🧱 Tema 15: Construcció: materials, elements i sistemes estructurals

Generalitat de Catalunya · Cos de Bombers de la Generalitat · Bomber/a de primera de l'escala tècnica

🌐 Lee este tema en castellano

Resum

Un edifici és un sistema estàtic pensat per aguantar càrregues i accions, i funciona per acció-reacció: cada força sobre l'estructura provoca una reacció de resistència en pilars, bigues o murs de càrrega. Aquestes forces internes són els esforços, que deformen els materials. Mentre les deformacions són dins del que està previst no passa res; quan superen certs límits apareixen lesions, el que s'anomena patologia estructural, i si arriben al límit de resistència d'un element hi pot haver col·lapse (manual MAN.GRAL.006). Les accions són les forces o influències externes: permanents (el pes propi), variables (ocupació de persones, mobiliari, vent, neu) i accidentals (explosions, impactes, sismes). Les reaccions apareixen als suports i les unions, porten les càrregues des dels sostres fins als fonaments i el terreny, i la seva direcció depèn del tipus d'unió (recolzada, articulada, encastada); saber on són ajuda a sanejar, obrir pas o apuntalar sense trencar l'equilibri.

Els sis esforços. Tracció: estira l'element; la resisteixen molt bé l'acer i la fusta, i hi treballen tirants i cables, que amb el foc s'allarguen i perden tensió. Compressió: aixafa; la suporten materials fràgils però resistents (pedra, ceràmica, formigó, terra) i apareix en pilars, parets de càrrega, arcs, voltes i fonaments, molt sensibles a la pèrdua de secció o a la calor. Flexió: combinació de compressió i tracció en una peça que es corba; és la feina de bigues, jàsseres i mènsules (balcons), i s'hi comporten bé l'acer, la fusta i el formigó armat. Torsió: gir que recargola, en pals, banderes, cèrcols perimetrals i elements asimètrics; poden fallar de cop si perden rigidesa. Tallant: vol fer «lliscar» una part sobre una altra; cal vigilar la zona propera als suports, les mènsules i les unions cargolades. Vinclament: deformació lateral brusca d'un element llarg comprimit; depèn de l'esveltesa (relació longitud-secció) i la calor o qualsevol pèrdua de secció l'afavoreixen molt.

Materials. Barreges de conglomerants (guix, calç o ciment): pasta (conglomerant + aigua), morter (+ sorra) i formigó (+ àrids); es fan servir en estructures de formigó, juntes d'obra, revestiments i paviments, i es presenten en pols (sacs, saques, sitges) o líquids (formigonera). Pedra: natural, antiga i resistent, en murs de càrrega, voltes i cúpules, revestiments i paviments; pot anar sense treballar, tallada en carreus o en lloses. Ceràmica: maó massís, perforat (gero) o buit (totxana), maons lleugers per a envans, teules, revestiments (rajoles, plaquetes) i peces de forjat (revoltons, casetons); també es fa servir en voltes i cúpules; saber «llegir» una paret permet distingir un envà, una paret de 15 cm o un mur de 30 cm o més. Fusta: lleugera, amb bona relació resistència-pes, serrada, laminada o en taulers (aglomerat, DM, tricapa, multicapa). Acer: gran capacitat de càrrega, en perfils laminats (I, H, L, U, T), tubs, barres corrugades per armar el formigó i xapes. Làmines impermeabilitzants (PVC, bituminoses, multicapa), en rotlles. Aïllaments: llana de roca o de vidre, escumes (PU), plaques sintètiques (XPS, EPS) o naturals, a granel (cel·lulosa, arlita) i projectats (perlita, vermiculita).

Fonaments: transmeten totes les càrregues al terreny i eviten assentaments diferencials, esquerdes o col·lapses. Sabates aïllades sota pilars (típiques de pilars i forjats); sabates corregudes, lineals, sota murs de càrrega (sistema tradicional); llosa de fonamentació, una gran placa de formigó armat sota tot l'edifici quan el terreny és poc resistent; encepats i bigues de lligada, que uneixen sabates o pilots i compensen moviments del terreny i esforços horitzontals; pilots o micropilots, que porten les càrregues a capes profundes i poden ser de formigó, acer o fusta; i murs de contenció o pantalles, que retenen terres i sostenen soterranis.

Elements verticals: porten les càrregues de forjats, jàsseres i cobertes als fonaments, i si fallen comprometen immediatament l'estabilitat. Murs de càrrega: continus, típics del sistema tradicional, de 20 a 60 cm segons el material i l'època (maó massís, pedra, tàpia, formigó antic); el seu risc són les reformes que n'han tret parts, les humitats o la corrosió de biguetes metàl·liques encastades i els grans buits o llindes febles. Pilars: puntuals, gairebé sempre de formigó armat (també d'acer o fusta); són l'element més crític d'una estructura porticada, perquè si fallen afecten diversos nivells, i la unió pilar-forjat és clau. Pantalles estructurals: murs de formigó armat, més esvelts, que donen rigidesa davant del vent i els sismes. Pilastres: reforços puntuals encastats en murs, que no sempre són estructurals i poden donar una falsa sensació de seguretat.

Elements horitzontals: recullen les càrregues d'ús i les passen als verticals, i solen ser els primers a deformar-se o col·lapsar. Forjats de fusta (edificació antiga, bigues i revoltons o entarimats: molt vulnerables al foc), metàl·lics (bigues d'acer amb revoltons ceràmics, segles XIX i XX: el metall es dilata amb la calor i pot fer caure els sostres) i de formigó armat (el més estès avui: bon comportament si el recobriment és suficient). Bigues: recullen la càrrega del forjat i la porten a pilars o murs (fusta, perfils I, H o U, formigó); les seves unions amb pilars i murs són punts d'inspecció clau. Jàsseres: bigues principals de més cantell que agrupen les càrregues de diverses bigues secundàries; si una falla, hi pot haver col·lapse progressiu de diversos trams, amb risc alt si són metàl·liques sense protegir. Lloses de formigó: plaques contínues sense biguetes, molt rígides. Els elements no estructurals (tancaments com façanes, cobertes i soleres; divisions com envans i cels rasos; revestiments, aïllaments) no sostenen l'edifici, però poden caure i amagar patologies.

Sistemes constructius: conjunt coordinat d'elements i materials que dona estabilitat i confort. Un edifici té tres grans parts: estructura (el manté dret), tancaments (façanes, cobertes, soleres: aïllen de l'exterior) i divisions interiors (envans, cels rasos). Per la jerarquia estructural, les càrregues baixen de bigues a jàsseres, d'aquí a pilars o murs i als fonaments: com més avall és un element, més càrrega acumula i més greu és el seu col·lapse. Sistemes de llums petites (4-8 m): tradicional de murs de càrrega (edificis antics, 30-60 cm de mur, forjats de fusta o biguetes metàl·liques; no tolera que s'elimini o es degradi cap element portant) i de pilars i forjats o porticat (habitual des dels anys 70, parets sense funció estructural, plantes més lliures i edificis més alts; compte amb els pilars amb el foc). Sistemes de grans llums (més de 8 m, en naus, magatzems o pavellons): pòrtics metàl·lics (lleugers, però l'acer perd resistència molt de pressa i poden col·lapsar de cop), de fusta, sovint laminada, en equipaments esportius o agraris (comportament més previsible al foc, però necessiten protecció) i prefabricats de formigó (robustos i bons al foc, però amb el seu gran pes la fallada de suports o unions pot ser molt greu). En grans llums, perdre un sol element pot fer caure tota la coberta, sobretot en les metàl·liques. Comportament: el sistema de murs de càrrega no tolera que es tregui o es degradi cap element portant (compte amb la fusta i les reformes mal fetes); en el porticat, la unió entre pilars i forjats és la clau de l'estabilitat global; en els pòrtics prefabricats de formigó cal vigilar la pèrdua de capacitat de les jàsseres i, sobretot, l'estat de les unions. L'estabilitat es garanteix amb trava, unions rígides o creus de Sant Andreu.

Claus per a l'examen

• Accions: permanents (pes propi), variables (persones, mobles, vent, neu) i accidentals (explosions, impactes, sismes).
• Patologia estructural: lesions que apareixen quan les deformacions superen els límits previstos.
• Reaccions: en suports i unions; depenen de si la unió és recolzada, articulada o encastada.
• Tracció: tirants i cables (acer, fusta). Compressió: pilars, arcs, voltes, fonaments (pedra, ceràmica, formigó).
• Flexió: compressió + tracció; bigues, jàsseres i mènsules.
• Tallant: vigilar a prop dels suports. Vinclament: element llarg comprimit; depèn de l'esveltesa.
• Pasta = conglomerant + aigua; morter = + sorra; formigó = + àrids.
• Maó perforat: gero. Maó buit: totxana.
• Sabates aïllades: sota pilars. Sabates corregudes: sota murs de càrrega. Llosa: terreny poc resistent.
• Pilots i micropilots: a capes profundes; de formigó, acer o fusta.
• Murs de càrrega: 20-60 cm; perill en reformes que n'han tret parts.
• El pilar és l'element més crític d'una estructura porticada.
• Jàssera: agrupa les càrregues de diverses bigues secundàries; si falla, col·lapse progressiu.
• Jerarquia: bigues, jàsseres, pilars o murs, fonaments. Com més avall, més crític.
• Llums petites: 4-8 m. Grans llums: més de 8 m. Porticat habitual des dels anys 70.

Vídeos recomanats

• Tipos de Esfuerzos y Estructuras (Tracción, Compresión, Flexión...) | Explicado Fácil [2º ESO]
• Tipos de Cimentaciones: Superficiales y Profundas Explicadas Fácilmente
• TIPOS DE ESTRUCTURAS de AUTOCONSTRUCCIÓN | Muros de carga VS Vigas y Pilares | Tutorial Arquitectura
• Forjado Unidireccional (Características Principales)

← Tema 14 · Tema 16 →

📲 Comparteix-ho amb el teu grup de l'oposició: WhatsApp · Telegram · Copia l'enllaç