COLUMNAS Y VIGAS

COLUMNAS Y VIGAS 1.- Introducción Los elementos lineales, rectos y de longitud fija, son medios geométricos para definir planos y establecer relaciones tridimensionales mediante su situación en el espacio que pueden determinar, ejes y dimensiones (longitud, altura, profundidad). Lo que nos proporciona básicamente en la estructura de una edificación, columnas y vigas el “esqueleto” del hecho arquitectónico. 2.- Desarrollo del tema 2.1.- Definición Vigas: Elemento estructural que se encarga de soportar los pesos específicamente de las losas y entrepisos de un edificio de manera equilibrada y equitativa. Columnas: Una columna es un elemento estructural lineal vertical que tiene la ventaja de minimizar el impacto de la estructura en el espacio. 2.2.- Clasificación La clasificación de Columnas y Vigas es bastante amplia en cuanto a tipología morfológica y material usado en cada una de estas. Pueden ser realizadas en madera, en hormigón o también en hierros soldados y piezas que se entrecruzan para dar soporte y unión. Vigas y Columnas de madera La madera de las vigas se comporta de un modo ortotrópico con diversidad en su resistencia y rigidez, soportando así diferentes sentidos en los esfuerzos (paralelo o transversal a la fibra de la madera). La madera es capaz de soportar exigencias con menos deformación que otros materiales. El tipo de columna de madrea que se usa con mayor frecuencia es la columna solida sencilla. Que consiste en una sola pieza de madera. Vigas y Columnas de acero o hierro El acero en las vigas presenta un comportamiento isotrópico, con más resistencia y menor peso que el hormigón. Con ello, logran soportar mayores esfuerzos de compresión y también mayores tracciones, lo que las hace las grandes favoritas para obras residenciales y urbanas. Son elementos de acero sólido y su sección depende del diseño estructural, son hechas en fábrica y soldadas a una placa de acero fijada a un pedestal de concreto. Las columnas de acero son fabricadas previamente en un taller o en una fábrica especializada en estructuras de acero, simultáneamente se pueden realizar obras en el terreno, como fundaciones u otras. Por lo tanto su montaje en obra depende de la hechura de su base que se compone de zapata, pedestal con la correspondiente placa. Vigas y Columnas de Concreto u hormigón armado Para elaborar vigas se utiliza el concreto pretensado y el postensado, a diferencia de su antecesor (el concreto armado), por su adecuación a las exigencias de las obras y esfuerzos. Son resistentes, presentan buena flexibilidad y adaptación a las exigencias y tensiones del terreno, aunque son de mayor peso que las de hierro, normalmente usadas en construcción de viviendas. Las columnas de hormigón armado son los elementos lineales, que en una estructura se encargan de transmitir las cargas de las vigas que sobre ellas apoyan, y las transmiten a la estructura de fundación. Si bien en la generalidad de los casos trabajan a compresión simple, pueden verse sometidas a esfuerzos de tracción por flexión por excentricidad de carga u otros esfuerzos (pandeo). Por eso, dado que el hormigón está capacitado para absorber solo esfuerzos de compresión, este tipo de columnas llevan además acero, para absorber los eventuales esfuerzos de tracción. La armadura además da un margen de seguridad con respecto a la rotura del elemento dado que la hace más dúctil, esto es que la estructura nos “avisa” con fisuras la proximidad del colapso 2.3.- Proceso del Sistema Constructivo Proceso constructivo Vigas y Columnas de madera Columnas macizas: Generalmente se unen al techo mediante un ensamble a media madera, o en forma de U. Columnas de piezas ensambladas: De las numerosas variantes, solo ilustramos la más utilizada, que consiste en dos tablas paralelas separadas por tacos de madera. El conjunto se prensa por medio de tornillos pasantes. Sistema poste viga Como su nombre lo indica este sistema está constituido por vigas y columnas, que se colocan a modo de pórticos. Típicamente estos van espaciados alrededor de 1.5 m si están unidos por entablonados, o a alrededor de 3.50 si van unidos por viguetas más entablonada o tableros. Transmiten la carga al nivel inmediato inferior en forma concentrada. Este sistema se emplea tanto para construcciones livianas, de uno o dos pisos como para pesadas de tres pisos o más. Proceso constructivo Vigas y Columnas de acero o hierro Proceso Constructivo de una columna de acero 1.- Colocación de armaduría de zapata, pedestal y tensores 2.- Colado de zapata y pedestal, no necesariamente los tensores deben de colarse en este punto. 3.- La unión de las columnas a la fundación, se hace por medio de una placa base de acero soldada a la columna; ésta reparte la carga en la superficie del pedestal. La placa se une a la fundación mediante los pernos de anclaje. Entre la placa y el pedestal se aplica una lechada de alta resistencia conocida como “grout”. Proceso constructivo de Vigas y Columnas de Concreto u hormigón armado 1.- Encofrado de envigado de madera 2.-Verificar las dimensiones: base (b) y altura (h) 3.- Preparado de hormigón (cemento, arena, cascajo) 4.- Vaciado y chuseado 5.- Fraguado (14 días, o hasta 30 días según la norma) 6.- Curado (cada día) 2.4- Montaje Proceso constructivo Vigas y Columnas de madera Proceso constructivo de Vigas y Columnas de Concreto u hormigón armado 2.5.- Equipos y herramientas Para el proceso de construcción de vigas y columnas de madera se necesitan las siguientes herramientas: Herramientas de Corte -Serrucho de punta -Serrucho de empuñadura intercambiable -Cortachapa Herramientas de Desbaste -Cepillos -Desbastadores -Formón -Escoplo -Gubia -Escofina -Lima -Limatón -Cuchilla -Lija -Herramientas de Perforación -Barreno -Berbiquí -Taladro -Broca -Atornillador Vigas y Columnas de hormigón armado 2.6- Unidad de medida y costo Vigas y Columnas de hormigón armado Vigas y Columnas de madera La madera se comercializa por volúmenes siendo la cubicación cuantificada en metros cúbicos (m3)-varios países andinos-pies cuadrados o pies tablares. Esta última equivalencia equivale a una pieza cuadrada de doce pulgadas de lado (1 pie) y una pulgada de espesor. Un metro cubico equivale a casi 424 pies tablares. El precio de los tableros a base de madera se cotiza por metro cuadrado (m2) para un determinado espesor, o también por pie cuadrado en aquellos países o regiones que usan estas unidades. Las molduras se comercializan por metro lineal. 3.- Características Físico – Mecánicas El esfuerzo de flexión provoca tensiones de tracción y compresión, produciéndose las máximas en el cordón inferior y en el cordón superior respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento flector y el segundo momento de inercia. En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes o punzonamiento. También pueden producirse tensiones por torsión, sobre todo en las vigas que forman el perímetro exterior de un forjado. Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia mediante un modelo de prisma mecánico. Las estructuras sometidas a cargas pueden fallar de diversas maneras, dependiendo del tipo de estructura, las condiciones de los soportes, los tipos de cargas y los materiales usados. El pandeo es un efecto de inestabilidad elástica que hace que piezas sometidas a compresión pura terminen afectadas simultáneamente por flexiones, producto justamente de esa inestabilidad. El pandeo comienza con alguna excentricidad en la carga provocando una pequeña flexión y luego se retroalimenta en si mismo aumentando la excentricidad y su efecto, y así sucesivamente hasta provocar la rotura por flexión con cargas mucho menores que la que hubieran provocado la rotura si el pandeo no existiese. Todo lo anterior es válido para cualquier material, hormigón armado, hierro, madera, etc. 4.- Características medio ambientales La madera tiene la función de absorber y expulsar la humedad de las construcciones, regularizando así el ambiente interior. El campo bioeléctrico natural de la madera proporciona un estado de equilibrio en el cuerpo humano y contribuye a evitar problemas respiratorios. Las construcciones en madera, por sí solas, actúan como aislantes, al contrario de las que están fabricadas con otros materiales que a la vez, y en la mayoría de los casos, están complementadas con sustancias aislantes sintéticas suplementarias. La madera tiene una relación resistencia-peso más favorable que el acero, y mucho más favorable que el hormigón. También hay quienes consideran que las estructuras de madera solo duran unos decenios, lo cual está muy lejos de la realidad, pues la madera es uno de los pocos materiales que envejecen naturalmente y este proceso puede incluso durar siglos. El carácter medioambiental de la madera es superior al de otros materiales del sector de la construcción dado que requiere un menor gasto energético en su producción, es natural, biodegradable, reciclable, aislante y no tóxica. Su resistencia, dureza, manejabilidad, propiedades físicas y mecánicas, así como sus posibilidades decorativas, la convierten en un producto ideal para la ejecución de proyectos arquitectónicos vanguardistas. La madera en su estado natural sirve como refugio de fauna local, además de capturar el dióxido de carbono, uno de los principales gases causantes del efecto invernadero. La madera es un recurso renovable, y un aprovechamiento racional de este recurso permite que el bosque se regenere y aumente su extensión. Frente a otros materiales o minerales, cuya extracción de la naturaleza origina la destrucción de un ecosistema y su agotamiento, el aprovechamiento sostenible de la madera provoca el crecimiento de nuevos ejemplares que ocupan el espacio dejado por los anteriores. No es tóxica y es biodegradable, ya que su descomposición ayuda a crear un suelo de mejor calidad para que crezcan nuevas plantas. 5.- Aplicaciones en la Construcción 6.- Ejemplos de Obras Vivienda unifamiliar La paz – Bolivia Torre visión moderna La paz (Bolivia) Bloque nuevo de agronomía en campus UMSA La paz – Bolivia 7.- Conclusiones personales Para la construcción de una edificación es importante tener sumo al momento del montaje de toda la estructura, para la durabilidad del hecho arquitectónico. Todo parte de la estructura, zapatas, columnas, vigas, losas deben ser muy bien reforzadas y adecuadas para cualquier probabilidad de riesgo. Un arquitecto nunca dormirá tranquilo si sabe que no hizo lasa supervisiones adecuadas en un inicio. 8.- Bibliografía - Junta del acuerdo de Cartagena - Manual de diseño para maderas del grupo andino - http://vivirhogar.republica.com/general/construccion-en-madera-herramientas-i.html - http://manuelmonroy.com/la-casa-del-tejado-hasta-el-suelo/ - www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/ - http://www.ecosiglos.com/2013/06/ventajas-desventajas-medioambientales-de-la-madera-en-edificios.html - http://estefaniacero.blogspot.com/2012/02/tipos-de-columnas.html - Columnas, Jorge Bernal