LECCIÓN 2: SUELO Y CIMENTACIÓN La sustentación de los edificios La misión del sistema parcial de sustentación y de los subsistemas en que éste puede subdividirse, consiste en recibir y trasladar hasta el suelo el conjunto de cargas a que se halla sometido el edificio. Para ello, el sistema de sustentación, o como suele denominarse, la estructura, cuenta con unos elementos especializados en las tareas de absorción o neutralización de las fuerzas, y su transmisión progresiva hacia otros componentes y, en última instancia, hacia zonas del terreno donde se asienta el edificio. La absorción y canalización de esfuerzos debe hacerse de tal manera que el edificio "no se entere", es decir, sin que sufra su estabilidad ni soporte movimientos o vibraciones que comprometan su habitabilidad o su durabilidad. Ello obliga a dotar a los componentes de la sustentación de suficiente rigidez y resistencia para que aprovechen los mecanismos de la estática y la deformabilidad y consigan una correcta disipación de esfuerzos y su conducción a los núcleos de absorción y al terreno. La estructura es, pues, el sistema que posibilita la estabilidad del edificio mediante la organización de unas condiciones de equilibrio que contraponen a toda acción o fuerza, una reacción localizada de tal manera que pueda evitarse que se produzcan movimientos substanciales, del edificio o de alguna de sus partes, capaces de alterar dicha estabilidad. Sobre el edificio y sus componentes actúan distintas fuerzas o cargas, denominadas acciones, que al ser absorbidas por los materiales de los elementos de la estructura, provocan la aparición de tensiones o solicitaciones, cuyo conjunto constituye, en definitiva, lo que comúnmente suele llamarse reacciones, de diversa naturaleza y forma de actuación dependiendo del tipo de carga y de la pieza estructural de que se trate. Dichas reacciones se traducen en unos estados de deformación de los materiales que permiten el transporte de los esfuerzos a través del sistema estructural y de éste al terreno, por lo que la deformabilidad constituye el mecanismo básico de respuesta estructural del que se sirve el edificio para controlar y disipar las cargas que constantemente recibe. Las deformaciones que soportan los materiales con que se construye una estructura deben ser suficientemente pequeñas para que no se vea afectada la estabilidad del edificio ni la de ninguno de sus componentes, aunque no pertenezcan al sistema estructural; principalmente cerramientos y acabados que, por su posición, son los que manifiestan más visiblemente las consecuencias de fallos de estabilidad, excesivas deformaciones y roturas. La existencia de un sistema estructural propio de cada edificio constituye una necesidad intrínseca, es decir, es indispensable para su propia existencia. Sin embargo, el enfoque de diseño estructural puede hacerse desde distintas ópticas: sistema estructural adaptado, a veces de manera forzada, al proyecto espacial del edificio; o utilización del sistema de sustentación como idea impulsora del diseño total, ajustando la organización de espacios a unas determinadas necesidades de la estructura. Ambas soluciones, como las intermedias, más usuales, requieren varias etapas de predimensionado y diseño antes de la final, de cálculo real sobre el edificio totalmente proyectado. El suelo y la cimentación La cimentación es aquel subsistema de sustentación encargado de posibilitar la transición y transferencia de las cargas desde la estructura al terreno. Por ello se sitúa generalmente por debajo de la cota 0 y apoya o se empotra en el suelo para constituir el anclaje o sujeción final del edificio. Es usual que los esfuerzos lleguen bastante concentrados al nivel de la cimentación debido al diseño más o menos esbelto de los elementos estructurales verticales y la elevada capacidad resistente de los materiales de que están construidos. No sucede lo mismo con la capacidad portante del terreno que sólo suele alcanzar unos pocos N/mm 2, que incluso a veces no son aprovechables. A consecuencia de lo anterior, los elementos de cimentación deben aumentar considerablemente su base en contacto con el firme para que se pueda producir una transmisión equilibrada, o bien deben ser empotrados, colgados o flotados en el terreno cuando la capacidad de carga de éste es muy baja o nula y hay que recurrir a la resistencia facilitada por el rozamiento de los paramentos del cimiento con el subsuelo. En cualquier caso es el suelo, sea cual sea su naturaleza y resistencia, el destinatario final de la suma de los esfuerzos que son canalizados hasta él por el sistema estructural. Debe analizarse éste para un correcto diseño de la sustentación, y cuando no es así, como sucedía habitualmente en el pasado, las excesivas o imprevistas deformaciones del terreno conducen a estados de deformación de la estructura, mucho más rígida que aquél, que son incompatibles con la estabilidad del edificio, produciendo inicialmente grietas y fisuras, que pueden llegar a generar el colapso o derrumbe definitivo. Las deformaciones del suelo provocadas por las cargas estructurales se denominan asientos, que serán diferenciales cuando oscilan de manera considerable de unos cimientos a otros, debiendo evitarse siempre. Menos graves son los asientos homogéneos, 1
siendo de pequeña dimensión, como los que inevitablemente se producen al poner inicialmente en carga el edificio para su uso. Por otro lado, en la mayoría de los edificios actuales, en que se aprovecha espacio por debajo de la rasante de calle, en plantas de sótano, existen elementos estructurales, como muros de contención y muros pantalla que, si bien suelen incluirse dentro del sistema de cimentación, tienen peculiaridades que obligan a su estudio y cálculo particularizados. En estos casos, los elementos estructurales, además de soportar cargas gravitatorias, deben tener capacidad para resistir flexiones laterales y evitar vuelcos, tendencias derivadas del empuje activo que el terreno ejerce sobre ellos. Antes de construir la cimentación, es necesario preparar el terreno, tanto para recibirla correctamente, como para adecuarlo a las nuevas condiciones tensionales a que estará sometido cuando sobre él actúe toda la carga de la construcción. Por ello es conveniente, en consonancia con el carácter del edificio, llevar a cabo un estudio geotécnico previo, con objeto de conocer la naturaleza del terreno, su capacidad resistente y los posibles fallos del subsuelo que puedan obligar a tomar medidas en consecuencia. En base a dicho informe se realiza el definitivo proyecto y cálculo de los cimientos, así como la previsión de los trabajos de refuerzo del suelo que pudieran ser necesarios para la correcta transmisión de los esfuerzos. Por fin, se procede a la preparación del terreno que debe recibir los fundamentos, mediante operaciones de demolición, desbroce, nivelación, desmonte, compactación, inyecciones u otros tratamientos consolidantes, en su caso, y excavación o apertura de huecos para acoger los elementos de la cimentación. Tipología de cimientos La clasificación de los tipos de cimentación posibles para un edificio puede hacerse de distintos modos según las variantes de transmisión de cargas, formas de los elementos o materiales de que se construyen. Un criterio de ordenación bastante general y expresivo puede ser el del tamaño de la porción del terreno a través de la cual se lleva a cabo la transferencia de esfuerzos. Esto depende tanto de la capacidad portante del suelo como de las características formales de la estructura aérea sustentante. 1- Cimentación por puntos: es la más utilizada actualmente en los edificios, dotados de estructuras porticadas y sobre terrenos con firme próximo a la superficie, lo que permite utilizar zapatas de dimensiones reducidas, con moderado volumen de excavación, y consiguiente ahorro económico. No obstante, la existencia de soportes y pilares junto a líneas de medianerías entre solares o con zonas públicas, obliga a combinar las zapatas de borde, que reciben carga excéntrica, con vigas de cimentación destinadas a transmitir los esfuerzos de flexión y la tendencia al vuelco de dichos elementos hacia otras zapatas o cimientos próximos diseñados para poder compensar los momentos adicionales transmitidos. Uno de los principales problemas de este tipo de cimentación puntual es el de los posibles asientos diferenciales, dada la cantidad de zapatas, la diferencia de cargas que reciben y la probable, aunque escasa, heterogeneidad del terreno y su capacidad resistente. Este potencial efecto suele paliarse mediante el enlace sistemático total o parcial de las zapatas mediante vigas o muretes capaces de transmitir flexiones, dentro de los cuales se incluiría el sistema de vigas centradoras. Con este artificio se busca un mayor grado de uniformidad de todo el conjunto de cimientos y, por tanto, una mayor rigidez de cada elemento por la colaboración que le prestan los inmediatos. Cuando el firme o suelo apto para resistir las cargas se encuentra a considerable profundidad, la excavación y construcción de zapatas o pozos de cimentación pueden resultar inviables desde el punto de vista técnico, o demasiado costosas. Entonces suele recurrirse a la cimentación mediante pilotes, elementos lineales muy resistentes que se construyen dentro del terreno o bien se hincan en él con objeto de que trasladen por compresión la carga de los macizos o soportes de la estructura a los planos firmes del subsuelo. Si éstos estuvieran demasiado profundos para una longitud razonable de los pilotes, puede recurrirse a la resistencia del rozamiento con el terreno, aunque carezca de capacidad portante, lo que obliga en general a incrementar el perímetro o el número de los pilotes para alcanzar la suficiente superficie de fricción que compense la totalidad de la carga vertical. 2- Cimentación por líneas: esta solución, de zapata corrida, viene impuesta por un tipo determinado de estructura vertical planar, el muro resistente, tradicional en la historia de la edificación, hoy limitado a pequeños edificios y viviendas unifamiliares. Al aumentar considerablemente el tamaño del plano de apoyo en el terreno, y por tanto disminuir la concentración de cargas a resistir, resulta más apto para cimentar en suelos de escasa capacidad resistente a nivel superficial, pues la profundidad de asiento no puede ser mucha por razones técnicas y económicas. Si la resistencia del suelo fuera nula o con riesgo de corrimientos o hundimientos, convendría el sistema de pilotes, con lo cual la cimentación volvería a ser de tipo puntual, en cuyo caso, la zanja dispuesta a lo largo del pie del muro estructural constituiría un mero estribo o encepado de las cabezas de los pilotes, verdaderos elementos de la cimentación por puntos. 2
Cuando la excavación abarca una o varias plantas de sótano, la cimentación perimetral suele consistir en muros de contención o en muros pantalla, respectivamente, que trabajan como elementos resistentes, en el primer caso, ante las cargas verticales y, a la vez, conteniendo permanentemente el empuje del terreno. Las pantallas cumplen la misma función a la vez que permiten el apoyo sobre ellos de los pilares o soportes de la estructura aérea. En esta solución, la cimentación es lineal y profunda, por debajo de la última cota útil, pues debe contener el empuje del terreno circundante hincándose en él, a la vez que constituye la zapata continua, enormemente rígida, que transfiere la carga de la estructura, generalmente porticada. 3- Cimentación por planos: cuando es imposible garantizar la correcta transmisión puntual o lineal de esfuerzos al terreno por ser éste inapto o incapaz de absorberlos, o cuando puede presentar excesivas deformaciones o corrimientos por su naturaleza u otros problemas del subsuelo, puede recurrirse a la cimentación por losas, es decir, por elementos rígidos planares que se extiende bajo toda la extensión del edificio a modo de balsa sobre la que se encuentra flotando. La gran extensión de superficie de transferencia de tensiones hace que en realidad el suelo esté muy poco o nada cargado, minimizándose así los asientos que, por otro lado no pueden ser dispares dado que el cimiento es un todo continuo. Las losas o placas de cimentación pueden adecuarse como cajas invertidas o cajones flotantes, cuando interesa que no se produzca ningún desplazamiento lateral de la losa por efecto de deslizamientos de capas del subsuelo. LECCIÓN 3: LAS FÁBRICAS Las estructuras de fábrica son todas aquellas basadas en la capacidad resistente de determinadas masas de albañilería denominadas fábricas, construidas aparejando piezas o elementos de diversos materiales, como piedra, cerámica y hormigón, por lo general con el concurso de una argamasa o mortero que permite ligar las piezas además de asegurar una mejor transmisión de las cargas. La principal característica de las estructuras de fábrica es la de que, por su constitución, sólo admiten y transmiten esfuerzos de compresión, pero son incapaces de soportar tracciones ni, por tanto, momentos flectores que impliquen estados tensionales de flexión. No obstante, la excentricidad de las cargas o las fuerzas horizontales ocasionales provocan la aparición de pequeños esfuerzos flectores y cortantes, que suelen ser neutralizados sin grandes problemas por las fábricas bien construidas. Las estructuras de fábrica pueden incluirse dentro del sistema estructural denominado de forma activa, que se caracteriza por su capacidad de conducir las cargas exteriores mediante simples tensiones axiles, en este caso de compresión, constituyendo, además, el funicular de las mismas. La solución resistente que proporciona este sistema estructural radica precisamente en su forma, por lo que toda posible desviación de la figura teórica adecuada podría conducir a un fallo de su estabilidad o a la adopción de mecanismos complementarios para neutralizarla. Dicha forma debe acomodarse en lo posible a la trayectoria de los esfuerzos, resultando por ello la expresión material del flujo natural de las tensiones. Actualmente se construyen fábricas estructurales armadas, en las que la introducción de armaduras de refuerzo complementa su capacidad portante a compresión con la posibilidad de resistir esfuerzos transversales y flexiones de determinada magnitud, así como las correspondientes solicitaciones de cortante. Estas soluciones constructivas se acercan más a las estructuras de masa activa, capaces de soportar momentos flectores, si bien con las formas tradicionales de las fábricas, frente a los tipos usuales de estructuras a flexión como pórticos y forjados. El muro Es el más utilizado de los sistemas estructurales a lo largo de la historia para soportar las cargas verticales. Su forma enhiesta, recta y vertical, asegura la normal transición de los esfuerzos de compresión siempre que la resultante de las fuerzas aplicadas sea vertical y se aplique lo más cerca posible de su eje. Para la correcta funcionalidad de los muros es importante dotarlos de una esbeltez adecuada, es de- 3
cir, que el espesor, en relación a la altura, tenga una magnitud suficiente para absorber las posibles desviaciones en la aplicación de la carga vertical, y evitar así el pandeo que induce tensiones de flexión inaceptables para la fábrica. Además, el grosor es importante como factor antivuelco si se prevé la aplicación de cargas inclinadas o francamente horizontales, como las cargas de viento o las de origen sísmico. No obstante, en dichos casos, resulta fundamental la colaboración prestada por una correcta cimentación y por el necesario arriostramiento o atirantado de las cabezas de los muros, como lo prueban las soluciones aportadas por la tradición constructiva. Por otro lado, conviene mencionar los muros resistentes de varias hojas, muy frecuentes por la necesidad de incluir capas de aislamiento, en las soluciones modernas, o por conveniencias técnicas, en las soluciones constructivas históricas, con la sistemática utilización de núcleos más o menos regulares y resistentes, chapados exteriormente por capas de fábrica de porte superior y mejor talla. Es estos casos, la prioridad radica en garantizar la correcta traba de las hojas para que en la transmisión de los esfuerzos colabore todo el espesor de los muros y no sólo las capas de mayor rigidez estructural. Un caso especial de muro es el construido en hormigón, no pudiendo considerarse como estructura de fábrica, por su particular naturaleza, aunque su mecanismo resistente, por la forma, sea idéntico en todas las circunstancias. Cabría matizar si se trata de muro de hormigón en masa, poco utilizado, salvo para contención por gravedad, y cuya limitada resistencia a flexión se asemeja más a la capacidad de los muros tradicionales. Por el contrario, los muros de hormigón armado, si bien funcionan perfectamente soportando las cargas verticales, repartidas o concentradas, habitualmente constituyen soluciones específicas para la contención de tierras, siendo su forma de trabajo característica la flexión transversal, es decir perpendicular a su plano. El arco Ancestral invento para solventar estructuralmente los vanos recurriendo exclusivamente a forma asignada a la fábrica para que reciba únicamente tensiones simples de compresión. Esta solución, no obstante, tiene el inconveniente de aportar acciones resultantes inclinadas que deben ser neutralizadas por cualquiera de los procedimientos tradicionales o modernos: macizos de estribo, atirantado, articulaciones y desplazamientos. Si se exceptúan los primitivos arcos falsos, solucionados por desplome o aproximación de las sucesivas hiladas de la fábrica, y que no requerían soportes para su construcción, pero que tampoco pueden identificarse estructuralmente como arcos, todos los adovelados, por claves o de lechos convergentes, requieren la disposición previa de un encofrado o cimbra que resista el peso propio del material, mientras se van disponiendo las dovelas hasta el cierre con la clave y el fraguado y endurecimiento del mortero, en su caso. El tercer problema técnico que presentan los arcos es el de su correcto comportamiento frente a los esfuerzos verticales, que deben transmitirse a los apoyos como compresiones. El cómo éstas discurran aprovechando la capacidad de rozamiento entre las piezas acuñadas, depende en buena medida de su diseño geométrico, pues la proporción entre flecha y luz va a determinar el desarrollo del funicular y, por tanto, el modo de trabajo de las dovelas, favoreciendo o no la aparición de esfuerzos indeseados de flexión y de posibles fallos, localizados preferentemente en la zona de los riñones del arco. El caso particular de arcos de hormigón remite a lo ya visto para los muros. El mecanismo estructural se mantiene, tratándose de elementos resistentes lineales por la forma, admitiendo exclusivamente tensiones de compresión. Sin embargo, su construcción en hormigón, por lo general armado, con capacidad resistente a flexión y cortante, puede permitirles su eventual comportamiento como vigas curvas que es, con frecuencia el verdadero destino de estos arcos. La bóveda Esta antigua solución estructural para la cubrición de espacios utiliza un mecanismo resistente similar al del arco, si bien extendido a toda la superficie del elemento. Se trata del recurso a la forma superficial para conseguir que todas las tensiones, por lo general de compresión, discurran de manera axil o rasante, a lo largo del espesor de la cáscara, sin que se generen solicitaciones ortogonales o de flexión, salvo las eventuales y localizadas, fácilmente asumibles por una fábrica bien construida y lastrada. Los principales problemas que plantearon las bóvedas de fábrica desde los albores de la historia de la arquitectura fueron, en primer lugar, la solución del problema de ejecución, para soportar enormes cargas sobre el vacío hasta llegar a cerrar las claves, resuelto con la disposición de cimbras adecuadas, o de diversos artificios cuando no se contaba con madera suficiente. En segundo lugar, el contrarresto de empujes, difícil de resolver cuando se construían bóvedas continuas, como las de cañón, obligando a fuertes espesores de sus muros de apoyo, y de más fácil solución en los casos de las bóvedas de nervaduras que localizan los empujes en lugares precisos, donde colocar los elementos de estribo, o de cúpulas que permiten un atirantado en anillo. 4
LECCIÓN 4: ESTRUCTURAS ENTRAMADAS Estructuras entramadas verticales Los muros entramados son armazones de madera ensamblados, susceptibles de reemplazar un muro de fábrica en una edificación. Se compone de piezas verticales ligadas a otras horizontales, estando, además, triangulado el conjunto para impedir su deformación, por medio de piezas oblicuas o riostras. En la construcción tradicional los espacios del muro comprendidos entre las piezas de madera del entramado se rellenan con distintos materiales, según variantes históricas o áreas geográficas, como el tapial, adobe, ladrillo, mampostería de piedra o de cal y canto, incluso con yesones o materiales pobres cuando el revoco exterior garantiza la protección del relleno. El sistema de entramado tradicional de la arquitectura popular española consta de una solera que se apoya en el basamento o zócalo de fábrica, en la que se apoyan los postes o pies derechos, que van ensamblados, a su vez, por la parte superior a la carrera, bien directamente o a través de una zapata. Este conjunto queda consolidado por medio de piezas oblicuas, riostras, en las que se ensamblan piezas verticales cortas o virotillos. En los ángulos se colocan postes más resistentes, de tramos de una o varias plantas y grosor superior a 25 cm., llamados cornijales. Junto a puertas y ventanas, los postes constituyen las jambas, a las que se ensamblan por encima y debajo del hueco, los dinteles y peanas, llevando a veces postes cortos entre peana y carrera o solera llamados pilarejos. Cuando el entramado ha de sostener un suelo o forjado, las viguetas se colocan entre la carrera y la sobrecarrera, pieza que viene a ser la solera del entramado correspondiente al piso superior. Los tabiques de distribución se apoyan en carreras que están cubiertas por el pavimento y colocadas perpendicularmente a las viguetas, si ello es posible. Sistemas porticados: Los tipos estructurales más frecuentes en la arquitectura actual utilizan prioritariamente el mecanismo resistente de la flexión, para recoger las cargas aportadas por los forjados, losas y placas de los edificios en altura, con varias plantas superpuestas. La disposición horizontal de las vigas obliga a desviar casi un ángulo recto la dirección de las tensiones originadas por cargas verticales, y ello es posible porque se constituye un par de solicitaciones de compresión y tracción que curvan la directriz, compensando así el par flector exterior. Como el momento flector suele variar a lo largo de la directriz de la pieza, disminuyendo hacia los apoyos, aparece un esfuerzo cortante que, por el contrario, suele decrecer hacia el centro del elemento. En las vigas es muy importante la masa, pues su deformación posibilita la transmisión de las tensiones. No obstante, puesto que aparece un par interior de compresiones y tracciones, el comportamiento mejorará cuanto mayor sea el brazo del par, es decir, el canto o anchura de la viga en el plano de flexión. Por ello no siempre es procedente aumentar la sección de la pieza sino sólo su canto, lo que garantiza un buen momento resistente y masa suficiente para resistir el cortante. No obstante, esto puede ser a veces un inconveniente, si predomina el interés por la funcionalidad de los espacios, y es preciso recurrir al empleo de vigas planas. Incluso es posible optimizar la sección disponiendo las masas resistentes a compresión y tracción lo más concentradas y alejadas que sea posible del eje, en forma de cordones o alas, que se unen mediante una mínima masa en el canto, el alma, suficiente para soportar la tensión de cortadura y el pandeo. Las vigas se construyen con distintas soluciones de apoyo, lo que hace variar sensiblemente las condiciones resistentes y, por tanto, el diseño de las piezas. La viga apoyada en más de dos puntos, conocida como viga continua, es una de las más frecuentes. También la viga con uno o dos empotramientos en sus extremos, y la que cuenta con un apoyo en dilatación, que puede desplazarse para absorber los incrementos o disminuciones de su longitud, debidos a las variaciones térmicas. El pórtico es la asociación de viga y pilares, con enlaces más o menos rígidos, para constituir una unidad estructural en que, por lo general, las vigas reciben la carga de los forjados y la transmiten a los pilares que, a su vez, actúan como mecanismos estructurales trabajando a flexión, ya que recogen no sólo los esfuerzos normales o gravitacionales de las vigas, sino que éstas al deformarse, trasladan a los nudos, y por tanto a los soportes, los correspondientes momentos flectores y esfuerzos cortantes inducidos. En los edificios con varias plantas y crujías, los pórticos son múltiples, es decir, que constan de las correspondientes alturas y vanos. Además, suelen existir otros pórticos ortogonales que colaboran en el arriostramiento transversal de los planos estructurales. El cálculo de estos sistemas ha de tener en cuenta el tipo de material, hormigón armado o acero laminado; el número de plantas; la rigidez general frente a esfuerzos horizontales y las condiciones hiperestáticas previstas. Estructuras entramadas horizontales 5
Son los planos estructurales funcionales de los edificios, coincidentes con los pisos o suelos, encargados de recibir la carga directa de las personas y objetos que los habitan. Su mecanismo de funcionamiento es también el de flexión, pues deben organizar la masa estructural de manera que traslade horizontalmente las cargas verticales hacia las vigas o muros, lo que conlleva la generación de momentos flectores. 1- Forjados: las estructuras horizontales por excelencia, usadas desde la antigüedad, se basan en la disposición de una serie de viguetas paralelas y próximas unas de otras, sobre las que apoyan elementos más o menos delgados y rígidos para constituir las superficies de apoyo propiamente dichas. Los pisos entramados tradicionales constan de viguetas, apoyadas en los muros o las carreras perimetrales y en muros o jácenas intermedios, cuando el vano es superior a cinco o seis metros, según la escuadría de las piezas. Las viguetas solían arriostrarse mediante palos o flejes cruzados, o bien con tablas ensambladas a los tablones que ejercen de viguetas. Cuando debe salvarse un vano para escaleras o chimeneas, las correspondientes viguetas llamadas cojas se apoyan en brochales o viguetas transversales que bordean el hueco. Mucho más utilizados en la actualidad son los forjados rígidos unidireccionales que, en colaboración con los pórticos de hormigón armado o de acero laminado, organizan de manera coherente y unitaria la sustentación de edificios de varias plantas. Dichos forjados suelen constituirse mediante viguetas o semiviguetas de hormigón armado o pretensado, empotradas en las jácenas, y una delgada capa de compresión, de hormigón armado, que se encofra sobre bovedillas aligerantes apoyadas, a su vez, sobre las viguetas. 2- Losas: se caracterizan por constituir elementos de espesor estructural constante, y por lo general más pesados que los forjados, que se apoyan en dos de sus lados opuestos. Su rigidez estructural debe permitir el trabajo a flexión no sólo en la dirección principal entre apoyos, sino en la transversal, de orden secundario, para resistir las solicitaciones causadas por fuerzas concentradas o desigualmente repartidas de una banda a otra. Se construyen sobre todo en hormigón armado o pretensado y, con frecuencia, forman parte de soluciones de edificación industrializada, con frecuencia a base de sistemas de grandes paneles. La variante conocida como losa nervada es, en realidad, un conjunto de vigas en T yuxtapuestas sin solución de continuidad. 3- Placas: suele otorgarse esta denominación a las losas apoyadas en todo su contorno, generalmente cuatro lados, por lo que aparecen sistemáticamente flexiones de magnitud similar en las dos direcciones ortogonales del elemento. Las placas suelen construirse en hormigón armado o pretensado, de rigidez suficiente para mayores cargas y vanos, si bien a costa de un peso superior al de los forjados; con la ventaja de poder cubrir superficies de contornos no regulares, e incluso, sin líneas perimetrales definidas, como sucede con los forjados reticulares, que son placas nervadas apoyadas exclusivamente en pilares o soportes no necesariamente alineados u ordenados en pórticos. Estructuras trianguladas Se caracterizan por su organización triangulada, a base de barras rectas, cortas y sólidas, como componentes estructurales lineales que, debido a su escasa sección en relación con su longitud, transmiten exclusivamente esfuerzos axiles en la dirección de ésta: de compresión y de tracción. Son, por tanto, de sistemas de elementos múltiples, cuyo mecanismo estructural consiste en el trabajo concertado de todas las piezas, comprimidas o extendidas, enlazadas mediante nudos más o menos articulados donde se efectúa el cambio de dirección y descomposición de las cargas exteriores. De este modo son capaces de dirigir las fuerzas y transmitir las cargas a grandes distancias sin soportes intermedios. Los tipos más utilizados son las vigas celosía y las cerchas, entre los sistemas planos. Las cerchas tradicionales de madera se componen de las siguientes piezas: pares, tirantes, puente o falso tirante, pendolón o péndola, tornapunta, marqueta (pieza vertical de función similar a la de la tornapunta), tirantillo (hierro redondo que sostiene al tirante). En muchas edificaciones no se construían entramados o armaduras con elementos estructurales diferenciados, como las cerchas, sino formando un conjunto unitario que se extendía en toda la longitud de la cubierta. Sus piezas constituyentes principales son: Parhilera o cumbrera, correas, cuñas o egiones (donde estriban las correas), cabrios, cabios o parecillos (viguetas o pares que forman la pendiente); listones (piezas pequeñas transversales o correas, donde se apoya el tejado); entablado con chillas o ripias, bajo tejado de teja árabe; carrera o estribo (pieza horizontal, colocada sobre el muro para recibir los cabios); limatesa y limahoya; cuadral (arriostrando a 45 los tirantes de los ángulos entrantes); aguilón (pieza que va desde el ángulo del edificio hasta el cuadral); jabalcón; cruces de San Andrés (para rigidizar paños de faldón). También se construyen soluciones a base de planos curvos triangulados de simple o doble curvatura y de 6
curvatura negativa. Y sistemas triangulados espaciales, constituidos por elementos planos rectos o curvos formados por retículas de vectores en las tres direcciones del espacio. Estructuras laminares Están constituidas por elementos delgados, las láminas, cuyas características principales, en las que se basa el mecanismo resistente, son la continuidad superficial y la forma específica. Por ello, se consideran tipos de sustentación de superficie activa. Todos ellos se integran también dentro de los tipos estructurales de forma activa, puesto que la disposición de los tensados o la forma de las telas hinchadas requieren es determinante para conseguir resistencia en elementos sin ninguna rigidez. Si bien los principales componentes trabajan a tracción, el sistema debe completarse con otros elementos rígidos y resistentes a compresión y flexión, que son los que reciben la tracción de los anclajes de cables y telas: tales son los tubos, postes o vástagos que reciben el peso de tiendas y telas tensadas de cubiertas, o las pilas, ménsulas o brazos que reciben la tensión de los cables en los puentes colgantes. Las láminas deben estar dotadas de rigidez estructural en las dos direcciones dentro de la superficie o plano de sustentación, que les proporciona resistencia superficial a los esfuerzos de compresión y tracción. Por otro lado, al ser elementos delgados, los esfuerzos de flexión ortogonales a la lámina, y los consiguientes cortantes son poco considerables, por lo que pueden despreciarse frente a las tensiones en el plano. No obstante, la rigidez y el armado o continuidad material deben garantizar suficiente resistencia a esfuerzos localizados o abolladuras eventuales La adecuación estructural de la forma se consigue dotando a la lámina de cierta inclinación en la dirección de las cargas, lo mismo que en arcos y bóvedas de fábrica, por medio del plegado o curvado de la superficie. De este modo es posible conciliar la contradicción entre la eficacia horizontal para cubrir espacios, propia de las placas, y la eficiencia vertical en la resistencia de los pesos, típica de las vigas con canto. Los tipos principales de láminas son: plegadas, de simple curvatura, de revolución y de curvatura negativa, en que, además de los mecanismos resistentes de placa y de laja, utilizan los de pórtico, de arco, anulares. Estructuras tensadas Se caracterizan por contener elementos que soportan exclusivamente esfuerzos de tracción, y en los que la forma que adoptan, sean elementos lineales o superficiales, es decisiva para determinar la distribución de las tensiones. Al estar tensados los elementos suelen requerir menores secciones o espesores de materiales muy resistentes, como el acero o las fibras textiles sintéticas. Entre los principales tipos se encuentran el sistema de cables, lineal del que se derivan otros dos: el sistema de tienda: telas tensadas por cables constituyendo superficies que trabajan exclusivamente a tracción. Y los sistemas neumáticos: tejidos constituyendo superficies que mantienen su forma por efecto de la presión del aire en su interior. 7