🏗️ Tema 18: Construcción básica: sistemas y elementos estructurales

Consell Insular de Mallorca · Bombers de Mallorca · Bombero/a conductor/a

Resumen

Para un bombero, el edificio es el escenario de trabajo: saber cómo está hecho te dice por dónde puede caer. No hay manual del tribunal, así que la referencia es el Manual de riesgos tecnológicos del CEIS Guadalajara (parte 1, «Edificaciones», capítulo de caracterización) y el Código Técnico de la Edificación (RD 314/2006), con sus documentos básicos de seguridad estructural (DB SE, SE-AE, SE-C, SE-A, SE-F, SE-M), de incendio (DB SI) y de utilización y accesibilidad (DB SUA). El DB SE fija, a falta de indicaciones específicas, un periodo de servicio de 50 años. Nota sobre el epígrafe: donde el texto castellano dice «Cementado» debe leerse «cimentación» (la versión catalana auténtica dice «cimentació»).

Tipos de edificios según su época. Antes del siglo XX se construía de forma empírica, sin normas: gruesos muros de carga de piedra (sillar, sillarejo, mampuesto) o de tierra (adobe, tapial), con huecos pequeños, y entramados de madera para las casas populares de más de dos alturas. De 1900 a 1939 se consolidan los entramados, primero de madera y luego de hormigón y metálicos. De 1940 a 1965, con la guerra y la posguerra, la escasez de acero y hormigón devuelve los entramados de madera y las fábricas. De 1965 a 1990, con el primer boom (años 70), se imponen los entramados de hormigón y acero. De 1990 a 2010, en el segundo boom, llegan la prefabricación y la modulación. Esto te permite prever con qué estructura te vas a encontrar.

Materiales de construcción. Pétreos naturales (rocas ígneas como el granito o el basalto, sedimentarias y metamórficas) y artificiales: conglomerantes aéreos (yeso, cal aérea), hidráulicos (cal hidráulica, cemento) y bituminosos (alquitrán, betún, asfalto); con ellos se hacen pastas, morteros y hormigón, y los elementos de fábrica (adobe, ladrillo cerámico, bloque de hormigón). Metálicos (el acero, con un módulo de elasticidad de unos 210.000 N/mm²) y orgánicos (madera maciza, laminada encolada, microlaminada, tableros). Por su comportamiento, los materiales tenaces (madera, acero) trabajan bien a compresión y a tracción, y los frágiles o «másicos» (piedra, ladrillo) resisten bien la compresión pero mal la tracción, por lo que no soportan flexiones.

Elementos y sistemas. El manual distingue elementos estructurales (reciben y transmiten cargas: cimentaciones, pilares, forjados), complementarios (cerramientos, particiones, instalaciones, acabados) y auxiliares (andamios, cimbras, encofrados y apeos). Los nudos pueden ser apoyo (impide el desplazamiento vertical; 1 coacción), articulación (impide desplazamientos y deja girar; 2 coacciones) y empotramiento (lo impide todo; 3 coacciones). Una estructura isostática tiene el equilibrio justo y, si falla un elemento, colapsa; la hiperestática tiene más elementos de los necesarios y reparte esfuerzos si uno falla; la hipostática es un mecanismo inestable. Sistemas constructivos básicos: muros de carga, sistemas entramados o porticados (pilares y vigas), pórticos triangulados y arcos.

Cimentación. Directa o superficial cuando reparte las cargas en un plano de apoyo horizontal a poca profundidad: zapatas aisladas (bajo pilares; cuadradas las interiores y rectangulares las de medianería), combinadas (dos o más pilares próximos), corridas (bajo muros o tres o más pilares alineados), emparrillados, losas (cubren toda la planta, útiles en terrenos poco homogéneos) y pozos de cimentación, para estratos resistentes a 4-6 m. Las vigas de atado arriostran las cimentaciones y las vigas centradoras absorben los giros de las zapatas excéntricas de medianería y esquina. Es profunda cuando su extremo inferior está a más de 8 veces su diámetro o ancho (CTE DB SE-C): pilotes aislados, grupos de pilotes, zonas pilotadas y micropilotes (típicos de ampliaciones de edificios existentes). Además están los elementos de contención de tierras.

Muros y pórticos. Los muros de carga pueden ser conformados, de fábrica (piezas colocadas según un aparejo, trabadas y con las juntas verticales desplazadas; la categoría más importante) o entramados de madera (carreras, pies derechos, tornapuntas, cruces de San Andrés). Se arriostran con muros perpendiculares frente a esfuerzos horizontales. Un muro de revestimiento reviste a otro sin traba y no contribuye a su resistencia, y un muro sin carga puede eliminarse sin dañar el resto. En los entramados los pilares llevan las cargas a la cimentación y las vigas reciben las de los forjados: de madera (carreras, de hasta unos 5 m), de acero (perfiles en I o doble T) o de hormigón; las vigas de cuelgue sobresalen bajo el forjado y las planas quedan embebidas en su canto.

Forjados. Elemento generalmente horizontal que trabaja a flexión, lleva las cargas a vigas, muros o pilares y además solidariza cada planta y reduce el pandeo de los pilares. Unidireccionales: nervios o viguetas (in situ, semiviguetas que no resisten hasta hormigonar, viguetas autoportantes pretensadas o losas alveolares), piezas de entrevigado o bovedillas sin función resistente (aligeran; deben aguantar a una persona, 1 kN) y capa de compresión con mallazo que reparte las cargas. Las viguetas suelen ir a 0,60-0,90 m (hasta 1,20 m); las luces rondan los 4 m en madera y los 6 m en acero y hormigón. Los huecos se abren con brochales y viguetas cojas. Bidireccionales: losa maciza y forjado reticular, que se macizan alrededor del pilar formando el ábaco. Mixtos: chapa colaborante de acero grecado con hormigón.

Fachadas y cubiertas. Los cerramientos pesados superan los 100 kg/m² (de una hoja, trasdosado con cámara y tabique, tabique pluvial para medianeras que quedan al aire al desaparecer el edificio vecino); los ligeros pesan menos de 100 kg/m² y tienen 10-15 cm: el muro cortina es una fachada ligera continua colgada de los forjados y la fachada panel, discontinua. La barrera de vapor va por la cara caliente y se consideran aislantes los materiales con λ < 0,08 W/m·°C. Las cubiertas inclinadas pueden ser a una, dos o cuatro aguas, de mariposa, mansarda o en dientes de sierra (shed, con el faldón acristalado al norte); tradicionalmente se apoyan en tabiques palomeros. Las planas suelen tener menos del 5 % de pendiente y pueden ser transitables, no transitables o ajardinadas; en la invertida el aislante va sobre la impermeabilización, la cubierta a la catalana es fría y ventilada y la deck es metálica y ligera. En el encuentro con un paramento vertical, la impermeabilización sube al menos 20 cm por encima de la protección de la cubierta (CTE DB HS 1, 2.4.4.1.2).

Escaleras. Elementos: zanca (viga inclinada que recoge las cargas), tablero o losa, peldaños (huella y contrahuella o tabica), mesetas y barandillas. El CTE DB SUA 1 (4.2) exige en escaleras de uso general huella de 28 cm como mínimo en tramos rectos, contrahuella de 13 a 18,5 cm (máximo 17,5 cm en uso público o sin ascensor alternativo) y la relación 54 cm ≤ 2C + H ≤ 70 cm; cada tramo tendrá al menos 3 peldaños y salvará como máximo 2,25 m en zonas de uso público o sin ascensor alternativo, y 3,20 m en los demás casos; pasamanos si se salvan más de 55 cm, a entre 90 y 110 cm. El DB SI clasifica las escaleras en abiertas, protegidas, especialmente protegidas (con vestíbulo de independencia en cada acceso) y abiertas al exterior, que se asimilan a especialmente protegidas.

Claves para el examen

• CTE DB SE: periodo de servicio de 50 años salvo indicación.
• Cimentación profunda: más de 8 veces su diámetro o ancho (DB SE-C).
• Zapata corrida: bajo muros o tres o más pilares alineados.
• Viga centradora: absorbe el giro de zapatas de medianería y esquina.
• Nudos: apoyo 1 coacción, articulación 2, empotramiento 3.
• Isostática: si falla un elemento, colapsa; hiperestática: reparte.
• Materiales frágiles (piedra, ladrillo): buenos a compresión, malos a tracción.
• Conglomerantes aéreos: yeso y cal aérea; hidráulicos: cal hidráulica y cemento.
• Viguetas a 0,60-0,90 m; bovedillas sin función resistente.
• Forjado reticular: bidireccional, con ábaco alrededor del pilar.
• Cerramiento pesado: más de 100 kg/m²; muro cortina: fachada ligera continua.
• Cubierta invertida: aislante encima de la impermeabilización.
• Escaleras (DB SUA): huella ≥ 28 cm; 54 ≤ 2C + H ≤ 70 cm.
• Tramo: mínimo 3 peldaños; máximo 2,25 m en uso público.
• 1940-1965: vuelta a la madera y la fábrica por falta de acero y hormigón.

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