🏗️ Tema 34: Manual CEIS de edificaciones: capítulo 1

Ayuntamiento de Oviedo · Servicio de Extinción de Incendios y Salvamento (SEIS) · Agente Técnico/a Conductor/a Especialista del SEIS

Resumen

Este tema es el 22 de la parte específica y abarca el capítulo 1, «Caracterización», de la parte 1 («Edificaciones») del Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas del CEIS Guadalajara. El capítulo es largo y tiene once apartados: introducción (1), conceptos de física (2), acciones en la edificación (3), esfuerzos y tensiones (4), materiales de construcción (5), sistemas constructivos básicos (6), elementos estructurales más comunes (7), evolución histórica de la edificación en España (8), elementos complementarios (9), patología (10) y estado de ruina (11). El manual es de 2015: cita la EHE-08, que el Código Estructural (Real Decreto 470/2021) derogó, pero el epígrafe pide el manual y las preguntas siguen lo que dice su texto.

Física (ap. 2). La fuerza es una magnitud vectorial que se mide en newtons. El momento es la fuerza por su brazo y se mide en N·m; el manual toma como positivo el giro horario y como negativo el antihorario, y llama momento resistente o de empotramiento a la reacción, de igual magnitud y sentido contrario, que impide el giro. Un par sin reacción que lo contrarreste gira libremente hasta alinear las fuerzas: todo giro libre tiene momento nulo. En equilibrio estático la suma de fuerzas y la de momentos son cero. El centro de gravedad no tiene por qué ser un punto material (esfera hueca) y un objeto apoyado está en equilibrio estable si la vertical de su centro de gravedad corta a la base de apoyo. Ley de Hooke: σ = E · ε. Bajo una misma carga, el hierro fundido se deforma el doble que el acero y el hormigón puede llegar a deformarse hasta diez veces más. Menor conductividad térmica significa mejor aislante (corcho, fibra de vidrio, poliuretano), y el hierro transporta el calor mejor que el acero. El coeficiente de dilatación del acero es 0,000012 por °C y el del hormigón es aproximadamente el mismo.

Acciones (ap. 3), según el CTE DB SE-AE. Permanentes: peso propio, pretensado y acciones del terreno (hormigón 24 kN/m³, uno más si es armado; acero 77-78,5). Variables: sobrecarga de uso (zonas con dormitorios de viviendas, hospitales y hoteles, 2 kN/m² uniforme y 2 kN concentrada; zonas de aglomeración de uso comercial o de pública concurrencia, 5 kN/m²), acciones sobre barandillas y elementos divisorios (según el manual, el CTE pide entre 1 y 3 kN/m; la tabla 3.3 vigente del DB SE-AE da en realidad 0,8, 1,6 o 3,0 kN/m según la categoría de uso; en intervención el manual manda contar con 0,5 kN/m como máximo), viento (0,5 kN/m² como valor simplificado en cualquier punto de España, que en el CTE es la presión dinámica del viento), acciones térmicas (pueden no considerarse en hormigón o acero con juntas de dilatación cada 40 m como máximo) y nieve (1,0 kN/m² en cubiertas planas de edificios situados por debajo de 1.000 m de altitud). Accidentales: sismo (norma sismorresistente del Real Decreto 997/2002; el manual considera peligrosos los de aceleración superior a 0,04 veces la gravedad), incendio e impacto (vehículos de hasta 30 kN: 50 kN en la dirección paralela a la vía y 25 kN en la perpendicular, no simultáneas; los impactos premeditados quedan fuera).

Esfuerzos y tensiones (ap. 4). La tensión de rotura es la máxima que soporta el material en laboratorio, sin coeficientes de seguridad; la de trabajo los incluye y suele ser del orden del 70-80 % del límite elástico. Esfuerzos simples: compresión, tracción y cortante (cortadura o cizalladura). Compuestos: flexión, pandeo y torsión. En una viga biapoyada a flexión la parte inferior se tracciona y la superior se comprime; en un voladizo ocurre al revés. La fibra neutra pasa por el centro de gravedad de la sección: en ella solo hay tensiones de cortante, que ahí alcanzan su máximo, mientras que las fibras exteriores soportan las compresiones y tracciones. Con la misma carga, los momentos flectores cambian según sean los nudos de los extremos de la viga.

Materiales (ap. 5). Por su comportamiento son tenaces (madera y acero: absorben energía antes de romper, trabajan bien a compresión y a tracción) o frágiles (piedra y ladrillo: bien a compresión, mal a tracción, no soportan flexiones). Pétreos naturales: rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. Pétreos artificiales: conglomerantes aéreos, que endurecen en contacto con el aire (yeso y cal), e hidráulicos, que fraguan tanto en el aire como en el agua (cemento y cales hidráulicas); más los bituminosos, áridos, pastas, morteros y hormigones. El hormigón en masa solo soporta compresiones; el armado suma el acero para las tracciones y los cortantes; en el pretensado la armadura se tesa antes de hormigonar, en fábrica (pretesa), o después, en obra (postesa). Se designa HM, HA o HP, su resistencia característica se mide a compresión a los 28 días y su consistencia, con el cono de Abrams; el fraguado dura de 2 a 8 horas. En el ladrillo, soga es la arista mayor, tizón la media y grueso la menor. Ferrosos según su carbono: hierro dulce (menos del 0,03 %), acero (entre el 0,03 y el 2 %) y fundición (más del 2 %, quebradiza); a más carbono, más dureza, resistencia y fragilidad y menos ductilidad. La madera (coníferas, blandas, y frondosas, duras) es anisótropa: se comporta muy bien a flexión y razonablemente bien a compresión y a tracción.

Sistemas constructivos básicos (ap. 6). La edificación combina elementos estructurales o portantes (forjados, pilares, cimentaciones), complementarios (cerramientos, divisiones interiores, instalaciones, acabados) y auxiliares (andamios, cimbras, encofrados y apeos, presentes solo durante la construcción o la reparación). La capacidad portante debe asegurarse durante el periodo de servicio, que el CTE DB SE fija por defecto en 50 años. La geometría es el factor que más influye en una estructura: un cable que solo carga su propio peso adopta la catenaria. Rigidez y nudos: apoyo (1 coacción, 2 grados de libertad), articulación (2 coacciones, 1 grado: solo permite el giro) y empotramiento (3 coacciones, ningún grado). Si los grados de libertad igualan a las coacciones, la estructura es isostática (el fallo de un solo elemento la lleva al colapso); si son menos, hiperestática; si son más, hipostática o mecanismo. Ante un daño se proponen soluciones empezando por la más sencilla, y el apeo se coloca lo más cerca posible del nudo sin movimientos.

Elementos estructurales (ap. 7). Estructuras enterradas: el terreno puede ser roca, terreno sin cohesión o granular (más del 65 % en peso de arenas y gravas, muy permeable), cohesivo o arcilloso (35 % o más de finos con plasticidad, impermeable y de asientos lentos) o deficiente (fangos inorgánicos, suelos orgánicos y rellenos, no aptos para cimentar). El CTE DB SE-C los agrupa en T-1 favorables, T-2 intermedios y T-3 desfavorables. En gravas y arenas el talud natural depende del ángulo de rozamiento interno, sea cual sea la altura (pendientes de 30 a 45°); en limos y arcillas depende de la altura y de la resistencia a compresión simple. Las cimentaciones son superficiales (como las zapatas aisladas, para cargas puntuales de pilares) o profundas (pilotes aislados, grupos de pilotes y micropilotes). Estructuras aéreas: sistemas adintelados (forjados que cargan sobre muros), entramados (pilares, forjados y pórticos), triangulados (vigas, cerchas y pórticos triangulados) y abovedados (arcos y bóvedas).

Evolución histórica (ap. 8). Antes del siglo XX: gruesos muros de carga de fábrica, piedra, tierra y entramados de madera, sin cálculo, por procedimientos empíricos. De 1900 a 1939 se consolidan los entramados, primero de madera y luego de hormigón y metálicos. De 1940 a 1965 la escasez elimina el acero y casi el hormigón y se vuelve a la madera y la fábrica. De 1965 a 1990 llega el primer boom y se imponen los entramados de hormigón y acero. De 1990 a 2010, segundo boom: prefabricación, modulación, nuevas tipologías y manzanas cerradas, que dificultan el acceso de los bomberos. Elementos complementarios (ap. 9): cubiertas (a una, dos o cuatro aguas; con sistema de formación de pendientes, aislante térmico y capa de impermeabilización), cerramientos exteriores pesados (más de 100 kg/m²) y ligeros (menos de 100 kg/m² y de 10 a 15 cm de espesor, como los muros cortina), cerramientos interiores, revestimientos e instalaciones. En la eléctrica: acometida, caja general de protección (donde empieza la propiedad del usuario), línea general de alimentación, centralización de contadores (hasta 16 en una pared de paso común) y derivación individual; el interruptor general automático protege de sobrecargas y cortocircuitos y el diferencial, de las derivaciones a tierra.

Patología y ruina (aps. 10 y 11). Las causas son internas (fallos de proyecto y de ejecución, materiales de mala calidad, reformas, envejecimiento, mal uso) o externas, antrópicas o naturales. En las patologías constructivas siempre intervienen el agua, el terreno y las características de los elementos constructivos; las accidentales son incendio, sismo e impacto. En incendio el acero empieza a perder resistencia a los 300 °C, su «punto crítico» son los 538 °C (pérdida de más del 50 %) y funde a unos 1.300-1.400 °C: da una falsa seguridad, con colapso teórico a partir de 500 °C, entre 10 y 20 minutos en un incendio real. El hormigón conserva el gris y toda su resistencia hasta 200-300 °C, se vuelve rosa o rojo entre 300 y 600 °C, gris con partículas rojas entre 600 y 900 °C y amarillo pálido, casi sin resistencia, a partir de 900 °C. La fisura es superficial, en general de menos de 1 mm, y no es un problema estructural; la grieta interrumpe la transmisión de esfuerzos. Las grietas nacen donde las tracciones son máximas y su trazado es perpendicular a las tracciones y paralelo a las compresiones. Según el manual, hay ruina económica cuando reparar cuesta más del 50 % del valor actual del edificio, sin contar el suelo.

Claves para el examen

• Momento = fuerza × brazo (N·m). Giro horario, positivo; antihorario, negativo.
• Equilibrio estable: la vertical del centro de gravedad corta a la base de apoyo.
• Bajo la misma carga, la fundición se deforma el doble que el acero y el hormigón, hasta diez veces más.
• Dilatación del acero 0,000012 por °C; la del hormigón, prácticamente la misma.
• Acciones permanentes (peso propio, pretensado, terreno), variables (uso, barandillas, viento, térmicas, nieve) y accidentales (sismo, incendio, impacto).
• Viento 0,5 kN/m²; nieve 1,0 kN/m² bajo 1.000 m; vivienda 2 kN/m²; juntas cada 40 m; barandillas en intervención 0,5 kN/m.
• Tensión de trabajo: 70-80 % del límite elástico. Simples: compresión, tracción, cortante. Compuestos: flexión, pandeo, torsión.
• Viga biapoyada: tracción abajo y compresión arriba. Fibra neutra: solo cortante, y máximo.
• Tenaces (madera, acero) y frágiles (piedra, ladrillo). Conglomerantes aéreos (yeso, cal) e hidráulicos (cemento, cal hidráulica).
• Armadura pretesa: se tesa antes de hormigonar, en fábrica. Postesa: después, en obra.
• Carbono: hierro dulce < 0,03 %; acero 0,03-2 %; fundición > 2 %.
• Estructurales, complementarios y auxiliares (el apeo es auxiliar). Periodo de servicio: 50 años.
• Apoyo 1 coacción, articulación 2, empotramiento 3. GL = C isostática; GL < C hiperestática; GL > C mecanismo.
• Terreno granular: más del 65 % de arenas y gravas. Cohesivo: 35 % o más de finos plásticos. Sistemas adintelados, entramados, triangulados y abovedados.
• Acero en incendio: pierde desde 300 °C, punto crítico 538 °C. Fisura: menos de 1 mm, no estructural. Ruina económica: más del 50 % del valor.

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