente al fuego

Sin embargo, mediante la aprobación de la decisión eur 89/106/ CEE, materializada en nuestro ordenamiento jurídico en RD 842/2013 31 de octubre y UNE-EN-13501, los materiales se clasificarán mediante el nuevo marco normativo que se plasmará con una nueva nomenclatura, jerarquizando los factores a estudiar en unas clases principales y unas clases secundarias:

R E I

REI/W (t)- MCS…

Imagen 445. Resistencia al fuego

Clases principales

Según lectura de los anteriores epígrafes, podría entenderse que el cambio normativo descrito y que tuvo lugar en 2005, supuso una alteración traumática de la calificación de los materiales y productos de la construcción. Sin embargo, a efectos del presente manual, la transición normativa se puede circunscribir en realidad a un cambio en su nomenclatura, ya que el espíritu de lo reglamentado muestra una clara continuidad y una lógica equivalencia, entre las propiedades físicas estudiadas en el comportamiento de materiales y elementos frente al fuego:

R. Resistance = Resistencia

Capacidad portante de un elemento constructivo, para soportar durante un período de tiempo y sin pérdida de la estabilidad estructural, la exposición al fuego en una o más caras, bajo acciones mecánicas definidas.

E. Integrity = Estabilidad (estanco)

Capacidad de un elemento constructivo con función separadora, para no dejar paso a llamas o gases calientes que puedan producir la ignición de la cara no expuesta al fuego del mismo o de cualquier material adyacente a esa superficie.

I. Isolation = Aislamiento térmico

Capacidad de aislamiento de un elemento constructivo con función separadora, para soportar la exposición al fuego en un solo lado, de forma que no se supere una temperatura determinada en la cara no expuesta al fuego.

Clases secundarias

W. Radiación (Capacidad de control/amortiguación)

Un elemento que satisface el criterio I, aislamiento térmico, también se considera que satisface el requisito W para el mismo período. Sin embargo, ciertos elementos sin capacidad I relevante debido a sus características constructivas (Ej: muros cortina), sustituirá dicha nomenclatura sobre el aislamiento térmico, por la exigencia W, en la definición de sus propiedades resistentes al fuego.

La valoración de los parámetros anteriores, se expresara de las siglas correspondientes (R, E, I, EI ó REI), seguidas de un número (15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240 y 360) que expresa el tiempo durante el cual dicho elemento mantiene las propiedades mecánicas para las cuales fue diseñado.

• Las clases C, D y E:

• Corresponden a los productos combustibles.

• Son los productos más peligrosos en materia de seguridad y reacción contra el fuego,

• Provocan el flashover, en un periodo corto de tiempo:

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Clase C >10min

Clase D 2-10min

Clase E < 2min

Estas clases de potencial energético, van en muchos casos acompañadas de dos subparámetros adicionales que proporcionan información sobre la producción de humo y la caída de gotas o partículas inflamadas cuando arde el material durante el ensayo:

Imagen 446. Reacción al fuego

II. Reacción al fuego

• Producción de humo: los criterios para la clasificación del subparámetro de producción de humo son la velocidad de propagación del humo y la producción total del humo. No se evalúa la toxicidad. Se definen por la letra S (Smoke), seguido de una numeración que marca su grado o intensidad:

Definición: se entiende por tal concepto, al parámetro que nos determina la mayor o menor combustibilidad de un material, Es decir su actividad o pasividad en el proceso de iniciación y propagación de un incendio.

Normativa: si bien dicha clasificación se realizaba tradicionalmente a través de diferentes procedimientos y ensayos basados en la norma UNE 23.727, en las que los materiales se clasificaban como:

s1 Velocidad y cantidad de emisión baja.

s2 Velocidad y cantidad de emisión media.

s3 Velocidad y cantidad de emisión elevada (todo lo no clasificado como ni s1 ni s2).

M0 Incombustible. M1 Combustible No Inflamable. M2 Baja Inflamabilidad. M3 Inflamabilidad media. M4 Altamente inflamable.

• Caída de gotas o partículas inflamadas: se definen por la letra D (Drop), seguido de una numeración que marca su grado o intensidad: Los criterios de clasificación son:

d0 Sin caída de gotas y partículas inflamadas en

600 segundos de ensayo;

Actualmente, la norma UNE EN 13501-1 especifica criterios de clasificación de la reacción al fuego, mediante la integración de tres parámetros (energía, humos y gotas), cuya combinación da lugar a 51 clases distintas:

d1 Sin caída de gotas y partículas inflamadas du-

rante más de 10 segundos en 600 segundos de ensayo;

d2 Resto de casos (ni d0 ni d1).

Potencial energético

Así pues, la clasificación de los materiales será la resultante de la combinación de las prestaciones en cada uno los as-

Existen siete clases genéricas de reacción al fuego para los productos de construcción (a excepción de los contenidos en suelos, productos lineales para aislamiento térmico de tuberías, cables eléctricos y acabados de cubiertas:

A1 No combustible en grado máximo. A2 No combustible en grado menor: B Sin apenas contribución al incendio (muy limitada). C Con escasa contribución al incendio (limitada). D Contribución moderada al incendio (media). E Con contribución significativa al incendio (alta). F Sin determinación de propiedades (sin clasificación. Sin comportamiento determinado).

Desde el punto de vista de intervención de los servicios de bomberos, se clasificaran los materiales de construcción en dos grandes grupos:

• Las clases A1, A2 y B:

• Corresponden a los productos incombustibles y poco combustibles. • Son los productos más seguros en materia de seguridad y reacción contra el fuego.

o No producen el flashover.

II. Según el material

pectos recién descritos, así como la ubicación en la que será establecido: no tendrá el mismo riesgo un material ubicado en paredes o techos (importante riesgo de caída de gotas o pavesas inflamadas), que uno dispuesto en el suelo (sin riesgo caída de gotas pero con cuya emisión de gases puede condicionar una evacuación sobre él).

II.1. Acero

Definición: el acero estructural es un material que no se encuentra en la naturaleza, sino que es manufacturado por el hombre en empresas siderúrgicas, ampliamente utilizado en la construcción debido a sus características resistentes. Como son su alta resistencia, homogeneidad, características de sus uniones (soldabilidad), etc., dando lugar a estructuras rápidas de montar.

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Dichos factores se reflejarán en la casuística de las posibles clasificaciones de las propiedades de reacción frente al fuego, de productos y de los elementos de la construcción.

Exigencias específicas:

Debido al especial riesgo de propagación de ciertas instalaciones a los materiales en ellas ubicados, se les exigirán ciertas prescripciones específicas, las cuales se definirán de acuerdo a la siguiente nomenclatura o sufijos correspondientes.

FL (Floor): Suelos. L (Line): Tuberías. Roof: Cubiertas. Ca: Cables.

c) Comportamiento al fuego de los elementos estructurales

1. Según modelo estático/esquemas estructurales

2. Según materiales

3. Según tipología constructiva

I. Según modelo estático / esquema estructural

• Estructuras Isostáticas / predeterminadas: tal como hemos visto anteriormente, el incremento de tensión sufrido por supresión o fallo de cualquiera de sus elementos (barra, nudo, placa, etc.) no es capaz de ser absorbido por el resto de elementos, produciéndose el colapso de la misma. Por ello, Las tensiones aparecidas como consecuencia de un incendio o como consecuencia del fallo de uno de sus elementos, generará un hundimiento del conjunto de la estructura.

Imagen 447. Comportamiento del acero al fuego

Propiedades y características:

• Masa: baja, si bien la densidad del acero es muy superior a la de otros materiales. Los perfiles y elementos de acero son bastante ligeros en comparación con otros elementos, como el hormigón armado, ya que para soportar resistencias similares, requiere perfiles de mucho menor peso.

• Aspectos positivos: son estructuras sencillas, con deformaciones fácilmente predecibles.

• Aspectos negativos: dilataciones (los empujes no previstos, pueden afectar a la estabilidad de estructuras anexas).

• Conductividad térmica: alta, conduce muy bien el calor. Un elemento de acero expuesto al incendio sufrirá un incremento de temperatura en toda su masa, pudiendo llegar a propagar el incendio a lugares alejados del foco inicial.

• Estructuras Hiperestáticas / indeterminadas: la composición de dichos modelo de estructuras, por mayor cantidad de elementos estructurales de los necesarios generarán una seguridad añadida a las estructuras hiperestáticas, respecto las isostáticas. De manera que La aparición de solicitaciones no previstas, así como la supresión o fallo de alguno de sus elementos no conduce al colapso inmediato, generando un reparto de los esfuerzos entre los elementos estructurales no dañados, para lograr el equilibrio.

• Coeficiente de dilatación: alto, dilata mucho por lo que el calor del incendio hará aumentar la longitud de los elementos de acero, pudiendo producir esfuerzos importantes en toda la estructura, pudiendo llegar incluso a ser la causa del colapso de la misma.

• Aspectos positivos: reequilibrio estructural ante acciones accidentales por incendio.

El coeficiente de dilatación térmica del acero es de 0,000012 ºC-1, es decir, una viga de acero de 10 m. de longitud, que durante el proceso de un incendio pase de 20º C a 300 ºC, sufrirá una dilatación lineal de: d = 0,000012 ºC-1 * 10 m * 280 ºC = 0,0336 m. = 3,36 cm.

• Aspectos negativos: estructuras en ocasiones tan complejas, que impiden predecir su comportamiento y deformación.

• Reacción al fuego: A1, al no arder no aporta mayor carga térmica al incendio, por lo que no contribuye al inicio ni a la propagación del incendio.

debido a que los perfiles de acero suelen caracterizarse por secciones de pequeño espesor que se adaptan a las distintas necesidades resistentes, por lo que toda la masa de acero aumenta de temperatura con gran facilidad.

• Resistencia al fuego: el acero como todo metal, tendrá una alta conductividad eléctrica y térmica, la cual, dará lugar a un doble efecto:

Para tratar de comprender el comportamiento de cada elemento, resultará muy eficaz el conocimiento de su factor de forma o masividad, relación entre el perímetro del elemento expuesto al fuego, respecto el área total del perfil (m-1). En relación a dicho parámetro:

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• Disipación del calor: su alta conductividad, dará lugar a la disipación de calor, retrasando el aumento de temperatura en el punto sometido al foco de calor.

• Las piezas de de gran sección se muestran más estables, que piezas de poca sección, como suelen ser cerchas, vigas en celosía, etc.

• Pérdida de resistencia: no obstante, si el fuego sigue aumentando su calor, en un punto dado, dicha disipación térmica del acero será insuficiente para liberar el calor que le es aportado, por lo que resultará que el acero perderá de forma acusada su capacidad resistente sin pérdida alguna de sección.

• A igualdad de área de sección, la absorción de calor es más lenta en perfiles/secciones cerrados (tubulares o en cajón) que en perfiles/secciones abiertas.

• Las piezas más sensibles ante un incendio serán las más esbeltas (alargadas y de poca sección), generándose el colapso por pandeo.

Tiempos de colapso de un HEB-300, según la geometría expuesta al fuego:

Ejemplo

4 caras→ 11 minutos 3 caras → 12 minutos 2 caras → 20 minutos 1 cara → 31 minutos

Imagen 449. Exposición de perfil al fuego de perfil HEB

Imagen 448. Gráfica de resistencia al fuego

Los factores positivos y negativos de las estructuras metálicas en general son los siguientes:

- 300ºC: Tª a partir de la cual se inicia el proceso de la pérdida de resistencia

Positivos:

- Entre 500 y 600º C: Disminución de su resistencia hasta 2/3 del total.

• Reacción al fuego: no son combustibles, no generan flashover y no participan en la propagación del incendio, Aunque pueden transmitir por conducción el calor a otro punto.

- Entre los 600 y 700º C: Disminución de su resistencia hasta 1/3 del total.

• Deformaciones: su importante coeficiente de dilatación térmica, es un indicador de su evolución, donde Las grandes deformaciones avisan de la evolución de su comportamiento previamente a su hundimiento.

- A partir de los 538º C, denominado “punto crítico”, la caída de la resistencia ya es muy acusada (por encima del 50%), La estructura no puede soportar la carga de diseño y puede presentarse el colapso en cualquier instante.

Negativos:

• Resistencia: pérdida acusada de su resistencia a gran velocidad, por lo que han de estar recubiertas por elementos de protección específicos para prevenir una situación de colapso.

Decimos, por tanto, que el acero es un material que proporciona un falsa seguridad estructural frente al fuego, dado que, si bien funde a temperaturas de unos 1300-1400º C, a temperaturas mucho menores pierde su resistencia, e incluso colapsa.

• Tiempos de colapso: si bien no hay dos estructuras exactamente iguales (luces, esbeltez, nudos, etc.), consideraremos con carácter general, que las condiciones teóricas de colapso se alcanzarán a partir de los 500ºC, las cuales se lograrán en un tiempo teórico de unos 5 minutos en ensayos de laboratorio y en un periodo de entre 10 y 20 minutos en un incendio real. Debiendo particularizar para los diferentes modelos estáticos de estructuras: isostáticas o hiperestáticas, así como para la geometría expuesta al fuego.

• Dilataciones y contracciones: los fuertes empujes y arrastres y giros no previstos en el cálculo de la estructura, pueden llegar a generar el derrumbe o desplome de otros elementos constructivos en contanto con ella (cerramientos, instalaciones, etc.) o estructuras colindantes.

Imagen 450. Arrastre de muro

• Geometría expuesta al fuego: alta. suelen tener una gran cantidad de superficie expuesta a la carga térmica,

de bloque de hormigón por estructura de acero afectada

por incendio

• Reacción al fuego: M0 o A1, al no arder no aporta mayor carga térmica al incendio, por lo que No contribuye al inicio ni a la propagación del incendio.

Conclusiones ante potenciales intervenciones de bomberos:

• Peligrosidad: aunque el acero es incombustible, es el material estructural más peligroso para los bomberos, ya que Pierde la resistencia a gran velocidad en un incendio ordinario de interior.

• Resistencia mecánica al calor: baja. el hormigón armado pierde resistencia con el aumento de temperatura de forma similar al acero:

• Colapso por dilataciones: dilata fácilmente con el calor, de forma que puede provocar un desplome repentino debido a la ruptura o desplazamiento de los apoyos de las vigas.

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• 300º C: comienza la pérdida de resistencia.

• 500º C: pérdida del 50% de la resistencia inicial.

• 600º C: se produce una fuerte expansión de los áridos, momento a partir del cual el hormigón se comporta como un material frágil.

• Refrigeración: en cualquier incendio, siempre se deben refrigerar las estructuras de acero para evitar que se alcancen temperaturas elevadas y se produzcan los efectos ya comentados. No obstante, si ya se encuentran a altas temperaturas, se deberán los enfriamientos bruscos de las mismas; ya que aunque el mayor peligro de colapso se produce por aumento de la temperatura, su posterior enfriamiento puede producir daños que generen igualmente el colapso de esta.

• 1000º C: la grava se disgrega y el cemento se deshidrata, a velocidades de 4 cm/hora, mientras que las armaduras, en el caso de los hormigones armados al colapsar a temperaturas mucho menores, habrán ya dejado de cumplir su función en dicho punto.

Normalmente la pérdida de resistencia se acompaña de un cambio de color en la masa del hormigón:

II.2. Hormigón

• Hasta los 200-300º C, hormigón mantiene su color gris original y el total de su resistencia.

• Masa: alta. la elevada masividad y densidad de los elementos de hormigón, requiriendo gran cantidad de calor para aumentar su temperatura.

• Entre los 300 y los 600 ºC, el hormigón adquiere tonos rojizos, variando del rosa al rojo a medida que aumenta la temperatura. El hormigón comienza a verse afectado pero permanece sano en un alto porcentaje.

• Conductividad térmica: baja, reduciéndose la zona de influencia del calor al área directamente afectado por el foco.

• Entre 600 y 900º C cambia a un segundo gris con partículas rojas. La pérdida de resistencia hormigón afectado es ya muy importante.

• Coeficiente de dilatación: baja, al ser un material pétreo. el calor del incendio no se propagará a lugares alejados del foco de calor, ni producirá dilataciones tan importantes como en los elementos de acero.

• A partir de 900º C adquiere un color ante o amarillo pálido. Su resistencia es prácticamente nula.

Imagen 452. Resistencia mecánica al calor

• Geometría / Superficie expuesta: con carácter general, los elementos de hormigón suelen tener secciones rectangulares. Dicha geometría propicia una menor exposición del material ante el potencial incendio que en el caso del acero estructural, por lo que en las presentes secciones, El factor de forma o masividad es un parámetro menos determinante en el diseño, que en el caso de los productos siderúrgicos.

Imagen 451. Comportamiento al fuego del hormigón

Su comportamiento ante el fuego difiere del hormigón armado, siendo netamente peor:

• Esfuerzos: las resistencias más afectadas ante el fuego, son la tracción y la flexión, debido al colapso de las armaduras. En cambio, esta afección es menos acusada, considerándose que por encima de los 800º C, deja de tener una cuantía viable por afección del carbono estructural del hormigón, debiendo procederse a su sustitución.

• La ejecución de elementos prefabricados suele realizarse con alambres de acero en vez de armaduras, por lo que, en caso de afección, su menor diámetro propicia un colapso mucho más rápido.

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• Tipologías de hormigón: el hormigón presenta la mejor resistencia al fuego de todos los materiales estructurales encontrados en edificaciones ordinarias, siendo de tal versatilidad que incluso se utiliza como elemento de protección de otros materiales frente al fuego.

• El proceso comienza de manera análoga al hormigón armado a partir de los 300º C, momento a partir del cual:

• La pérdida de resistencia es mucho más acusada que en el caso del hormigón armado, dependiendo la dosificación del hormigón, cuantía de acero, tensiones de pretensado y esfuerzos soportados por el elemento constructivo (son más sensibles los elementos a tracción y flexión que los sometidos a compresión simple).

Para un análisis más exhaustivo, evaluaremos su comportamiento en función de las modalidades constructivas existentes:

II.2.1. Hormigón armado

Los factores positivos y negativos de las estructuras de HA son los siguientes:

• Cuando las armaduras pretensadas se ven afectadas por altas temperaturas, se deforman rápidamente, liberan la tensión de pretensado adquirida durante la fabricación del elemento constructivo y reducen notablemente la capacidad estructural del elemento en cuestión. Dichas tensiones de pretensado no se recuperarán una vez enfriado el acero.

Positivos:

• No son combustibles y, por tanto, no contribuyen al aumento de la carga térmica del local.

• No propagan el calor con facilidad, debido a su baja conductividad térmica.

• Aunque el calor provoca dilataciones finales del hormigón iguales a las del acero, aquellas son mucho más lentas, facilitando con ello una redistribución gradual de esfuerzos en la estructura.

• De manera orientativa, cuando el hormigón sufre pérdidas del 35%, el acero de pretensado pierde el 60-70% de su capacidad portante.

II.2.3. Hormigón postensado

Negativos:

De manera análoga al hormigón pretensado, el comportamiento del hormigón postensado es netamente peor que el armado. Pero incluso en el caso del postensado es aún peor que el pretensado, dado que el acero se coloca embebido en vainas de dos maneras distintas:

• Disminución de La resistencia del hormigón cuando su temperatura supera los 380º C durante períodos prolongados.

• Aunque en un incendio no es frecuente el colapso y derrumbamiento de las estructuras de hormigón armado, este puede llegar a producirse debido fundamentalmente a procesos termomecánicos (asociado a dilataciones térmicas diferentes) y termohidraúlicos (asociado a un aumento de la presión interna del vapor de agua retenido en los poros). Dado que los dos fenómenos tienen lugar de forma simultánea, afirmaremos que el proceso de colapso de los elementos de hormigón armado se debe a procesos termohidromecánicos.

• Armados adherentes: tendones de acero rodeados de lechada dentro de las vainas.

• Armados no adherentes: armadura sin lechada, y sin ninguna protección al fuego específica dentro de la vaina, por lo que la protección al fuego de los armados es mínima; y por tanto potenciales puntos de colapso del elemento constructivo.

II.2.2. Hormigón pretensado

El hormigón pretensado supone uno de los productos más apreciados en la construcción debido a sus especiales cualidades resistentes, por ello, podemos localizarlo en productos como viguetas de forjados, vigas y cerchas prefabricadas, etc.

Imagen 454. Comportamiento al fuego del hormigón postensado Imagen 453. Comportamiento al fuego del hormigón pretensado

II.3. Fábrica

ción diferencial entre sus caras expuestas y no expuestas a la acción del incendio, provocando una caída por desplome hacia su cara fría.

• Masa: alta, suelen ser elementos muy másicos, por lo que tienen gran inercia térmica, por lo que necesitan una gran carga de fuego para proceder a un incremento severo de su temperatura.

• Ciertos elementos pétreos naturales, expuestos a grandes cargas térmicas durante tiempos muy prolongados generarán roturas de las aristas debido a las tensiones internas y, en algunos casos, deformaciones por el aumento de volumen.

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• Conductividad térmica: baja, conducen mal el calor, por lo que un elemento de fábrica expuesto al incendio, sufrirá un incremento considerable de la temperatura tan sólo en la parte afectada.

II.4. Madera

Masa: baja, densidad baja, no requiriendo gran carga térmica para lograr el aumento de la temperatura. La humedad de la pieza retrasará el incremento de temperatura.

• Coeficiente de dilatación: bajo, dilata muy poco al estar hechas de materiales pétreos o cerámicos, por lo que no se producirán esfuerzos debidos a dilataciones en lugares alejados del foco de calor.

• Conductividad térmica: baja, la madera expuesta al fuego sufrirá un incremento de la temperatura tan solo en la parte afectada, no contribuyendo a la transmisión del calor a través de su masa.

• Reacción al fuego/ Combustibilidad: no combustible. Suelen estar realizados de materiales incombustibles tales como ladrillo cerámico, hormigón, piedra natural,etc., no contribuyendo a la iniciación o propagación del incendio.

• Coeficiente de dilatación: bajo, dilata muy poco, por lo que la carga de fuego no aumentará la longitud de elementos de madera, no produciéndose tensiones adicionales por alargamientos excesivos.

•• Resistencia al fuego:

• Alta: si el muro está compuesto por materiales pétreos, piedra, sillería, ladrillos con bajo índice de huecos, etc.

• Reacción al fuego: alta, al arder contribuirá a la carga térmica del incendio.

• Media/baja: si el muro está realizado en hormigón, ladrillos con alto índice de huecos, etc.

• Resistencia al fuego: alta, A diferencia de los materiales cuyo comportamiento frente al fuego se estudia en el presente epígrafe, la madera no pierde resistencia frente al fuego, sino que la gana: Los dos factores fundamentales para comprender el comportamiento resistente de la madera son la dirección de las fibras y el contenido de humedad (a menor humedad, mayor resistencia). Si atendemos a las resistencias de la madera, sus datos se obtienen para valores medios del 12% de humedad, por lo que la evidente disminución de humedad en un incendio generararán un aumento de su resistencia nominal.

• Geometría / superficie expuesta: alta, suele construirse en grandes paños superficiales y elementos longitudinales, por lo que suelen tener una gran exposición al incendio.

Los aspectos positivos y negativos de las estructuras de fábrica ante el fuego son:

Aspectos positivos: los elementos estructurales construidos de fabrica, mantienen durante mucho tiempo su capacidad portante al verse afectados por la acción del fuego, debido a que El espesor de sus muros y su propia inercia térmica les confiere un buen grado de seguridad frente al incendio. Como regla general, en estructuras entramadas de madera, colapsara previamente un forjado que una fachada de fábrica.

Frente al comportamiento teórico anterior, la madera sí que sufre una reducción de la resistencia total del elemento por destrucción de la sección resistente (carbonización en capas concéntricas del exterior hacia el interior), la cual se ha estimado en 1cm / 15 minutos.

• Forma / superficie expuesta: baja. al no tener secciones abiertas, la cantidad de superficie expuesta es relativamente pequeña: piezas de madera alargadas y con secciones rectangulares.

Imagen 455. Muros de fábrica en pie tras colapso de forjado superior

Aspectos negativos:

• En caso de hundimiento de varios forjados, puede existir peligro de desplome de muros de fábrica por falta de arriostramiento y trabazón entre ellos.

• Si el incendio tiene una magnitud considerable, al tener una mala conductividad térmica, provocará una dilata-

Imagen 456. Comportamiento al fuego de la madera

Si bien existen multitud de productos de protección de elementos constructivos e instalaciones, los sistemas más frecuentes son las siguientes tipologías:

Los aspectos positivos y negativos de las estructuras de fábrica frente al fuego son:

Aspectos positivos:

I. Sistemas de protección estructural:

• La madera no pierde propiedades resistentes al ser atacada por el fuego.

I.1. Sistemas básicos

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• No provocan esfuerzos adicionales por dilatación de sus elementos.

• Recubrimiento con paneles ignífugos: paneles de cartón yeso configurados en forma de cajón entorno a los elementos de acero. El espesor del recubrimiento de planchas dependerá de las características de la plancha a utilizar y de la resistencia al fuego requerida para el elemento estructural.

• Las estructuras fallan por carbonización de la sección resistente, cuantificable por medios organolépticos.

• Las estructuras son habitualmente (salvo cerchas y cuchillos) isostáticas y de poca altura y complejidad, lo que facilita su control y evolución.

• Pinturas intumescentes: pinturas inertes a bajas temperaturas pero que reaccionan a temperaturas superiores a los 200ºC, generando una película protectora en forma de esponja que aumenta hasta 50 veces su espesor inicial otorgando una importante aislación térmica que mejora la resistencia al fuego del elemento protegido. Dicha solución es eficaz para protecciones hasta 60 minutos, siendo más económico el mortero a partir de dicha temperatura. El tiempo máximo de protección, en el mejor de los casos, es de 120 minutos.

Aspectos negativos:

• Son combustibles y medianamente inflamables

• Contribuyen a aumentar la carga térmica.

• Participan en la propagación del fuego.

• Pueden tener vicios ocultos importantes como carcoma, pudriciones, etc. y uniones metálicas.

• Protección sólida: macizo de hormigón en masa, que envuelve a los elementos estructurales con la única función de incrementar la resistencia y la reacción al fuego. El espesor de recubrimiento dependerá de la resistencia exigida al elemento estructural.

• Morteros: morteros tradicionales o con aditivos (como perlita o vermiculita) aplicados en el contorno de los perfiles a proteger y que mejoran sensiblemente su resistencia al fuego. Se puede aplicar bien con mallas o elementos de anclaje mecánico, así como en modo proyectado. Su aplicación sigue la geometría del elemento permitiendo un control preciso de los espesores, agregando escaso volumen y masa a la estructura. La aplicación se puede hacer parcialmente en taller.

Paneles ignífugos Paneles de lana de roca

Imagen 457. Estructura de fábrica tras incendio

d) Elementos de protección contra el fuego

Dado que el efecto inmediato de los incendios es la potencial afección a la estabilidad estructural, se debe tratar de proteger con un doble objetivo:

• Evitar el desplome o derrumbamiento de la estructura resistente.

Pinturas intumescentes

Morteros Protecciones sólidas

• Evitar la propagación del fuego a otras zonas no afectadas por él, mediante la ubicación de paramentos resistentes al fuego (forjados y tabiques).

Imagen 458. Sistemas básicos de protección estructural

• Filmes o mantas: mantas de fibra cerámica y de lana de roca (lana mineral) aplicados para la protección de es perfiles metálicos. En perfiles de alma superior a 150 mm deberán tener una malla auxiliar que evite las deformaciones y apertura de los o empalmes.

número de metros, permite realizar cortafuegos en las grandes longitudes de las galerías de cables, evitando la propagación del incendio.

• Almohadillas intumescentes para sellado de paso de bandejas de cables: cuando se prevén cambios frecuentes en los cables o huecos de paso de las instalaciones eléctricas, la aplicación de las almohadillas intumescentes ahorra tiempo y costes de reposición.

I.2. Sistemas complementarios

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• Estructuras externas:  en general, los riesgos de incendio provienen del interior de las edificaciones, por lo que se deben cuidar especialmente las estructuras que están confinadas al espacio interior. Una solución interesante es diseñar la edificación con su estructura soportante (o parte de ella) al exterior del edificio, limitando o reduciendo los requerimientos de protección pasiva.

• Sistema de placas para creación de conductos resistentes al fuego: eventualmente es posible realizar conductos cerrados mediante paneles resistentes al fuego, por dentro de los cuales discurren las bandejas de cables, formando así un sector de incendios independiente.

• Collarines intumescentes para tuberías inflamables para sellado de tuberías: las tuberías de plástico y derivados son combustibles y, en caso de incendio, se convierten en unos peligros punto de transmisión de humos, calor, etc. Los collarines intumescentes se instalan abrazando a la tubería combustible en su punto de unión con el paso entre dos sectores. Cuando el fuego actúa, y empieza a fundir la tubería, el material del collarín se dilata y estrangula el paso de la tubería, sellando de ese modo el hueco e impidiendo el paso de calor, humos y gases.

• Recubrimientos con albañilerías: solución frecuentemente aplicada en a principios del siglo XX, como protección de entramados de madera a base de fábricas de ladrillo o bloque de hormigón, tanto en edificios singulares como en estructuras de acero.

• Pantallas: las tabiquerías interiores y/o perimetrales de un edificio así como los cielos falsos ofrecen la oportunidad de aportar protección frente al fuego en la medida que puedan asegurar la integridad, el aislamiento y la estabilidad del conjunto.

• Conductos de ventilación: fabricación de conductos incombustibles y sistemas de obturación a base de:

• Relleno de perfiles tubulares huecos: con frecuencia se puede aprovechar el espacio interior de los perfiles tubulares para rellenarlos con elementos que actúen como masa térmica absorbiendo parte de la energía del calor proveniente del incendio. Hay experiencias con hormigones, hormigón celular e incluso agua (en este último caso asociado a sistemas de recirculación y enfriamiento del agua).

• Sistema de placas de fibrosilicatos.

• Paneles de lana de roca rígida.

• Rejillas intumescentes.

• Compuertas cortafuegos.

Almohadillas intumescentes

Recubrimiento albañilería

Cortafuegos lineales

Collarines intumes-

centes

Estructuras exteriores Pantallas

Imagen 459. Relleno de perfiles tubulares huecos

II. Sistemas de Protección contra la propagación de incendios en instalaciones

Compuertas corta-

fuegos Conductos de ventilación

Imagen 460. Sistemas de Protección contra la propagación de incendios en

• Cortafuegos lineales en bandejas de cables: la aplicación de revestimiento resistente al fuego cada cierto

instalaciones

10.2.3.  Patologías por causas accidentales – Sismo

El punto de origen de un terremoto en el interior de la Tierra, se denomina hipocentro. Mientras que el epicentro es el punto de la superficie terrestre directamente sobre el hipocentro.

La corteza terrestre es un puzzle compuesto por siete placas tectónicas renovadas de forma continua en las dorsales oceánicas y fundiéndose en las zonas de subducción.

a) Causas

• Los terremotos más comunes se producen por la ruptura de fallas geológicas.

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Las placas se suelen mover entre 2 y 20 cm al año, presentando en la zona en contacto entre ellas una limitación del movimiento o lo que es lo mismo:

• Otras causas secundarias: fricción en el borde de placas tectónicas, procesos volcánicos o incluso ser producidos por el ser humano al realizar pruebas de detonaciones nucleares subterráneas.

• Acumulación de tensión y liberación de la energía mediante un gran terremoto, acompañada de un desplazamiento brusco (placas con movimiento divergente o deslizante).

Dependiendo de su intensidad y origen, un terremoto puede causar desplazamientos de la corteza terrestre, corrimientos de tierras, tsunamis o actividad volcánica. Para la medición de la energía liberada por un terremoto se emplean diversas escalas entre las que la  Richter es la más conocida y utilizada en los medios de comunicación.

• Afloramiento del material magmático (placas con movimiento convergente).

Definición: un terremoto (del latín: terra ‘tierra’ y motus ‘movimiento’), también llamado seísmo o sismo (del griego σεισμός: ‘temblor’ o ‘temblor de tierra’), es un fenómeno de sacudida brusco y pasajero de la corteza terrestre producido por la liberación de energía acumulada en forma de ondas sísmicas.

En el caso particular de que el foco del sismo se localice bajo el mar, se producirá un tsunami o maremoto, que se caracterizará por:

- Gran movimiento vertical rápido.

- Desplazamiento de gran masa de

agua.

- Olas de grandes dimensiones.

Imagen 463. Esquema terremoto

Imagen 461. Corteza terrestre. Sismos

Distinguimos dos modelos de ondas superficiales:

• Ondas Rayleigh: trayectoria elíptica retrógrada.

• Ondas Love: similares a las ondas S, pero en la superficie terrestre (perpendiculares a la dirección de propagación de la superficie).

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Imagen 464. Grafico terremoto

Imagen 465. Ondas superficiales

c) Factores de influencia

b) Transmisión

Los factores que influirán sobre la dinámica y efectos de un sismo son:

La transmisión de la energía del sismo tiene lugar a través de ondas (ondas sísmicas, ondas elásticas similares a las del sonido) propagadas tanto en el interior de la Tierra como en su superficie. Se distinguen las siguientes modalidades de ondas:

I. Factores primarios

• Magnitud:

• Para su medición, se utilizan los sismógrafos, aparatos cuyo funcionamiento se basa en el principio físico de la inercia.

I. Ondas interiores

• Longitudinales o Primarias (P): ondas propagadas en el mismo sentido que la vibración de las partículas, mediante compresiones y refracciones de las rocas, a velocidades de 8 a 12 km/s. Circulan por el interior de la Tierra, donde atraviesan líquidos y sólidos. Son las primeras que registran los aparatos de medición o sismógrafos. De ahí su nombre ‘P’.

• Las escalas más valoradas para su cuantificación serán la Escala Richter (escala de magnitudes) y la MSK (escala de intensidades).

• Profundidad del hipocentro.

• Tipos de suelo: modifica las características de las sacudidas; los factores que condicionan el movimiento del terreno son:

• Dureza • Grosor • Agua

• Transversales o Secundarias (S): ondas propagadas perpendicularmente al sentido de vibración de las partículas, mediante cizalladura, a velocidades entre 4 y 8 km/s. Atraviesan únicamente sólidos y en los sismógrafos se registran en segundo lugar.

• Tipología constructiva de las edificaciones: muchas no resisten ante los movimientos laterales.

II. Factores secundarios

II. Ondas superficiales

• Cimentaciones: adecuación del modelo de cimentación a la tipología y pendiente del terreno.

Ondas resultantes de la interacción de las P y las S, con velocidad menor que dichos modelos (entre 2,7 y 3 km/s), pero con mayor amplitud y duración, por lo que presentan un carácter mucho más destructivo que éstas.

• Separación entre edificios: su carencia genera el fenómeno aplauso.

• Fuego: rotura de las conducciones de gas y cortocircuitos eléctricos.

d) Escalas de medición

• La estructura tiende a recuperar su forma, consecuencia de la elasticidad de los materiales. Las construcciones oscilan alrededor de su posición de equilibrio. En teoría, una estructura totalmente rígida se movería de forma sincronizada con el sismo. En realidad, la estructura oscila, deformándose a partir de su posición inicial:

I. Richter

• Evalúa la energía liberada en cada terremoto, de acuerdo a registros sismográficos.

• Se expresa en números decimales.

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• Si sobrepasa el límite elástico del material, bien entra en régimen plástico (deformación sin recuperación) bien en respuesta frágil (rotura).

• Crece de forma exponencial: cada punto de incremento puede significar un aumento de energía diez veces mayor o más. Una magnitud 4 no es el doble de 2, sino 100 veces mayor.

• Los materiales de construcción más seguros (sismológicamente), son los más elásticos, como la madera.

• Es efectiva para terremotos hasta 400 km de profundidad.

f) Efectos del sismo

• Para la cuantificación de la energía liberada, se han de conjugar los registros obtenidos por los sismógrafos ubicados en distintos puntos (distintas amplitudes de onda); este proceso puede llevar varios días.

I. Sobre el terreno

Los mayores efectos del sismo se manifestarán en terrenos:

• Poco firmes. • Saturados con agua. • Blandos. • Con zonas deslizantes.

II. MSK

• Desplazamiento de las tierras: se produce cuando un estrato de tierras se desliza sobre uno inferior, facilitado por factores como la saturación de agua y la pendiente.

• Escala de intensidad macrosísmica usada para evaluar la fuerza de los movimientos de la Tierra, basándose en los efectos destructivos en las construcciones humanas, el cambio de aspecto del terreno, así como en el grado de afectación entre la población. • Se expresa en números romanos (I-XII), para evitar el uso de decimales. • Es proporcional: el grado IV presenta el doble de intensidad que el grado II. • Supuso la base para la Escala Macrosísmica Europea (EMS).

Imagen 466. Desplazamiento de tierras

e) Mecanismos de propagación

• Licuefacción del terreno: fenómeno por el cual el terreno se comporta y fluye como un líquido pesado:

El sismo impone movimientos y aceleraciones de dos órdenes y resultados claramente diferenciados:

1)  Las vibraciones sísmicas causan la salida de agua y fango a la superficie.

I. Movimientos verticales

• No son muy problemáticos.

2)  Se produce una compactación de los granos de arena, con disminución de su volumen.

• Edificio concebido para soportar cargas verticales, constituyendo la acción del sismo una sobrecarga adicional.

3)  Se generan asentamientos o deslizamientos, con pérdida de la resistencia de los estratos.

• Edificio muy rígido en desplazamiento vertical (no resonancia vertical).

II. Movimientos horizontales

• Son graves o muy graves.

• Elementos diseñados para soportar esfuerzos eminentemente verticales se ven sometidos a esfuerzos oblicuos (peso vertical + oscilación horizontal), por lo que el edificio tiende a deformarse lateralmente.

Imagen 467. Licuación del terreno

Dicho proceso es característico en terrenos blandos y saturados de agua, rellenos o suelos granulares flojos, con capacidad para disminuir su volumen y con el resultado último del comportamiento del terreno como un material líquido.

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Imagen 468. Asentamientos o desplazamientos

Imagen 469. Efectos de seísmo sobre edificaciones

Para una mejor comprensión del proceso, lo analizaremos a una doble escala:

II.1. Geometría

A la hora de caracterizar el comportamiento de la geometría de una edificación frente a un sismo, resultará fundamental atender a los conceptos de:

• Análisis a nivel microscópico: el proceso de la licuefacción del terreno se asocia a suelos saturados, en los que el agua ejerce una presión sobre las partículas del suelo. Previamente al terremoto, dicha presión es relativamente baja; sin embargo, la sacudida sísmica puede llegar a incrementarla hasta el punto de propiciar su distanciamiento y el desplazamiento libre entre unas y otras (el terreno se transforma en un suelo no cohesivo = arenas). Al moverse libremente las partículas, los materiales más densos se decantan al fondo (granos), mientras que los más ligeros (lodos y agua) se elevan hacia la parte superior.

• Centro de masas: distribución de las masas de la edificación, con especial atención a las discontinuidades de rigidez y resistencia en la estructura principal.

• Simetría y regularidad: en edificaciones no simétricas o en simétricas con gran variación de masas entre sus direcciones principales, el centro de masas y el de torsión no coincidirán, generando una deformación diferencial entre las distintas partes del conjunto. Para evitar dicho fenómeno, en el diseño deberá prestarse especial atención a las cajas de escalera.

Imagen 470. Centro

de masas

• Análisis a nivel macroscópico: un edificio en estado inicial de reposo, en el caso de padecer un sismo, sufrirá tres procesos consecutivos:

1)  Las vibraciones sísmicas causan la salida de agua y fango a la superficie.

Imagen 471.

• Retranqueos: la simetría y regularidad en planta deberá hacerse extensiva a toda su altura, debiendo evitarse los retranqueos de fachada.

Simetría y regularidad

2)  Se produce una compactación de los granos de arena, con disminución de su volumen.

3)  Se generan asentamientos, deslizamientos o vuelcos, con pérdida de la resistencia de los estratos.

II. Sobre las edificaciones

De manera análoga al análisis anteriormente realizado para los elementos estructurales, para el estudio de los efectos del sismo en las edificaciones, atenderemos a los factores que las caracterizan:

a)  Geometría del conjunto de la estructura.

b)  Rigidez del elemento constructivo/edificio.

c)  Materiales de construcción: acero, hormigón,

fábrica, madera, composición de varios materiales, etc.

Imagen 472. Retranqueos

II.2. Rigidez

Las particiones interiores pueden llegar a entrar en carga durante el terremoto, colaborando en su estructura para resistir sus efectos sin haber sido calculado para ello; absorbiendo más o menos fuerza en función de su rigidez. El caso más sensible para el conjunto de la edificación es cuando la planta diáfana es la planta baja.

De manera análoga a la distribución de masas, las variaciones de rigidez darán lugar a puntos de potencial fallo, identificándose los siguientes fenómenos estandarizados:

• Efecto pilar corto: se produce en una estructura cuando un elemento superficial (muro), coarta la posibilidad de deformación del pilar en parte de su longitud. Esta coacción genera la concentración de tensiones adicionales en parte de su longitud, no previstas en el cálculo.

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Los pilares de planta baja pasan de estar empotrados en su base y su coronación, a funcionar como doblemente articulados. El presente efecto se puede solucionar de forma directa con cruces de San Andrés.

Imagen 473. Rigidez

Existen dos casos típicos:

• Plantas bajas con ventanas corridas.

• Semisótanos con pilares que están parcialmente embutidos en los muros de sótano salvo en su parte superior (con ventanas para iluminar y ventilar).

Imagen 478. Ejemplos de pilares en planta baja

• Fenómeno aplauso: Se produce en edificaciones adosadas de diferentes alturas. En caso de generarse un sismo, el edificio de menor tamaño tendrá el desplazamiento impedido, por lo que generará fuertes cortantes y cizallamiento de pilares en el edificio alto, llegando en caso extremo a producir el fallo de la estructura en pisos intermedios (en la zona de contacto entre ambas edificaciones).

Imagen 474. Rigidez planta baja Imagen 475. Rigidez semisótanos con pilares

• Efecto piso blando: generado en edificios con distribución de particiones interiores similares en todas sus plantas, excepto en una de ellas que es diáfana.

Imagen 476. Edificación plantas uniformes

Imagen 479. Fenómeno aplauso

Imagen 477. Edificación planta baja diáfana

• Resonancia o sincronismo: los efectos del sismo pueden incrementarse debido a la resonancia. Un movimiento sísmico de baja intensidad y larga duración (más expuesto a entrar en resonancia) es en ocasiones más peligroso que otro de intensidad alta y corta duración:

resistencia en dicha dirección. De dicha afirmación se deduce que a igualdad de altura, menor resistencia cuanto menor sección.

• Esfuerzos: Esencialmente aparecerán esfuerzos de cortante (dirección fuerte) y de flexión (dirección débil).

• El edificio tenderá a oscilar según sus propias frecuencias: si coinciden frecuencia de edificio – movimiento sísmico, se produce el incremento de la aceleración en cada periodo, bien dando lugar a la destrucción total o parcial del edificio, bien disipando la energía mediante el rozamiento interno de los materiales.

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II.3. Materiales de construcción

II.3.1. Adobe

Material muy pesado y con poca trabazón entre muros, cuyas juntas de mortero entre piezas de barro sin cocer (unos 2 cm), generan una unión muy frágil frente al sismo.

• La resonancia es directamente proporcional a la altura de las edificaciones: A mayor altura, los efectos serán mayores.

II.3.2. Tapial

Relleno de un encofrado con capas de tierra de 10-15 cm de espesor y compactación posterior. La ventaja respecto el adobe es que el tapial es construcción monolítica (mayor estabilidad). Las sacudidas horizontales perpendiculares al muro provocan su colapso. Sólo muros de gran espesor resisten cargas laterales sin elementos de estabilización adicionales. Las esquinas son muy vulnerables a los esfuerzos del sismo. Las esquinas achaflanadas son más convenientes.

• Las características vibratorias pueden cambiar al partir elementos del edificio: pérdida de rigidez y de frecuencia de resonancia.

II.3.3. Estructuras de fábrica

Si bien pudiese sospecharse un problema en la trabazón entre las piezas de fábrica y el mortero similar al adobe, el problema real se deberá a una mera cuestión geométrica (elementos constructivos de carácter plano, con dos dimensiones principales frente a un espesor despreciable), provocando una gran sensibilidad a los esfuerzos de cortante y de flexión.

Imagen 480. Proceso de resonancia

Una buena solución constructiva para responder simultáneamente a ambos esfuerzos son las fábricas cofinadas (Ej: Fachadas en estructuras entramadas).

Imagen 481. Edificio en resonancia

• Otros factores: en caso de generarse un sismo, los anteriores parámetros sobre la rigidez de una edificación podrán verse afectados por los siguientes factores:

• Dirección de la sacudida: comportamientos diferenciados en función de la dirección del esfuerzo sufrido por el sismo, identificándose una dirección fuerte (el plano del elemento constructivo es paralelo a la dirección del sismo) y una dirección débil, perpendicular a la dirección de la sacudida.

• Espesor: directamente proporcional a la resistencia en la dirección débil. A mayor sección, mayor

Imagen 482. Fábrica cofinada

•• Pilares HA:

Un caso particular de las estructuras de fábrica son los arcos y bóvedas (en cada caso habrá que diferenciar). Al ser una estructura lineal la primera y central la segunda, independientemente de la dirección de los esfuerzos generados por el sismo, las cúpulas tendrán un mejor comportamiento ante este, que las bóvedas.

Los situados en planta baja son los más afectados en un sismo (primero los de esquina, seguidos de los de fachada), ya que soportan todo el peso de la edificación y evitan su desplazamiento.

La parte más afectada de los pilares es la superior debido a la presencia de hormigón con menor resistencia: en esta área, durante el vibrado, se acumula árido fino y agua de amasado. El efecto se hace más patente cuanto más alto es el pilar.

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II.3.4. Hormigón armado

Al constituir el hormigón un material con buena resistencia a compresión y despreciable a tracción, será un material con nula resistencia a las vibraciones de la ondas S, motivo por el que, en zonas de especial afección sísmica, sólo se utilizará hormigón armado en elementos estructurales dotados de una mayor cuantía de acero que la dispuesta en situaciones ordinarias.

La repetida inversión de los esfuerzos del sismo generará el desprendimiento del hormigón y, acto seguido, el pandeo de las barras de armado, con el resultado último de colapso y desmoronamiento del elemento constructivo.

Dado que el hormigón armado es un material compuesto, su comportamiento frente al sismo dependerá por tanto de los siguientes factores:

• Dosificaciones del hormigón.

• Cuantía de acero y disposición del mismo.

• Tipología del elemento constructivo ejecutado a base de HA.

Atendiendo al último parámetro, distinguiremos:

•• Forjados HA:

Aspectos positivos:

Forjado (diafragma rígido)

• Los forjados de hormigón in situ conforman diafragmas rígidos que transmiten efectos sísmicos a muros resistentes en cada dirección (mejor comportamiento bajo fuerzas laterales sísmicas y en hundimientos diferenciales en zonas de terreno compresibles).

• Forjado prefabricado (viguetas), con capa reforzada con capa de compresión de acero (colabora en la formación del diafragma).

• Gran densidad de muros, continuos en toda la altura, suele aportar la rigidez suficiente para movimientos en dirección horizontal.

Fallo cabeza (aplastamiento)

Fallo armaduras

Aspectos negativos:

(pandeo)

• Desmoronamiento inclinado de las vigas próximas a los extremos, debido a la tensión diagonal.

Imagen 484. Fallos en pilares

Lorca 2011

San Francisco 1906

Imagen 483. Ejemplos de estructuras de fábrica de arcos y bóvedas

II.3.6. Madera

II.3.5. Acero

Al ser el acero un material mucho más elástico que el hormigón armado, presentará mayor deformación potencial en los sismos, motivo por el cual el principal parámetro que condicionará su comportamiento será su rigidez y las uniones utilizadas para su consecución:

Estructuras caracterizadas por su bajo peso, alta flexibilidad y por generar daños menos peligrosos con relación a otros materiales. Sin embargo, las estructuras de madera son tan populares como afectadas en todos los sismos debido a los siguientes factores:

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1)  Resistencia inadecuada de muros en primeros pisos debido a:

•• Estructuras soldadas:

• Estructuras rígidas: resistente a momentos. El fallo suele materializarse en fractura en la unión rígida de columna y viga.

• Garajes o espacios diáfanos muy amplios (locales comerciales), en planta baja.

• Grandes aberturas (escaparates, portales de acceso, etc.).

• Estructuras entramadas:

• Pórticos arriostrados (triangulación incompleta): fallo en la soldadura de riostras a vigas/ columnas.

2)  Precaria conexión entre cimentación y soleras o entrepisos, lo que genera deslizamiento entre ambos.

• Pórticos en celosía (triangulación completa): fallo por pandeo de los elementos diagonales.

3)  Otros fallos:

• Anclajes inadecuados de postizos o ampliaciones (posches).

• Insectos xilófagos (termitas).

• Reducción de sección útil por flejes y pudriciones.

• Humedad.

10.2.4.  Patologías por causas accidentales – Impacto

Imagen 485.

Imagen 486. Estructuras

Imagen 487. Estructuras

Definición: se entiende por riesgo de impacto el choque violento entre un cuerpo sobre una edificación, como resultado de la aplicación de una fuerza bruscamente.

Estructuras

arriostradas

en celosía

rígidas

a)  Marco legal

Para su cuantificación, deberá atenderse a lo reflejado al respecto en el marco CTE DB SE AE. Dicho marco será de aplicación a los elementos resistentes que pueden quedar afectados por un potencial impacto, por lo que deberá dimensionarse teniendo en cuenta las posibles acciones debidas al mismo.

Sin embargo, sólo se considerarán las acciones debidas a impactos accidentales (tales como el impacto de un vehículo o la caída del contrapeso de un aparato elevador) mientras que quedarán excluidos los premeditados.

Fallo soldadura riostra-columna

Fractura unión

columna-viga

Pandeo de elementos diagonales

Imagen 488. Estructuras entramadas

Tanto en pórticos arriostrados como en celosía, el resultado último de los fallos expuestos o colapso de la edificación se deberá al pandeo de los pilares.

Imagen 489. Impacto de vehículos contra la estructura de la edificación

b)  Factores

• Estructuras atornilladas: los fallos de dichos nudos suelen producirse bien por fallo de los tornillos (cortante) o de las placas de conexión (desgarramiento o sección insuficiente).

Las magnitudes y características de las acciones causadas por un impacto sobre una edificación dependerán, entre otros, de los siguientes factores:

c)  Riesgo de impacto asociado a intervenciones de

• Masa.

los cuerpos de bomberos

• Velocidad del cuerpo impactante.

Si bien el riesgo de impacto en la edificación no es el más frecuente al que se tienen que enfrentar los cuerpos de bomberos, en caso de generarse, es de tal magnitud que, según las características del cuerpo impactante y los elementos constructivos afectados, podrán llegar a generar el colapso inmediato de la edificación.

• Capacidad de deformación y de amortiguación, tanto del cuerpo como del elemento que impacta.

Sin lugar a dudas, el caso más probable de riesgo de impacto en la edificación es el impacto de vehículos, debiendo considerar las siguientes prescripciones al respecto:

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• Impacto exterior: la acción del impacto de vehículos desde el exterior del edificio se considerará donde y cuando lo establezca la ordenanza municipal.

Para ilustrar el presente riesgo, se tomará como referencia el estudio pionero en la materia realizado por José Damián Soriano (Consorcio Bomberos de Cuenca 112) y José Jacinto de Castro (SEPEI Albacete) sobre cerramientos prefabricados y su aplicación a naves industriales.

• Impacto interior: el impacto desde el interior debe considerarse en todas las zonas cuyo uso suponga la circulación de vehículos.

Aparentemente se podría pensar que un cerramiento realizado a base de elementos prefabricados de hormigón no forma parte de la estructura de un edificio. La realidad dista del enunciado anterior, ya que dichas tipologías de cerramientos, entre otros, se encargan tanto de la recepción y transmisión de esfuerzos generados por la carga de viento, como del arriostramiento de la estructura portante.

• Valores de cálculo: los valores de cálculo de las fuerzas estáticas equivalentes debidas al impacto de vehículos de hasta 30 kN de peso total, son de 50 kN en la dirección paralela a la vía y de 25 kN en la dirección perpendicular, no actuando simultáneamente.

• Carretillas elevadoras: en zonas en las que se prevea la circulación de carretillas elevadoras, el valor de cálculo de la fuerza estática equivalente debida a su impacto, será igual a cinco veces el peso máximo autorizado de la carretilla.

De acuerdo a dicho estudio, la evolución de los sistemas prefabricados de naves industriales ha sufrido una evolución en los últimos 15 años:

• Otros vehículos: cuando en las instrucciones de uso y mantenimiento del edificio se mencione otro tipo de vehículos, por ejemplo helicópteros, deberá definirse en el proyecto el valor característico y el modelo empleado para la acción correspondiente.

• Inicialmente los sistemas de cerramiento se montaban sistemáticamente encastrados en perfiles metálicos que propiciaban un doble efecto:

• Anulación casi en su totalidad del pandeo de los perfiles metálicos.

• Adicionalmente, desde la perspectiva de los servicios de bomberos, la estructura presentaba un óptimo comportamiento al fuego, dado que se reducía al mínimo la superficie expuesta al incendio.

• Sin embargo, actualmente, lejos de optimizar o desarrollar nuevas técnicas, es frecuente detectar una involución constructiva hacia sistemas a base de grapas de acero y tacos de sujeción, sin anclaje soldado ni fijación química y sin resistencia al fuego ni a la corrosión.

Impacto en dirección perpendicular a fachada

Impacto en dirección paralela a fachada

Imagen 491. Prefabricados

Imagen 492. Prefabricados

encastrados en perfiles

anclados con grapas

En caso de emergencia, el comportamiento de dichos sistemas es demoledor:

• En caso de incendio: los problemas de estabilidad del acero de grapas y tacos, expuesto al fuego en el interior de la nave, desembocarán en un rápido colapso y rápido desplome de la fachada.

• En caso de impacto: un vehículo dentro de la nave que impacte sobre la fachada podría provocar el derrumbe inmediato de la misma.

Zona previsible impacto de carretilla elevadora

Imagen 490. Impacto de vehículos

• Estado de confianza: no se aprecian situaciones de riesgo en el conjunto de la edificación.

• Estado de precariedad: carencias que disminuyen las garantías de seguridad, pero sin suponer un peligro para su uso y habitabilidad.

• Estado de peligro / ruina: el sistema estructural no puede soportar las acciones permanentes (peso, empujes del terreno, etc.) o variables (sobrecargas de uso o acciones naturales previsibles, viento, nieve, etc.), debidas al normal uso de la edificación.

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Dicho estado degenerativo, en su estado más avanzado, puede conllevar el colapso de la estructura y el derrumbe del conjunto del edificio, así como una potencial intervención de los cuerpos de bomberos.

Imagen 493. Impacto en nave prefabricada en construcción

11.2.  Ruina

En resumen:

Debido a la importancia de la edificación, bien como parte fundamental de la economía del país, bien como elemento básico del bienestar social (creación de viviendas), el concepto de ruina ha sido objeto de regulación por un marco legal limitado, cuya interpretación se ha ido desarrollando en un amplio número de sentencias.

• Las características de los sistemas de fijación y anclaje de una estructura de cualquier naturaleza, pero con mayor trascendencia los de los sistemas prefabricados, deberán estar diseñados y homologados, ante un potencial impacto que pueda condicionar su estabilidad.

• Dado el actual grado de tecnificación de los procesos constructivos, la sustitución de sistemas de fijación de paneles encastrados o anclajes homologados, por sistemas de grapas y tacos, es temeraria ante situaciones de emergencias y generadora de situaciones de inestabilidad en las edificaciones.

Por ello, para una correcta comprensión del tema, se apunta el conjunto del marco normativo de referencia con validez para todo el territorio español, constituido en base a las siguientes referencias legales:

• Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación:

• Si bien no es recomendable el uso de grapas y tacos al interior de las naves, mayor repercusión tendrá el impacto en caso de que los anclajes se sitúen al exterior, debido a problemas de corrosión.

• art.3.Requisitos básicos de la edificación.

• art.17.Responsabilidad civil de los agentes que intervienen en el proceso de la edificación.

11.  Estado de ruina

• Código Civil. Art 1591.

• Jurisprudencia del tribunal supremo. Sentencias 37, sentencias desde 1959.

11.1.  Evaluación de la seguridad en la

Definición:

edificación

A efectos del presente manual, entenderemos por ruina el estado de seguridad de una edificación afectada por graves patologías generales o localizadas, bien porque hagan temer por su estabilidad, bien porque le hagan inútil para su destino o habitabilidad para la que ha sido prevista.

La seguridad de un edificio se alcanza cuando es realmente capaz de soportar, de forma estable, el conjunto de acciones a que se ve sometido por los usos para los que ha sido construido.

El proyecto, cálculo y ejecución de un edificio con arreglo a la normativa vigente permite suponer la seguridad del mismo con suficiente garantía a pesar de que la generalidad de valores de las cargas previsibles, resistencias de materiales, etc. evaluadas en base a porcentajes probabilísticos no suponen la certeza absoluta.

Tipologías:

De acuerdo a la anterior definición, distinguiremos las siguientes clases de ruina:

• Ruina funcional: S.TS. 30-1-1997 (R.J.1997/845): “ruina que aun no afectando a la estabilidad de la edificación, la hagan inútil o inservible para el destino que le es propio”.

Por el contrario, las edificaciones realizadas bajo normas caducas o sin normativas carecen frecuentemente de referencias a las cargas de diseño, así como de una normalización de sus elementos constructivos, lo que no implica necesariamente una carencia en su seguridad estructural.

• Ruina constructiva:

• Ruina potencial o incipiente: S.TS. 18-12-1999 (1999/36841): aparición de los primeros vicios constructivos, cuya potencial evolución, en caso de no ser corregidos, puedan prever su progresivo avance hacia vicios graves de la construcción. Dado que las lesiones no afectan, de momento, a su estabilidad ni, por tanto, a la seguridad de sus

Por ello, ante una potencial intervención de los servicios de emergencia, por inestabilidad de la edificación y con el fin de realizar una evaluación genérica de ambos modelos de edificaciones, se establecen para su catalogación varios escalafones:

• Ruina técnica: cuando la consolidación no es posible dada la agitación generalizada de la estructura y es preciso reconstruirla en más de 1/3 de sus elementos fundamentales.

ocupantes, para su resolución no es necesario la utilización de sistemas especiales.

• Vicios graves o ruina propiamente dicha: S.TS. 8-5-1998 (1998/18023): conjunto de vicios constructivos que impiden el normal disfrute, uso y habitabilidad de una edificación. Se caracteriza por:

Síntomas: las lesiones que presenta un edificio para llevar a su consideración de estado ruinoso se manifiestan mediante:

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• - Conllevar costes más importantes en la reparación.

• Síntomas primarios: grietas y fisuras.

• Síntomas secundarios:

• - Necesitar precauciones especiales para llevarla a cabo, tales como apeos, desalojo de ocupantes, etc.

• Deformaciones (pandeos, deflexiones, abombamientos y desplomes).

• Disgregación de morteros y descascarillado de materiales.

Como nota característica de este estado, se observa la resistencia de puertas y ventanas de abrir o cerrar.

• Empujes.

• Separación de elementos estructurales.

• Ruina física o ruina inminente: S.TS. 25-1-2000 (2000/175): deficiencias de tal índole que prácticamente aboque en un plazo inminente al colapso y derrumbamiento de la edificación, por lo que se considera inoperante y antieconómica su reparación, ofreciendo como única alternativa posible su desalojo inmediato y posterior demolición.

• Descuadre de huecos.

• Otros.

11.2.1.  Síntomas primarios: grietas y fisuras

La situación de ruina física o inminente puede aparecer como culminación de los procesos de ruina incipiente o vicios graves. Pero igualmente puede darse de forma súbita, si ha habido situaciones exteriores que lo han propiciado, como puede ser la demolición de una finca colindante o un socavón, entre otras.

Imagen 495. Grietas y fisuras

Definición: grietas y fisuras son la manifestación más frecuente de las lesiones de las edificaciones, evaluándose su importancia en función de la forma, posición, amplitud y su estado.

Origen: tal y como hemos ya visto en el presente manual, la aparición de procesos patológicos suelen ir asociados a la superación de la capacidad mecánica (total o parcial), de un elemento constructivo, motivando la fractura del material y por tanto, la mayor o menor discontinuidad en la transmisión de los esfuerzos estructurales.

Ruina inminente

Ruina propiamente dicha

Manifestaciones: dichas discontinuidades, definidas como grietas o fisuras, son estadíos de un mismo proceso, por lo que los estudiaremos inicialmente de manera idéntica.

(ruina física)

(vicios graves)

• Fisuras: afección superficial de los recubrimientos exteriores de elementos constructivos, generalmente de amplitud inferior a 1 mm. La discontinuidad tensional generada es mínima suponiendo básicamente un problema estético y en ningún caso un problema estructural.

• Grietas: discontinuidad material fruto de una patología, que supone una interrupción en la transmisión de esfuerzos de una parte a otra de la estructura, la reducción de su sección estructural y como estadío último la anulación de su capacidad portante.

Ruina incipiente (ruina potencial)

Toda patología no accidental, suele manifestarse inicialmente mediante fisuras. Sin embargo, en caso de no corregirse o eliminarse la causa que la propicia, el proceso ineludiblemente desembocará en un agravamiento de esta, evolucionando las fisuras superficiales a las grietas, generándose un círculo vicioso:

Imagen 494. Ruina de una edificación

• Ruina económica: cuando el coste de la reparación supera en más del 50% el valor actual del edificio (sin suelo).

II. Análisis macroscópico o general

El espacio de interconexión de las tensiones a ambos lados de la grieta es cada vez menor, por lo que éstas se concentrarán en una pequeña zona.

Si el análisis local del epígrafe anterior lo hacemos extensivo a todo un conjunto de elementos constructivos que interaccionan entre sí (marco), el comportamiento de las grietas se basará en las rigideces de éstos. El marco es el rectángulo comprendido en un plano vertical, limitado en su perímetro por elementos horizontales (vigas, zunchos, forjados, etc.), por elementos verticales (pilares, pilastras, pies derechos, etc.) y con el relleno o cerramiento en la parte interior. El marco puede estar junto al suelo o en el espacio.

Debido a la sobrecarga local, se rompe el equilibrio tensional aumentando compresiones y tracciones.

El incremento de compresiones y tracciones propicia el aumento de la longitud de la grieta y la reducción nuevamente del espacio de interconexión de ambas partes de la grieta.

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a) Geometría de grietas y fisuras

En general va a ser el relleno interior del mismo, donde se van a manifestar las fisuras o grietas por problemas patológicos, y es precisamente el lugar donde podremos leer, independientemente de los problemas que se pueden dar en los elementos del pórtico (hormigón, hierro o madera). La forma de las grietas dependerá de cuál sea la zona más débil frente al esfuerzo que ha de soportar.

Los marcos pueden ser:

Imagen 496. Geometría de grietas y fisuras

II.1. Marcos rígidos: uniones fuertes entre muros y resto de elementos estructurales (vigas y pilares). Una de las diagonales se alargará (por tracción) y la otra se acorta (por compresión) causando típicas grietas inclinadas más o menos a 45º

Toda grieta o fisura asociada a un proceso patológico en la edificación presenta iguales características generales:

• Las grietas se originan en los puntos donde las tracciones son máximas.

• El trazado de las grietas es perpendicular a las tracciones y paralelo a las compresiones.

Para una visión completa del tema, estudiaremos el proceso desde un punto de vista microscópico, para acto seguido ampliar el análisis a una visión macroscópica:

I. Análisis microscópico o local

• Si retomamos los esquemas de isostáticas de compresiones y tracciones vistos al inicio de la caracterización, la distribución de estos dependerá de los nudos y la aparición de las grietas o fisuras se dará en aquellos puntos con variación de las potenciales grietas o fisuras en la parte inferior de su vano central o también junto a los nudos rígidos (empotramientos).

Asiento diferencia Isostáticas de compresión y

tracción

• Al manifestarse las grietas en los puntos donde las tracciones son máximas, los puntos de las caras superior e inferior en los que tendrá lugar la potencial aparición de grietas serán los indicados en el epígrafe anterior.

Esquema de deformación Grieta

Imagen 499. Marcos rígidos

Dicho modelo básico presenta frecuentes variaciones debidas fundamentalmente a dos causas:

• Elementos constructivos heterogéneos: la no homogeneidad en las características constructivas de los materiales generará el fallo del elemento por el punto más débil. En el caso de muros de fábrica tomada con mortero, el fallo generalmente se producirá por la junta, dando lugar a grietas en forma de escalera siguiendo dichas juntas.

Imagen 497. Isostáticas tracción

Imagen 498. Grietas

• Huecos de puertas y ventanas: en los huecos de muros (puertas o ventanas), se producen fuertes concentraciones de tensiones en las esquinas, motivando la aparición de grietas y fisuras en dichos puntos.

Tipologías: en función de las causas que las generan, pueden ser mecánicas, físicas y químicas; y en función de su evolución, pueden ser grietas vivas (las que progresan con el paso del tiempo) o muertas (las que no progresan por estabilización del movimiento). La distinción entre ambos tipos de grietas puede hacerse a simple vista:

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• Las grietas vivas se ven con los bordes limpios y se aprecia en la fisura el color vivo del material recién abierto.

• Por su parte, las grietas muertas presentan los bordes oscurecidos por el polvo y el paso del tiempo.

Para vigilar la evolución de las grietas y clasificarlas en una tipología u otra, serán de gran eficacia la colocación de testigos de yeso.

Imagen 500. Grietas en elementos heterogéneos Imagen 501. Grietas en huecos

II.2. Marcos flexibles: Uniones débiles entre muros con pilares y vigas. Se producirá un desplazamiento relativo entre ambos, cuyas características dependerán de la mayor o menor adherencia entre ellos.

b) Modelos básicos de grietas y fisuras

Se distinguen los siguientes modelos básicos de grietas en los puntos de contacto entre los elementos estructurales y los paños de cerramiento:

Grietas vivas Grietas muertas

Imagen 504. Grietas vivas y muertas

I. Discontinuidades horizontales

• Fisuras cortas (perpendiculares a las tracciones) e inclinadas a 45º y aproximadamente paralelas entre sí.

c) Grietas/fisuras según la causa que las genera

Con objeto de lograr una mayor capacidad didáctica en el presente epígrafe, éste se desarrollará basándose en el hormigón armado.

• Deslizamiento relativo entre ambos, formándose una única grieta en el techo que marca el límite inferior de la viga con ligeros ramales inclinados.

I. Causa mecánica: estudiando cada acción mecánica, en función de los elementos estructurales básicos afectados (pilares y vigas), distinguiremos las siguientes tipologías básicas de grietas:

II. Discontinuidades verticales

• Una única grieta vertical o una serie de grietas oblicuas.

I.1. Pilares

• Despegues y giros: el contacto tabique-pilar no resiste tracciones que entre ambos se generan, produciéndose un despegue según una grieta vertical (en ocasiones dos grietas verticales), indicando el giro del tabique (abertura mayor arriba que abajo).

Imagen 502. Discontinuidades horizontales

Imagen 505. Pilares

•• Aplastamiento hormigón:

Manifestaciones: grietas muy finas que aparecen en las dos caras opuestas o en las esquinas tratando de pandear las barras.

Imagen 503. Discontinuidades verticales

Causas:

• Exceso de carga.

• Hormigón deficiente.

• Armadura insuficiente, cercos sin cerrar o estribos caídos.

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•• Desagregación hormigón:

Manifestaciones: el hormigón disminuye su resistencia, se desagrega y se desmorona.

Causas: ataque químico del hormigón (interior o exterior).

•• Tracción:

Imagen 506. Vigas

Manifestaciones: grieta que secciona al soporte en horizontal.

•• Aplastamiento:

Causas:

Manifestaciones: reducción local del espesor de hormigón.

• Asiento del cimiento.

• Excavación de solar medianero.

Causas:

• Exceso de carga.

• Movimiento (alargamiento) de pilar, por inexistencia de vigas centradoras

• Hormigón deficiente.

• Sección pequeña con mucha armadura de tracción.

•• Cortante:

•• Flexión:

Manifestaciones: fisura en dos caras a 60º y en las otras dos en horizontal.

Manifestaciones: grietas en zonas traccionadas. En empotramientos: parte central inferior y partes superiores de los nudos.

Causas:

Causas:

• Hormigón deficiente.

• Sobrecarga excesiva.

• Empuje horizontal superior a lo previsto.

• Sección insuficiente.

• Armadura transversal (estribos), insuficiente.

• Insuficiencia sección metálica: Armadura insuficiente o mal colocada.

• Fuertes momentos en pilares muy rígidos.

• Deslizamiento de la cimentación.

• Luz mayor a la de cálculo.

•• Cortante:

•• Flexión:

Manifestaciones: fisuras cerradas con inclinación entre 45 y 75º hacia el pilar. La rotura puede ser instantánea.

Manifestaciones: fisura fina en horizontal, en la cabeza o pie del pilar.

Causas:

Causas:

• Armadura transversal insuficiente o cercos con menor diámetro o separación de los necesarios.

• Hormigón deficiente.

• Hormigón deficiente.

• Armadura insuficiente.

•• Torsión:

• Aumento del momento por un asiento.

Manifestaciones: grietas con inclinación entre 45 y 75º en el contorno de la pieza.

• Incorrecto anclaje de pilar extremo de última planta.

Causas:

•• Pandeo:

• Armadura (longitudinal y transversal), insuficiente o cercos sin soldar.

Manifestaciones: grietas en horizontal en una cara del pilar. En ocasiones, antes de aparecer las fisuras, salta el recubrimiento.

• Muy frecuente en brochales o vigas de fachada.

•• Punzonamiento:

Causas:

Manifestaciones: grietas cerradas y concéntricas al pilar.

• Sección insuficiente.

Causas:

• Armadura insuficiente.

• Escaso espesor de forjado.

• Exceso de carga en pilares esbeltos.

• Armadura insuficiente.

• Hormigón de menor resistencia que la prevista.

II. Causa física (fenómenos higrotérmicos)

•• Pilares:

II.1. Fenómenos higrotérmicos previos al fraguado

Manifestaciones: fisuras a distancias periódicas en las caras expuestas a un mayor soleamiento.

• El asentamiento plástico o exudación: las partículas gruesas de la masa descienden a la parte inferior y asciende el agua de amasado hacia la superficie, que se evapora. El hormigón se asienta y experimenta una disminución de volumen.

Causa: exceso de agua de amasado y curado deficiente, con fuerte soleamiento.

•• Vigas:

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Manifestaciones: rápida aparición de grietas en la ubicación de barras y estribos.

• Retracción plástica o afogarado: fenómeno asociado a reacción exotérmica con fuerte desprendimiento de calor y posterior enfriamiento durante la fase de fraguado. Cuando la velocidad de evaporación supera a la exudación, se produce la contracción de la masa y la aparición de fisuras. Está fuertemente condicionado por la temperatura ambiente y el viento. La anchura de las fisuras oscila entre 0,2-0,4mm.

Causa:

• Exceso de agua.

• Recubrimientos excesivos de hormigón.

•• Vigas de gran canto:

Manifestaciones: fisuras muy finas a distancias periódicas, surgidas durante el endurecimiento del hormigón.

Causa:

• No llegar a la cara inferior de la viga el agua de curado.

• Armados con escaso recubrimiento.

•• Muros:

Manifestación: fisura abierta en la coronación, que se cierra a medida que desciende.

Causa: muros excesivamente largos o sin juntas de hormigonado.

III. Causa química

III.1. En fábricas

Son las denominadas eflorescencias, es una pátina blanquecina que aparece normalmente en piedras porosas por la cristalización de las sales solubles del agua que anteriormente se ha evaporado. Este proceso produce importantes alteraciones en la piedra, como picaduras y disgregaciones.

Imagen 507. Exudación Imagen 508. Afogarado

II.2. Fenómenos higrotérmicos posteriores al fraguado

• Retracción hidráulica: Una vez fraguado el hormigón, éste sigue experimentando un cambio de volumen debido a la pérdida del agua de cristalización y del gel que rodea al cemento, produciéndose contracciones debido a la retracción hidráulica y, por tanto, fisuraciones. A diferencia de las fisuras de retracción plástica, suelen aparecer fisuras de ancho constante, trazado limpio sin entrecruzarse ni ramificaciones y son muy estrechas, generalmente inferiores a 0,02 mm.

III.2. En acero

El acero, como todos los metales, presenta un fenómeno de corrosión y es conviene no confundirlo con él. La corrosión electroquímica tiene junto al fuego un poder destructivo muy importante, pero se diferencia en que su tiempo de actuación es mucho más lento y no sue-

Imagen 510. Efluorescencias

Vigas de gran canto Muros

Imagen 509. Retracción hidráulica

Imagen 511. Corrosión acero estructural

le percibirse hasta que los daños no son significativos. Además, puede actuar localmente en áreas muy reducidas y peligrosas de la estructura como ocurre en las soldaduras o tornillos de unión. La dificultad radica en que la estructura presenta zonas de acceso e inspección complicados, lo que dificulta tanto el control como el mantenimiento de estos elementos estructurales frente a la corrosión. La estructura pierde capacidad portante al verse reducida su sección de trabajo útil debido a este proceso degenerativo.

La transformación progresiva de  los hidróxidos calcios en carbonatos cálcicos provoca el descenso de la alcalinidad de carácter básico hasta valores de pH de 8 a 9 o hasta de menores, haciendo que desaparezca la protección química que supone el pH básico (12-13) y de esta forma se favorece la entrada del agua a través de los poros del mortero u hormigón, favoreciendo de esta forma la corrosión de la armadura siendo este el problema más perjudicial de esta patología.

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III.3. En hormigón armado

• Corrosión por gases atmosféricos: asociado a emisiones por combustión de carbón o petróleo y presencia de gases industriales, cuya combinación con el agua ataca al hormigón:

Imagen 514. Pasivación de las armaduras (pH>12,5)

- CO2 + H20 = CO3H2 (Ácido carbónico)

- SO2 + H2O= H2SO4 (Ácido sulfúrico)

•• Corrosión por agua:

Imagen 515. Carbonatación (pH<9)

• Aguas puras: atacan al hormigón por disolución.

Para comprobar el grado de carbonatación del hormigón se usa la fenolftaleina, la cual una vez aplicada al hormigón adquirirá un color rosáceo brillante para ph>9, mientras que no se alterará para ph menores.

• Aguas ácidas: atacan al cemento convirtiéndolo en sales solubles, que se disuelven.

• Aguas selenitosas (sulfato de cal o yeso): especialmente peligrosas. Reaccionan con el aluminato tricálcico generando ettringita que es expansiva.

Por ello, las zonas coleadas no estarán carbonatadas, mientras que las no alteradas sí lo estarán.

• Agua de mar (desagregación): produce ettringita y los cloruros solubilizan la cal.

•• Corrosión en la armadura:

Tal y como hemos visto al inicio del manual, los hormigones se forman a partir de la mezcla de áridos, arena, cemento y agua.  Con la mezcla de estos componentes se produce la hidratación del cemento, formándose, entre otros, cantidades importantes de hidróxido cálcico Ca(OH)2, también conocida como portlandita, que otorga al conjunto un carácter de alcalinidad eminentemente básico que oscila entre 12 y 13, en valores de pH.

Imagen 516. Uso de fenolftaleina

•• Aluminosis (corrosión hormigón):

Con el paso del tiempo el CO2 de la atmósfera pasa a través de los poros más superficiales del mortero u hormigón, combinándose con los compuestos químicos del mortero o del hormigón, principalmente con el hidróxido cálcico, llegando a  formar carbonatos cálcicos que siguen la conocida reacción de adormecimiento de la cal aérea.

Se denomina aluminosis (también llamada fiebre del hormigón), a la lesión del hormigón que se traduce en una pérdida de la resistencia e incremento de la porosidad, poniendo así en peligro la estabilidad del edificio.

Esta lesión se debe al cemento aluminoso (CAC-R) empleado en la fabricación de algunas viguetas, ya que fraguaba más rápidamente que los cementos tradicionales, reduciendo el tiempo de almacenaje en fábrica. Este cemento lleva una alta concentración de alúmina, lo que le provoca cambios químicos ante determinados agentes, alterando sus propiedades. A altas temperaturas y humedades altas la estructura de las partículas de cemento ocupen menor espacio y el elemento constructivo adquiere una mayor porosidad, con lo que pierde resistencia mecánica.

REACCIÓN DE CARBONATACIÓN

Hidróxido Cálcico -----se convierte en---- Carbonato Cálcico

Ca (OH)2 + CO2 -------------------------------- CO3 Ca + H2O

Los agentes que actúan son atmosféricos, encontrando mayor incidencia de casos en climas marítimos con ambientes salinos y zonas industriales con ambientes contaminantes. En España se empleó especialmente este cemento entre 1960 y 1970 en pleno auge de la construcción. El caso

Imagen 513. Corrosión armadura

11.2.2.  Síntomas secundarios o complementarios

más famoso de aluminosis en España es el del Estadio Vicente Calderón, construcción especialmente vulnerable por su situación próxima al río Manzanares (aumento de humedad) y a otros agentes químicos (tráfico de la M-30).

Definición: conjunto de manifestaciones, que de forma complementaria a los síntomas primarios (grietas y fisuras), delatan la existencia y amplitud de una patología en la edificación.

Tipologías:

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a) Disgregación de morteros y descascarillado de materiales

Tanto disgregación como descascarillado son una muestra clara de envejecimiento de materiales y sistemas constructivos, en ocasiones prematuro, que lleva aparejada una notable pérdida de capacidad mecánica de los elementos afectados por reducción de la sección resistente.

Dicho fenómeno es característico en viejos muros de ladrillo: el mortero de las llagas se desprende en forma de polvo al pasar los dedos, mientras que los macizos (ladrillo cerámico, hormigón), se desprenden en forma de escamas.

El fenómeno se inicia superficialmente y por un proceso de meteorización va ampliándose poco a poco a las capas interiores.

b) Desplomes y bombeos

Ambas manifestaciones están íntimamente unidas a fenómenos de aplastamientos:

• Los desplomes se manifiestan en los elementos sustentantes demasiado cargados, radicando su gravedad en que frecuentemente la causa originaria sigue actuando y en progresión, por:

• Empuje de tierras. • Armaduras de cubierta. • Forjados. • Bóvedas. • Etc.

Esto propicia solicitaciones excéntricas, con el resultado de que elementos que sólo estén preparados para trabajar a compresión pasen a sufrir flexión compuesta y, al no poder soportarla, pierden su verticalidad.

Imagen 517. Aluminosis

Disgregación de morteros Desplomes y bombeos Empujes separacion de macizos

Imagen 518. Síntomas secundarios de una patología en la edificación

• Los bombeos es un fenómeno con génesis similar a los desplomes, con la diferencia de que las excentricidades suelen tener como causa primera la sección insuficiente, frente a un aumento de las sobrecargas. Dicha lesión tiende a aplastar el elemento constructivo con sentido vertical o, lo que es lo mismo, disminuir su altura, generando bien una curvatura, bien un ensanchamiento en su parte central.

• Asientos diferenciales, motivados por sobrecargas.

e) Descuadre de huecos

La pérdida de la estabilidad en una edificación, tiene su reflejo directo en la geometría de sus elementos, es decir, en el descuadre de huecos de puertas y ventanas.

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El descuadre suele manifestarse en la dificultad de apertura o cierre de las hojas de las carpinterías, cuyos bordes horizontales rozan con el marco. Cuanto mayor sea el esfuerzo requerido para abrir o cerrar la hoja (ésta puede llegar a encajarse en el marco), mayor será la deformación y, por tanto, la importancia de la lesión.

c) Empujes

Causa directa de las lesiones ya mencionadas que se manifiesta a través de los desplomes.

Existen dos tipologías de empujes claramente diferenciados:

f) Sonido a percusión

Las buenas obras de fábrica se distinguen, al ser percutidas con un martillo, por el rebote del mismo y el sonido claro y metálico que producen.

• Estructuras donde todos los elementos sustentantes trabajan: el empuje es un claro indicio de fallo en los nudos, que han de absorberlo.

Esta característica se conserva incluso en los muros que han cedido o desviado, con tal de que sea buena su estructura.

• Estructuras donde hay elementos que ya no trabajan o no existen a causa de anteriores procesos de deterioro: los empujes son la consecuencia de una reacomodación del equilibrio estructural, produciendo nuevamente desplomes, bombeos, asientos o cedimientos en otros puntos de la estructura.

En cambio, la obra de fábrica de estructura defectuosa (vejez, cohesión de los morteros o disgregación) se caracteriza en la misma prueba por el rebote nulo o muy pequeño del martillo y por el sonido mate que produce la percusión.

d) Separación de macizos

Proceso generado casi exclusivamente en los puntos de unión o ligazón entre elementos de fábrica de ladrillo y macizos de hormigón en masa.

g) Otras manifestaciones

Podemos considerar otras manifestaciones, como pueden ser:

Causas:

• Deformaciones y cristalizaciones.

• Materiales con distinto coeficiente de dilatación, y mal cohesionados.

• Decoloraciones (pinturas).

• Malas trabazones entre piezas.

• Etc.

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CAPÍTULO

2

Técnicas de estabilización de sistemas constructivos y terrenos

1.  Estabilización de edificaciones con

1.3.  Elementos auxiliares de la edificación

patologías

Por elementos auxiliares de una edificación se entienden todos aquellos que forman parte del elemento constructivo, únicamente durante el proceso de construcción o de reparación de un edificio.

1.1.  Generalidades

Una vez identificado en una edificación un proceso patológico de cualquier naturaleza y alcance, surge un conflicto habitual, ninguno de los agentes implicados (dueño, titular, usuario, etc.) suele estar dispuesto a admitir la reparación, con el frecuente resultado de la evolución de los daños y la consiguiente situación de ruina.

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Dentro de la citada categoría, se distinguirán básicamente “encofrados, cimbras, andamios y por supuesto los apeos de estabilización”, incluidos los ejecutados por los cuerpos de bomberos.

Definimos, por tanto, apeo como toda construcción auxiliar provisional que se realiza para detener movimientos incontrolados en un edificio, lesiones, transmitir hasta el suelo o elemento análogo los esfuerzos que la estructura es incapaz de absorber debido a su estado.

A la hora de determinar a quién compete la ejecución de las acciones tendentes a corregirlo y aunque las competencias en la materia están diluidas entre las distintas administraciones (estatal, autonómica y local), se puede intentar clarificar el papel básico de cada una de ellas:

1.2.  Marco legal en España y

responsabilidades del propietario:

• Ley de Ordenación de la Edificación: según artículo 16 de la Ley 38/1999 de 5 de noviembre de la ley española, “son obligaciones de los propietarios conservar en buen estado la edificación mediante un adecuado uso y mantenimiento, así como recibir, conservar y transmitir la documentación de la obra ejecutada y los seguros y garantías con que esta cuente”.

Imagen 519. Apuntalamientos de forjado

Además, en función de las necesidades de una mayor o menor velocidad de ejecución de estas estructuras auxiliares, se facilitará o no la realización de un estudio previo y el empleo de piezas inclinadas, dando como resultado, según múltiples autores, la existencia de dos estructuras auxiliares con denominaciones y criterios técnicos diferentes: los apuntalamientos y los apeos. El criterio expuesto en el presente manual puede diferir del expresado en algunas publicaciones, ya que:

• Ley del suelo: según artículo 9 de la Ley 8/2007 de 28 de mayo, en España “el derecho de propiedad de los terrenos, las instalaciones, construcciones y edificaciones comprende, entre otros, el deber de conservarlos, así como realizar las obras adicionales necesarias con carácter general. Dicho deber será dispuesto por la legislación autonómica, con un límite máximo del 75% del coste de la edificación correspondiente”.

• Un cuerpo de bomberos no puede destinar esfuerzos a la ejecución de estructuras cuyo comportamiento y resistencia desconozca. • Con los medios disponibles en la actualidad, el empleo de piezas inclinadas no supone un retraso en la ejecución de la estructura auxiliar. Por ello, los cuerpos de bomberos, como profesionales del sector de las emergencias, deben ser conocedores de:

Según este marco legislativo, es el propietario de la edificación quien tiene el deber de su mantenimiento mediante la ejecución de todas las acciones que resulten necesarias; hasta el límite económico marcado por la regulación autonómica, con un techo máximo del 75% de la estimación presupuestaria para la reposición de la edificación al estado inicial (solicitado dicho umbral, se podrá solicitar por el propietario, el correspondiente “Expediente Contradictorio de Ruina”).

• Características y resistencias de los distintos materiales y equipos disponibles para realizar el trabajo. • Alcance, resistencia y limitaciones de las estructuras que se pueden componer con los equipos y materiales de los que se dispone. • Definición de unos modelos básicos de sistemas auxiliares de estabilización que abarquen la mayor casuística posible de intervenciones y permitan su automatización y la reducción de los tiempos de ejecución. • En el caso de no poder actuar con celeridad de forma directa con los medios disponibles, se deberán proponer medidas preventivas para evitar la afección a personas y bienes (evacuación, perímetros de seguridad, corte de instalaciones en edificaciones aledañas, etc.) y, de manera complementaria, plantear una solución técnica efectiva, solicitando cuantos medios sean necesarios para llevarla a cabo.

Simultáneamente a esta normativa, la administración local tiene un doble papel:

• Vigilar y hacer cumplir las obligaciones de conservación de los propietarios.

• Actuar de oficio y ejecutar con carácter subsidiario todas aquellas acciones que resulten necesarias en situaciones de urgencia y grave peligro (inmuebles con posible desplome con afección a vías públicas, a otros inmuebles cercanos, a instalaciones públicas o privadas, etc.).

Es en este segundo supuesto legal donde se encuadra la intervención de los cuerpos de bomberos, independientemente de la existencia de una legislación de orden superior o de carácter sectorial, como las leyes de fuego.

Al margen del amplio muestrario de equipos y productos comerciales existentes para la ejecución de estabilizaciones en construcción y obra civil, el presente manual se centra específicamente en las características de los materiales básicos y de los equipos disponibles por todo cuerpo de bomberos.

El objetivo es, sirviéndose de equipamientos homologados, desarrollar las técnicas más habituales y proponer una colección de estructuras auxiliares válidas para todos los servicios de bomberos. Así, con carácter complementario, se deben tener en cuenta varios apeos con medios de fortuna para su utilización en situaciones de extrema urgencia o cuando no haya disponibilidad inmediata de medios de estabilización ordinarios.

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Como elementos básicos de estabilización, se tienen:

• Madera: tablones de madera.

• Acero: puntales telescópicos.

Los elementos auxiliares de estabilización -aquellos que realizan funciones auxiliares específicas para hacer posible que los elementos básicos del apeo realicen su función portante- comprenden los elementos de templado, apoyo, unión o arriostramiento.

1.4.1.  Elementos básicos

Imagen 520. Entibaciones

a) Madera

Tal y como se ha analizado en apartados anteriores, existe una extensa tipología de madera, clasificándola según su especie y resistencia. Con el fin de homogeneizar un conjunto de técnicas y un sistema de cálculo básico de estructuras de estabilización, se considera madera estandarizada aquella que reúne los siguientes requisitos:

• Clase resistente: C18; (UNE-EN338:2008).

• Especies arbóreas (en España): pino silvestre/pinaster/ insignis; (UNE-EN1912:1999).

• Calidad: la madera será del grupo ME-2 (nudos, fendas, bolsas de resina, etc.); (UNE-56544), de acuerdo a la cual los tablones no podrán superar las siguientes deformaciones admisibles:

Imagen 521. Apeos

CURVATURA DE CARA X < 20mm

CURVATURA DE CANTO Y < 12mm

ALABEO Z < 2mm por cada 25mm de anchura de cara

ABARQUILLADO U < 1/25 del ancho de la pieza

Imagen 522. Saneamientos y demoliciones

1.4.  Elementos y herramientas disponibles

Imagen 523. Tipos de madera estandarizada

por los cuerpos de bomberos

• Resistencias características: de acuerdo al anejo E del CTE DB SE M, se considera madera blanda (coníferas), con baja resistencia y dotada de las siguientes características básicas:

Previo a la presentación de la aplicación de las diferentes tipologías de estabilización, resulta imprescindible el conocimiento y la descripción de los materiales y equipos necesarios para su ejecución.

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Imagen 527. Tablón estandarizado (madera

escuadrada) Imagen 526. Rollizo

La madera utilizada ha sufrido una fuerte trasformación desde los “postes”, puro fustes de árboles a los que apenas se les había eliminado las ramas, pasando por los “rollizos”, fustes sin la corteza superficial y con secciones de diámetros uniformes, hasta los actuales tablones. Este último producto, de las mismas características resistentes que los anteriores, presenta como diferencia fundamental su mecanización y homogeneidad en escuadrías, lo que permite respecto los postes y rollizos poder combinar varias piezas idénticas, conociendo de forma más exacta su comportamiento.

Imagen 524. Resistencias de la madera

Estos valores teóricos sufrirán variaciones exponenciales en su resistencia en función de su geometría. Como muestra se adjunta tabla comparativa de la resistencia de pies derechos a base de 1 o varios tablones embridados según su altura.

Como ejemplo se ilustra la ejecución de una tornapunta con piezas no escuadradas (postes y rollizos) y tablones:

Rigidez:

E: Módulo de elasticidad paralelo (modulo de Young): 9,0 kN/mm2

G: Módulo de elasticidad transversal: 0,56 kN/mm2

Densidad:

Media: 380 kg/m3

Escuadrías

¿Por qué es necesario usar madera escuadrada?

Dado que históricamente los apeos han sido estructuras temporales, para su ejecución se ha utilizado la madera que había disponible en el momento preciso, con la geometría que presentase:

Imagen 528. Madera no escuadrada (condicionados por la geometría de

las piezas)

Imagen 525. Postes

Imagen 529. Madera escuadrada (Apeos estandarizados)

caso, de dichas dimensiones.

Por ello, los cuerpos de bomberos, con el objeto de estandarizar y entrenar las distintas estabilizaciones que van a realizar, utilizarán madera escuadrada.

A título de ejemplo, se presentan las escuadrías reales adquiridas en la actualidad por el CEIS Guadalajara:

¿Cuáles son las escuadrías estandarizadas?

• Tablones: 205x76 mm

A la hora de ejecutar un apeo, es necesaria la utilización de madera de dos secciones diferenciadas:

• Tabloncillos: 76x25 mm

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b) Puntales telescópicos

• Tablones (elementos portantes).

La pieza elemental para la ejecución de apeos de madera son los tablones. Sus medidas rondan los 200 x 70 mm, adecuándose la forma de su sección a un doble uso:

• Secciones rectangulares: ideales para elementos horizontales a flexión. La presente madera tiene una muy buena resistencia a compresión y aceptable a tracción. Sin embargo, la dificultad para ejecutar nudos y empalmes traccionados a base de tablones, propicia que no se planteen piezas en los apeos de los cuerpos de emergencia, que trabajen de dicha manera.

Imagen 531. Puntales telescópicos

• Secciones cuadradas: ideales para elementos verticales que responden de forma idéntica en las dos direcciones de su planta, son fácilmente alcanzables acoplando tres tablones.

Atendiendo a su definición, un puntal telescópico regulable de acero es un apoyo provisional que trabaja a compresión y que se usa habitualmente como soporte vertical temporal en las obras de construcción o para realizar funciones similares, como evitar derrumbes en estructuras inestables.

• Riostras (elementos de arriostramiento).

A fin de complementar a los tablones del epígrafe anterior, se usa madera de menor sección para fabricar riostras que trabajan única y exclusivamente a tracción. Su reducida sección impide que funcionen a compresión, ya que pandearían.

Presenta una resistencia más limitada que la madera, pero su fácil capacidad de regulación y su posibilidad de reutilización, le convierten en uno de los recursos más utilizados en la ejecución de apeos.

Las secciones tradicionales son inferiores a 100x50 mm.

Según su marco normativo, deben estar certificados en conformidad con la norma EN1065.

La utilización de riostras en un apeo es fundamental, ya que se considera que las piezas arriostradas, trabajan a compresión pura, simplificando notablemente los cálculos de los mandos.

Todo puntal consta principalmente de dos tubos que se desplazan telescópicamente uno dentro del otro, los cuales se pueden desplegar hasta conseguir la longitud necesaria. Posee un sistema de reglaje con un pasador que se inserta en los agujeros del tubo interior y un medio de ajuste fino a través de un collar roscado. Las partes principales de un

Sin embargo, la realidad es que en cada aserradero puede realizar pequeñas variaciones a la sección indicada, por lo que conviene asegurarse de que no sea inferior, en ningún

Tablón 200x70 mm

Riostra 10x50 mm

Imagen 530. Tablones y riostras

puntal telescópico regulable de acero son: (pág. siguiente)

• Placas de asiento (1): superficie en contacto con las sopandas y durmientes. Supone una ampliación de la superficie del puntal para repartir y recoger las cargas que transmite. En el centro de las placas, el puntal presenta un agujero central (5) que permite ser ubicado en una barra, redondo o clavo. Así mismo, la citada placa presenta varios agujeros de fijación (6), que permiten fijar el puntal mediante clavos.

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• Tubo exterior (2): el de mayor diámetro, tiene uno de los extremos roscado.

• Tubo interior (3): el de menor diámetro, está provisto de agujeros (7) para el ajuste aproximado del puntal. Se desliza por el interior del tubo exterior.

• Dispositivo para el ajuste de la longitud (4): es un dispositivo formado por un prisionero (perno, espiga o pasador) (4.1), tuerca de ajuste (4.2) y agujeros en ambos tubos (6), exterior e interior.

• Fuerza de ajuste: dispone como mínimo de una empuñadura (4.3) y tiene una cara que soporta el prisionero para sostener el pasador (o el mecanismo de recuperación rápida, en aquellos que lo poseen). Permite realizar ajustes precisos en la altura del puntal.

Imagen 532. Partes de los puntales telescópicos

•• Tipologías y resistencias:

Conforme a la norma EN1065, los puntales telescópicos de acero regulables se clasifican según su resistencia característica nominal y su longitud de extensión máxima:

• Resistencias estandarizadas: de manera equivalente al criterio de los requerimientos mínimos para la madera, los sistemas de apeo empleados en este manual se realizan mediante puntales de la clase A de 3 m de longitud (A30). Dichos puntales son los de mayor comercialización y, por consiguiente, disponibilidad, pudiendo ser aportados incluso por entidades externas a bomberos en una potencial estabilización con carácter de urgencia (cualquier obra próxima).

Por tanto, la resistencia mínima nominal garantizada por cada puntal con estas características (clase A-3 m), es de 17 kN.

mos en los apeos estandarizados posteriormente.

Por ello, sirva como ejemplo que todos los apeos del CEIS Guadalajara, serán calculados con los puntales A30, indicándose complementariamente las equivalencias resistentes para puntales de las clases B, C y D.

La resistencia nominal del puntal A30 equivale a indicar que en un forjado unidireccional de vivienda, con carga total de 6kN (3kN peso propio+1kN solado+2kN uso), podría ser soportado en caso extremo, con puntales separados extendidos a su máxima longitud, con separaciones cada 3 m. Sin embargo, la inestabilidad del conjunto así como las distintas casuísticas de lesiones, reducirán notablemente dichas distancias en torno a 1 m, como vere-

Ejemplo

• Longitudes estandarizadas: la longitud de los puntales indicados en el epígrafe anterior, con apertura total de 3m es ampliamente versátil, dado que su extensión permite apear desde un forjado de altura estándar, hasta un hueco relativamente pequeño (1,60 m aprox.),

1.4.2.  Elementos auxiliares

siendo dicha dimensión variable según el fabricante).

Precauciones generales a la hora de colocar los puntales:

Según su función, se pueden distinguir elementos de unión, templado, apoyo, o arriostramiento.

Desplome por carga excesiva (causas):

a) Elementos de unión

•• Clavos:

• Puntales insuficientes.

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• Puntales poco resistentes o deteriorados por corrosión interna y/o externa.

• Fatiga del material constitutivo.

Imagen 533b. Clavo Definición:

• Puntales mal instalados. (Mal aplomados y sin pasador bien insertado o incluso no apto)

Piezas metálicas largas y delgadas, con ampliación de su superficie en la “cabeza” destinada a recibir el esfuerzo de penetración mediante percusión del martillo. En el extremo contrario está la “punta” o reducción de su sección, a fin de favorecer su penetración.

Desplazamiento horizontal de la carga:

• Mal arriostramiento.

• Esfuerzos laterales debidos a puntales mal aplomados.

• Puntales sometidos a esfuerzos laterales de origen diverso.

Funcionamiento:

• Puntales instalados sobre superficies inestables.

Al introducirse en varias piezas de madera, las une y las fija con el fin de manera rápida y aceptable. La unión con clavos permite rapidez y una eficacia aceptable. El inconveniente principal es que al introducirlo se abre paso entre las fibras de la madera separándolas formando fisuras y por tanto debilitando la unión y a su vez el toda la estructura.

Arriostramiento:

Es básico cuidar el correcto aplomado y garantizar una centrada trasmisión de cargas es fundamental cuando queramos acercarnos a la capacidad teórica de carga del puntal. Según datos proporcionados por los propios fabricantes, la capacidad resistente de un puntal se reduce entre un 25% y un 50% (dependiendo de la altura desplegada del puntal) con una excentricidad de la carga de tan solo 2,5 cm.

Para solucionar este problema se pueden realizar taladros en la madera (2/3 – 3/4 del diámetro del clavo a introducir), aumentando así su resistencia un 50%.

En cualquiera de los dos casos, deberemos vigilar que para lograr una eficaz unión de los tablones, la penetración del clavo en la última pieza sea al menos 8 veces su diámetro (d= 8ϕ).

Para evitar dichos desplomes, se pueden usar cualquiera de los siguientes sistemas:

• Guías de encofrados horizontales: perfiles metálicos con pernos separados a la misma distancia, que obligan a la posición del puntal en el lugar preciso. Para su efectividad, es necesario poner guía en techos y suelo, dado que de manera contraria no se asegurará un perfecto plomo. Debido a la alta resistencia del perfil, funcionará además como sopanda continua del conjunto de perfiles.

Dimensiones y resistencias:

Si bien hay multitud de modelos (clavos con resaltos, trazas helicoidales, etc.) y dimensiones (según norma para tablón 20x7 hasta 7mm), los clavos que utilizaremos para ejecución de un apeo serán clavos lisos de las siguientes dimensiones:

• Clavo de 6 mm de Ø y 120 mm de longitud. Para el clavado entre piezas estructurales a base de tablones de 70 x200 por sus tablas (caras de mayor anchura). La resistencia de dichos elementos será la siguiente:

• Bridas metálicas: sistemas comerciales para unión de tubos rígidos, los cuales pueden fijas (unión de tubos a 90º) o móviles (unen tubos con cualquier ángulo).A pesar de su efectividad las bridas no son frecuentemente usadas por los cuerpos de bomberos a cualquier ángulo.

Sin pretaladro -> 1,0 kN/ clavo

Con pretaladro -> 1,5 kN/clavo

• Clavo de 6 mm de Ø y 100 mm de longitud. Para el clavado de tabloncillo de 50 x 150 a tablón de 70 x 200 por sus tablas (caras anchas) o unión de dos riostras (dos tabloncillos).

• Medios de fortuna: cables o cuerdas conectados con el puntal por alguna conexión manual generalmente en los agujeros para regular su altura.

Guías de encofrados horizontales Bridas Medios fortuna

Imagen 533. Sistemas para evitar desplomes

Montaje:

La resistencia a cortante del presente clavo se considerará es idéntica al modelo visto en el epígrafe anterior, ya que son de idéntica sección.

Cuando la brida sea más ancha que el tablón (la mayoría de los casos) las colocaremos de manera oblicua a su eje, procurando que los espárragos o tornillos estén en contacto con el canto de el tablón, así conseguiremos una mayor superficie de contacto entre pletina y madera y por lo tanto más resistencia del elemento (pie derecho, tornapuntas etc.)

- Clavo de 4 mm de Ø y 100 mm de longitud. Para el clavado de riostras (tabloncillo de 50 x 150mm), a tablón de 70 x 200 por el canto de éste último (caras estrechas).

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Se deberá evitar el uso de los presentes clavos (muy pequeños y muy poco resistentes), ni perforar el tablón en la citada cara, debido al debilitamiento de la sección.

La presión de apriete teórica de la brida será la máxima presión que esos tablones resistan a compresión perpendicular (en tablones estandarizados 6.600 N/mm2). En la práctica las apretaremos hasta que la pletina tenga una pequeña deformación sin llegar a clavarse los bordes en los tablones, teniendo la precaución de que los tornillos estén en contacto con el canto o lomo de los tablones para evitar movimientos no deseados.

Colocación:

El número de clavos se estipulará según la forma y resistencia de cada apeo, colocándose como regla general a tresbolillo y con separaciones entre ejes de series consecutivas de 4-5cm (8-10cm entre series de la misma alineación).

Precauciones:

• Arriostramiento del conjunto: con objeto de arriostrar el conjunto en todas las direcciones, las bridas deberán posicionarse contrapeadas (inclinadas en sentidos contrarios alternativamente).

Imagen 534. Claveteado de

piezas al tresbolillo

•• Bridas:

Revisión: el apriete de las bridas deberá ser revisado semanalmente debido a las dilataciones en la dirección perpendicular a las fibras de la madera.

Definición:

Sistema básico de unión usado entre tablones de apeo y constituido a base de dos pletinas de acero con mayor longitud que el ancho de la tabla de los tablones, taladradas en sus extremos, para su unión mediante dos tornillos o varillas roscadas que al apretarse, aprisionan los tablones propiciando que trabajen por rozamiento y consiguen que funcionen como un único elemento.

• En aquellos elementos situados en zona de paso (potencial impacto lateral), así como en los casos en los que se pueda prever pandeos en las piezas, uno de los dos tornillos de la brida irán taladrados en los tablones, trabajando el metal a cortante.

En cualquier caso, hay que tener precaución en taladrar innecesariamente los tablones, dado que ranuras de 3 cm, pueden llegar a disminuir su resistencia, hasta 1/3.

•• Pernos:

Si bien no es común el uso de pernos en los cuerpos de bomberos, debido fundamentalmente a mayores tiempos de montaje de las piezas, en caso de ser el único medio disponible para unión de tablones, estos se caracterizarán por:

Imagen 535. Despiece bridas

• Se colocarán por parejas y a idéntica distancia máxima que las bridas; cada 50cm y como mínimo una pareja de pernos a 10cm de los extremos.

• Su resistencia nominal será la mitad que la conseguida mediante tablones embridados.

Imagen 536. Colocación

b) Elementos de templado

tangente a la madera Imagen 537. Bridas contrapeadas

•• Cuñas:

Ubicación y número:

La distancia entre las bridas es determinante en la resistencia de los tablones cuando han de trabajar a compresión con potencial peligro de pandeo. A modo de ejemplo, cuando las distancias entre las bridas se reducen de un metro a la mitad, la capacidad de carga a compresión con pandeo puede cuadriplicarse por la reducción de ese pandeo.

Imagen 538. Cuña

En ningún caso dispondremos bridas con distancias superiores a un metro, siendo recomendable no superar los 50 cm en las piezas que trabajan a compresión con pandeo.

Igualmente sistemáticamente colocaremos siempre una brida a unos 10 cm de los extremos.

Imagen 539. Colocación cuñas

Definición:

Piezas de madera de sección triangular y espesor variable, que tienen por objeto ajustar los distintos elementos del apeo, tales como los pies derechos, tornapuntas o codales, posibilitando su entrada en carga progresiva y controlada.

Tradicionalmente se suele indicar como una característica fundamental una singular sección trapezoidal, sin embargo puede estar fabricado a partir de un simple trozo de tablón, ya que lo verdaderamente importante es que sus cortes estén cuidados para permitir el acoplamiento adecuado de las piezas, así como el correctamente fijado (con clavos), para que cumpla su función de transmisor de los esfuerzos.

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Geometría:

La geometría triangular de la cuña es un elemento fundamental para cumplir su fin, ya que deberán apoyar perfectamente sobre las caras de las piezas a templar, para conseguir el mayor apoyo posible. Así mismo, el espesor de la cuña determina la longitud de corte de las piezas del apeo: a mayor sección de cuña corresponde menor longitud de pieza.

Esfuerzos:

El ejión trabaja a compresión axial (paralela a las fibras) y sin pandeo con lo que su capacidad de carga es muy alta.

Resistencia:

Colocación:

Dada su alta capacidad de carga su limitación vendrá estipulada por las uniones metálicas que utilizamos para su fijación (clavos, tornillos o tirafondos). Por ello, el cálculo de la resistencia del ejión vendrá determinado por un mayor o menor número de éstos, o lo que es lo mismo, el tamaño del ejión (su longitud), vendrá determinado por el mayor o menor número de piezas que se necesiten.

En el montaje del apeo, se procede al acuñado mediante la colocación contrapuesta de las cuñas, golpeándolas sucesivamente con cuidado hasta que el elemento quede ajustado con una ligera presión, que resulte imposible moverlo con las manos. Mediante dicha acción se consigue el ajuste y entrada en carga progresiva de la estructura auxiliar. Templado el apeo y comprobada nuevamente su nivelación, se introduce un clavo por cuña para su inmovilización.

Si nos centramos en las uniones a base de clavos (disponibles en todos los cuerpos de bomberos), la resistencia de las piezas a ejecutar para los apeos de los cuerpos de bomberos (vida útil máxima de 6 meses), será la vista en el apartado correspondiente:

Precauciones:

Aunque la variación volumétrica de la madera en dirección longitudinal a las fibras es pequeña, se produce igualmente un destemplado del apeo por eso es muy importante las revisiones periódicas de los apeos y templados necesarios, sacando los clavos y volviéndolos a clavar.

• Ejiones clavados sin pretaladro: 1,0 kN/clavo

• Ejiones clavados con pretaladro: 1,5 kN/clavo

d) Elementos de arriostramiento

La experiencia nos demuestra que uno de los errores más frecuentes en apeos es realizar el arriostramiento únicamente en la dirección de los elementos verticales del apeo, dejando sin arriostrar la dirección perpendicular, generando un conjunto inestable ante impactos laterales.

Un aspecto básico a la hora de utilizar las cuñas, es que éstas sean de la misma calidad que los tablones de madera. Caso contrario se deformarán y no llegarán a cumplir correctamente su función de templado.

c) Elementos de apoyo

La forma normal de arriostrar en apeos es la formación de triangulaciones, capaces de absorber los movimientos inesperados en las dos direcciones del mismo plano, si bien no es la única manera posible.

•• Ejiones:

Definición:

Piezas de madera que cosidas a un elemento de madera sirve como tope, apoyo o contención de un segundo elemento que acomete a este.

Dado que las triangulaciones se deberán ejecutar con elementos de pequeña sección a fin de optimizar el apeo, éstos sólo podrán trabajar a tracción para evitar posibles pandeos. Por ello, en función del material empleado, distinguiremos los siguientes elementos:

•• Riostras:

Definición:

Pieza del apeo encargada de mantener en su posición precisa, los elementos estructurales principales de los apeos (pies derechos, tornapuntas, etc.), evitando desplazamientos perpendiculares a sus ejes y por tanto excentricidades en sus cargas.

Geometría:

Para la ejecución del apeo, se utilizarán tabloncillos en forma de aspas, estableciéndose así una triangulación teóricamente indeformable en ambos sentidos.

Imagen 540. Ejiones

Precauciones:

del cable. Por ejemplo, en caso de usar cable de 8mm, se deberán distanciar unos 5 cm.

Frecuentemente, la posición de las triangulaciones puede suponer un problema de tránsito, por lo que se pueden elevar y disponer en las zonas altas del apeo, complementándose con codales que eviten cualquier movimiento del conjunto a la altura de la cabeza.

• Apriete: el apriete de las tuercas debe hacerse de forma gradual y alternativa, sin presiones excesivas. Después de someter el cable a una primera carga debe verificarse el grado de apriete de las tuercas y corregirlo si resulta aconsejable.

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Imagen 541. Riostras

Imagen 542. Unión de cables

•• Cables de acero

Los cables trenzados de acero son elementos muy utilizados en múltiples actividades industriales debido a su enorme resistencia a tracción en relación a su reducido diámetro. Resultan óptimos elementos de arriostramiento para el conjunto del apeo.

La mayor singularidad de los cables de acero reside en su unión y anclaje. En este último caso es necesario fabricar ojales, a poder ser con la ayuda de guardacabos metálicos que eviten su doblado y aplastamiento.

Aunque existen numerosísimas secciones, los cables comúnmente usados por bomberos son de sección reducida (8-10mm), por lo que se toma como referencia genérica las prescripciones de la NTP 186, para secciones inferiores a 12 mm:

Imagen 543. Fabricación de ojales

Uso

Si bien los cables de acero se pueden utilizar en los casos que las riostras, su mayor complejidad en los anclajes y por tanto, mayores tiempos de montaje, propician su uso como regla general en las estabilizaciones más complejas.

Resistencia: los cables utilizados, por ejemplo, en el CEIS Guadalajara son cables de Φ10mm -> 6 x 19 +1. Es decir, tal y como se ha analizado en el apartado de caracterización, presentan las siguientes resistencias nominales:

Los casos más característicos donde localizamos su uso, será en arriostramiento de cubiertas y arcos (análogamente las bóvedas). En todos los casos citados, la inestabilidad se basa en la rotura o ausencia de una fuerza horizontal de contrarresto bien de los pares, bien de las dovelas, posicionando para dicho fin los cables de acero.

• Cargas Estáticas = 40,0 kN

• Cargas dinámicas = 20,0 kN

Anclaje y unión de los cables: Se realizará mediante abrazaderas como continua

• Número abrazaderas: según norma, para cables cuyo diámetro que no superen diámetros de 12 mm, es necesario un mínimo de cuatro abrazaderas o perrillos para unión de cables o ejecución de ojales.

• Cubiertas:

Con relación a las tipologías de cubiertas tradicionales estudiadas en la caracterización del presente manual, dispondremos los tirantes como continua:

• Diámetro: las abrazaderas deben ser adecuadas al diámetro del cable al que se deben aplicar Deberá observarse escrupulosamente, el hecho de que las abrazaderas sean adecuadas al cable, ya abrazaderas pequeñas dañan el cable por aplastamiento y las grandes, al no producir una presión suficiente sobre los ramales, pueden producir deslizamientos inesperados.

• A la molinera: entre los muros que soportan las correas.

• Par y picadero: en los pares. Cuanto más cerca de la coronación del muro, mayor efectividad.

• Par e hilera y Par y nudillo: entre los estribos. Si es imposible por inexistencia de espacio, en la parte inferior de los pares.

• Posición de los cables: el ramal del cable a tracción queda en la garganta del cuerpo de la abrazadera, mientras que el ramal inerte debe quedar en la garganta del estribo.

• Arcos y bóvedas:

De manera similar a las cubiertas, los tirantes deberían colocarse en los puntos con mayores tracciones, es decir, cuanto más cerca de los arranques (la imposta de los arcos), más efectivos.

• Separación: como norma general, la separación de las abrazaderas debe superar entre 6-8 veces el diámetro

deración que basta con el desplazamiento de unos pocos centímetros de un elemento constructivo, para que el empuje o arrastre sobre otro elemento provoque su desplome.

Recordemos que como estudiamos en el apartado correspondiente, cuanto más esbelto sea el arco, menores esfuerzos horizontales tendrá.

• Incluso en el caso de muros a una cara o anclaje de durmientes a soleras, el anclaje de las piezas con redondos sin ranas, propicia apeos con mejor funcionamiento y mayor resistencia.

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Su uso asegura:

• La solidaridad de la madera con la estructura a apear.

• El aprovechamiento de toda la capacidad resistente del apeo.

Cubierta Par e Hilera

Arco medio punto

Dibujos A. Alfaro

Dibujos A. Alfaro

• El no deslizamiento de la estructura auxiliar en el caso del incremento de las cargas.

Imagen 544. Arcos y Bóvedas

• La absorción de tensiones no previstas para las cuales los apeos tradicionales no resultan operativos (pequeñas flexiones).

• Precauciones: Para darle tensión a los tirantes, lo haremos de manera progresiva sin generar nuevas tensiones a la estructura.

En caso de fracaso del anclaje, este no se produce por la fractura de la barra de corrugado, sino por un fallo en la fijación de la rana.

•• Pasadores:

Definición:

1.4.3.  Herramientas y equipos

Barras de corrugado de 6 a 10mm, que tensadas con ranas de encofrado, propician una correcta unión entre los elementos del apeo y la estructura dañada (correctamente tensadas), solas o con ranas de encofrado.

Según su función, los equipos más usualmente utilizados en la ejecución de entibaciones o apeos se pueden clasificas en los siguientes grupos:

• Medición.

Resistencia:

• Corte.

Las ranas se pueden usar en varillas de grosores de 6-10mm y cada par de tensores tendrá una resistencia máxima de 3,5 kN.

• Equipos de unión y separación.

a) Equipos de medición

Colocación:

Como regla general, cada 50cm.

Precauciones:

• Para un correcto tensado del pasador, no es básico el tensado progresivo de las ranas.

• El pasador ha de sobresalir unos 10cm de la rana, a fin de evitar que la escupa y se desprenda.

Cinta métrica Medidor láser Flexómetro

Pasador, pareja de ranas y tensor para

Pasador atiran-

Rana de encofrado

tado con rana

Plomada Nivel burbujas

colocación de rana

Imagen 545. Pasadores

Los riesgos asociados en caso de no colocarlos son evidentes:

• La solidaridad apeo elemento constructivo (ej.: muro), solo se producirá en un punto y a medida que la inclinación crezca, se reducirá la superficie de contacto.

• En el caso de un incremento imprevisto de las cargas, lo más frecuente es que se deslice sobre su superficie de contacto, pudiendo llegar a producirse el desplome del elemento a apear, sin que la estructura auxiliar haya entrado totalmente en carga. Hay que tener en consi-

Escantillón Escuadra Falsa escuadra

Imagen 546. Equipos de medición

Cinta métrica: cinta plástica graduada de distintas longitudes (5, 10, 20, 50, etc.), que se aloja en una carcasa plástica o metálica. La cinta se estira mediante su tensado a tracción hasta alcanzar la longitud a medir y se recoge mediante un dispositivo manual.

Flexómetro: cinta métrica metálica de menor longitud (2, 3, 5, 10 metros) y, por tanto, menor tamaño. Presenta un resorte interior automático para recoger la cinta y un freno para mantenerla fuera cuando se está procediendo a la medición.

Motosierra Sierra ordinaria / serrucho

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Medidor láser: es un equipo de medición de distancias, superficies y volúmenes. Su funcionamiento se basa en la emisión de un rayo láser y la evaluación del tiempo que tarda en ser reflejado, así se calcula la distancia exacta hasta el elemento o la dimensión a medir.

Sierra de costilla Formón

Imagen 547. Equipo de corte

Plomada: instrumento compuesto por una pequeña pesa de metal con un ojal al que va atada una cuerda fijada en su extremo opuesto. La cuerda se enrolla en una bobina, se usa para el marcado de dimensiones verticales y para determinar la verticalidad y el aplomo de las distintas piezas de los apeos.

c) Equipos de unión y separación

Martillo de orejas y de bola: ambos se emplean para fijar los clavos a los elementos de madera. También se emplean para reajustar las cuñas o corregir pequeños desplazamientos de los elementos del apeo El martillo de orejas cuenta, en la parte opuesta a la mocheta, con una doble uña destinada a la extracción de puntas y clavos.

Nivel de burbujas: es un instrumento de medición, basado en un elemento prismático de base rectangular. Está dotado de un medidor básico con una burbuja en su interior que indica la mayor o menor verticalidad del elemento a evaluar.

Maza con mocheta de nailon y mazo de madera: son herramientas de percusión que se emplean para golpear sin deformar formones y gubias.

Escuadra: instrumento compuesto por dos brazos desiguales que forman un ángulo recto. Se utiliza para comprobar la exactitud de los ángulos rectos en las piezas y para trazar rectas paralelas o perpendiculares cuando se ejecuta el entramado del apeo.

Pata de cabra o barra de uñas: es una herramienta que consta de una barra de metal curvada por uno de sus extremos y con las puntas aplanadas. Por lo general posee una pequeña fisura en una o ambas terminaciones para quitar clavos. Actúa como palanca para desclavar dos objetos que se encuentran empalmados, se utilizan comúnmente para abrir cajas de madera que están clavadas.

Falsa escuadra: instrumento utilizado para marcar y verificar los ángulos. A diferencia de la escuadra, la hoja corrediza se puede ajustar y fijar en un ángulo determinado para luego trasportar la medida a la pieza de madera a elaborar.

Escantillón: herramienta formada por tres tubos de acero dispuestos en forma de telescopio y con palomillas de apriete que evitan el deslizamiento de los mismos. Al final de los tubos hay unas placas rectangulares regulables que sirven para calcular los ángulos correspondientes y su longitud.

Martillo percutor eléctrico: muy útil en labores de demolición de estructuras dañadas y perforaciones en estructuras murarias.

b) Equipos de corte

Motosierra: herramienta de gran potencia muy empleada en la realización de cortes que no requieren gran precisión (ej.: corte de tablones). Pueden ser de motor de explosión o eléctrico.

Sierra ordinaria / serrucho: herramienta utilizada para practicar cortes manuales, sobre todo en madera. Su hoja es dentada y trapezoidal, por el extremo más ancho va unida a un solo mango de madera o de plástico en forma de aro que se amolda a la mano.

Martillo

Sierra de costilla: se diferencia del serrucho manual por presentar un listón metálico de refuerzo en la parte opuesta al corte de la hoja, lo que proporciona mayor firmeza y precisión a la hora de cortar, aunque este mismo refuerzo limita la profundidad del corte.

Formón: se compone de una hoja de hierro acerado, de entre 4 y 40 mm de anchura, con boca formada por un bisel, y mango de madera. La longitud desde el mango hasta la punta suele rondar los 20 cm. El ángulo del filo oscila entre 25-40º, presenta mayor ángulo cuanta mayor dureza posea la madera a trabajar.

2.  Técnicas de estabilización

colapso y afección a edificaciones, así como al rescatar víctimas sepultadas.

Son varios los objetivos que persiguen las estabilizaciones de elementos materiales en situación de equilibrio precario o en riesgo de colapso inminente mediante estructuras auxiliares:

Tomando en consideración la posición y el trabajo de las piezas de la entibación, se distinguen tres elementos:

• Travesaños, largueros o Velas: piezas verticales que recogen las tensiones del terreno mediante esfuerzos de flexión. Van adosadas a las paredes de la zanja.

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• Evitar poner en riesgo vidas humanas.

• Desalojo de los ocupantes con seguridad.

• Tablas o cabeceros: piezas horizontales que pueden disponerse en contacto directo con el terreno o pueden recogen las cargas de los largueros con el fin de transmitirlas a los codales.

• Evitar el efecto dominó, provocando a su vez problemas de estabilidad en edificaciones aledañas.

• Corrección de la causa generadora de la inestabilidad.

En el estudio de las estructuras auxiliares se distinguen:

• Codales: piezas de carácter horizontal que trabajan a compresión y contrarrestan los esfuerzos que ejerce el terreno de ambos paramentos verticales de la zanja.

• Entibaciones: sistemas de estabilización bajo la rasante del terreno.

• Apeos: estabilizaciones sobre la rasante del terreno.

• Demoliciones: en caso de imposibilidad de estabilizar, demoler el elemento para eliminar sus peligros potenciales.

2.1.  Entibaciones

Toda construcción de una edificación, ejecución de infraestructuras o instalaciones implica la alteración del terreno, ya sea mediante rellenos (acumulación y compactación de capas con diferentes cohesiones) o mediante excavaciones (apertura de zanjas o vaciados). Aunque ambas transformaciones son importantes, las excavaciones comprometen en mayor medida la estabilidad del terreno, ya que la retirada de material constituye una alteración sobre la estructura de las capas del terreno y su equilibrio estático por la aparición de los empujes activos1. Consecuentemente, si el terreno no tiene suficiente resistencia para compensar el desequilibrio producido, el talud se torna inestable, deslizando una masa de terreno hacia la excavación.

Imagen 549. Elementos de las piezas de entibación

2.1.1.  Tipología

Con mayor frecuencia, los cuerpos de bomberos se deben enfrentar a zanjas y pozos.

a) Entibaciones en zanjas:

• Geometría: como regla general, toda entibación ha de reflejar el intradós del terreno a soportar, por lo que las entibaciones de zanjas deben reproducir las formas paralelepipédicas generadas por la cuchara de las retroexcavadoras, han de ejecutar dos superficies paralelas en contacto con los paramentos verticales del terreno. Se conectan mediante elementos acodalados perpendiculares a estas que contrarrestan los esfuerzos activos de ambos frentes del terreno.

En los trabajos realizados en zanjas se producen con frecuencia accidentes graves o mortales a causa del desprendimiento de tierras. Por ello, es necesario adoptar aquellas medidas que garanticen la seguridad tanto de las potenciales víctimas, como de los intervinientes que realizan las labores de rescate, en el interior de las mismas.

• Rigidez: según la longitud y características resistentes del elemento utilizado como codal (tablón de madera, puntales metálicos, etc.), pueden llegar a aparecer esfuerzos de pandeo que hagan perder la estabilidad del conjunto. Dichos esfuerzos solo se generan en caso de esfuerzos del terreno muy grandes y magnitudes codales de gran longitud, por lo que deben disponerse tornapuntas inclinadas entre el cabecero y el codal generando una importante rigidez del conjunto.

Cada terreno tiene unas características que propician un ángulo de rozamiento/reposo distinto y un comportamiento diferente, por lo que se deben establecer unas pautas básicas de intervención. Por ello, si analizado el terreno, su ángulo de rozamiento teórico es mayor que el del talud, el desnivel será estable, no siendo necesaria la ubicación de ningún elemento de protección. Por el contrario, si es menor, deberemos ejecutar una entibación.

La entibación es el apeo del terreno que ofrece riesgo de desplazamiento por inestabilidad natural o inducida por acciones de desmonte, vaciados, zanjas, pozos o galerías.

Generalmente, los sistemas de entibaciones se utilizan en aquellas situaciones en las que no es posible realizar un talud del terreno (pendiente natural de equilibrio del suelo). Por tanto, constituye un valioso recurso para los cuerpos de bomberos para la hora de estabilizar terrenos con riesgo de

1 - La eliminación de una porción del terreno descomprime el terreno restante y modifica su estado tensional, mientras que permanece la acción vertical de la gravedad, lo que convierte los empujes en reposo (E0), en empujes activos (EA).

Imagen 550a. Entibaciones en zanjas: geometría.

• Se preparan las piezas en las proximidades de la zanja a entibar, y los introducimos en la zanja con la ayuda de una escalera, tablón o perfil metálico que tengamos a mano. Si la profundidad sobrepasa los 2-2,50 m. el panel lo realizaremos en dos fases hasta la altura recomendada de 3,50 metros.

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Imagen 550b. Entibaciones en zanjas: rigidez.

Aquí se puede hacer cometario sobre la utilidad de los puntales metálicos como codales por su rapidez de ejecución y disponibilidad indicando que habrá que colocar cantidad suficiente en relación a los esfuerzos a soportar.

• Tipología: según su morfología, existen tres tipos de entibaciones:

• Entibación cuajada: entibación a base de cabeceros, largueros y codales, donde la superficie de terreno revestida alcanzará su 100%. Tipo de entibación característica en terrenos de baja cohesión y con frecuente presencia de agua.

Imagen 552. Método Pronto

• Entibación semicuajada: se diferencia de la anterior en que la superficie de terreno revestida alcanza el 50%. Suelen utilizarse en terrenos con una mayor cohesión.

• Entibación ligera: estructura auxiliar a base de largueros y codales, sin que existan cabeceros. El terreno tiene un ángulo de rozamiento muy alto y, por tanto, una gran cohesión.

Imagen 553. Método Quillery

b) Entibaciones en pozos

• Geometría: de manera equivalente a las zanjas, se trata de reproducir el intradós de la cavidad con el fin de conseguir la estabilización del terreno y, si es necesario, un hueco de acceso o supervivencia.

• Rigidez: gracias a la reducida dimensión de los pozos, es improbable que aparezcan esfuerzos de pandeo en los codales, pero para asegurar una correcta rigidez en la estructura auxiliar, los codales se deben colocar contrapeados.

Entibación ligera Entib. semicuajada Entibación cuajada

Imagen 551. Tipos de entibaciones

• Tipología: para la realización de entibaciones ordinarias existen técnicas comunes a base de “tableros de encofrado” y “anillos”, pero estos sistemas son de ejecución lenta y de complicada disponibilidad por los cuerpos de bomberos. Por ello, todos los sistemas se centran en tableros de madera y/o puntales metálicos.

Si bien estas tres modalidades son las establecidas por la legislación2, las entibaciones utilizadas por los cuerpos de bomberos durante una emergencia pueden presentar ciertas variaciones, según los medios disponibles.

• Ejecución: a la hora de ejecutar la entibación, esta se puede desarrollar de varias maneras posibles:

• Método “Pronto”:

• Montaje de marcos (velas y cabeceros), en superficie e introducción bien a mano, bien mediante grúas auxiliares.

• Una vez posicionados en su ubicación, se acodalan, comenzando desde la parte superior.

• Método “Quillery”: introduciendo pieza a pieza, en la zanja (método QUILLERY).

• Método aplicable hasta una profundidad recomendable de 3,50 m en terrenos de buena cohesión.

Imagen 554. Entibaciones en pozos

2 - De acuerdo a la NTE-ADZ, de aplicación supletoria en tanto el CTE no desarrolle ninguna disposición en la materia.

•• Ejecución:

a profundidades en las que una persona quede completamente cubierta (alrededor de 1,50 m). Previamente a dicha acción se deberá ejecutar un hueco para su respiración y, en caso de no poder ser directamente liberado, entonces sí, ejecutar la entibación.

Para la realización de la entibación se seguirán los siguientes pasos:

• 1º En los tablones se colocan unos clavos a unos 40 cm y enfrentados que nos servirán para sujetar los puntales y por la parte de atrás otro clavo que este sostendrá el tablón, como muestran las fotografías, hay que tener en cuenta que el tablón debe sobresalir unos 20 cm por encima del pozo a modo de rodapié.

• Tipo de terreno:

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• Gravas y arenas (terrenos no cohesivos): entibar siempre.

• Arcillas (terrenos cohesivos): entibar automáticamente cuando la zanja o pozo se encuentra próxima a un vial, cimentación o cualquier otro elemento cuya solicitación pueda causar su derrumbe. Esto es, cuando la cavidad esté a una distancia inferior a dos veces su profundidad.

• 2º Una vez colocados los tablones en el pozo que se sostendrán solos con la ayuda de los clavos así se evita el acopio de tanta gente alrededor del pozo se colocan los puntales insertándolos en los clavos que se colocaron con anterioridad uno enfrente de otro.

2.1.3.  Precauciones

• 3º Perpendicularmente se realiza la misma operación con otros dos tablones formando una cruz con los puntales como muestra la siguiente fotografía.

A la hora de ejecutar un apeo, las peculiaridades del trabajo bajo la cota del terreno, deberemos mantener las siguientes prescripciones de seguridad:

• 4º Así sucesivamente se van colocando los puntales en los tablones mientras que se desciende con seguridad por el pozo.

• Identificar las características del terreno.

• Asegurarse y examinar las instalaciones que pudieran ir por el suelo (agua, líneas de alta tensión gas u otros peligros).

2.1.2.  Profundidades de entibado

Tradicionalmente, los bomberos españoles han tomado como referencia las prescripciones recogidas en la NTP 278 del INSH/ NTE-ADZ para determinar el tipo de entibación en función de la profundidad y el tipo de terreno (ver tabla 28).

• No penetrar en alcantarillados pozos o aljibes sin comprobar la atmosfera interior o con equipos de respiración

• No utilizar motores de explosión dentro de excavaciones estrechas o profundas y si es necesario comprobar los gases del escape.

La citada norma, indica que se considera peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 en terrenos consistentes, es decir una profundidad suficiente con la que quedara oprimido el tórax de las personas que allí estén trabajando, en caso de desprendimiento.

• No almacenar los materiales o arena en el borde de la excavación.

• Siempre que sea posible colocaremos una escalera que constituirá un vial de escape.

En todos los casos se deberá llevar a cabo un estudio previo del terreno con objeto de conocer la estabilidad del mismo, debiéndose considerar peligrosa toda excavación cuya pendiente sea superior a su talud natural.

• Procuraremos que los paneles a colocar queden en vertical y que los codales trabajen con una angulación de 90º con respecto a panel y así evitar que se nos generen esfuerzos verticales en los codales.

• Hay que tener presente que cuanto más profunda sea la zanja mayor presión ejercerá sobre los codales en la parte más baja.

• Profundidad de entibado: si bien la norma marca estrictamente que se ha de entibar a partir de 1,30, en caso de emergencia, un terreno se debe comenzar a entibar

2.2.  Apeos

compuestos; trabajan, por consiguiente, de manera unitaria a compresión axial.

Conjunto de elementos destinados a la ejecución de estructuras auxiliares para estabilizar los elementos constructivos sobrerrasantes.

• Rollizos: al igual que los postes, se trata también de fustes extraídos de árboles a los que se les ha eliminado la capa superficial de la corteza para lograr una mínima uniformidad y diámetro. Se suelen emplear piezas de hasta 3-4 m de longitud, es decir, de la altura de una única planta. Como en el caso de los postes, no es fácil la elaboración de elementos compuestos. También trabajan a compresión axial.

El diseño y ejecución de un apeo, con lleva la ampliación de la estructura dañada con una estructura auxiliar que le dote de la estabilidad necesaria, con el objetivo de disponer de un mayor grado de seguridad que posibilite ejecutar cuantas soluciones se estimen necesarias.

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• Pie derecho: pieza de madera escuadrada vertical, que recibe las cargas de una sopanda y las trasmite a un durmiente, trabaja a compresión axial. Se suele formar como mínimo con dos piezas de madera normalizada y tres bridas que aseguren su acoplamiento. En la práctica, se pueden fabricar de casi cualquier longitud.

2.2.1.  Tipología

La gama existente de apeos puede ser tan amplia como situaciones imaginables, pero los apeos a ejecutar por los cuerpos de bomberos se han de clasificar en torno a una variable fundamental en intervención: la velocidad de ejecución.

• Puntales: son piezas colocadas verticalmente, poseen sección rectangular (madera) o circular (acero) que transmiten el esfuerzo al durmiente, trabajan a compresión. A diferencia de los pies derechos, los puntales de madera se suelen localizar con una única pieza de madera. Tienen por altura máxima una planta y trabajan a compresión axial. Con el fin de evitar la aparición de pandeos, se suelen adosar a un muro vertical.

Por ello, a continuación se desarrollan los sistemas de “apeos ordinarios”, se reflejan, además, varios medios de fortuna para plantear soluciones y “apeos de urgencia” en las que la intervención exija una solución inmediata y no tengamos los medios disponibles para ejecutar las soluciones tradicionales.

a) Apeos ordinarios. Elementos que los conforman

Según su complejidad y su capacidad resistente, los elementos de un apeo se clasifican en:

• Virotillo: pie derecho de pequeña longitud. Se utilizan generalmente en huecos de luz reducida o como elementos auxiliares de un apeo. También trabajan a compresión axial.

•• Elementos simples:

Conjunto de piezas individuales, construidas a base de una o varios tablones con escuadrías estandarizadas, las cuales una vez arriostradas mediante triangulaciones (madera de menor sección, cables de acero, etc.) son calculadas como piezas a compresión y con nudos articulados. Como excepción a lo anterior está la aguja.

• Velas: piezas escuadradas que, colocadas verticalmente, reciben cargas horizontales transmitiéndolas a los puntos en que es acometida por otros elementos estructurales de apeo (tornapuntas, codales, jabalcones, etc.). Geométricamente presentan la particularidad de que tocan el suelo.

•• Elementos compuestos:

Apeo elaborado para hacer frente a aquellas situaciones en las que la complejidad del elemento a estabilizar, los puntos a los que transmitir los esfuerzos o la necesidad de una estructura auxiliar con capacidad resistente mayor que los elementos simples. Los apeos compuestos se caracterizan por ser estructuras autorresistentes.

I. Elementos simples

I.1. Nomenclatura

I.1.1. Elementos verticales

• Postes: elementos utilizados de forma aislada, extraídos directamente de un fuste de árbol y sin mecanizado alguno (no son, por consiguiente, elementos escuadrados). Su mayor cualidad es su gran altura, puede alcanzar longitudes superiores a los 6 m, (hasta dos plantas). Su mayor inconveniente es la dificultad para la elaboración de elementos

Imagen 555. Elementos de los apeos ordinarios

I.1.4. Elementos complementarios

• Zapatas murales: piezas escuadradas que reciben las cargas del elemento estructural dañado (al que se adosan) y las transmiten a otros elementos del apeo. Presentan la particularidad de que no tocan el suelo.

• Mangueta o abrazadera: pieza que une dos o más tornapuntas, también a modo de arriostramiento. Reduce el pandeo de las piezas. Puede ser articulada o fija, pero siempre trabaja a tracción.

Si bien la diferencia entre vela y zapata mural solo se aprecia en su geometría, es decir, si toca el suelo o no, la diferencia mecánica es ostensible:

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• Muletillas: piezas de madera escuadrada, pero con frecuencia, no estandarizada (el hueco se suele adaptar al espacio disponible). Se adosan o encajan en los muros (en el interior de un mechinal). Sirven para recibir las cargas de manera uniforme y transmitirlas a otros elementos del apeo. En fábrica de ladrillo o mampostería, la muletilla ha de colocarse de forma que el nudo o unión con el jabalcón sea un tercio del grueso del muro. Si el muro tiene carreras se usan estas como muletillas.

• Las zapatas murales trabajan de igual manera que las sopandas, con transmisión de cargas a un único elemento, por lo que poseen dimensiones reducidas.

• Cuando las velas tocan el suelo, suelen transmitir cargas a dos elementos (uno horizontal y otro inclinado), que le proporcionan mayor estabilidad, mayor capacidad de transmisión de cargas y por consiguiente, una mayor longitud.

Se caracterizan por el empleo de madera de menor tamaño que la estandarizada, por lo que resultan un claro recurso destinado a apeos en espacios interiores, donde no es posible ubicar grandes piezas de madera sin condicionar su habitabilidad.

I.1.2. Elementos horizontales

• Sopanda: pieza que recoge las cargas de los elementos horizontales de la estructura que se está apeando (vigas, viguetas, etc.) y las transmite a los elementos verticales del apeo. Cuanta mayor dimensión tenga, mayores flexiones presentará en detrimento de las compresiones normales.

• Oreja: pieza constituida normalmente por un trozo de tablón, cuya misión es la de coartar el movimiento lateral y giro de piezas, tales como las agujas.

I.2. Estudio detallado de los elementos principales

• Durmiente: pieza horizontal que descansa sobre el terreno. Transmite y reparte a este las cargas recibidas por otros elementos del apeo. Funciona mayoritariamente a compresión normal.

I.2.1. Pie derecho

Definición: elemento principal de los apeos de madera, constituido por dos o más tablones unidos por bridas (y en ocasiones por pernos), y que sirve para transmitir las cargas verticalmente, normalmente asociado a dos elementos más que son la sopanda y durmiente.

• Codal: pieza horizontal de sección cuadrada o circular que está ubicada entre dos piezas de apoyo y su misión es mantener la separación entre ellas. Trabaja a compresión axial.

• Puentes: piezas de distinta sección y corta longitud. Su misión es la unión, separación o arriostramiento entre elementos del apeo vertical. Pueden trabajar de distintas maneras, la más frecuente es la compresión axial. Conviene no confundir el presente elemento con el apeo compuesto autoportante, con denominación “puente de apeo” y que funciona a flexión.

• Agujas: piezas que perforan un muro y lo mantienen. Se apoyan en piezas verticales (postes, rollizos o pies derechos) y trabajan a flexión.

I.1.3. Elementos inclinados

• Tornapuntas: piezas inclinadas construidas de manera idéntica a un pie derecho, que transmiten el esfuerzo de un elemento vertical a un elemento horizontal. Trabajan a compresión axial.

• Jabalcón: pieza inclinada idéntica a la tornapunta, que transmite el esfuerzo de un elemento horizontal a un elemento vertical. Trabaja a compresión axial.

• Riostra: pieza de apeo encargada de mantener en posición sus elementos fundamentales resistentes, contribuyen a evitar los desplazamientos perpendiculares a los ejes.

Imagen 556. Pie derecho 2 y 3 tablones

• Alineamiento de todos los tablones en un mismo plano, con el fin de evitar que las diferencias de longitud impliquen diferentes tensiones en cada tablón. En todo caso estas diferencias se compensarán con un correcto acuñado.

Ejecución:

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Una vez cortadas y embridadas las piezas, el ajuste lo realizaremos por medio de cuñas colocadas en la parte inferior, las cuales propiciarán el templado progresivo de la pieza al montarla. La posición vertical del pie derecho debe quedar garantizada con un correcto arriostrado.

Encepado:

Un problema continuo que se nos plantea con los pies derechos es la necesidad de longitudes superiores a las de los tablones que tenemos (en el CEIS Guadalajara, por ejemplo, los tablones presentan longitudes de 1,5 y 3,0 m). Para solventar dicha situación, deberemos realizar los encepados o acoplamiento de los tablones:

Imagen 557. Encepado

Geometría:

• El método tradicional consiste la colocación de los tablones a testa, sin coincidir más de una unión en una misma sección.

• Nº de tablones: los pies derechos de un solo tablón no son usados de manera aislada debido a la limitación de su capacidad de carga y peligro de pandeo. Por ello, el uso de tablones aislados (puntales), queda limitado a adosamientos a muros o pequeñas alturas (enano).

• Esta acción, supone un aumento del pandeo de esa línea de tablones y por tanto, una dificultad a la hora de transmitir las cargas de un tablón a otro por las imperfecciones en los cortes de la unión de ambos.

• Cortes: es muy importante que los cortes en los extremos sean perpendiculares, con un doble fin:

• Para aquellos casos en los que el cálculo del apeo requiera reforzar dichos elementos (aquellos de gran longitud), se reforzará la zona del empalme con un nuevo trozo de tablón embridado a ambos lados de la unión.

• Evitar la formación de fuerzas horizontales que hagan a la pieza sacarla de su posición y perder la verticalidad.

Resistencia: (ver tabla 29)

I.2.2. Durmiente

Cuando la presión que ejerza sea excesiva, podemos recurrir a distintas soluciones que amplíen la superficie de descarga:

Definición:

Pieza horizontal encargada de recibir las cargas verticales (pies derechos) o inclinadas (tornapunta), repartiéndolas a otros elementos de la construcción o al terreno. Usualmente también cumple la función secundaria de instrumento de atado entre las bases de los pies derechos o puntales en una dirección.

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Con superficie

ampliada En pirámide Con rigidizadores

Imagen 559. Ampliación de superficie de descarga

I.2.3. Sopanda

Imagen 558. Durmiente

Definición:

Geometría:

Pieza horizontal del apeo encargada de recoger las cargas de los elementos estructurales de carácter igualmente horizontal, conduciéndolas a los elementos verticales del apeo. Complementariamente también realiza función de atado entre las cabezas de los pies derechos.

El tipo de durmiente más socorrido es el tablón de 200x70 mm colocado a tabla “durmiendo” recibiendo los pies derechos en todo su ancho.

Presenta una gran capacidad de adecuación al terreno sobre el que apoya, gracias a su geometría y sencillez de ejecución.

Funciones:

Debe garantizar dos cuestiones:

• Que sea capaz de resistir el esfuerzo de compresión que recibe.

• Que puede repartir esa carga al elemento sobre el que apoya suministrándole unas presiones admisibles para este.

Imagen 560. Sopanda

Sin embargo presenta los siguientes inconvenientes:

Función:

• Menor resistencia que el pie derecho, debido a que trabaja a compresión normal a las fibras.

Su principal misión es la de resistir eficazmente los esfuerzos de flexión, a los que normalmente queda sometida al recoger las cargas y también soportar las tensiones de compresión obtenidas al entregar las cargas a las cabezas de los pies derechos.

• Limitada capacidad de reparto en el elemento sobre el que se apoya, debido a la flexibilidad de la madera.

Resistencia:

Al igual que el durmiente su ventaja es la buena flexibilidad con la que se adapta a las deformaciones del elemento a apear.

Ubicación:

Se colocará adosada a la parte inferior del elemento que queremos apear y descansando sobre los puntales o las cabezas de los pies derechos en toda su anchura. Al igual que el resto de elementos estructurales principales del apeo, las sopandas se fabricarán con tablones estandarizados 200x70 mm.

Resistencia:

• Presenta como inconveniente una limitada capacidad de resistencia a flexión lo que obliga a poner gran cantidad de pies derecho o puntales a cortas distancias, dificultando el paso (si fuera necesario) y aumentando el trabajo.

Puntos de apoyo:

En forjados unidireccionales, ha de preverse el potencial peligro de punzonamiento de bovedillas cerámicas etc. Ante dicho problema, en apeos completamente ejecutados en madera, una forma de aumentar la resistencia del conjunto en dichas situaciones, consiste en complementar el tablón horizontal con otro vertical como rigidizador (oreja), colocado perpendicularmente a las viguetas o vigas. Dicha solución nos obligaría a usar pies derechos de tres tablones, presentando como alternativa el repartir la carga aumentando la cantidad de puntales.

Las tornapuntas han de conducir las cargas hasta elementos lo suficientemente sólidos, para que sean capaces de absorber las cargas sin provocar daños mayores de los que ya hay.

Es común el uso de zanjas en el terreno o acodalamientos a elementos estructurales de otras edificaciones.

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Puntos de apeo:

Al igual que los puntos de apoyo, en toda tornapunta será básico evaluar los puntos de contacto en los que la estructura dañada transferirá las cargas que soporta al nuevo sistema resistente. Sin embargo, debemos ser especialmente cuidadosos a fin de no generar sobrecargas no previstas o punzonamientos en el muro (flexiones).

Las resistencias recogidas en la presente tabla, son de aplicación a las “Agujas” y por extensión a los “puentes de apeo”.

Por ello, como regla general apearemos como continúa según la causa de la patología:

• Giro de muro: tornapunta a 2/3h. Preferiblemente por encima del canto del forjado.

• Empuje horizontal del forjado: a la altura del canto del forjado.

• Pandeo: en el punto de máxima deformación. Preferiblemente, por debajo del canto del forjado.

Eficacia del apeo:

Para poder analizar el comportamiento real de las tornapuntas, nos centraremos en los esfuerzos efectivos que recibirán, distinguiendo dos situaciones diferenciadas:

• Tornapunta opuesta al cedimiento vertical de un muro.

• Tornapunta opuesta al vuelco de un muro (empuje horizontal).

Como muestran las figuras, independientemente de cómo reciba las tornapuntas las cargas van a trabajar de la misma forma.

vertical Empuje horizontal Reacción vertical

Cedimiento

del apeo

Imagen 561. Tornapunta

I.2.4. Tornapunta

Definición:

El principal problema de la tornapunta es la manera de recibir (de la pared) y trasmitir las cargas (al suelo), ya que se generan reacciones horizontales y verticales tanto en la base como en la coronación de la tornapunta (3ª ley de Newton). O lo que es lo mismo, la tornapunta tiende a resbalar sobre el muro en sentido ascendente vertical.

Pieza de dirección inclinada cuya función es trasladar las cargas recibidas de un elemento vertical a otro horizontal, mediante compresión axial. Exactamente igual que un pie derecho. Por ello, a efectos de diseño, su resistencia se calculará exactamente igual.

Para la eliminación del problema recién descrito existen dos soluciones:

El embarbillado (o boca de perro): suele ser una solución para corregir las fuerzas verticales ya que su forma encajada en elemento estructural no deja que se desplace hacia arriba. Sin embargo, dicha solución presenta un doble problema:

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Imagen 567. Ejecución de Zapata mural (Idéntico a Vela)

• Para la ejecución de dicho encuentro, la madera debería trabajar a “Hienda”, que es el peor de los esfuerzos para la madera (0,5 N/mm2). Resistencia ridícula para las magnitudes de las cargas que debemos soportar.

• Además, para evitar el desplazamiento superior de la madera, será necesario perforar el muro (bien para apoyar en el forjado, bien para colocar una muletilla en un mechinal). Reduciendo aún más la resistencia del muro potencialmente dañado.

• Atado mediante ranas de encofrado: frente a los problemas técnicos recién explicados en las muletillas, así como con objeto de acelerar la ejecución del conjunto de la tornapunta, la solución más efectiva será conectar vela o zapata mural mediante pasador atirantado con ranas de encofrado.

Imagen 568. Gran velocidad de ejecución

Imagen 562. Atado mediante ranas de encofrado

Imagen 569. Prueba de resistencia (con cojines de alta presión)

Tipologías:

Existen varias modalidades de tornapuntas, según la forma de conectarse con otras:

Imagen 565. Ejión superior

Imagen 564. Cajeado

Imagen 563. Perforación muro, colocación pasadores

de vela y fijación a muro mediante ranas

y marcado de vela

Dicha solución genera en un tiempo record, un tablero (vela o zapata mural), eficazmente “cosido” al muro a apear y al que podremos añadir un tope (ejión) que impida el desplazamiento vertical de la tornapunta sin necesidad de perforar el muro dañado debilitándolo aún más.

En Jineta (La superior se apoya en la inferior)

En paralelo

En Abanico (Arranque común)

(Paralelas)

Imagen 566. Sistema de

Imagen 570. Modalidades de tornapuntas

tensado de ranas

El recercado habrá de ser diseñado en función de los esfuerzos concretos a contrarrestar. Cuando nos encontramos con una grieta en un muro que atraviesa un hueco de ventana, la mejor solución será darle continuidad con una tornapunta puesto que en la dirección de la grieta se encuentran las isostáticas de compresión. Una buena solución es la Cruz de San Andrés (el recercado en aspas), por que recoge esfuerzos desde todas las direcciones.

De las tres soluciones, la más desaconsejable son las tornapuntas en jineta, ya que la geometría expuesta generará flexiones en la tornapunta inferior.

I.2.5. Otros elementos básicos

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Imagen 571 Codal

En Uve (Para

Imagen 572. Aguja Imagen 573. Jabalcón

Simple Simple reforzado

esfuerzos ascendentes)

Diagonal

Acuerdos y apoyos:

Andrés Con jabalcones Con puente de apeo

Cruz de San

en dintel

Imagen 575. Recargado de huecos de muros de carga

•• Puentes de apeo:

El conjunto formado por una pieza resistente horizontal a flexión (aguja) y dos verticales (pies derechos), constituye un puente de apeo. Dicho recurso es muy práctico a la hora de estabilizar muros de fachada con elementos que recojan las cargas en perpendicular al mismo.

A fin de un correcto anclaje de la aguja, se deberán poner orejas que coarten los desplazamientos laterales.

Imagen 574. Acuerdos y apoyos

II. Elementos compuestos

A base de los elementos simples recién desarrollados.

•• Recercados de huecos en muros de carga:

Elementos de seguridad dispuestos en muros, ya sea para contrarrestar daños locales (rotura de un dintel), o para colaborar en la estabilización general (cedimiento diferencial de un muro). En función los esfuerzos a transmitir existirán diferentes modelos.

Imagen 576. Puentes de apeo

III.1.1. Apeo en llave

•• Apeo en asnillas:

Geometría/ejecución: apeo a base de tablones de madera contrapeados, apoyados y no clavados, que conforman un prisma habitualmente de base cuadrada con doble objetivo:

Pareja de tornapuntas con tirantes en su base, para contrarrestar los empujes horizontales generados por la inclinación de las piezas principales, unidas en la cabeza por una aguja y arriostrados transversalmente. La complejidad en la ejecución de la presente estructura, propicia que sólo se ejecute en aquellos casos estrictamente necesarios.

• Que todas las piezas tengan idéntica medida (incremento de la velocidad de ejecución).

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• Que el apeo distribuya las cargas en planta de manera simétrica en las dos direcciones.

Imagen 577. Apeo en asnillas

III. Apeos de emergencia

Semejantes a los ordinarios, se usan cuando el elevado estado de deterioro de una edificación es tal que existe riesgo de colapso inmediato. Al no disponer de tiempo suficiente para la ejecución de medidas y técnicas ordinarias, se emplean medios de fortuna que proporcionan un grado mínimo de estabilidad al conjunto para, acto seguido, ejecutar las técnicas de apeos ordinarios que sean necesarias.

Imagen 578. Apeo en llave

La altura del conjunto no debe sobrepasar tres veces la longitud del lado de su base. Para transmitir de forma correcta los esfuerzos de los elementos inclinados, el apeo debe ir adaptando su forma en altura, mediante la disposición de cuñas.

En función de la resistencia de la madera empleada, la altura del apeo y la inclinación de la estructura a descargar, esté tendrá una mayor o menor capacidad portante y estabilidad. El establecimiento de un precálculo para el apeo en llave, carece de validez técnica, ya que sus elementos van simplemente apoyados, careciendo de una estabilidad fiable en su conjunto.

Su utilización se guía por una única premisa: la elevada velocidad de ejecución, es decir, estabilizaciones con elementos de disponibilidad inmediata y cuya composición no requiera un alto grado de dificultad técnica. En este contexto, se distinguen dos técnicas básicas: sistemas comprimidos y traccionados.

III.1. Sistemas comprimidos

Sin embargo, supone una primera actuación, de carácter eminentemente preventivo hasta la llegada de los sistemas de emergencia, la cual se caracterizará por:

Sistemas básicos destinados a estabilizar elementos verticales y horizontales, así como a asegurar huecos de vida. Para su utilización se emplean equipos con continuidad material y resistencia contrastada a compresión. Las técnicas más comunes son:

Los sacos más abundantes son los de polipropileno, que soportan hasta 100 kg de peso.

En función del origen del árido o grano utilizado y según la estabilidad del conjunto, se estimará la resistencia máxima del sistema en la mitad de la resistencia nominal del material. Ej.: para áridos (seleccionados), no superior a 4 kg/cm2.

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III.2. Sistemas traccionados o atirantados

III.1.2. Materiales ensacados

En edificaciones antiguas (muy presentes en los cascos históricos de las ciudades) es muy frecuente que el problema de estabilidad de una edificación se deba a la aparición de esfuerzos imprevistos o incluso a excentricidades de cargas motivadas por un desplome paulatino de la directriz de los elementos constructivos. En caso de riesgo inminente de colapso se procede al atirantamiento del conjunto estructural mediante la composición de triángulos de fuerza generados por:

Además de la madera, resulta habitual encontrar, tanto en la construcción como en ámbitos rurales, materiales en estado granular o pulverulento, con un excelente comportamiento a compresión (ej.: sacos de árido o grano), por lo que, una vez almacenados de la forma adecuada, pueden ser utilizados como elementos resistentes. Prueba de ello son las nuevas técnicas de arquitectura biológica a base de elementos constructivos (estructurales y de cerramiento), a base de tierra ensacada.

• Cuerdas: se valoran las de trabajos verticales (semiestáticas) por estar disponibles en los cuerpos de bomberos.

En caso de ser necesario, la misma técnica se puede emplear con apeos en elementos horizontales con geometrías similares a los apeos en llaves y, simultáneamente, realizar macizados de huecos en muros verticales, como en los recercados.

Para el cálculo del sistema se considera una resistencia mecánica de unos 25 kN/cuerda (algo más de 2.500 kg), pero se debe reducir la misma en un 20%, por la pérdida de resistencia generada por los nudos a realizar. Así, la resistencia media de cada tirante realizado con cuerdas de escalada se estimará en unos 20 kN (unos 2.000 kg).

Este sistema de estabilización es muy efectivo en cubiertas en las que, a consecuencia del fallo en la contención de las tracciones, pueden generarse rápidos desplazamientos de las mismas.

Imagen 579. Materiales ensacados

Geometría/ejecución: al ser materiales sólidos sin una unión rígida entre sus partículas, requieren la utilización de algún recipiente que los contenga (sacos) a fin de darles una morfología mínima. La imposibilidad de unión entre los distintos recipientes y la existencia de una mínima ligazón entre recipientes limita su empleo. Aunque con un adecuado diseño, se pueden conseguir elementos de gran altura.

Imagen 580. Cuerdas

• Tracteles: sistemas de tensado manual de cables de acero. El planteamiento es semejante al sistema de cuerdas pero con una capacidad de arrastre/resistencia mucho mayor. En cualquier caso, variará notablemente en función del modelo de tractel y su sección de cable.

unos tablones en el perímetro exterior que salven los elementos singulares (saliente, voladizos, etc.), sujetados por cintas traccionadas. Una vez colocadas las que se requieran (el número varía en función de su resistencia) se deben tensar de forma progresiva y uniforme.

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Las cintas de carraca estandarizadas en los vehículos del

CEIS Guadalajara soportan una resistencia de 35 kN

Ejemplo

b) Modelos de apeos según el elemento a apear:

I. Apeos de forjados

Para estabilizar un forjado afectado debemos distinguir cuál es la patología y el tipo de movimiento producido, así como realizar las medidas de reparación necesarias, desde la posición de menor riesgo potencial, distinguiéndose las siguientes tipologías de apeo:

Imagen 581. Tracteles

Los tracteles utilizados en el CEIS Guadalajara son los Tilfor T13 y T35, con las siguientes resistencias de rotura de sus respectivos cables:

Ejemplo

T 13 → Cable Ø11,5 mm → 8.000 kg → 78,4 kN

T 35 → Cable Ø16,3 mm → 16.000 kg → 156,8 kN

Cintas de carraca: cintas textiles de alta resistencia dotadas de un tensor manual, fácilmente utilizables en una intervención de bomberos (cualquier vehículo destinado a transporte de mercancías suele llevar una). Están especialmente aconsejadas en aquellos elementos constructivos en los que sea preciso realizar un zunchado como sistema de estabilización (pilares, depósitos de agua, etc.). El objetivo de esta intervención es optimizar el comportamiento estructural de los elementos, aumentando la resistencia a la compresión por la contención lateral del elemento.

Imagen 582. Cintas de carraca

Imagen 584. Apeos de forjados

I.1. Apeos por el interior de la edificación

De entre todos los elementos constructivos a apear en una construcción, el apeo de un forjado por el espacio interior es el más sencillo de ejecutar, presentando las siguientes características generales:

Antes de iniciar el zunchado es necesario proteger cuantos salientes existan en el elemento estructural, así como no alterar partes estructurales que podrían comprometer su estabilidad. También se deberán colocar protectores en las esquinas para reducir el peligro de daños a las cinchas por corte o rozamiento. La sistemática más sencilla consiste en disponer

• Geometría: para su realización bastará disponer pies derechos/puntales telescópicos, con sus correspondientes sopandas y durmientes bajo la zona afectada,

en dirección perpendicular a las viguetas (sopanda y durmiente pueden llegar a tener direcciones perpendiculares si cambia la dirección del forjado).

Si el forjado tiene grandes luces, es conveniente apear también en zonas intermedias.

• Arriostramiento: el apeo forma un plano vertical que no está asegurado contra los movimientos laterales, por lo que, al menos el durmiente, debe ser acodalado contra las paredes de la estancia en varios puntos.

Imagen 583. Colocación cintas de carraca

• Continuidad estructural: siempre que se apee un forjado, han de apearse también los forjados situados debajo de él, para transmitir las cargas a terreno firme u otro nivel suficientemente resistente (como mínimo los dos forjados sanos por debajo del dañado).

que según los puntos de apoyo próximos, podremos aplicar distintos modelos de estabilización, siendo el elemento característico el jabalcón.

II. Apeos de jácenas y vigas maestras

• Variantes: en función del elemento a apear y los puntos a los que transmitir las cargas recogidas por el apeo, distinguiremos las siguientes variantes.

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II.1. Apeo para jácenas

I.2. Apeo para forjado sin apoyo en el piso inferior

En el caso de estructuras adinteladas, a base de muros de fábrica, para aquellos casos en los que se deba descargar un forjado sin posibilidad de transmitir las cargas a su nivel inmediatamente inferior, existen diversos modelos de apeo que posibilitan transmisiones de esfuerzos alternativas:

Imagen 585. Apeo para forjado sin apoyo en piso inferior

• Apeo de puente alta: la sopanda se apoya en un puente jabalconado y cada jabalcón se apoya, a su vez, en la base de los muros paralelos que conforman la crujía.

• Apeo en aspa: es una variante del caso anterior, en la que se ha suprimido el puente y los jabalcones apean directamente sobre la sopanda.

• Apeo de pescante: un madero atraviesa el muro y queda dispuesto en voladizo simétrico a ambos lados de aquel; así, ambos extremos del pescante reciben las sopandas de las dos crujías contiguas. Si el vuelo es muy marcado se jabalcona con apoyo en la base del muro, como en el apeo en aspa.

• Apeo viga-puente: una viga o jácena apoya en el centro a la sopanda y entrega en los muros de crujía.

Estos apeos evitan la colocación de elementos en plantas inferiores y, además, facilitan el movimiento de operarios y materiales durante la reparación, a diferencia de los anteriores, que suponen un verdadero bosque de maderos o puntales, dificultando en alto grado los trabajos a realizar.

Imagen 587. Apeo para jácenas

El apeo para contener la deformación potencial de la viga maestra, se efectuará mediante pies derechos, cuya sopanda y durmiente deberá presentar dirección perpendicular a los nervios de la estructura resistente con la que están en contacto; incluso a pesar de que ambas direcciones no coincidiesen.

Por el contrario son muy elaborados, con elevados tiempos de ejecución.

I.3. Apeo de forjado en voladizos

El apeo se deberá continuar en los pisos inferiores hasta terreno firme, o según el criterio expuesto en el presente manual, hasta un mínimo de dos forjados sanos por debajo del piso del elemento dañado.

Complementariamente a lo anterior:

a) Si el apeo directo a la jácena no es posible, se descargarán todos los forjados que soporta.

b) En el caso de vigas de gran carga, en las que se pueda prever movimientos laterales, para descargar la jácena, podrán usarse asnillas o puentes de apeo.

Imagen 586. Apeo en forjados voladizos

Variante de apeo para forjados en ménsula o aleros, en la

c) Si sobre la jácena carga un muro, también habrá que

una zapata mural.

apearlo, pudiendo realizarlo con tornapuntas, o bien con viga aguja, que descansen sobre sopandas sostenidas en pies derechos.

• Tornapuntas a varias alturas: también denominado “en abanico”, se utiliza para apeos de gran altura y se caracteriza geométricamente en la recepción de esfuerzos del muro dañado en una zona vertical más amplia.

III. Apeo de muros

• Consiste en utilizar tornapuntas paralelos, situados en el mismo plano vertical y sustituir frecuentemente las zapatas murales verticales por las tradicionales muletillas.

El apuntalamiento de muros es el más variado, las distintas posibles soluciones difieren en función del tipo de lesión y de la situación del muro en el edificio. Según el caso, se realizará con apuntalamientos horizontales, verticales, inclinados o una combinación de ellos.

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• Apeo con asnillas: se utiliza para descargar la parte inferior de un muro dañado. Consiste en la colocación de agujas en huecos pasantes realizados previamente por encima de la lesión. Soportan la parte superior del muro y su carga. Los extremos de cada aguja se apoyan en pies derechos o en parejas de tornapuntas que, a su vez, reposan sobre durmientes.

• Apuntalamientos en muros interiores: en este caso se apean las vigas o forjados que descansan en el muro, como se hace en el caso de los pilares, ya que se pretende recoger todas las cargas que actúan sobre el mismo.

• Acodalado de muros: estabilización que tiene como objetivo evitar el vuelco de elementos estructurales de carácter vertical o del edificio que sustentan. Se utilizan para la estabilización sistemas acodalados que se apoyan en un segundo muro o con una estructura paralela a la afectada.

• Este modelo de apeo, que tiene una longitud máxima de 8 m entre muros o estructuras paralelas, presenta la particularidad de que liberan la base del elemento a apear. Para su ejecución se utilizan codales auxiliados por tornapuntas que descansan en los elementos verticales mediante zapatas murales que no tocan el suelo.

• Apuntalamientos en muros de contención: la forma de apuntalamiento de esta tipología estructural depende del tipo de lesión que se presente (deslizamiento sobre el plano de asiento o vuelco, etc.):

• En el caso de deslizamiento se debe apear horizontalmente, acodalando la base y reforzando el codal con tornapuntas a media altura para evitar el inminente desplome.

• Si la lesión producida es un vuelco, se apea con tornapuntas en la parte superior del muro.

Imagen 588. Apeo de muros

• Recercados: apeo característico de los muros de carga, que propicia el refuerzo de los puntos más débiles a fin de darle rigidez al conjunto. Dichos apeos han sido recién expuestos en elementos compuestos de los apeos.

Se pueden distinguir los siguientes modelos básicos:

• Tornapuntas simples: se emplean cuando se desea evitar el cedimiento o desplome de un muro de fachada. El procedimiento habitual es la utilización de tornapuntas de sección de doble o triple tablón, acodalados entre el suelo y el muro gracias a un durmiente y una vela, o una zapata mural.

IV. Apeo de pilares

Geometría: como regla general, para apear las cargas de un pilar dañado, se colocarán adosados a éste dos pies derechos con orejas, que recojan la carga previamente al pilar y la transmitan a las vigas del forjado inmediatamente inferior.

• Como norma general, el apoyo en el muro debe recaer, si es posible, debajo de las carreras o bien bajo el forjado.

Un caso muy frecuente y con problemática específica es el apeo de los pilares de plantas altas, ya que a diferencia de los pilares de planta baja, no hay un forme resistente donde apoyarse, por ello, dicho apeo deberá presentar las siguientes prescripciones, en la transmisión de cargas a los niveles

• En función de los daños y de la esbeltez del elemento a apear, en ocasiones se efectúan apuntalamientos con tornapuntas paralelos que se disponen en un mismo plano y apoyan en el muro a través de

• Sistemas a compresión: tornapunta y puntales.

inferiores:

• Sistemas a flexión: agujas.

• Los pies derechos de madera o puntales metálicos, deberán estar perfectamente alineados en todas las plantas, calando al forjado mediante taladro.

• Deberá calcularse la capacidad resistente del forjado.

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Como punto de partida en ambos modelos de apuntalamiento de forjados, se deberán descargar todos los elementos que acometen al pilar (forjados, vigas y resto de pilares), elemento vertical, como paso previo a su reparación.

La problemática viene hacia dónde conducir los esfuerzos, para lo que existen dos soluciones básicas:

• Tornapuntado de la cabeza de los pilares y transmisión de sus cargas a la base de un muro de carga próximo.

• Ejecución de un puente o tornapuntas sin transmisión a la base de muros de carga, debiendo constituir un apeo de dichas cargas en vertical, hasta un mínimo de tres forjados sanos bajo el apeo o hasta el terreno. Como regla general, el apeo se construirá de abajo hacia arriba para, una vez presentado, proceder a su templado progresivo.

Imagen 590. Apeo de cimientos

Zapatas corridas:

• Cimentaciones corridas de muros accesibles por ambos lados: apeo mediante agujas.

• Cimentaciones corridas medianeras (inaccesibles por uno de sus lados): la forma más elemental del apeo consistirá en la utilización de agujas trabajando en palanca. Sin embargo, este método quedará restringido a casos de escasa carga.

Zapatas aisladas:

• Zapatas del centro del edificio: ejecución de 2/4 tornapuntas que recojan la carga en su cabeza y las transmitan bien a otras cimentaciones próximas, bien a un terreno resistente y convenientemente acodalas.

• Zapatas de medianería: apeo mediante sistema de puntales paralelos a la medianería.

• Zapatas de esquina: apeo, por el interior, mediante sistemas de puntales y, por el exterior en planta baja, mediante tornapuntas.

Imagen 589. Apeo de pilares

V. Apeo de cimientos

VI. Otros apeos

La reparación de cimentaciones en la actualidad se ha hecho suficientemente compleja como para intentar desarrollar en un breve texto todas las posibilidades técnicas existentes, por ello, consideraremos en el presente apartado los casos más genéricos de apeo:

• Elementos de generatriz curva: arcos y bóvedas.

Los elementos imprescindibles para un apeo de un arco o bóveda tienen que reunir las siguientes características:

• Reducir la forma del intradós.

Para la descarga de las cargas recibidas por una cimentación, el punto de partida de todas las soluciones empleadas será el mismo: derivación o descarga de todas las acciones gravitatorias transmitidas por el conjunto de la estructura que a ella llegan mediante la combinación de los siguientes sistemas básicos:

• Permitir el asiento de los materiales y su descimbrado.

• Ser indeformable y transmitir las cargas a carreras y puntales.

Apeos de arcos: el apeo debe ajustarse al máximo a la generatriz del arco. Para ello hay que obtener una plantilla y con ella construir el apeo.

Apeos de bóvedas y cúpulas: el apeo tiene lugar por sucesión de cimbras a lo largo de la traslación del arco (bóvedas) o por giro del mismo (cúpula).

Cuando vanos y cargas son relevantes, además del apeo en el plano del arco, deben organizarse arriostramientos transversales para evitar el vuelco.

Ejemplo de apeos utilizados en un servicio de bomberos (CEIS Guadalajara): Una cuestión básica para el éxito de una estabilización es que todo el personal tenga claro el objetivo a conseguir, para lo cual en todos los servicios se estandarizan protocolos y procedimientos de intervención en incendios o rescates, es igual de necesario implantar unos apeos sencillos con capacidad resistente contrastada y que todo el personal tenga automatizados. Desde el área operativa del CEIS Guadalajara, se ha implantado una colección de apeos para las casuísticas más frecuentes, con tiempos de ejecución controlados y capacidad resistente conocida:

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Ejemplo

Imagen 591. Esquema de apeo

3.  Pautas de ejecución de estructuras

transmitir todas las cargas del edificio que se apea al terreno. Por lo tanto, se debe conocer la resistencia de los elementos disponibles (tablones, puntales telescópicos) para calcular el número de elementos necesarios y su localización.

auxiliares (fases)

La realización de un apeo precisa tener presente el uso correcto de las piezas que lo conforman, ya que debe construirse una estructura con piezas sueltas que trabajan casi siempre como uniones articuladas, es necesario que los enlaces de las piezas no se desplacen, ya que en tal caso, el apeo dejaría de cumplir su finalidad. La forma de llevarlo a cabo es la siguiente:

Es preferible ejecutar siempre sistemas de apeos estan-

darizados y predefinidos que faciliten la rapidez de cálculo y ejecución.

3.2.  Toma de medidas y cortes

3.1.  Dimensionado

Una vez determinada la geometría del apeo, se procederá a determinar las dimensiones y ángulos de las piezas a través del empleo de cintas métricas, escuadras, escantillones, etc.

El número de puntales, su separación y el tamaño de los durmientes han de seleccionarse teniendo en cuenta que han de

3.9.  Ejecución de piezas

A la longitud total de la pieza, hay que restar dos gruesos del tablón de la sopanda y durmiente, más un margen de dos centímetros para el acuñado (esta medida puede variar en función del tamaño de las cuñas).

En apeos de madera, aunque todas las piezas queden sujetas entre sí, han de elevarse con clavos para asegurar las uniones y evitar pequeños movimientos producidos por la humedad y las variaciones térmicas que ocasionalmente pueden llegar a desplazar totalmente las piezas de su sitio.

Los cortes se deben realizar después del trazado con una escuadra de carpintero y evitar en la medida de lo posible encuentros que mermen la sección de la madera como son los realizados en ángulo o cruce.

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3.10.  Arriostramiento

3.3.  Embridado de tablones

Los apeos deben siempre arriostrase triangulando al conjunto de pies derechos o tornapuntas con riostras, piezas alargadas y de poca sección que trabajen a tracción. Se fijan las piezas principales utilizando cruces de San Andrés para evitar su desplazamiento y que trabajen de forma conjunta.

Conviene que las piezas principales del apeo (pies derechos, tornapuntas, codales…) no estén compuestas por tablones sueltos, sino en grupos de dos o tres tablones embridados con la finalidad de evitar pandeos anormales de la pieza por nudos u otros defectos de la madera.

3.4.  Sujeción de los durmientes

Debe buscarse una zona en el suelo o nivel de apoyo con la resistencia suficiente y prepararse adecuadamente para que se impida el deslizamiento del durmiente, lo que se logra mediante:

Imagen 592 Dimensionado Imagen 593. Toma de medidas

• Cajeado.

• Riostras en todos los durmientes.

• Codales contra los muros de carga.

• Anclaje con redondos.

3.5.  Piezas en contacto directo con muros

En las piezas que en estén en contacto con muros y sea posible la aparición de cizallamientos (puntales telescópicos, pies derechos, agujas, etc.), para recoger directamente el esfuerzo de los muros, se debe instalar como elemento de contacto una pieza de madera. A poder ser anclada con pasadores y fijada por ranas.

Imagen 594. Cortes Imagen 595. Embridado

3.6.  Montaje de un apeo

Una vez reunidas todas las piezas, se procede a clavar las piezas horizontales a las verticales (de arriba abajo): la sopanda se clava a dos de los pies derechos, elevando a continuación el conjunto y se sitúa sobre el durmiente y se aploma. Se prosigue con el montaje del resto de elementos, pies derechos, cuñas, riostras, etc.

Imagen 598. Anclaje de velas

Imagen 596. Sujeción de los

Imagen 597. Piezas en

durmientes

contacto con muro

a muro

3.7.  Aplomado de las piezas

Las piezas verticales tienen que quedar completamente aplomadas para que su trabajo resulte eficaz, si es necesario, colocar varios pies derechos en fila, perfectamente alineados.

3.8.  Acuñado del apeo

Para poder colocar en su posición los pies derechos o tornapuntas, se sierran ligeramente más cortos que la distancia necesaria. El pequeño hueco se maciza entre el durmiente y el pie derecho con dos cuñas enfrentadas que se aprietan a la vez y que sirven para templar el apeo y ajustarlo.

Imagen 599. Montaje del apeo

Este modelo de derribo se caracteriza por ser:

• Gradual: ejecución de forma gradual, controlando que no tengan lugar desplomes parciales.

• Continuo: debiéndose evitar dejar elementos o grupos de elementos inestables.

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• Ordenado: se empieza por arriba y se va descendiendo sin acumular escombros ni sobrecargar ninguna parte. Los elementos resistentes se derriban, como norma, en el orden inverso a su construcción, es decir:

• Descendiendo planta a planta.

• Aligerando las plantas de forma simétrica para evitar deformaciones en la estructura.

Imagen 600. Aplomado, acuñado y

claveteado Imagen 601. Ejecución de piezas

• Aligerando la carga que gravita en los elementos, antes de proceder a su demolición.

• Contrarrestando o anulando los posibles empujes horizontales de la edificación.

• Apuntalando los elementos salientes si resulta necesario (los voladizos).

• Introduciendo o manteniendo los arriostramientos precisos.

4.2.  Demolición por colapso mediante medios

mecánicos

• Por empuje: consiste en usar la acción de empuje de maquinaria robusta y potente, tipo buldócer, retroexcavadora o similar. Se caracteriza por:

• El empuje se debe producir siempre en el cuarto superior de la altura de los elementos verticales y siempre por encima de su centro de gravedad.

• Es un procedimiento limitado a demoliciones de elementos situados en planta baja o primera, depende de la altura máxima de trabajo que la maquinaria disponible pueda alcanzar.

Imagen 602. Apeo en muro

4.  Técnicas de demolición

• Los cuerpos de bomberos no disponen de dicha maquinaria, por lo que su disponibilidad y limitaciones de uso, vienen condicionados por terceros.

Atendiendo a su definición, se considera que derribo o demolición es la acción de destrucción o desmontaje de un elemento constructivo. Es el último recurso llevado a cabo por los cuerpos de emergencia para evitar su desprendimiento o colapso, ante la imposibilidad de estabilizarlo o apearlo.

• Por tracción: método de demolición que puede resultar muy eficaz si se dispone de suficiente distancia de seguridad para ejercer las tracciones sobre los elementos a demoler. Los elementos han de ser debilitados con anterioridad en las zonas más sensibles para su estabilidad y luego son derribados por tracciones progresivas que evitan todo movimiento brusco no deseado.

Su alcance puede ser total (aquel en que se abate la totalidad de la edificación) o parcial, cuando afecta parcial o totalmente a los subsistemas o a algunos elementos concretos de un edificio. Este tipo de derribo es el más habitual en los trabajos de rehabilitación.

• Para la ejecución de dicho modelo de demolición se pueden utilizar todas las herramientas de las que se disponga y que puedan generar tracciones. Sin embargo, se intentará ejecutar por medios mecánicos suficientemente sobredimensionados (excavadoras, buldóceres, tractores…).

Existen los siguientes tipos:

4.1.  Demolición elemento a elemento

Este sistema es el empleado principalmente en derribos de pequeña envergadura o como preparación de la democión total de la edificación.

• Por corte y perforación: Los cuerpos de bomberos disponen de numerosos medios mecánicos para realizar el desmontaje de pequeños elementos constructivos como saneamiento o incluso como preparación de derribos de mayor envergadura por empuje o tracción. Para su ejecución se podrá disponer, entre otros, de:

Es el método más común, ya que los edificios suelen estar entre medianería, lo que frecuentemente hace imposible la adopción de otros métodos.

y se amplía con todos los datos disponibles, tanto por vía personal (propietarios, vecinos o testigos), así como documental (planos o fotos).

• Motosierra.

• Motosierra de salvamento. • Tronzadoras. • Equipos hidráulicos de corte y separación. • Sierra sable. • Etc.

Esta es la fase más importante para resolver el problema de manera correcta, por lo que se debe realizar de la forma más exhaustiva posible. Son básicos los datos relativos a:

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• Antigüedad del edificio.

• Estructura general.

• Materiales con los que se construyó.

• Edificios medianeros.

3. Evaluación del derribo:

Una propuesta básica de evaluación sistemática de la situación podría ser la que da respuesta a los siguientes aspectos. Permite efectuar una evaluación del derribo, tipo, orden y organización de los trabajos:

• Síntomas de la lesión: desprendimiento, grietas, abombamiento, etc.

• Elemento constructivo implicado: estructural o complementario.

Demolición por empuje

• Accesibilidad.

• Causas.

• Riesgos sobre terceros o la vía pública.

4. Organización de los trabajos:

Una vez efectuado el reconocimiento y valorado el derribo que debemos realizar, se procede a la organización y ejecución de los trabajos. Hay que tener en consideración todos los medios de protección necesarios con el objetivo de evitar accidentes a los equipos que intervengan y a terceros.

Siempre deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

Demolición por corte Demolición por perforación

• Delimitación de las áreas de riesgo (intervención, socorro y apoyo) y adopción de las medidas de seguridad necesarias para el personal en todas ellas. Según las características de la situación, puede ser suficiente con que el perímetro se señale con cintas de balizamiento o vallas.

Imagen 603. Demoliciones 5.  Pautas de ejecución de

demoliciones (fases)

Cuando se acomete la demolición total o parcial de una construcción se deben analizar previamente las consecuencias que se pueden derivar de la misma ya que, en ocasiones -y si no se toman las debidas precauciones-, el derribo puede dejar de ser controlado y provocar lesiones indeseables o incluso producir una auténtica catástrofe.

• Petición de personal, vehículos y herramientas (andamios, medios para almacenaje o retirada de escombros, etc.).

• Medidas de protección y de consolidación de los edificios colindantes.

• Anulación de instalaciones ya existentes.

Los trabajos de derribo o demolición comprenden las siguientes fases:

• Potencial ejecución de apeos.

• Trabajos de derribo, según el método y el procedimiento a realizar.

1. Recogida de datos/aviso:

La intervención comienza desde el mismo momento del aviso, con la recogida de información disponible. Resulta básico descartar la afectación de elementos estructurales y la cota o el número de plantas en la que se encuentra el elemento afectado desde su vertical. Este dato puede modificar el tren de salida asignado (ej.: movilización de vehículos en altura) y el replanteo de los medios materiales a movilizar (ej.: apeos, cuerdas y elementos de anclaje, etc.).

6.  Intervenciones más frecuentes de

los cuerpos de bomberos

• Desprendimiento de materiales de acabado de fachadas: alicatados, aplacados, acabados continuos, etc.

• Grietas, fisuras y desprendimientos en cubiertas, petos, aleros y hastiales.

2. Inspección:

Una vez en el lugar, se contrasta toda la información recibida

7.2.  Problemas de inestabilidad general

• años en balcones y voladizos.

• Daños en barandillas y balaustradas.

Para entender los verdaderos problemas de estabilidad de una fachada, los clasificaremos en función de su conexión con los forjados:

• Otros elementos:

• Canalones. • Carteles y luminosos. • Aire acondicionado. • Antenas. • Toldos. • Etc.

Fachadas que en cada nivel se apoyan en los forjados: son las fachadas tradicionales. se elevan de forjado a forjado, presentando un menor espesor a la altura de su canto. Son los más seguros y, salvo problemas de inestabilidad mayores, no suelen presentar patologías serias.

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7.  Particularidad del desprendimiento

Fachadas que se desarrollan por delante del canto de forjado: son fachadas más modernas que las anteriores, presentando la fábrica trazado continuo por delante del canto del forjado y anclándose a este por grapas y barras de acero. Dado que los anclajes están ocultos, con el paso del tiempo acaban fallando, por lo que son las más problemáticas.

de fachadas

La intervención por demolición más frecuente en los cuerpos de bomberos es, sin duda alguna, las fachadas debido a su continua exposición a los agentes meteorológicos.

Hay dos modelos de derrumbes o inestabilidad:

Las primeras suelen sufrir desprendimientos de los materiales situados entre forjado y fachada, pero se suelen arreglar con un saneado de las piezas dañadas.

7.1.  Problemas de inestabilidad local

Toda fachada suele sufrir problemas de estabilidad local en sus puntos singulares:

Las segundas suelen tener problemas de desprendimientos de paños completos, son realmente peligrosas y su reparación es compleja.

• Cornisas: parte superior y más saliente de una edificación que tiene como función principal evitar que el agua de lluvia incida directamente sobre el muro o se deslice por el mismo, además de rematar el edificio.

• Aleros: parte de la cubierta que sobresale por la parte superior de la fachada.

• Gárgolas: piezas de desagüe sobresaliente por la que se proyecta el agua de la vertical del muro de la fachada.

• Albardilla: tejadillo que hay en la parte superior de los muros resguardado del agua de lluvia.

• Frentes de forjado: piezas prefabricadas de hormigón polímero que pueden tanto cubrir el frontal de la estructura del piso de cada planta en un edificio, como los balcones y terrazas del mismo, con el fin de evitar filtraciones de agua y rematar la fachada.

Fachada que pasa por delante del forjado (anclada en los cantos

Fachada apoyada en

forjado en cada nivel

de forjado)

Imagen 605. Problemas de inestabilidad general

Cornisas Aleros Gárgolas

8.  EPI

Como en toda intervención de bomberos, todo participante deberá estar equipado de acuerdo a los riesgos a los que se ha de enfrentar. Por ello, el equipamiento mínimo que ha de portar un interviniente en la ejecución de cualquiera de los elementos de estabilización de un edificio, o demolición de un elemento constructivo, deberá constar de los siguientes EPI.

Albardilla Frentes de forjado

Si bien la presente colección de manuales desarrolla los EPI de bomberos de forma pormenorizada, con carácter genérico

Imagen 604. Problemas de inestabilidad local

específico, su uso será apto para las intervenciones tratadas en el presente manual. En cualquier caso, se recomienda que presenten refuerzo en codos, hombros y espalda.

y dado que cada cuerpo de bomberos tiene un equipo distinto, se indican a continuación las características mínimas que dichos EPI deberán guardar para cumplir adecuadamente su función:

En aquellas situaciones en las que la estabilización vaya acompañada de daños por agua o socavones, inestabilidades debidas a incendio, etc., deberá complementarse con protecciones adicionales (Ej: vadeadores).

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Botas:

• Cumplimiento de la EN345-2.

• Si bien es común que cada bombero disponga de varios modelos de calzado, en caso de estabilizaciones o apeos, se deberá hacer uso de las “botas de intervención”, que deberán contar con los siguientes elementos mínimos:

• Caña alta.

• Puntera antideformación (acero).

• Plantilla antiperforación.

El uso de dichos modelos genéricos de botas es suficiente para hacer frente a prácticamente cualquier riesgo complementario al que nos debamos enfrentar en una estabilización: Riesgo eléctrico, NBQ, humedad limitada.

Imagen 606. EPI

Casco:

• Cumplimiento de la EN397.

Guantes de trabajo:

• Anclajes: Estar dotado de un sistema completo de fijación basado en:

• Cumplimiento de la EN388.

• Red rachet.

• Protección mínima:

• Barbuquejo y barbuquejo de tres puntos.

• Abrasión: 4

• Gafas de protección ocular incorporadas

• Corte cuchilla: 5

• Desgarro: 4

Chaquetilla y pantalón:

• Perforación: 1

Dado que los cuerpos de bomberos son equipos multirriesgo, no suelen disponer de chaquetilla, pantalón o mono específicos para derrumbes, por lo que salvo presencia de un riesgo

Manual de Equipos Operativos y vehículos para consultar en detalle las ca-

racterísticas de los EPI.

Ver

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CAPÍTULO

3

Valoración

• Ubicar, cuantificar y estudiar la forma de los síntomas.

La valoración comprende todas las acciones encaminadas al análisis integral de la patología (inspección y evaluación), con el fin de determinar qué técnicas de estabilización es preciso aplicar. Se pueden distinguir las siguientes fases: 1.  Inspección

El trabajo en y alrededor de conjuntos constructivos inestables, es intrínsecamente peligroso, en la imagen de más abajo se ilustran varios de los riesgos más frecuentes:

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a) Búsqueda geométrica del origen de la patología: dado que únicamente se pueden aplicar soluciones cuando se ha localizado el origen de la patología, la primera acción es localizar el punto geométrico en el que se ubica el origen de la patología. En caso de duda, lo adecuado es implantar un proceso básico de búsqueda que, aunque se trata de un método limitado, acota con bastante exactitud los puntos a analizar de cara a adoptar las primeras medidas preventivas:

1.1.  Reconocimiento de la edificación

La premisa principal desde la que actúan los equipos de bomberos consiste en adoptar, en muy breve espacio de tiempo, soluciones eficaces para neutralizar la situación de peligro y de riesgo. Sin embargo, las decisiones no se deben basar en análisis incompletos o poco rigurosos.

• Las grietas se producen por esfuerzos de tracción en la edificación.

• Las grietas son fruto de tensiones que tienden a separar los materiales que componen el elemento constructivo Así, si aparece una grieta en una fachada, cerramiento, tabique o muro, el esfuerzo de tracción se localiza perpendicularmente a ella.

• Reconocimiento rápido: consiste en buscar indicios que apunten a un colapso inminente del edificio como pueden ser:

• La dirección de la grieta respecto a la del esfuerzo que soporta el elemento constructivo está señalando el peligro que conlleva. Cuanto más horizontal es una grieta en un muro de carga, más peligrosa resulta, ya que anuncia el desplome inminente del elemento.

• Muestras de ruina inminente, que conllevan el desalojo inmediato. • Riesgo de desplome de elementos constructivos a la vía pública (hay que señalizar, balizar y delimitar un perímetro de seguridad). • Instalaciones afectadas. • Determinar el número de ocupantes del edificio, así como su edad y condiciones físicas (valorar la capacidad de valerse por sí mismos en una eventual evacuación). • Análisis sistemático: una vez asegurada la estabilidad mínima del conjunto arquitectónico se empieza a recabar información sobre el estado real del edificio. Los siguientes datos resultan de especial interés:

• Las grietas verticales indican la existencia de un patología en el plano del suelo (Ej.: hundimientos pilares), o en un plano paralelo a este (Ej.: empujes de forjados).

• Se debe considerar tanto la evolución como el tamaño de las grietas. Las fisuras y las grietas son importantes solo cuando afectan a elementos estructurales; si no, solo indican ligeros movimientos.

• Los abombamientos se generan por la compresión de los elementos estructurales.

• Características geométricas de las razones de la patología.

Imagen 607. Análisis sistemático

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b) Diagnosis de la causa material de la patología: consiste en la valoración o cuantificación de la patología de una edificación y sus causas. Determina la posibilidad o imposibilidad de reparar los daños. Para la adecuada realización de un diagnóstico se debe aplicar un proceso inverso de la relación causa-efecto del proceso de ruina. (ver Imagen 608).

Imagen 608. Diagnosis de la causa material

de la patología

1.1.1.  Lectura de la patología. Relación

causa- efecto

Relación causa-efecto (Necesidad de efectuar lectura al revés)

ORIGEN FALLO LESIÓN Terreno desigual asiento grietas (causa) (patología) (efecto)

Las grietas son síntomas de lesiones, al estudiarlas se deben deducir las causas que las generan para que, una vez cuantificadas, se pueda determinar si la recuperación es o no viable.

El origen de las lesiones es casi tan diverso como edificios afectados existen y raramente obedecen a una única la causa. Esto hace que un diagnóstico exacto sea especialmente complicado y, en la práctica, resulta imposible precisar hasta cuando el edificio podrá mantener el estado de equilibrio.

Tanto la formación técnica como, sobre todo, la experiencia resultan fundamentales para llevar a cabo un primer examen que nos sugiera la causa del deterioro. Ahora bien, para descubrir la verdadera magnitud se deben realizar reconocimientos más exhaustivos practicando catas, observando elementos ocultos y controlando (gracias a los elementos testigo) la rapidez de los movimientos que generan las lesiones.

Los elementos testigo pueden consistir en películas de yeso blanco o bien en un par de vidrios con retículas que se fijan cada uno a un lado de la grieta y permiten señalar su progresión.

Imagen 604. Abombamientos y otras lesiones

Cuando ya se conocen las causas que han originado las lesiones y la magnitud de estas, existen dos opciones:

• Disgregación por heladicidad: se produce principalmente por el aumento de volumen por congelación del agua infiltrada o condensada en los intersticios porosos. Genera desprendimientos e incluso colapsos de revestimientos pétreos o cerámicos.

• Que el edificio se encuentre en estado de ruina y no resulte apto para su uso.

• Que los daños se puedan reparar, en cuyo caso se plantea y realiza un apeo para realizar los trabajos necesarios de consolidación.

• Oxidación y corrosión: estos procesos se aceleran en los metales cuando hay presencia de agua. La oxidación no resulta demasiado perjudicial porque actúa como una capa protectora que aísla el resto de la pieza. Pero la corrosión conlleva una pérdida de material por erosión que, en ocasiones, anula la capacidad estructural del elemento.

1.1.2.  Patología ↔ síntomas

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Por lo general, las patologías que afectan a las intervenciones de los equipos de bomberos pueden ser de dos tipos. Las primeras de ellas poseen un carácter mecánico ordinario y las segundas están asociadas a fenómenos accidentales.

Las patologías ordinarias se producen por afecciones mecánicas y, en menor intensidad, químicas, debidas a la erosión del agua o de las características constructivas del edificio (asociadas al terreno y a la calidad de construcción):

a) Patologías vinculadas a la acción del agua

Eflorescencia Criptoeflorescencia Hongos

1. Humedades de filtración: se producen por una marcada acción de los fenómenos meteorológicos (lluvia, nieve…) sobre las cubiertas de las edificaciones. Su manifestación inicial es en forma de manchas de humedad en techos y en partes altas de los paramentos verticales, acompañada de otras manifestaciones secundarias.

Carcoma y

Disgregación por

heladicidad Corrosión

pudrición

Imagen 610. Patologías vinculadas a la acción del agua

Imagen 611. Humedades de filtración

• Eflorescencias: son manchas superficiales y cristales de aspecto algodonoso originados por la disolución de sales; se pueden manifestar tanto en la cara interior como exterior de los paramentos.

Sus síntomas se pueden clasificar en función del tipo de cubierta que se vea afectada (inclinadas y planas):

• Cubiertas inclinadas:

• Criptoeflorescencias: es un fenómeno similar a las eflorescencias, pero la evaporización y la cristalización que conlleva propician que las sales se expandan intensamente disgregando el material que las contiene, lo que provoca el desprendimiento de fragmentos del revestimiento o la caída de trozos de revoque en el interior de paramentos muy porosos.

• Agrietamientos: rotura de piezas.

• Sujeción defectuosa: el mortero reduce su capacidad de adherencia y se desprenden las tejas.

• Desplazamiento de piezas que, al perder su ajuste, se abren huecos por los que se cuela el agua.

• Solapes insuficientes: afectan a una franja muy estrecha, que no llega a cubrir el espacio mínimo de seguridad. Las piezas apenas montan unas sobre otras y la uniformidad del cubrimiento queda fraccionada.

• Generación de organismos: producidos por la difusión de semillas y esporas vía aeróbica que, al germinar, generan musgo, moho, etc. La humedad excesiva en algunas maderas propicia que se desarrollen organismos xilófagos que originan ácidos que acaban produciendo corrosión química.

• Cubiertas planas:

• Bacterias y hongos: una pendiente reducida favorece que el agua se embalse y se generen microorganismos.

b) Patologías vinculadas al terreno y a la calidad constructiva de la edificación.

• Impermeabilizante deteriorado: las láminas de material impermeabilizante se estropean por su exposición a los rayos UVA y al ozono, por los impactos de objetos al caer, o por el envejecimiento natural. Las inadecuadas soluciones constructivas o de ejecución también facilitan su deterioro. Los fallos que tienen lugar en las capas de impermeabilización son:

I. Adaptación o encaje

La aparición de las fisuras es una de las señales más características de una lesión por adaptación. Entre sus características destacan:

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• Cuarteamiento: no supone una pérdida de solidez del elemento, pero deterioran su estética con fisuras superficiales (tipo piel de cocodrilo). El cuarteamiento se genera por el agua embalsada y por efecto del calor.

• Aparecen en las partes más débiles de los cerramientos, como por ejemplo los huecos de puertas y ventanas.

• Aparecen en los muros en los que se concentra el mayor número de tensiones, como, por ejemplo, las esquinas, los laterales de arcos o los enjarjes de muros.

• Fisuras: aparecen por una disminución de los componentes volátiles. Pueden producir una retracción y quebrar la estructura.

• Normalmente aparecen al poco tiempo de acabar la obra, pero dejan de crecer cuando se estabiliza el encaje (aproximadamente tres meses).

• Grietas: se generan por movimientos diferenciales.

• Arrugamiento: tiene lugar cuando la base no es regular y no cede con la presión. Solo causa trastornos a efectos de paso por la cubierta.

Las lesiones de encaje no suponen en principio una causa de intervención urgente de los cuerpos de bomberos.

• Burbujas: se generan en los fieltros cuando hay agua entre sus diferentes capas o cuando el agua se evapora desde los elementos base.

2. Humedades por rotura de instalaciones: este tipo de humedad es el más complicado de detectar, sin embargo son mucho más fáciles de resolver, ya que suelen aparecer en puntos de sencilla reparación o contención. Su origen difiere del resto de humedades ya que el agua proviene del interior de la edificación. Concretamente, los conductos de agua para la alimentación y evacuación de los aparatos sanitarios, ya que sus recorridos pueden generar fugas y escapes capaces de generar humedad interior, y si no se reparan a tiempo pueden generar eflorescencias, mohos, pudrir la madera, producir desmoronamiento de revocos, saturar fábricas de ladrillo, etc. Este tipo de humedades genera oxidación, descomposición electromecánica, ataque químico u obstrucciones en las canalizaciones.

Imagen 613. Adaptación o encaje

II. Cedimiento u hundimiento: en función de las causas que generan las grietas, se clasifican en colapso del terreno, arcillas expansivas y problemas de raíces:

II.1. Colapso del terreno

• Las grietas generadas por hundimientos, se derivarán de la conjugación de dos factores:

• De la tipología constructiva: muros de carga (estructuras adinteladas), estructuras reticuladas.

• De la zona del cedimiento: arrufos y quebrantos.

II.1.1. Atendiendo en primer lugar a las estructuras

adinteladas, se trata de elementos verticales a base de muros de carga apoyados sobre cimentaciones corridas. Las grietas se desarrollan cuando cede el plano original del asiento y las zapatas corridas se comban hacia abajo. Entonces se abren dos grietas, una primaria en la parte superior del muro (de forma sensiblemente parabólica), y otra secundaria, de parecidas características, denominada grieta homologa. Presentan las siguientes características:

• Dimensiones: su flecha viene a ser un tercio de su luz, mientras que la luz depende, sobre todo, de la longitud del primer plano de asiento.

• Geometría:

• En muros sin huecos (construidos sobre cimentaciones corridas): se abren grietas parabólicas que tienen el vértice, o punto de mayor altura, en la zona de mayor cedimiento.

Imagen 612. Humedades por rotura de instalaciones

• En muros con huecos (construidos sobre cimentaciones corridas): se abren grietas con la misma forma parabólica, situadas más o menos concéntricamente alrededor de la zona de mayor cedimiento.

II.1.1. Atendiendo ahora a las estructuras reticuladas, se

caracterizan por disponer de elementos verticales, como pilares, sobre zapatas aisladas, en los que el cedimiento del terreno bajo el peso de las zapatas produce, normalmente, grietas rectilíneas. Su geometría depende de las características propias de cada cerramiento:

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• En muros sin huecos: las grietas suelen ser rectilíneas, sinuosas y con tendencia a la verticalidad; son más anchas en la parte superior y nacen a una altura determinada (h) sobre la línea de tierra.

• En muros con huecos: los huecos son los puntos más débiles de las fachadas. Las grietas en este tipo de muros son rectilíneas y se originan en las esquinas de los huecos, precisamente ahí es donde son más anchas.

Imagen 614. Colapso del terreno

• Variantes: En función de la magnitud del cedimiento, las curvas parabólicas, pueden aparecer distorsionadas:

Imagen 615. Variantes de colapso de terreno

• Dicha variación de geometría vendrá asociada tanto a las causas del cedimiento, como a la magnitud de éste, distinguiéndose las siguientes grietas:

• Muy alargada: trazada por dos rectas bastante verticales, aparecen en considerable cuantía en los cedimientos bruscos.

Imagen 620. Estructuras reticuladas

Según la zona de cedimiento, si ocurre en la zona central de la cimentación se denomina arrufo. Si el cedimiento es de las zonas laterales de la cimentación de la edificación se trata de quebranto. Parcial cuando cede una esquina y total si ceden todas.

• Aplastada: estas grietas son comunes en los cedimientos totales de los muros aislados, y ocasionan grietas horizontales.

• Deformada: se generan por superposición de cedimientos que desconectan la forma parabólica tipo, por heterogeneidad estructural del muro, por existencia de huecos (vanos de ventanas, etc.) o por grosor desigual de los muros

Imagen 616. Muy

Imagen 617. Normal Imagen 618. Aplastada

alargada

Superposición de cedimientos

Muro heterogéneo

Presencia de huecos y vanos

Desigual espesor

Imagen 621. Zona de cedimiento

en los muros.

Imagen 619. Deformada

Cuando se producen quebrantos (lesiones en las esquinas), las grietas pueden presentar algunas particularidades:

• Puede aparecer una grieta horizontal cerca del suelo, suele ser más ancha en la zona de la esquina y tener forma capilar en el otro lado. No siempre aparece, pero su presencia es más frecuente cuanto más rápido es el asentamiento.

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• Se abre una grieta con forma de S estilizada (es más ancha en el centro que en los extremos).

II.2. Arcillas expansivas

El principal problema de los suelos expansivos o arcillosos se asocia a las variaciones de su volumen dependiendo de la presencia o no de humedad en el terreno. Esta patología se traduce en hundimientos e hinchazones (arrufos o quebrantos), combinados con empujes horizontales.

Imagen 624. Asientos diferenciales

• Las deformaciones causadas por el hundimiento de un apoyo genera momentos (compresiones más tracciones) y grietas en los siguientes lugares:

• Por tracción o insuficiencia de la sección metálica: en la parte baja del apoyo que cede y en la parte alta del apoyo opuesto.

• Por compresión o insuficiencia de sección del hormigón: se producen grietas en la parte alta del apoyo que cede y en la parte baja del apoyo opuesto.

II.3. Problemas de raíces