GUIA DE LA CONSTRUCCION ILUSTRADA

LIMUSA WILEY

Guía de construcciónilustrada

SON PROPIEDAD DEL. EDITOR. NINGUNA PARTE DE ESTA OBRAPUEDE SóR REPRODUCIDA O TRANSMITIDA, MEDIANTE NINGÚNSISTEMA O MÉTODO, EL.ECTRÓNICOO MECÁNICO (INCWYENOOEL FOTOCCPIADO, I.A GRABACiÓN O CUALQUIER SISTEMA DERECUPERACiÓN y AL.MACóNAMIENTO DE INFORMACiÓN), SINCCNSENTIMIENTO POR ESCRITO DEL EDITOR.

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© 2008, EDITORIAL LlMUSA, SA DE C,V.GRUPO NORIEGA EDITORESBALDERAS 95, MÉXICO, D.F.C.P. 06040'ti? 5130 0700~ 55122903)¡¡{,_. [email protected] www.nonega.com.mx

CANIEM NÚM. 121

HECHO EN MÉXICOISBN-13: 978-968-18-6292-3

21

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TRADUCCiÓN AUTORIZADA Dó I.A óDICIÓN óN INGLÉS,PUBLICADA POR JOHN WILEY & SONS, LTD., CON a, TíTULO:BUILDING CONSTRUCTION ILLUSTRATED© JOHN WILóY & SONSoNUóVA YORK, CHICHóSTóR, BRISBANó, SINGAPORó, ANDTORONTO.NINGUNA PARTE DE ESTE I.IBRO PODRÁ SóRRóPRODUCIDA oe NINGUNA FORMA SIN I.A AUTORIZACiÓN PORóSCRITO Dó JOHN WII.ÓY & SONS, INc.

© EDITORIAl. LIMUSA, S.A. AND JOHN WII.EY & SONS, (HK) LTD.

COl.ABORADOR óN I.A TRADUCCiÓN:RAÚL ARRIOJA JUAREZINGENlóRO CIVIl. POR 1.1'. UNIVóRSIDAD NACIONAl. AUTÓNOMADE MÉXICO. MASTóR OF SCIENCE DE l.A UNIVERSIDAD DECALIFORNIA, BERKEI.EY, ESTADOS UNIDOS. DOCTOR ENHIDRÁUl.ICA POR I.A UNIVERSIDAD DE SAO PAUl.O, BRASIl..PROFESOR ASOCIADO "C" EN l.A ESCUEl.A SUPERIOR DEINGENIERíA MECÁNICA y EU~CTRICA, CUl.HUACÁN, MÉXICO.

REVISiÓN:ALVARO SANCHEZ GÓMEZDOCTOR EN ARQUITECTURA POR l.A UNIVERSIDAD NACIONAl.AUTÓNOMA DE MÉXICO. PROFESOR DE TIEMPO COMPl.ETO óNL.A FACUL.TAD DE ARQUITECTURA,

LA PRESENTACiÓN Y DISPOSICiÓN EN CCNJUNTO DE

GUíA DE CONSTRUCCiÓN ILUSTRADA

LC:TH146Dewey: 691 122/ C5397g

1. Construcción1.Adams, Cassandra, coaut. 11.Arrioja Juárez, Raul, tr.

Ching. FrancisGuía de la construcción ilustrada = Building construction

illustrated / Francis Chingo-- México: Limusa wiley, 2008.456 p. : iI. , 101.; 27.5 X 21 cm.ISBN-13: 978-968-18-6292- 3Rústica.

Prefocio] • EL SITIO DE CONSTRUCCiÓN~ • EL EDIFICIO~ • SISTEMAS DE CIMENTACiÓN~ • SISTEMAS DE PISO~ • SISTEMAS DE MUROS@ • SISTEMAS DE TECHOSIJ • PROTECCiÓN CONTRA LA HUMEDAD Y PROTECCiÓN TÉRMICA~ • PUERTAS y VENTANAS® • CONSTRUCCiÓN ESPECIAL

] @ • ACABADOS]] • SISTEMAS MECÁNICOS Y ELÉCTRICOS] ~ • NOTAS SOBRE MATERIALES~ • APÉNDICE

Bibliogrofíoíndice

CONTENIDO

• Las dimensiones de 3 pulgadas y mayores se redondean al múltiplo más cercano de 5milímetros.• Las dimensiones nominales se convierten directamente; por ejemplo, un 2 X 4 nominal se con­vierte a 51 X 100 mm, aun cuando sus dimensiones reales de 1'/z" X 3'j," se convertirían a38 X 90 mm.

• Observeque 3487 mm = 3.487 m.• En todos los demás casos, se especifican las unidades de medición métricas e inglesas quecorresponden.

• En el apéndice se proporcionan los factores de conversión.

Equivalentes del sistema métrico decimalEl Sistema Internacional de Unidades (SI) es un sistema de unidades físicas coherentes que esaceptado prácticamente en todo el mundo; emplea el metro, el kilogramo, el segundo, el amperio, elkelviny la candela como unidades básicas de longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, tempera­tura e intensidad luminosa, respectivamente. Paraque el lector pueda manejar con soltura el SI y elsistema inglés, se suministran los equivalentes respectivos a lo largo de la obra con las siguientesconvenciones:

Cada elemento, componente o sistema de construcción se describe en términos de su uso final. Laforma, calidad, capacidad y disponibilidad específicas de un elemento o de un componente varía se­gún el fabricante y la localidad. Por lo tanto, es importante seguir siempre las recomendaciones dela fábrica para el uso de un material o de un producto y poner especial atención a los requerimien­tos del reglamento de construcciones en vigor para el uso y la ubicación de un edificio. El lector de­be evaluar y juzgar si la información contenida en este manual es adecuada para un propósitoespecífico. Se recomienda buscar el consejo experto de un profesional cuando sea necesario.

Sería casi imposible cubrir todos los materiales y técnicas de construcción, pero la información pre­sentada es aplicable a la mayoría de las situaciones actuales de construcción de residencias yconstrucción comercial. Las técnicas de construcción siguen ajustándose al desarrollo de nuevosmateriales, productos y estándares de construcción; lo que no cambia son los principios fundamen­tales que sustentan la construcción de edificios. Esta guía ilustrada enfoca estos principios quepueden servir como puntos de referencia cuando se evalúay aplica nueva información en la planifi­cación, el diseño y la construcción de un edificio.

En los casos en que ha sido pertinente, se tuvieron en cuenta los lineamientos de la Americans withDisabilities Act (ADA), ley que establece la importancia de considerar las necesidades de laspersonas con discapacidad para el diseño de edificios públicos y para uso residencial. En relacióncon la ley mencionada, así como en lo que se refiere a cualquier reglamento o disposición aplicableen Estados Unidos, se recomienda apegarse a los ordenamientos de cada país en particular.

La organización del material coincide con las etapas principales del proceso de diseño arquitec­tónico, desde la selección del sitio, los materiales de construcción y sistemas mecánicos, hastalos acabados.

Esta guía ilustrada dirigida a estudiantes y arquitectos presenta los principios fundamentales querigen la construcción de edificios. Se trata de una introducción completa, con material gráfico degran calidad.

PREFACIO

1.02 La construcción en su contexto urbano1.03 Anólisis del sitio1.04 Suelos1.05 Mecónica de suelos1.06 Topografía1.08 Vegetación1.09 Árboles1.10 Radiación solar1.12 Diseño solar pasivo1.14 Protección solar1.15 Iluminación diurno1.16 Precipitación pluvial1.17 Drenaje del sitio1.18 Viento1.19 Sonido y vistos1.20 Factores reguladores1.21 Reglamento de zonificación1.22 Acceso y circulaciones del sitio1.23 Grculación de peatones1.24 Circulación de vehículos1.25 Estacionamiento de vehículos1.26 Protección de taludes1.27 Muros de contención1.30 Pavimentos1.32 Información de la obro1.34 Descripción del sitio

TI ,El SITIO DE CONSTRUCCION

La consideraciónde estas fuerzas contextuales,así comolos elementosde planificaciónde la obra quemodifican unsitio en lo que respecta al accesoy al uso, comienzaconunanálisiscuidadosocomo seesbozaa continuación.

Así como los factores ambientales y reglamentarios in­fluyen en dóndey cómo se construye un edificio, la cons­trucción y el uso de un edificio imponeninevitablementeunademandasobre los sistemas de transporte, serviciospúblicosy otros servicios. Una interrogante fundamentales quévolumende construcción puedesustentar un sitiosin sobrepasar la capacidad de estos sistemas de servi­cios o sin causar efectos dañinosal medioambiente.Ade­más de la alteración del uso del suelo, la construcción deun edificio afecta al medioambiente por el uso de energíay por el consumodemateriales. Construir solamente lo in­dispensablees un primer paso necesario para reducir lacantidad de recursos quedemandael proyecto.

Además de las fuerzas ambientales, existen las fuerzasreguladoras del reglamento de zonificación. Este regla­mento prescribe los usos y las actividades aceptables delsitio de construcción, al tiempo que limita el tamaño y laforma de la masa del edificioy su ubicaciónenel sitio.

La topografía, la vegetacióny el microclimade un sitio in­fluyen todos en las decisionesde construcción desde lasprimerasetapas del procesodediseño.Paragarantizar lacomodidad humana, así como para conservar energíayrecursos, el diseño responsable respeta las cualidadesautóctonas de un sitio, adapta la forma y disposición deun edificio al paisaje y toma en consideración la trayec­toria del sol, el embate del viento y el flujo de agua en elterreno.

Losedificios noexisten en forma aislada. Se concibenpa­ra albergar y sustentar una gama de actividadeshumanascomo respuesta a necesidadessocioculturales,económicas y políticas, y se levantan en ambientes natu­rales y artificiales que restringen y al mismo tiempoofrecenoportunidades dedesarrollo.Porlo tanto, deberántenerse en cuenta las fuerzas ambientales que presentael sitio de construcción para la planificacióndel diseñoyde la construcción.

TI .02 LA CONSTRUCCiÓN EN SU CONTEXTO URBANO

o Determinarlospuntos posiblesdeaccesodesdelas carre­teras públicasy paraderosde transporte público.

o Estudiar las trayectorias posiblesde circulaciones parapeatones y vehículosdesde los puntos de acceso hastalas entradas de los edificios.

o Confirmar la disponibilidad de los servicios públicos:tuberías maestras de agua, drenajes sanitario y plu­vial, tuberías para gas, líneasde energíaeléctrica, líneastelefónicas y televisión por cable,hidrantes para incendio.Determinar la disponibilidad de otros servicios munici­pales,como policíay bomberos.

o Identificar el alcance de vistas deseables,así como devistas indeseables.Citar las fuentes potenciales de congestiona;',;Íento yde ruido.

o Evaluar la compatibilidad de usos de suelo adyacentesexistentes y propuestos.

o Tomar en consideración cómo la escala existente y elcarácter del vecindario o del área puedanafectar al di­seño del edificio.

o Trazar un mapa de la proximidad de instalaciones públi­cas, comerciales, médicas y recreativas (equipamientourbano).

o Dibujar el área y la forma del terreno, como lo definensus linderos oficiales.

o Indicar las salientes requeridas y los derechos de pasoy de vía existentes.

o Estimar el área y el volumenque se requierenpara el pro­gramade construcción, los serviciosde infraestructura yla expansiónfutura, si se deseao requiere.

o Analizar las pendientesdel terreno y las condicionesdelsubsuelopara ubicar las áreas adecuadas para la cons­trucción y para las actividades al aire libre.

o Identificar las pendientespronunciadasy moderadasquepuedanser inadecuadaspara la construcción.

o Ubicarlas áreas del sueloqueseanadecuadaspara usar-se comocampode drenado (absonción),si es aplicable.

o Trazarunmapade los patrones dedrenajeexistentes.o Determinar la elevacióndel nivelfreático.o Identificar las áreas sujetas a un escurrimiento directoexcesivodebido a agua superficial, inundacióno erosión.

o Localizar los árboles existentes y la vegetación naturalque debenpreservarse.

o Registrar en gráficas las características hidráulicasexistentes, como los pantanos, las corrientes, las cuen­cas colectoras, las planiciesde inundación,o las riberasquedebenprotegerse.

o Trazar un mapade las condicionesclimáticas: la trayec­toria del sol, la dirección de los vientos dominantes y lacantidad esperadade precipitación pluvial.

o Considerarel impacto de la geomorfologíay de las estruc­turas adyacentes sobre iluminación,los vientos dominan­tes y el potencialde fulgor o deslumbramiento.

o Evaluar la radiación solar como una fuente potencial deenergía.

El análisis del sitio (terreno) es el procesode estudiar lasfuerzas contextuales que influyenen la ubicacióndel edificio,su disposición y la orientación de sus espacios, la formay articulación de su recinto y el establecimiento de su rela­ciónconel paisaje.Cualquierlevantamientodel sitio comien­za con la recopilaciónde datos físicos del terreno.

ANÁLISIS DEL SITIO TI .03

Clasificación del suelo* Símbolo Descripción Capacidad de carga Susceptibilidad Permeabilidadpresuntivat a la acción y

Ib/pie2t kPa de las heladas drenado

Grava5 Gravas limpias GW Grava biengraduada 10000 479 Ninguna Excelentes6.4-76.2mm GP Grava mal graduada 10000 479 Ninguna Excelentes

Gravas con finos GM Grava limosa 5000 239 Ligera MalosGC Grava arcillosa 4000 192 Ligera Malos

Arenae Arenas limpias SW Arena biengraduada 7500 359 Ninguna Excelentes0.05-6.4 mm SP Arena mal graduada 6000 287 Ninguna Excelentes

Arenas con finos SM Arena limosa 4000 192 Ligera BuenosSC Arena arcillosa 4000 192 Media Malos

Limo5 LL> 50§ ML Limo inorgánico 2000 96 Muy alta Malos0.002-0.05 mm CL Arcilla inorgánica 2000 96 Media Impermeableyarcilla5 OL Limo-arcilla inorgánico Muy mala Alta Impermeable< 0.002 mm LL< 50§ MH Limo inorgánicoelástico 2000 96 Muy alta Malos

CH Arcilla plástica inorgánica 2000 96 Media ImpermeableOH Arcilla y limo orgánicos Muy mala Media Impermeable

Suelos altamente orgánicos Pt Turba No es adecuada Ligera Malos• Basadoenel sistemaunificadode clasificaciónde suelosde laASTM.t Consultara uningenieroengeotecniay el reglamentodeconstruccionessobrelascapacidadesdecargapermisibles.*1 Ib/pulg2= 0.0479 kPa.§ LL= límitelíquido:elcontenidodeagua,expresadocomounporcentajedelpesoseco,conelcualunsuelopasadelestadoplásticoal líquido.

Existen dos amplias clases de suelos: suelos de grano grueso y suelosde granofino. Los suelos de grano grueso incluyengravay arena,que constan de partícu­las relativamente grandes visiblesa simple vista; los suelos de grano fino, comoel limoy la arcilla, constan de partículas mucho más pequeñas.El Sistema Uni­ficado de Clasificación de Suelos de la American Society for Testing and Mate­rials (ASTM) divide aún más las gravas, las arenas, los limos y las arcillas entipos de suelo con baseen su composiciónfísica y en sus características. Véa­se la tabla en la parte inferior.

El suelo que subyacea un sitio de construcción consiste en capas superpues­tas, cada una de las cuales contiene una mezclade tipos de suelo, desarrolla­dos por el intemperismo o el depósito. Para ilustrar esta sucesión de capas oestratos denominados"horizontes", los ingenierosengeotecnia dibujan un per­fil del suelo, un diagrama de una sección vertical del suelo desde la superficiedel terreno hasta el material subyacente, utilizando información recolectadade un pozode pruebao de una perforación que produzca muestras inalteradas.

La integridad de la estructura de un edificio dependefinalmente de la estabili­dad y de la resistencia bajo condicionesde carga del suelo o de la roca que sub­yace a la cimentación. Laestratificación, la composicióny la densidad del lechode suelo, las variaciones del tamaño de partícula y la presencia o la ausen­cia de agua subterránea son todos factores críticos para determinar si unsuelo es adecuado como material de cimentación. Cuatldo se diseñe cualquierconstrucción que no sea una casa habitación unifamiliar, es aconsejable ha­cer que un ingenieroen geotecnia llevea cabo una investigación subsuperficial.

Unainvestigación subsuperficial incluyeel análisis y el ensayode sueloexpues­to por la excavaciónde un pozo de pruebade hasta 3 m (10')de profundidad opor perforaciones de pruebamás profundas con objeto de conocer la estructu­ra del suelo, su resistencia a la fuerza cortante y resistencia a la compre­sión, su contenido de agua y permeabilidad,y el grado esperadoy la velocidadde consolidación bajo condiciones de carga. A partir de esta información, elingeniero en geotecnia está en condiciones de estimar los asentamientostotal y diferencial anticipados bajo condiciones de carga causados por elsistema de cimentación propuesto.

• Arcilla• Arena• Grava

TI .04 SUELOS

• Arcilla compacta• Arena secaMezclade arcilla,limoy arena

• Arcilla saturadaÁngulo de reposo de terraplén

Lacapacidad de carga permisiblede unsueloes la presiónunitaria máximaque se permite que un cimiento impongaen sentido vertical o lateral sobre la masadel suelo.Enau­sencia de una investigación y un ensayo geotécnicos, elreglamento de construcciones permite el uso de valoresconservadoresde capacidad de carga para diferentes cla­sificaciones de suelo. Mientras que los suelos de altacapacidad de carga presentan pocos problemas,los sue­los de baja capacidad de carga puedendictar el uso de uncierto tipo de cimentación y de uncierto tipo de patrón dedistribución de carga y, en ciertos casos, la forma y dis­posiciónde un edificio.

La densidad es unfactor crítico en la determinación de lacapacidad de carga de los suelos granulares. La pruebaestándar de penetración mide la densidad de los suelosgranulares y la consistencia de algunas arcillas en el fon­do de una perforaciónbarrenada, registrando el númerodeimpactos quese requierenpara queunmartillo hagaavan­zar a un muestreador estándar de suelo. En algunos ca­sos, la compactación mediante rodillos, apisonamiento ohumedecimientopara alcanzar el contenido óptimo de hu­medad puedeaumentar la densidad de un lechode suelo.

Los suelosde grano grueso tienen un porcentajede espa­cios vacíos relativamente bajo y son más estables comomaterial de cimentaciónque el limoo la arcilla. Específica­mente, los suelosarcillosostienden a ser inestables porquese contraeny se expandenconsiderablementecon los cam­biosdelcontenidode humedad.Lossuelosinestablespuedenhacerque un sitio no sea adecuadopara la construcción ano ser quese coloqueenese lugar un sistema de cimenta­ciónapropiadodesdeel punto de vista de la ingeniería.

La resistencia a la fuerza cortante de unsueloes uname­dida de su capacidad para resistir desplazamientos cuan­do se aplica una fuerza externa, debido principalmente alos efectos combinadosde la cohesióny de la fricción in­terna. En los sitios con pendiente,así como durante la ex­cavación en un sitio plano, el suelo no confinado tiene elpotencial de desplazarse lateralmente. Los sueloscohesi­vos, como la arcilla, conservan su resistencia cuando noestán confinados; los suelos granulares,como la grava, laarena o algunos limos, requieren una fuerza confinantepara su resistencia a la fuerza cortante y tienen unángu­lo de reposo relativamente pequeño.

El nivel freático es el punto por debajo del cual el sueloestá saturado con agua subterránea. Algunos sitios deconstrucción están sujetos a fluctuaciones estacionalesdel nivelde agua subterránea.Todotipo de agua subterrá­neaqueesté presentedebedrenarsedel sistema de cimen­tación para evitar una reducciónde la capacidadde cargadel sueloy para minimizar la posibilidadde filtraciones deagua en el sótano. Los suelos de grano grueso son máspermeablesy se drenan mejor que los suelos de granofino, también son menos susceptibles a la acción de lasheladas.

MECÁNICA DE SUELOS TI .OS

Se puedediscernir la naturaleza topográfica de un sitioleyendoel espaciamiento horizontal y la forma de las cur­vas de nivel.• Las curvas de nivelmuyespaciadas indican unasuper­

ficie relativamente planao con una pendientesuave.• Las curvas de nivelequiespaciadasdenotan una pen­

diente constante.• Las curvas de nivelmuy cerradas revelanun aumento

relativamente pronunciadode la elevación(fuerte pen­diente).

• Las curvas de nivel representan una cima (o loma)cuando apuntan hacia elevacionesmás bajas; repre­sentan una sima o valle cuando apuntan hacia eleva­cionesmás altas.

• El intervalo entre curvas de niveles la diferenciade eleva­ción representada por dos curvas de nivel adyacentescualesquieraen un mapatopográfico o en la planta de unsitio. El intervalo quese usa se determina mediante la es­cala del dibujo, el tamaño del sitio y la naturaleza de latopografía. Entre mayor sea el área y entre más pronun­ciadas sean las pendientes, mayor es el intervalo entrecurvas de nivel.Parasitios grandes o que tienen pendien­tes pronunciadas,puedenemplearseintervalos de curvasde nivelde 5 o 10 m (20' o 40'). Parasitios pequeñosquetienen pendientesrelativamentegraduales,puedenser ne­cesarias curvas de nivela 0.5 o 1.0 m (1',2' o 5').

• Lascurvasde nivelson líneasimaginariasqueunenpuntosde igualelevaciónpor encimade unplanode referenciao unbancodenivelación.Latrayectoria decadacurvadenivelin­dica la naturalezageomorfológicadel terreno enesa eleva­ción.Observeque las curvasde nivelsiempresoncontinuasy nuncase cruzanentre ellas;éstas coincidenenunavistade planta solamentecuandocortan unasuperficievertical.

La topografía seocupade la configuraciónde las caracte­rísticas de la superficieen un lote de terreno, lo que influyeen dóndey cómo construir y desarrollar un sitio. Paraes­tudiar la respuesta del diseñode unedificioa la topografíade un sitio, se puedeusar una serie de seccionesdel sitioo una planta del sitio con curvas de nivela ± 1metro.

La pendientedel terreno entre dos curvas de nivelcuales­quiera es unafunción del cambiototal de la elevacióny dela distancia horizontal entre las dos curvas de nivel.

• Pendiente(%) e; [ganancia de elevación(v)/distancia horizontal (h)] X 100

~

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_-----. Las pendientesdel suelomayoresque25%están suje­tas a erosióny es difícil construir en ellas.Las pendientesdel suelomayoresque 10%son proble­máticas para usarse en actividades al aire libre yes más caro construir en ellas.

• Las pendientes del suelo desde 5% hasta 10%sonadecuadaspara actividades informalesal aire librey sepuedeconstruir enellas sin demasiadasdificultades.

-----. Las pendientes del suelo hasta de 5% son utilizablesen la mayoría de las actividades al aire librey es re­lativamente fácil construir en ellas.

TI .06 TOPOGRAFíA

La radiación solar calienta las laderas al sur, creán­dose una zona templada.

• Las brisas diurnas,quesustituyen a las corrientes as­cendentesde aire caliente sobreel terreno, puedente­ner unefecto de enfriamientode hasta 5,6DC (10°F).

• El pasto y otras cubiertas vegetalestienden a hacerdisminuir la temperatura del terreno ya queabsorbenla radiación solar y favorecenel enfriamiento por eva­poración.Las superficies duras tienden a hacer que se elevelatemperatura del suelo.

o Las superficies de colores suavesreflejan la radiaciónsolar; las superficies obscuras absorben y retienen

la radiación.

El microclimade un sitio está influido por la elevacióndelterreno, la naturaleza y la orientación de los accidentesgeomorfológicos,así comopor la presenciade cuerposdeagua.

Los cuerposde agua grandes:o actúan comodepósitos de calor y moderanlas variacio­nes de la temperatura local;generalmenteson más fríos que la tierra firme duranteel día y más calientes en la noche,generándosebrisascontracosta del agua hacia los bordes;por lo comúnson más calientes que la tierra firme en in­viernoy más fríos en verano;en los climas secos y cálidos, son deseablesincluso lospequeñoscuerposde agua, tanto psicológicacomofísi­camente,debidoa quefavorecenel enfriamiento.

o La temperatura de la atmósfera disminuyecon la altu­ra -aproximadamente 0.56°C OOF) por cada 122 m(400') de altura.El aire caliente sube. -------.,.

o El aire frío máspesadose asienta )en las regionesinferiores.

o La colocaciónde una estructura sobre postes o pilaresminimiza la perturbación del terreno natural y de la ve­getación existente.

o La construcción de unaestructura medianteterrazas oescalonesa lo largo de una pendiente requierede exca­vacióny del uso de muros de contención o de terrazasenescalón.

o Empotrar la estructura en la ladera o colocarla semi­enterrada modera los extremos de temperatura yminimiza la exposiciónal viento, así como la pérdidadecalor en los climas fríos.

Porrazonesde estética y de economía,así como por razonesecológicas,elpropósito generaldel desarrollo de un sitio debeser minimizar la perturbaciónde la geomorfologíaexistente al mismotiempo que se aprovechanlaspendientesnaturales del terreno y el microclimadel sitio.o El desarrollo y la construcción del sitio debenminimizarla destrucción de los patrones naturales de drenajedelsitio y de las propiedadesadyacentes.

o Cuandose modifiquela gecmorfología,incluirmedidasparaeldrenajedelaguasuperficialy delaguasubterránea.

o Intente igualar los volúmenesde corte y de relleno(con-solidado) que se requieren en la construcción de la --cimentacióny del desarrollo del sitio.

o Evite construir en pendientes empinadas sujetas a la -------------- _erosióno a deslizamientos.

o Los pantanos y otros hábitats de vida silvestre puedenrequerir protección y limitar el área para construcciónde un sitio.

o Se debe poner especial atención a las restriccionesde construcción en sitios localizadosen una llanura deinundación,o cerca de ella.

TOPOGRAFíA TI .07

• Las enredaderaspuedenreducir la transmisión del calora través de un muro asoleadosuministrando sombrayenfriandoel ambienteinmediatopor evaporación.

El pasto y otras cubiertas:• puedenreducir la temperatura del aire mediante la ab­sorciónde la radiaciónsolar y la estimulación del enfria­miento por la evaporación;

• ayudan a la estabilización de los terraplenes y a evitarla erosión;

• aumentan la permeabilidaddel sueloal aire y al agua.

• Los árboles y la vegetaciónautóctona saludables exis­tentes debenpreservarsesiempreque sea posible.Du­rante la construccióny cuandose remodeleun sitio, losárbolesexistentes debenprotegerse enunárea queseaigual al diámetro de la corona. Los sistemas de raícesde los árboles plantados demasiadocerca de unedificiopuedenperturbar el sistema de cimentación. Las es­tructuras de raíces también pueden interferir con laslíneassubterráneas de servicios públicos.

• Parasustentar la vegetación,un suelo debe ser capazde absorber hL'medad,suministrar los nutrientes apro­piados, tener capacidad de aireación y estar libre desales concentradas.

• Los árbolesy otro tipo de vegetaciónadaptan sus for­mas al clima.

• la estructura y la forma de los árboles,• la densidad estacional, la textura y el color del follaje,• la velocidado la tasa de crecimiento,• la altura de madurezy la expansióndel follaje,• los requerimientosde suelo,agua, luz solar e intervalo

de temperatura,la profundidady la extensiónde la estructura de raíces.

La vegetación suministra beneficiosestéticos, así comofuncionales en la conservación de energía,contribuye aocultar o enmarcar las vistas, moderar el ruido, retardarla erosión y a asociar visualmente el edificio con el sitio.Los factores que se debenconsiderar en la seleccióny eluso de la vegetaciónpara diseñar el paisaje incluyen:

TI .08 VEGETACiÓN

Estabilizan el suelo• La estructura de raícesde los árboles ayuda a estabili­zar el suelo,aumentando su permeabilidadal agua y alaire y evitando la erosión.

Mejoran la calidad del aire• Los árboles atrapan partículas en sus hojas, las cualesposteriormente son deslavadasal suelodurante la lluvia.

• Las hojas también puedenasimilar contaminantes ga­seosos y de otro tipo.

• El proceso fotosintético puede metabolizar vapores yotros olores. .

Definen los espacios• Los árboles pueden conformar espacios al aire librepara actividades y movimientos.

Encuadranu ocultan vistas• Los árboles puedenenmarcar vistas agradables.• Los árboles puedenocultar vistas desagradables y su­ministrar privacidad para espacios al aire libre.

Atenúan los sonidos• Unacombinaciónde árboles deciduosy perenneses muyefectiva para interceptar y atenuar el sonidotransporta­do por elaire,especialmentecuandose combinaconmon­tículos de tierra.

Sirven como guardabrisa• Los árboles perennespuedenformar una cortina contrael viento efectiva y reducir la pérdida de calor de unedificio durante el invierno.

• El follaje de la vegetación reduceel polvotransportadopor el viento.

• Véasetambién 1.18.

Ofrecen sombraLacantidad de radiación solar obstruida o filtrada por unárbol dependede:• la orientación del sol• su proximidada un edificio o un espacio al aire libre• su forma, su expansióny su altura• la densidad de su follaje y la estructura de sus ramas.

• Los árboles ofrecen sombra a un edificio o a un espacioal aire libre de la maneramás efectiva desde el surestedurante la mañanay desde el suroeste durante las úl­timas horas de la tarde cuando el sol se encuentra abaja altitud y proyecta una sombra larga.

• La vegetacióncolgante que mira hacia el sur suministraunasombramás eficientedurante el periododel mediodíacuandoel sol está alto y proyecta unasombracorta.

• Los árboles deciduos suministran sombra y proteccióncontra el resplandor durante el veranoy permiten que laradiación solar penetre por la estructura de sus ramasdurante el invierno.

• Los árboles perennessuministran sombra durante todoel año y ayudana reducir el resplandorde la nieveduran­te el invierno.

ÁRBOLES TI .09

Los árboles afectan el ambiente inmediato de un edificio de la siguiente manera:

• El azimut se encuentra al este del sur para el orto del sol y al oeste del sur para el ocaso del sol.

Ángulos solares representativosLatitud norte Ciudad representativa Altura al mediodía Azimut del orto del sol y del ocaso del sol*

22 de diciembre 21 de marzo/22 de septiembre 22 de diciembre 21 de junio

48° Seattle 18° 42° 54° 124°44° Toronto 22° 46° 56° 122°40° Denver 26° 50° 58° 120°36° Tulsa 30° 54° 60° 118°32° Phoenix 34° 58° 62° 116°

Diagrama de trayectorias solares

• El azimut es el ángulo horizontal dedesviación.medidoen el sentido delas manecillasdel reloj.de un rumboa partir de unadirecciónestándarhacia el sur.

• Equinocciode primavera(21de marzo)• Equinocciode otoño (22 de septiembre)

• Horizonte

La trayectoria del sol en la bóvedaceleste varía con lasestaciones y la latitud del sitio de construcción. El in­tervalo de ángulos solares para un sitio específicodebeobtenerse de un almanaquedel tiempo o del servicio me­teorológico antes de calcular la ganancia potencial decalor solar y los requerimientosde sombra para el diseñode unedificio.

• La altura es la elevaciónangular del sol arribadel horizonte

La ubicación.la forma y la orientación de un edificio y desus espaciosdebenaprovecharlos beneficiostérmicos, hi­giénicosy psicológicosde la luz solar. Sin embargo.la ra­diación solar no siempreserá benéfica.dependiendode lalatitud y el clima del sitio. En la planificacióndel diseñodeun edificio.el objetivo debeser conservar un equilibrioen­tre periodos de baja insolaciónc-uandola radiación solares beneficay periodosde alta insolacióncuandodebeevi­tarse la radiación.

TI .10 RADIACiÓN SOLAR

• Ubicación..__......,.,;~-:7"- • Orientación

• Ubicación• Orientación

• Ubicación• Orientación

, Ubicación, Orientación

Regiones húmedos cálidosLa forma del edificio alargada a lo largodel ejeeste-oesteminimiza la exposiciónhacia el este y hacia el oeste.Reducela ganancia de calor solar.

• Utiliza el viento para promoverel enfriamiento por eva­poración.

• Suministra protección solar para ventanas y espaciosal aire libre.

Regiones áridos cálidosLas formas del edificio deben comprender espacios parapatios interiores.• Reducela ganancia de calor solar y por conducción.• Promueveel enfriamiento por evaporación usando ele­mentos acuáticos e implantes.

• Suministra sombra a ventanas y espacios al aire libre.

Regiones templadosAlargar la forma de un edificio en el eje este-oeste maxi­miza los muros quemiran hacia el sur.• Minimizala exposiciónhacia el este y hacia el oeste. quegeneralmentees más cálida enel veranoy más fría enelinviernoque la exposiciónhacia el sur.

• Equilibra la ganancia de calor solar con protección desombra basada en las estaciones.

• Estimula el movimientodel aire en clima cálido; protegedel viento en clima frío.

Regiones fríosMinimizar el área superficial de un edificio reduce la expo­sición a las bajas temperaturas.• Maximiza la absorción de la radiación solar.• Reducela pérdidade calor por radiación,por conduccióny por evaporación.

• Suministra protección contra el viento.

Las siguientes son formas y orientaciones recomendadaspara edificios aislados en diferentes regionesclimáticas.La información presentada debe considerarse junto conotros requerimientos contextua les y programáticos.

RADIACiÓN SOLAR TI .11

Basándoseen la relaciónentre el sol, el espacio interior yel sistema de recolecciónde calor, hay tres maneras deobtener el calentamiento solar pasivo:ganancia directa,ganancia indirecta y gananciaaislada.

• Los respiraderos, los reguladores de tiro, los panelesaislantes móvilesy los accesorios de sombra puedenayudar a balancear la distribución del calor.

'.~-- 2. Unamasa térmica para la recolección,elalmacenamien­to y la distribución de calor, orientada para recibir unaexposiciónsolar máxima.Los materiales de almacenamiento térmico incluyenconcreto, ladrillo, material pétreo, mosaico, tierra api­sonada, arena yagua u otro líquido.Tambiénson fac­tibles los materiales de cambiode fase, como las saleseutécticas y las parafinas.

• Concreto:305 a 455 mm (12"a 18")• Ladrillo:255 a 355 mm (10" a 14")• Adobe:200 a 305 mm (8" a 12")• Agua: 150 mm (6") o más• Las superficies de color obscuro absorbenmás radia­ción solar que las superficies de color claro.

__ -- 1. Uncristal o un plástico transparente que mire hacia elsur para la recolecciónsolar.

• El área del cristal debeser de 30% a 50/, del área depiso en climas fríos y de 15%a 25% del área de pisoen climas templados, dependiendode la temperaturamedia exterior en inviernoy de la pérdidade calor pro­yectada.El material del cristal debeser resistente a la degrada­ción causada por los rayos ultravioleta del sol.Se requierenvidrios doblesy aislador para minimizar lapérdidade calor nocturna.

Existen dos elementos esencialesen todo sistema solarpasivo:

~----. Laconstante solar es la tasa promedioa la cual la Tierrarecibela energíaradiante del sol, igual a 1353 W/m2/hr(430 Btu por pie cuadrado por hora), que se usa paracalcular los efectos de la radiaciónsolar en los edificios.

El calentamiento solar pasivose refiereal uso de la ener­gía solar para calentar los espacios interiores de unedifi­cio sin depender de aparatos mecánicos que requierenenergíaadicional. En lugar de eso, los sistemas solarespasivosdependende los procesos naturales de transfe­renciade calor de conducción,conveccióny radiación parala recolección,el almacenamiento,la distribución y el con­trol de la energíasolar.

TI .12 DISEÑOSOLAR PASIVO

desciendepara surecalentamiento

• 3050 X 3660 mm (10' X 12') o área de piso mayor• Ventilade enfriamiente

.!''' ~....,

Pisotérmico y masa de murosVentilade enfriamiente

Ganancia aisladaLossistemas de gananciaaislada recolectany almacenanla radiación solar del espacio que se va a calentar. A me­didá queel aire o el agua de un colector se calienta por elsol, se elevaal espacio servido o se almacenaen la masatérmica hasta que sea necesario. Simultáneamente, elaire o el agua más fríos son jalados desdeel fondo del al­macenamiento térmico, creando un circuito natural deconvección.

Espejo de agua de azoteaOtra forma de ganancia indirecta eSunespejode agua deazotea que sirve como masa líquida para absorber y al­macenar la energíasolar. En la nochese coloca un panelaislante sobre este espejo, permitiendo la irradiacióndel calor almacenadohacia el ambiente inferior.Enverano,el proceso se invierte para permitir la irradiación del calorinterno absorbidodurante eldía haciael techo en la noche.

Espacio de asoleoUn cuarto de asoleo o solario es otro medio para la ga­nancia indirecta de calor. El espacio de asoleo,que tieneunpisode masa térmica elevada,está separadodel espa­cio principal de viviendapor un muro de almacenamientotérmico del cual se extrae calor cuando se requiera.Parasu enfriamiento,el espaciode asoleo puedeventilarse ha­cia el exterior.

Ganancia indirectaLossistemas deganancia indirecta controlan la gananciade calor enel revestimiento exterior del edificio. La radia­ción solar incide primero sobre la masa térmica, ya seaun muro de concreto o un muro Trombede mampostería,o un muro tubular de barriles o tubos llenosde agua, quese ubica entre el sol y el espacio habitable. La energíasolar absorbida se muevedentro del muro por conduccióny luegohacia el espacio por radiacióny por convección.

Ganancia directoLos sistemas de ganancia directa recolectan el calor di­rectamente dentro de un espacio interior. El área super­ficial de la masa de almacenamiente,que se incorpora enel espacio,debeser de 50%a 66% del área superficial te­tal del espacio.Durante la estación fría, se usanventanasoperablesy muros para la ventilaciónnatural o inducida.

DISEÑO SOLAR PASIVO TI .13

• Las celosíasy las cortinas puedensumi­nistrar una reducción hasta de 50% deradiación solar dependiendode su reñec­tividad.

• El vidrio queabsorbecalor puedeabsorberhasta 40% de la radiación que llega a susuperficie.

• Los árboles y las estructuras adyacentespuedensuministrar sombradependiendodesu proximidad,su altura y su orientación.

• Las persianasverticales son muyefectivas para laexposiciónal este o al oeste.

• Las persianaspuedenoperarseen forma manualocontrolarse automáticamente por tiempo o me­diante controles fotoeléctricos para adaptarse alángulodel sol.

• El distanciamiento del muro reduce la gananciaconductiva de calor.

Se ilustran tipos básicosdeaccesoriosparaprotecciónso­lar. Su forma, orientación,materiales y construcción pue­den variar para ajustarse a situaciones específicas.Suscualidadesvisualesde patrón, textura y ritmo, y las som­bras que proyectan,debentomarse en cuenta cuandosediseñela fachada de unedificio.

Los accesorios para sombra protegen las ventanas yotras áreas vidriadas de la luzsolar directa conobjeto dereducir el resplandory la gananciaexcesivade calor solaren clima cálido. Su efectividad dependede su forma yorientación en relación con la altura y el azimut del solpara la hora del díay la estación del año. Losaccesoriosexteriores son más eficientes que aquellos ubicados enespacios interiores porque interceptan los rayos solaresantes de que lleguena unmuroexterior o a unaventana.

• Las persianasquecuelgande una salientesólida protegen contra los ángulos bajosdel sol.

• Las persianas puedeninterferir con el pa­norama.

• Las persianashorizontalesparalelasal muropermitenla circulaciondelairecerca del muroy reducenla gananciaconductivade calor.

• Las persianas pueden operarse demaneramanualo controlarseautomá­ticamente portiempoo mediantecon­troles fotoeléctricos para adaptarseal ángulodel sol.

• Las persianas con forma de huacal parahuevocombinanlas características de som­bra de las persianashoriwntales y vertica­lesy tienen unalto índicede sombreado.

• Las persianas con forma de huacal parahuevo, también denominadas bríse-soleil,son muyeficientes en los climas cálidos.

• Las persianas sesgadas suministran ma­yor protección que aquellas paralelasa losmuros.

• El ángulo varía de acuerdo con el rango deángulosdel sol.

• Losvoladizoshorizontalessonmuyefectivoscuandotienen unaorientación haciael sur.

TI .14 PROTECCiÓNSOLAR

• Paraque la iluminacióndiurnasea equilibrada,permita que laluz diurna entre a un espaciopor lo menosdesde dos direc­ciones.

• Las ventanas que miran ha­cia el norte dejan entrar luznatural suavey difusa.

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La radiación del sol suministra no solamente calor sinotambién luz a los espacios interiores de un edificio. Estailuminacióndiurna tiene beneficios psicológicos,así comoutilidad práctica al reducir la cantidad de energíaque serequierepara la iluminaciónartificial. La intensidad de la luzsolar directa varía con la hora del día, de estación a esta­ción y de un lugar a otro. La luz puedeser difusa por lacubierta de nubes,la neblinay la precipitación,y puedeserreflejada por el sueloy por otras superficies circundantes.

• Luz solar directa• Luz de la bóveda celeste refejada y difundida por lasmoléculasde aire

• Refectancia externa por el suelo y estructuras adya­centes

--:-:- t Refectancia interna por las superficies de la habitación

La cantidad y la calidad de la luz diurna en un espacio sedeterminan por el tamaño y la orientación de los vanosdesus ventanas, la transmitancia del resplandor, la reflec­tancia de las superficies de la habitación y de las superfi­cies exteriores, y de las obstrucciones de los voladizosyde los árboles circundantes.

• Las ventanas quemiran al este y al oeste requierenac­cesorios de sombrapara evitar el sol brillante de las pri­meras horas de la mañanay de la tarde.

_____ ---. Las ventanas quemiran haciael sur son una fuente idealde luzdiurnasi losaccesorioshorizontalesde sombrapue­den controlar la radiaciónsolar y el resplandorexcesivos.

El nivelde iluminaciónsuministrado por la luzdiurna dismi­nuyea medidaque penetra en un espacio interior. General­mente,entre más grandey más alta sea unaventana,másluzdiurna entrará a la habitación.

___ -. Los toldos suministran sombra a las vidrieras al tiempoque refejan la luz diurna hacia el plafónde untecho. Unaserie de persianas blancas paralelas y opacas tambiénpuedesuministrar sombra y refejar la luz diurna difusahacia el interior.

• Una regla empírica útil es que la luz diurna puede serefectiva como iluminacióndel área de trabajo hasta unaprofundidad igual a dos veces la altura de una ventana.

• El plafóny el murode fondo de unespacioson másefec­tivos que los muros laterales o el piso para la reflexiónyla distribución de la luz diurna; las superficies de colorsuave reflejan y distribuyen la luz más eficientemente,pero las áreas grandes de superficies brillantes puedencausar resplandor.

, Lostragaluces convidriado translúcido puedensuminis­trar luz diurna a un espacio de forma efectiva desdearriba sin una ganancia excesivade calor.

• Los monitores de techo son otro mediode reflejar la luzdiurna hacia un espacio.

Los cocientes excesivosde intensidad luminosa puedenllevar a un resplandor y a una deficiencia de la función vi­sual. El resplandor puedecontrolarse mediante el uso deaccesorios de sombra, la orientación apropiada de las su­perficies de trabajo y permitiendo que la luz diurna ingre­se a un espaciodesde cuandomenosdos direcciones.

• Colocarventanasadyacentesa las paredeslateralesparatener una reflectancia y una iluminaciónadicionales.

ILUMINACiÓN DIURNA TI .1 S

• Las canaletas y las bajadas pluvialesconducenal dre­najepluvialo a unadescarga natural enel sitio.

• Los techos con inclinación pronunciadadesalojan rá­pidamente al agua pluvial. Si el ángulo de inclinaciónes mayor que 60°, el techo también puededesalojarla nieve.

• Véase el capítulo 6 para la construcciónde sistemas de techo.

• Véaseel capítulo 7 para los en­sambladosde techo.

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··',/;~f~//~?~:~//i/// ..:'_.i· // .// /,?/_/.:/ • Los techos con inclinación moderada desalojan fácil-

-Ór //:: e )" // /:/<..// mente la lluvia,peropuedenretener la nieve.

.! i/'(fj? . loo '"''''1''''''''' roo muros exteríoree " un "",,¡,¡ de los efectos intemperizantesdel sol y de la lluvia.

Los techos planos requierenya sea drenes de techointeriores o rejillas a lo largo del perímetro para eldrenaje.

• En los climas fríos, los techos planos están sujetos apesadascargas de nieve.La capa de nievepuedeservircomoaislante adicional.

La cantidad de precipitaciónanual y estacional esperadapara unsitio de construcción debeinfluir enel diseñoy enla construcción de la estructura del techo de un edificio,en la elecciónde losmateriales deconstrucción y enel de­tallado de losensamblesde losmurosexteriores,Además,el escurrimiento directo de la lluviay de la nievederretidaprovenientede las áreas construidas de los techos yde las superficies pavimentadasaumenta la cantidad deagua pluvialquedebedrenarsedel sitio.

• Las cisternas para recolec­ción de agua pluvialpuedenservir comoabastecimientode agua primario o de res­paldo; las cisternas de azo­tea puedenimponercargasgravitatorias arriba de lonormal a la estructura deltecho.

TI .16 PRECIPITACiÓN PLUVIAL

• Los pozos recolectores son receptáculos paraelescurrimientodirecto del aguasuperficial.Tie­nenun depósito o pozode recogidaque retieneel sedimento grueso para que no entre a latubería de drenaje subterránea.

• Las alcantarillas son drenes o canales que pa­san por debajo de un camino o de un andador.

5~~;G~~---'Las áreas de captación puedendiseñarse paraque parezcan y funcionen como estanques ypantanelee.

• Los pantanos se utilizan en procesosnaturalespara el tratamiento de agua residual y en elmejoramientode la calidad del agua.

• Las áreas de drenaje recolectan el agua super­ficial del piso de un sótano o de un área pavi­mentada.

• Los pozos secos son fosos de drenaje revesti­dos con grava o cascajo para recibir al aguasuperficial y dejar que se infiltre hacia suelosubterráneo absorbente.

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• Un dren de cortina o dren interceptor puede ,r<' O".':;'~'..'.frI:· ....•.....•. ;': ...\\:.,.

colocarse entre unafuente de agua subterrá- ( " .: '~":": .:::~:::.' ,neay el área que se va a proteger. .:.:. •. ._...•. ':-..;>~,'",

• Untipo de dren de cortina es el dren francés, •.:, .~.:'J/;/ '. ~.queconsiste en unatrinchera rellenahasta el / ' .....,niveldel suelo con piedras sueltas o fragmen- "tos de roca. ,/,,"

• Los bajiales o canaletas son depresionespocoprofundas formadas por la intersección de dossuperficies inclinadas, diseñados para encau­zar o desviar el escurrimiento directo del aguasuperficial.

• Bajialescon césped:se recomiendade1.5%a 2%• Bajialespavimentados:se neccmiendade4%a 6%

Pendientes poro drenaje superficial• Pradosy campos: se recomiendade 1.5%a 10%• Áreas de estacionamiento pavimentadas: serecomiendade 2%a 3%

• Sistema de drenes para cimentación; véase3.14.

t :'rtj~~'r\~ .:;:i~:1:~';::::~':,':,::b::~;;;~'"~J~;',_ ::': .: i ~:'!':'{': r ::;,~. El agua subterránea es principalmente agua.':,;'. "':' ~: ~ ¡.,';'.' ¡..;: superficial que se ha percoladoa través de un'. :._¡- ': '. _ L '.¡ . ' r ,¡ .. suelo poroso.,', ¡ '.; '.1 '. j ,j.' ¡ . ,

"J.. . i ~.¡, + ~

El drenaje superficial se refiere a la nivelacióny al acondi­cionamiento superficial de unsitio con objeto dedesviar lalluvia y otra agua superficial hacia patrones naturalesde drenaje o hacia un sistema municipal de drenaje plu­vial. Puedeser necesario un tanque de almacenamientocuando la cantidad de escurrimiento directo excedala ca­pacidad del sistema de drenaje pluvial.

Existen dos tipos básicos de drenaje de sitio: los siste­masde drenajesubsuperficialy superficial. Eldrenajesub­superficial consiste en una red subterránea de tuberíaspara conducir agua subterránea a un punto de disposi­ción, como un sistema de drenaje pluvial o una descarganatural en unaelevaciónmenordel sitio. El agua subterrá­nea en exceso puede reducir la capacidad de carga delsuelo en una cimentación y aumentar la presiónhidrostá­tica en la cimentación de un edificio. Se requiereuna im­permeabilizaciónde las estructuras del sótano que sesitúan cerca del nivelde agua freática o debajo de éste.

Cualquierdesarrollode unsitio interrumpeel patrón dedre­najeexistente y crea un flujo adicionalde agua provenientede las áreas de los techos y de las superficies pavimenta­das construidas. Es necesarioeldrenajedel sitio paraevitarlaerosióny la recoleccióndelaguasuperficialodelaguasub­terránea enexcesoque resulta de la nuevaconstrucción.

DRENAJE DEL SITIO TI .11

La estructura, los componentes y el revestimiento de unedificio debenanclarse para resistir el volteo,el levantadoy el deslizamiento o vibración inducidos por el viento. Esteelementoejerce una presión positiva en las superficies debarloventode un edificioy en las superficies de los techosde barlovento que tengan una inclinaciónmayor que 30°.El viento ejerceuna presión negativa o una succión en loslados y en las superficies de sotavento y ejerce una pre­sión normal en las superficies de los techos de barloventoque tengan una inclinación menor que 30°. Véase 2.09para más información sobre fuerzas eólicas.

• Un guardabrisa parcialmente penetrable crea un dife­rencialde presiónmenor,originándoseuna protección deviento grande en el lado de sotavento del guardabrisa.

Ladireccióny la velocidadde los vientos dominantes en unsitio son consideracionesimportantes entodas las regio­nes climáticas. Las variacionesestacionales y diarias delvientodebenconsiderarsecuidadosamenteen la evaluaciónde su potencial para la ventilación de espacios interioresy patios al aire libre en clima cálido, ya que son causa depérdidade calor en clima frío e imponencargas lateralesen la estructura de un edificio.

La ventilación inducida por el viento de los espacios inte­riores ayuda al intercambio de aire que es necesario parala salud y para la remociónde olores. En clima cálido, yespecialmenteen climas húmedos,la ventilación es bené­fica para el enfriamiento por conveccióno por evaporación.La ventilación natural también reducela energíarequeridapor los ventiladores y por el equipomecánico.

Elmovimientodelaireenunedificiosegenerapordiferenciasde presióndeairey de temperatura. Lospatrones resultan­tes deflujo de airese venmásafectados por la geometríayla orientacióndeledificioquepor la velocidaddelaire.

Se requierela ventilaciónde espacios ocultos y estrechosen el techo para retirar la humedady controlar la conden­sación. En clima cálido, la ventilación del ático tambiénpuedereducir la gananciade energíade radiaciónde la cu­bierta exterior.

En climas fríos, un edificio debe ser amortiguado contracorrientes frías para reducir la infiltración hacia espaciosinteriores y disminuir la pérdida de calor. Un rompevien­tos puedetener la forma de un bancal de tierra, un murojardinero o una pared densa de árboles. Los rompevientosreducenla velocidaddel viento y producenun área de cal­ma relativa en el lado de sotavento. La extensión de estaprotección eólica dependede la altura, la profundidad yla densidad del rompevientos,de su orientación con res­pecto al viento y de la velocidaddel viento.

• Inclinacióndel techo mayorque 7:12

• Inclinacióndel techo dehasta 7:12

• Techoplano

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t. ::m:~a de barlovent01!~1I:'-----•...;~.;.°o.;.:...;:~"'aH...;d-e-so-ta-v-en-to-----------il,!

~ ~~ ~~ • Estela turbu~

~ ~ ) H = altura del rompevientos~

• Remolinode presión Remolinode succión

Véase7.45 para la ven­tilación de los espaciosocultos.

• Las persianas puedenredireccionar ydifundir benéficamenteel flujo de aire.

• Las ranuras en las salientesecualizan la presiónexterna.

• Las particiones interiores yel mobiliario pueden alteraradversamente los patronesdel flujo de aire.~I

• Las salientes sobre los vanos conducenel flujo haciaarriba, lo que puede ser inconvenientepara el enfria­miento.

• Las salientes del techo aumentanel Rujode aire queentra.

-• Baja presión

__.-¡::::;- .Las entradas bajas

Al., conducenel flujo de aire

• ta preslon a los ocu antes.

r------------J .La posición de una salida tienepoco efecto en el patrón del flujode aire, pero debepermitir que es­cape el aire caliente que se eleva.

• Las salidas debenser tan grandeso mayores que las entradas paraun flujo de aire máximo.

• Las entradas altas conducenel Rujodeaire hacia arriba, resultando en unapérdida del efecto de enfriamiento.

TI .18 VIENTO

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• Vista filtrada• Vista restringida• Vista expansiva

El sonido requiereuna fuente y una trayectoria. Los soni­dos o el ruido indeseablesdelexterior puedenser causadospor el tráfico de vehículos,los avionesy otra maquinaria.La energíasonora quegeneranviaja por el aire alejándosede la fuente en todas direccionesen una onda que se ex­pande continuamente. Sin embargo,esta energíasonoradisminuyeen intensidad a medida que se dispersa en unárea mayor.Porlo tanto, para reducir el impacto del ruidodel exterior, la primeraconsideracióndebeser la distancia-un edificio debe ubicarse tan alejado de la fuente deruido como sea posible.Cuandola ubicacióno las dimen­siones de un sitio no lo permiten, entonces los espaciosinteriores de unedificio puedenprotegerse de la fuente deruido de las siguientes maneras:

• Usar zonas del edificio como amortiguador en las cua­les el ruido puedetolerares, por ejemplo,áreas mecáni­cas, de servicioy de servicios públicos.

• Emplearmaterialesdeconstruccióny ensamblesdecons­trucción diseñados para reducir la transmisión de soni­do por el aire o por la estructura.

• Orientar los vanosde puertas y ventanas alejándolosdelas fuentes de ruido indeseable.

• Colocar una masa física, como bermas de tierra, entrela fuente de ruido y el edificio.

• Utilizar plantacionesdensas de árbolesy arbustos, quepuedenser efectivas en la difusión o la dispersión delsonido.

• Sembrar pasto u otra cubierta vegetal, quees más ab­sorbente que las superficies duras y reflectoras de lospavimentos.

Unaspecto importante de la planificaciónde unsitio es laorientación de los espacios interiores del edificio hacia lasatracciones y características de un sitio. Dada la orien­tación apropiada, los vanosde las ventanas en estos es­pacios deben situarse no solamente para satisfacer losrequerimientosde luz natural y de ventilación, sino tam­bién para revelar y enmarcar vistas agradables. Depen­diendode la ubicacióndel sitio, estas vistas puedenser denaturaleza cercana o distante. Incluso si no hay vistasagradables,puedecrearse un panoramaagradabledentrodel sitio del edificio mediante el paisajismo.

Unaventana puedecrearse enunmurode varias maneras,dependiendode la naturaleza de la vista y de la maneraenquese encuadreen la construcción delmuro.Es importan­te observar que el tamaño y la ubicaciónde las ventanastambién afectan la calidad espacial y la iluminacióndiur­na de una habitación,así comoel potencial de la gananciao pérdidade calor.

• Las ventanas quemiranal sur puedensombrearseefec­tivamente al tiempo queadmiten luz diurna.

• Las ventanas quemiran al norte están expuestas a losvientos de inviernoen climas fríos.

• Las ventanas que miran al este y al oeste son fuentesde sobrecalentamientoy es difícil sombrearlasconefec­tividad.

SONIDO y VISTAS TI .19

• Tod06 [06 requerírnlentoe anteríoree, junto con cualquierreetriccíén del tipo y [a den6idad del U60, definen unaenvolvente tridimenelonal más allá de [a cual no puede pro­[ongar6e el volumen de un edificio. Referir6e al reglamentode zonificación aplicable para requerímíentce e6pecífic06.

o E[ derecho de pa60 e6 un derecho legal que tiene unaparte para ejercer un U60 [imitado del terreno de otro,como por ejemplo el derecho de vía o e[ acceso a luz yaire.

o Un derecho de vía e6 un derecho [egal que se otorga auna parte o al público para que atraviese el terreno deotro, como por ejemplo e[ acceso o la conetrucclón ymantenimiento de [ínea6 de 6ervicio6 púb[ico6.

L06 derech06 de pa60 y de vía exietentee pueden [imitaraún máe el área de conetruccíón de un eltlo,

o Linder06

o Porcentaje de ancho o profundidadpermi6ib[e6 = e/A o D/B

o Porcentaje de cobertura permi6ib[e del predio = (e x D) / (A x B)o Porcentaje del área de pi60 total perrníelble = [(e x D) + (E x F) + (G x H)] / (A x B) E6 importante entender cómo un reglamento de zonifica-

• ~ ción puede re6tringir el tamaño y [a forma permi6ib[e6 de.~\ un edificio. E[ volumen de un edificio 6e regula directamen-..~.... t\.. te al eepeclñcar diferente6 a6pecto6 de 6U tamaño.

\1\.. ¡ "~'" o La cantidad de terreno que puede cubrir la eetructu-¡ '. \\. ra de un edificio y el área total de pi60 que puede. \ \ /

..: ...... { conetruiree ee expre6an como porcentajee del area

\

• -+' del predio.*i\ - o El ancho y la profundidad máximo6 que puede tener un. e : .. edificio 6e expre6an como porcentaje6 de lae dimen6io-A'\ . nee del eítlo.o Derecho de pa60 requerido para el

frente, e[ lado y [a parte trasera o El reglamento de zonificación también e6pecifica quéo Area ~ _ _,...-.. " tan alta puede eer [a eetructura del edificio.conetruíble ('JJ._~~_,.. -~-- ~ _...-<.. o El tamaño y [a forma de un edificio también 6e contro-

-» ~ lan indirectamente e6pecificando la6 di6tancia6 míni­mae requerida6 de6de la eetructura haeta [06 [inder06del eitio con objeto de eumtnletrar aire, luz, expo6ición al60[ y privacidad.

Para cualquier eitlo de edificación, un reglamento de zoni­ficación regula tanto el tipo de actividade6 que puedanllevarse a cabo ahí como [a ubicación y el volumen del edi­ficio o de [06 edifici06 que ee construyen para alojar e6ta6actividade6. El propó6ito de tal reglamento e6 que permi­ta que una extensión de terreno baetante grande ee de­earrolle como una entidad individual para tener mayorf[exibilidad en [a ubicación, el agrupamiento, el tamaño y e[U60 de lae eetructurae,

El reglamento de zonificación ee promulga en una munici­palidad o un di6trito de U60 del suelo para admini6trar elcrecimiento, regular 106patrone6 de U60 del suelo, contro­lar la den6idad de edificación, encauzar el de6arrollo aáreas con eervícíoe y atracconee adecuad06, protegerlae áreas ambientalmente 6en6ib[e6 y conservar e6paci06abíertoe,

TI .20 FACTORESREGULADORES

N

• Derechode paso 2 r-----• Derechode paso 1

• Reducciónposiblepor pendiente----~--~,~~~=~"

_-

• Excepcionesposibles

• Derechode paso requerido

• El tipo de inquilinosque alberga un edificio.• La clasificación de incombustibilidad de su estructura yde su construcción.

• Laaltura y las áreas de piso permisiblesdel edificioy suseparaciónde las estructuras vecinas.

• Véase2.05 para mayor información sobre el reglamentode construcción.

• Los conveniosrestrictivos son disposiciones en una es­critura que restringen la acción de cualquier parte enella, como un acuerdo entre los dueños de la propiedadque especifiqueel uso que se le puededar. Las restric­ciones raciales y religiosas son inaplicableslegalmente.

Existen otros instrumentos reguladores que afectan lamaneraenque se sitúan y construyen los edificios. Estosestatutos -generalmente denominados reglamento deconstrucciones- establecen la relaciónentre:

Confrecuencia se hacenexcepcionesen sitios con declive,o en sitios adyacentes a espacios públicosabiertos.

• Puedepermitirse que los techos inclinados, las chime­neasy otras salientes del techo se prolonguenmás alláde la limitación normal de la altura.

• El límite de altura puederelacionarsedirectamente conla pendientede un sitio.

• Se puedehacer una reducciónen los requerimientos dederecho de vía para sitios con inclinacióno para sitiosque estén frente a un espacio abierto.

Conobjeto de suministrar luz,aire y espacio adecuados,ypara mejorar la apariencia de la calle y el ambiente de lospeatones, puedenexistir requerimientos para:

• Espacios abiertos accesiblesal público.• Derechode vía adicional si la estructura se levanta porarriba de cierta altura.

• Modulaciónde la fachada de un edificio que está frentea un espacio público.

• Acceso para los vehículosy estacionamiento en la calle.

El reglamento de zonificación también puedecontener re­querimientos que se aplican solamente a categorías es­pecíficas de uso, así como procedimientos para solicitarun cambioen el reglamento.

Puedenexistir exclusionesde los requerimientosgeneralesde un reglamentode zonificación en la forma de excepcio­neso tolerancias. Se puedenhacer excepcionesenel dere­cho de vía normal para:

• Proyeccionesde características arquitectónicas, comoaleros de techos, cornisas,ventanas de crujíay balcones.

• Estructuras complementariascomo plataformas de bajonivel,cercas y cobertizos para automóvileso garages.

• Precedentesestablecidos por estructuras circundantesexistentes.

REGLAMENTO DE ZONIFICACiÓN TI .21

• Ilustración adaptada del planode sitio de Carré Hou­se, diseñada por Alvar Aalto.

1. Diseñarunacceso seguroy convenientepara los pea­tones; también, el desplazamientohacia las entradasde los edificios desde las áreas de estacionamiento oparaderos de transporte públicodebecruzar el míni­mode las calzadas.

2. Determinar el númerode cajonesde estacionamientoque se requierensegúnel reglamentode zonificaciónpara el tipo de ocupacióny el númerototal de unida­des o de área de piso del edificio.

3. Determinar el númerode cajonesde estacionamientoaccesibles,así como cortes de guarnición y rampasrequeridospor la ley local,estatal o federal.

4. Diseñar zonas de carga para autobuses y otros ve­hículosde transporte públicocuandosea aplicable.

5. Separar las áreas de servicioy de carga de camionesde los peatonesy del tráfico de automóviles.

6. Asignar un acceso para los vehículosde emergencia,comocamionesde bomberosy ambulancias.

7. Establecer el ancho y la ubicación requeridosde loscortes en la guarnicióny la distancia apropiada conrespecto a las interseccionesde las calles públicas.

8. Asegurarse de que no se interfiera la visión de losconductores de vehículosque se integran a la circu­lación.

9. Planificar el control del accesoa áreas de estaciona­miento cuando se requiera.

10. Suministrar un espacio para el paisaje; el reglamen­to de zonificación puede requerir que se oculten lasáreas de estacionamiento.

11. Dar pendiente para el drenaje a los andadores pavi­mentados y a las áreas de estacionamiento.

12. Suministrar espacio para el equipo de remoción denieveen climas fríos.

El acceso y circulaciones para peatones, automóviles yvehículosde servicio son aspectos importantes de la pla­nificaciónde un sitio, que influye tanto en la ubicacióndeunedificio como en la orientación de sus entradas. Aquíyen las siguientes páginas se esbozan los criterios funda­mentales para la estimación y la disposición del espaciorequeridopara andadores,calzadasy áreas de estaciona­miento.

TI .22 ACCESOY CIRCULACIONESDELSITIO

'....

[Co"C'P"d'"'' máxírna " 1,20

.1220 mm (4') mínimodesde la parte superiorde la rampa al obstáculo más cercano

• Ancho mínimo915 mm (3')• Pendientemáximadela rampa1:12

• Pendientemáximade 1:10paralados abocinados

.1220 mm (4') mínimopara tráfico ·2135 mm (7') mínimopara tráfico de dosde una sola vía;de preferencia vías; de preferencia2440 mm (8')1525 mm (5')

• Véase9.03 para el dimensionamientode la escalera

• 1220 mm (4') mínimoparados personas caminandoalineadas;de preferencia1830 a 2440 mm (6' a 8')

• 915 mm (3') mínimopara un solo andador

• 1830 mm (6') mínimoenposiciónadyacente al cajónde estacionamiento dondelos automóviles puedenobstruir el andador--""0-. Dimensiónmínimade la huella280 mm (11")

• Peraltemínimo100 mm (4"); peralte máximo180 mm (7")

Rampas de gu.arnición

• Se requierenrampas en la guarnición siempre queuna ruta de acceso cruce una guarnición.

• La superficie de la rampadebeser estable, firme yantiderrapante.

• Las guarniciones redondeadas son permisiblesdonde los peatones normalmente no caminan através de la rampa.

Lineamientos de accesibilidad ADA

• Evite las irregularidades superficiales que puedanimpedir el tránsito de sillas de ruedas.

• Instale tiras de advertencia táctiles para los cie­gos en los cambios de pendientey en las áreas devehículosde alto riesgo.

• VéaseA.03 ADA Accessibility Guidelinespara loslineamientosde accesibilidad.

Senderos de bicicletas

• Suministrar accesorios atractivos, como bancas,botes de basura e iluminación.

Escaleras exteriores

• Tres peraltes como mínimopor tramo de escalera.• Se requierenpasamanos en escaleras que tengancuatro o más peraltes, o si existen condicionesdehielo.

• Minimizar los conflictos con las calzadasy las áreas de estacionamiento.

• Suministrar tracción en áreas sujetas acondicionesde hielo.

• Pendientemínimade 0.5% para el drenaje,de preferencia1.5%.

CIRCULACiÓN DE PEATONES TI .23

• Altura libre mínima de 2285 mm (7'-6").

• 3555 mm(11'-8")

H ------r-

~

• Radiode 1220 mm (4'• Radiode 6095 mm

Estacionamientos residenciales y garages

• Mínimo3355 mm (11')

• 7315 mm (24')

• 6705 mm (22'-0")

Calzadas privados

• Pendientemáxima1:6;de preferencia1:10• Pendientede transición igual a la mitad dela pendienteprincipal

Radio interior de giro• Automóvil: 3660 mm (12')• Ambulancia:5485 mm (18')• Autobús: 9755 mm (32')• Camiónde bomberos:10 365 mm (34')• Camioneta/remolque:8535 mm (28')

Radioexterior de giro• Automóvil: 6705 mm (22')• Ambulancia:9145 mm (30')• Autobús: 16,460 mm (54')• Camiónde bomberos:14630 mm (48')• Camioneta/remolque:15240 mm (50')

""" ....,-­...._,,'/'

,-I,,

III:I••

Q:!. MínimoI I

: 5285 mmI; (17'-4")•I

~I/.,'

• Mínimo760 mm(2'-6")

• Losa inclinada para el drenaje

• 6350 mm(20'-10")

l' ,• Mínimo915 mm (3'-0")desde el tope de neumáticoshasta el muro o el alma­cenamiento

• Carril de en­tronque de3355 mm(11')

• Radiode 6095 mm (20');mínimo4570 mm (15')

• Uncarril: 3960 mm (13');3050 mm (10') mínimo

• Doscarriles: 6705 mm (22');mínimo5485 mm (18')

• Radiode 6095 mm(20'); mínimo4570 mm (15')

• Arrimadero de carga: 3050 a3660 mm (10' a 12') de ancho;10 a 15m (35' a 50') delongitud

TI .24 CIRCULACiÓNDEVEHíCULOS

Mínimo1525 mm (60")para el corredor de acceso,6 m (20') de longitud parazonas de carga de pasaje­ros adyacentes y paralelasal espacio para queelvehículose orille,

• Los corredores de accesopara los cajonesde estacio­namientoy para las zonasde carga de pasajeros debenser parte de la ruta deacceso de traslado a laentrada del edificio o de lainstalación,

• Anchomínimo2440 mm (96")• Mínimo1525 mm (60") parael corredor de acceso; puedeser compartido por dos cajonesde estacionamiento queseanaccesibles,

• Identifique los cajonesde estacio­namiento para discapacitadoscon un letrero quemuestre el ;;;==:::J;;;;;;;....IL..==JIL"""- JL..:=__¡~ _+---------símbolo internacional paradiscapacitados,

• Los cajonesde estaciona­miento para vansque usanpersonasdiscapacitadasdebentener unaaltura librede2490 mm (98") y un corredorde acceso de cuandomenos2440 mm (96") de ancho,

Lineamientos de accesibilidad ADA

• Las leyes locales,estatales y federa­les regulanel númerode espacios ac­cesiblesquese requieren,

• Ubicar los cajonesde estacionamientoaccesiblestan cerca comosea posiblede la entrada del edificio o de la insta­lación,

• Pendientemáximade 1:50 para espa­cios y corredores de acceso

Rampas de garage

• La pendientede transición es igual a lamitad de la pendientede la rampa;longitud de 3050 mm (10'),

~+"

b;iE__:I,-_...J.~'~~~--------~~~~~~~~~~--~~

• Altura libremínima2135 mm (7'-0")

Estacionamientos

• Pendientede 1%a 5% paradrenaje,se recomiendade 2%a 3'/,

Cajones de estacionamiento• Automóviles estándar: 2590 a 2745 mm(8'-6" a 9'-0") X 5485 a 6095 mm __ -L-_-(18'-0" a 20'-0") r--l\.

• Automóviles compactos: 2440 mm L....f(8'-0") X 4875 mm (16'-0")

Dimensiones del vehículo• Automóvil compacto: 1725X 4875 mm r(5'-8" X 16'-0")

• Automóvil estándar: 1980 X 5485 mm(6'-6" X 18'-0")

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~d;,d,'2mmm(#~ ~ ~ ¡ ~gl§1~ ~ ~• Espacio libre para andador -..:,:.;:.;1r---------------------------------------• 760 mm (2'-6") hasta el andador o elwpe de neumáticos ----- ----

• Guarnicióno tope deneumáticos

ESTACIONAMIENTO DE VEHíCULOS TI .25

Unmedionatural de estabilización incluye los cementan­tes de suelo-vegetación que inhibeo evita la erosión me­diante una cubierta vegetaly al formar unadensa red deraícesquecementanal suelo.

___ o Los gabionesson canastas de alambre recubiertas conPVC,llenas con piedrasy apiladas para formar un con­trafuerte o unaestructura de retención,o como piedra­plénpara estabilizar un terraplén.~~§~~'-----_.Material geotextil o arena y grava graduadas para eldrenaje.

Tambiénse puedenemplear encubadoso muros de arco­nes para retener y proteger los terraplenes empinados.

~---. El encubadoes una armazón celular de miembroscua­drados de acero, concreto o madera, ensamblado encapas en ángulorecto, y llenocon tierra o piedras.

.~--------. Un muro de arcones es una contención por gravedadformado con unidadesde concreto precoladomodularesapiladas e intertrabadas con los huecosrellenadosconpiedrao grava trituradas.

El principalmediomecánicopara proteger un terraplén dela erosiónes un revestimientode piedrapléno de gabiones(cantos rodados).

----------..:. El piedraplénes una capa de piedras quebradas irregu­larmente y de tamaño mediano que se colocan en lapendientede un terraplén para evitar la erosiono

t>.L----------.La profundidadde la capa debeser mayor que el tama­ño máximode la piedra.Material geotextil o arena y grava graduadas para eldrenaje.

Los taludes requieren algún medio de estabilización siestán sujetos a la erosión por el escurrimiento directo delagua superficial. La necesidadde estabilización puedere­ducirse desviando el escurrimiento directo en la partesuperior del talud, o creando una serie de terrazas parareducir la velocidaddel escurrimiento directo.

TI .26 PROTECCiÓNDETALUDES

• Paraevitar el asentamiento de un muro de contención,la fuerza vertical (W) no debeexcedera la capacidad decarga del suelo (B. C.),dondeW = pesodel muroy cual­quier porción de suelo que ejerza una presión sobre labase más el componente vertical del empuje del suelopara un muro con sobrecarga. Usando un factor de se­guridad de 1.5,B. C. 2:: 1.5W/A.

• Paraevitar el deslizamiento de unmurode contención,elpeso compuesto del muro multiplicado por el coeficientede friccióndel sueloquesustenta al muro(WX C. F.) debecontrarrestar el empuje lateral sobre el muro (T). Usan­do un factor de seguridad de 1.5,W X C.F.2:: 1.5T.

~~ __ --- • La presiónpasivadel sueloqueestriba en el nivelinferiordel muro ayuda a resistir el empujelateral (T).

-::::r;1r:::~:i~-----'Un rediente también aumenta la resistencia del muro alF deslizamiento.

Coeficientespromediode fricción: grava,0.6; limo/arcillaseca, 0.5; arena, 0.4; arcilla húmeda,0.3.

• El empujetiende a voltear al muro alrededor del piede labase.

• Paraevitar que un muro de contención se voltee, el mo­mento resistente (Mr) del pesocompuestodel muroy decualquierporciónde sueloqueejerza una presiónsobreelpiede la base(WX d) debecontrarrestar al momentodevolteo (Mo) creado por la presión del suelo (T X H/3).Usandounfactor de seguridadde 2, Mr 2:: 2Mo'

Un muro de contención puede fallar por volteo, desliza­miento horizontal o asentamiento excesivo.

Suponer33° comoel ángulode reposode la mayoríadelos suelos.Véase1.05 para el ángulode reposode terra­plenesde suelo sin revestir.

Lasobrecargaes unacargaadicional,quees lade la tierraque está por encimadel muro de contención.La líneadeempujees paralelaa la pendientede la sobrecarga.

• T = 0.833 X S(H + H')2/2 (para unmuro de contención con sobrecarga)

::c

• S = pesode suelo retenido;valor típico de 1600 kg/m3

(100 Ib/pie3)• W= pesocompuesto del muroque actúa pasando por elcentroide de la sección

• R = resultante de Ty W

• T = presióntotal o empuje

• T = 0.286 X SH2/2

Unmuro de contención debediseñarse y construirse paraque resista la presión lateral del suelo que se retiene.Esta presión activa aumenta proporcionalmente desdecero en el nivelsuperior de la cuesta hasta un valor máxi­mo en la profundidad máximadel muro. Puedesuponerseque la presión total o empujeactúa pasando por el cen­troide del patrón triangular de distribución, a un terciopor arriba de la basedel muro.

Cuandoun cambio en la elevacióndel suelo excedesu án­gulo de reposo,se hace necesario un muro de contenciónpara retener la masa de tierra enel lado cuesta arriba delcambiode pendiente.

MUROS DE CONTENCiÓN TI .27

• Suministrejuntas de control vertical @ 7620 mm(25')centro a centro y juntas de expansiónvertical a cadacuarta junta de control.

• ~azapata debeprolongarsedebajodel nivelde penetra­ciónde la heladao 610 mm(2') debajode la rasante denivel más bajo, cualquiera.............que sea mayor. ~._._.-

.~ .. _--. Mínimo51mm(2")• Mínimo75 mm (3")

.~ __ • Colchónde drenado con material geotextil o rellenodegravaporosa

....._-_. Lloraderasde51mm(2") dediámetro @ 1220-1830mm(4'-6') centro a centro, o mangueraperforada inclinadaa una salida lejosdelmuro

• Puederequerirsede unsistema dedrenajeparaaliviar laacumulaciónde la presiónhidráulicadetrás del muro.

Muro en cantilever tipo lEste tipo de muro de contención se usa cuando el muroestriba en un linderou otra obstrucción.

Muro con contrafuertesUn muro con contrafuertes utiliza muros transversalescon forma triangular para dar rigideza la losa vertical yañadir peso a la base. Los contrafuertes se colocan aintervalos regulares iguales a la mitad de la altura delmuro.

Muro en cantilever tipo TLos muros en cantilever de concreto reforzado se usanpara muros de retención de hasta 6096 mm (20') dealtura. Porencimade esta altura, se empleanmuros concontrafuertes.

• El escarpese refierea lacara con pendiente in­vertida de unmuroa me-dida que sube, lo tJuepuedecompensar la ilu-sión de que el muro senos vieneencima.

• Acero por temperaturapara muros de más de255 mm(10")deespesor.

• Refuerzo con acero es­tructural.

• 0.6 H _- __ :---~_.J..(1.0 H con sobrecarga)

(0.9 H con sobrecarga)

~ Muro de gravedadUnmuro de contenciónde gravedadresiste el volteo y eldeslizamiento únicamentepor el pesoy el volumende sumasa.Losmurosdegravedadpuedenusarse paraestruc­turas de retenciónmenoresque3048 mm(10') dealtura.

Muros de contención de concreto reforzadoLos siguientes lineamientos de diseño son solamentepara un diseño preliminar.Consultar a un ingenieroespe­cializadoenestructuras parael diseñofinal, especialmen­te cuando un muro de contención se construya en sueloadversoo esté sujeto a sobrecargao a cargas vivas.

205 mm(8")

TI .28 MUROS DE CONTENCiÓN

(1'-4")Muro de piedra seco

• Suministre una subbasegranularcompactada biendrenada; no esnecesario que la base se prolonguehasta el nivelde penetracióndela helada.

• El piede unmuro de piedra con morterodebe prolongarsemás abajo queel nivelde penetraciónde la helada.

Muro de revestimiento de lodrillo• Zapata de concretode 205 X 610 mm(8" X 24")

Unidadesde mampostería de concreto de205 mm (8")Unidadesde mampostería de concrete de305 mm (12")

• Anclas galvanizadas

• Revestimientede ladrillo de 100 mm (4")

Remate de ladrillo o de piedra

(4' -6') centro a centro• Tuberíade drenaje perforadainclinada hacia una salidalejos del muro

• Drende grava para muros de más de610 mm (2') de altura

Tobloestoco de elementos horizontoles demodera

• El macizode anclajeesunamasa de madera,piedrao concretoenterrada en el suelocomo ancla; se usapara muros de más de 915 mm (3') dealtura y se coloca a 1830 mm (6'-0")entre centros

• Piezasde madera tratada a presiónde4 X 6 o 6 X 6 colocadas conjuntastraslapadas y escarpiadas o enlazadascon varilla de acero galvanizado@ 1220 mm (4'-0") centro a centro

• Ancla horizontal

Enmuros de contención relativamente bajos se puedeem­plearmadera y concrete, ladrillo o mamposteríade piedra.

MUROS DE CONTENCiÓN TI .29

Materiales de pavimentación• Consultar al proveedor local en cuante a disponibilidad de formas, tamaños, colores,texturas, propiedadesde absorción, resistencia a la compresiónyrecomendacionesde instalación.

• Cantería: el ancho y la longitud varían;25-51 mmde espesor (1"-2" de espesor)

• Pedruzcode granite: cuadrado de100 o 150 mm;150 mmde espesor(cuadrado de 4" o 6"; 6" de espesor)

• Bloquede rejilla o para césped:90 mm (3'/t) de espesor

• Adoquinador de ladrillo: 100 X 100,205, 305; 25-57 mmde espesor(4" X 4", 8", 12"; 1"-2" de espesor.

• Adoquinadores entretrabados: 64-90 mm(2'/'''-3'/''') de espesor

• Adoquinador de loseta de concreto:cuadrado de 305, 455, 610; 38-75 mm (12", 18", 24"; 1'/'''-3'') deespesor

• Pendientemínimade 1% para el drenaje; el pa­vimente muy texturizado puede requerir unapendiente mayor.

• El pavimente recibeel desgaste del tráfico, protege a labasey transfiere la carga a la estructura base. Existendos tipos de pavimento: flexibley rígido.

j .La base es un cimiente de agregado biengraduado que~I~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~!~f!transfiere la r:arga del pavimento a la subrasante. Iam-E bién evita la inmigración hacia arriba del agua capilar.Las cargas pesadas puedenrequerir una capa adicional

PT.IIC::.I.oL..oI-una subrasante de agregado más grueso, como piedra,~~~~~~~~I;~I~il~I~IIII~111triturada.~ ~~~~~iI-----_.La subrasante, que finalmente debe sustentar la cargadel pavimento, debe ser suelo no perturbado o rellenocompactado. Debidoa que puederecibir humedadprove­niente de la infiltración, debe tener una pendiente parael drenaje.

Los pavimentos flexibles, que consisten en piezas unita­rias de pavimentaciónde concreto, ladrillo o piedracoloca­das sobre un lechode arena, son ligeramente elásticos ydistribuyen las cargas a la subrasante de manera radial.Requierende cantos de madera,acero, piedra,mamposte­ría o concreto para restringir el movimiento horizontal delmaterial de pavimentación.

Los pavimentes rígidos, como las losas de concreto refor­zado o las unidadesde pavimentaciónargamasadas a unalosa de concreto, distribuyen sus cargas internamentey las transfieren a la subrasante sobre un área amplia.Requieren de refuerzo y de una extensión del materialbase a lo largo de sus cantos.

La pavimentación suministra una superficie de desgastepara tráfico de peatenes o de vehículosen el sitio. Es unaestructura compuesta cuyo espesor y construcción serelacionan directamente con el tipo y la intensidad deltráfico y de las cargas que debe soportar, así como lacapacidad de carga y la permeabilidadde la subrasante.

TI .30 PAVIMENTOS

Detalles del pavimentado

",-,-,-,_•• Mezcla para la capa vegetal superior parael céspedo la cubierta vegetalLechode asiento de arena de 51mm (2")

7.J11:~~~-· Agregado compactado de 51-150 mm(2"-6")

Bloquepara césped

Base rígida

r7~~~~'~~~~II-.Lechodeasiento bituminosode19mm('/.")t:~"7;;r7~~:';;"7~;;¡~~_. Losa de concreto de 100 a 150 mm

(4" a 6")

Agregadocompactado, si se requiere

Pavimentadoresde ladrilloo de concreto

• Subrasante compactada o suelo sin per­turbarBase flexible

• Piedraal azar

• Matatenasromanas

Condiciones de canto

• Canto o guarniciónde ma­dera tratada a presiónde2x, 4x, o 6x

• Capade 51mm (2") de as-tillas de madera,piedratriturada o confitillo

• Basede 51mm (2") demezclade suelo­cementoo piedratriturada

• Estacas de madera trata-

da a presiónde 2 X 2 ó ..._~~~~~~~~~2 X 4, de 610 mm (24")de longitud, @ 915 a1220 mm (3' a 4') entrecentros

• Elementopavimentadorco­locado en direcciónverticalsobre lecho de mortero; elelemento puede prolongar-.-::::.~~se '1> adicionalde su altura ~~~~~para formar la guarnición.

• Zapata deconcreto

• Elementopavimentadorso­bre lechode mortero, asen._-_~~~;'~:;:.:¡:~tado de cara o de canto -

• Zapata de concreto; colo­que grava bajo la zapatasi el nivelde penetracióndela helada es más profund_o_~~~~~~~~~que la zapata.

• Bloquepara césped• Espinazode pescado • Trabazónde cestointercerrado intercerrada

• Octágonoy punto• Trabazónde cestointercerrada

• Espinazodepescado

• Trabazónapilada • Trabazónde cesto

Diseños para pavimentos

• Sillería en hiladas

• Trabazónamericana

I I I I

II

III

PAVIMENTOS TI .31

Escala

PlANTA DEl SITIO

---------®o

®

20. Referenciasa los dibujosy detalles relacionados.

3. Descripciónlegalde la propiedad4. Fuentey fecha del levantamiento topográfico5. Descripciónde los linderos:dimensionesde los linde­

ros, sus rumbos en relacióncon el norte, los ángulosde las esquinasy los radios de curvatura

6. Linderosde contrato o de proyecto, si son diferentesde los linderosdel sitio

7. Flechadel norte magnéticoy escala del dibujo8. Ubicacióny descripciónde los bancosde nivel,los cua­

les establecen los puntos de referencia para la ubi­cacióny las elevacionesde la construcción nueva

9. Identificacióny dimensionesde las calles y callejonesadyacentes y otros derechosde vía públicos

10. Ubicacióny dimensionesde cualquierderechode pasoo derechode víaqueatraviese al sitio

11. Dimensionesde los derechosde vía requeridos por elreglamentode zonificación

12. Ubicacióny tamaño de las estructuras existentes yuna descripción de cualquier demolición que sea re­querida por la nuevaconstrucción

13. Ubicación,forma y tamaño de las estructuras pro­puestas para la construcción, incluyendolosalerosdelos techos y otras salientes

14. Ubicacióny dimensionesde los andadores, lugaresdeestacionamiento y áreas de estacionamiento

15. Ubicaciónde los serviciospúblicosexistentes: tuberíasmaestras de agua,drenajesanitario y pluvial,líneasdegas, líneas de energíaeléctrica, líneas telefónicas ydecable,hidrantes para incendio,así comopuntos pro­puestos de las conexiones

16. Curvasde nivelexistentes, curvas de nivelnuevasy larasante terminada de los lugares de estacionamien­to, de los andadores, prados u otras superficies me­joradas después de terminar la construcción o lasoperacionesde nivelación

17. La vegetaciónexistente queva a permanecery la queva a ser retirada

18. Características hidráulicas existentes, como bajialeso canalitos, arroyos, planiciesde inundación,cuencascolectoras o riberas

19. Características propuestas para la arquitectura depaisaje,comocercas,muros de contencióny plantíos;si es muyextenso,el paisajey otras mejorasdel sitiopuedenmostrarse en una planta de sitio aparte

La informaciónde la obra o planta del sitio ilustra las ca­racterísticas existentes naturales y artificiales de un si­tio y describe la construcción propuesta en relaciónconestas características existentes. Por lo general, basán­dose enel mapatopográfico de un ingeniero,la planta delsitio es una piezaesencialde un conjunto de documentosde construcción. Unaplanta de sitio completa debeincluirlos siguientes elementos:

1. Nombrey direccióndel dueñode la propiedad2. Direcciónde la propiedad,si es diferente de la direc­

ción del dueño

TI .32 INFORMACiÓN DE LA OBRA

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INFORMACiÓN DE LA OBRA TI .33

principalessoncia de norte ablecenenmojones -ra grandes áreas -guía son líneasderte a sur que seas de corrección8.62 km (24 mi-

I oeste de los ---l

fJ ~~v-1--'

ipales.ngoson líneasde ~rte a sur ubicadas

~ / ~.66 km (6nos guía.

~l../- ,/ -'-oeete, -

......••..•.k'" Irrección son líneas !~este a oeste ubi-

T J'~""""/ /,/los de 38.62 kmrte y al sur de .ara corregir lalos meridianosencias este-oeste. f\:J*=

'\1\ \'"

\

I

Una sección es una de las 36 subdivisionesnumeradas de un township, de aproxima­damente 2.59 km2 o 640 acres (una millacuadrada) y adicionalmente subdividida enmitades, cuartos y cuartos de cuartos.

El rangoes unade unaserie dedivisionesnu­meradas hacia el este o al oeste de un meri­diano guía y que consiste en una hilera deáreas unitarias de seis millas cuadradas queestán numeradasal norte o al sur de una lí­nea base.El township (área urbana) es unárea unitariade terreno, de aproximadamente 93.2 km2(6 millaspor lado)quecontiene36 secciones.

El sistema rectangular para levantamientotopográfico se basa en una cuadrícula modi­ficada de meridianosprincipalesy meridianosguía,así como líneasbaseeste-oeste.

La descripción legal de un sitio consiste en lar=r=:» ubicacióny los linderosde un lote específicode\ terreno, basándoseen un levantamiento topo-

, • gráfico conteodolito o enun sistema rectangu-, '\ lar de levantamientotopográfico, o hechoen re-

• ferencia a una poligonalya levantada..• En un levantamientocon teodolito se registra

" el rumboy la longitudde cada linderode un 10-" te de terreno, comenzandoen un punto de re-

", /,' ferenciaya conocidoy recorriendola periferia" de la poligonalhasta regresaral lugarde inicio.

" • Una poligonal es un documento legal que"'.. describe la ubicación, los linderos y las di­

mensionesde una porción o lote de terreno,incluyendolas aprobacionesde la comisióndezonificación y planificación, los derechos depaso y las restricciones, y para una subdi-visión, las líneasdivisoras de calles, cuadrasy lotes,y la numeracióny dimensionesde cadalote.

• Las líneasde cade referenciadecadas a interva(24 millas) al nouna líneabase pconvergenciadeigualar las dista

• Líneabase este

• Los meridianosreferenciade noubicanentre línea intervalos de 3Ilas) al este y ameridianosprinc

• Las líneasde rareferenciade noa intervalosde 9entre los meridia

• Los meridianoslíneasde referensur que se estaimportantes pade terreno.

TI .34 DESCRIPCiÓNDELSITIO

2.02 Eledificio2.03 Sistemas de construcción2.05 Reglamento de construcciones2.06 Tipos de construcción2.08 Cargos en los edificios2.09 Cargos de viento2.1O Cargos sísmicos2.11 Fuerzas estructurales2.12 Equilibrioestructural2.13 Columnas2.14 Vigas2.15 Cloros de los vigas2.16 Armaduras2.17 Marcos y muros2.18 Placas2.19 Unidades estructurales2.20 Cloros estructurales2.21 Patrones estructurales2.22 Estabilidad lateral2.24 Estructuras de gran altura2.25 Arcosy bóvedas2.26 Domos2.27 Cascarones2.28 Estructuras con cables2.29 Membranas2.30 Juntos y conexiones

~

El EDIFICIO

Un sistema puede definirse como el conjunto de par­tes interrelacionadas e interdependientes que formanun todo unificado más complejoy que sirven a un propó­sito común.Unedificio puedeentenderse como un cuerpofísico de varios sistemas y subsistemas que necesaria­mente debenestar relacionados,coordinadose integradosunos con otros, así como con la forma tridimensional y laorganizaciónespacial del edificio en conjunto.

En este libro son de interés primordial los sistemas fí­sicos que definen,organizany refuerzan el ordenamientoperceptivoy conceptual de un edificio.

• Ladefinición,la escala, la proporcióny la organizacióndelos espacios interiores de unedificio

• El ordenamientode las actividades humanasmediantesu escalay sus dimensiones

• La zonificación funcional de los espacios de un edificiode acuerdocon el propósito y el uso

• El acceso a las rutas dedesplazamientoy circulacioneshorizontales y verticales enel interior del edificioLas cualidades sensiblesde un edificio son la forma, elespacio,la luz,el color, la textura y el patrón

• El edificio como un componenteintegrado dentro de losambientes natural y de la construcción.

Arquitectura y construcción de edificios no son necesa­riamente unay la misma cosa. Parael diseñoy construc­ción de unedificio,es necesarioconocer bien los métodospara el ensambladode diferentes materiales, elementosycomponentes.Sin embargo,este conocimiento,aun cuan­do capacita para hacer arquitectura, no garantiza el co­nocimiento práctico de la construcción de edificios. Unconocimiento práctico de la construcción de edificios essolamente unode los varios factores críticos para ejercerla arquitectura. Cuandose hablade la arquitectura comoel arte de la construcción, deben considerarse los si­guientes sistemas conceptualesde orden,además de lossistemas físicos de la construcción:

~.02 EL EDIFICIO

Notos sobrematerialesCapítulo 12

Elsitio de construcciónCapítulo1

,.~. Sistemas de,,;;,~ cimentación

-:':'i'... Capítulo 3

--'--1-- Trabajo de terminadoCapítulo10

. Sistemas de murosCapítulo5

. Sistemas mecónicos yeléctricosCapítulo11

Puertos y ventanosCapítulo8

~~~::afi!:~~~~IIt-~~-_. Construcción especialCapítulo 9

Sistemas de pisoCapítulo4

Protección térmico ycontra lo humedadCapítulo7

. Sistemas de techoCapítulo6

Sistemas mecánicosLos sistemas mecánicossuministran servicios esencialespara el edificio.• El sistema de abastecimiento de agua suministra aguapotable para consumohumanoy para saneamiento.

• El sistema de drenajeelimina los desechosy la materiaorgánicade un edificio.

• La calefacción. la ventilación y los sistemas de aireacondicionanlos espacios interiores de un edificio parala comodidadambiental de los ocupantes.

• El sistema eléctrico controla. midey protegeel suminis­tro de energíaeléctrica de unedificio.Asimismo.distri­buyede una manerasegura la energía.la iluminación.laseguridady los sistemas de comunicación.

• Los sistemas de transporte vertical trasladan perso­nas y bienesde un nivela otro enedificios de altura me­dia y de gran altura.

• Los sistemas contra incendiodetectan y combaten losincendios.

• Las estructuras de gran altura también pueden re­querir sistemas de disposiciónde desechosy sistemasde reciclado.

Elsistema de envolventeEl sistema de envolventees la cáscara o envoltura de unedificio. que consiste en el techo. los muros exteriores.las ventanas y las puertas.• El techo y los muros exteriores protegen a los espaciosinteriores de las inclemenciasdel clima y controlan lahumedad.el calor y el flujo de aire a través de la forma­ción de capas con los ensambladosde construcción.

• Los muros exteriores y los techos también amortiguanel ruidoy proporcionanseguridady privacidada los ocu­pantes de un edificio.

• Las puertas permiten el acceso físico.• Las ventanas dejan pasar la luzy el aire.y permitenad­mirar el panorama.

• Los muros interiores y las particiones dividenel interiorde unedificio en unidadesespaciales.

Elsistema estructuralEl sistema estructural de un edificio se diseñay se cons­truye para sustentar y transmitir con seguridad al suelocargas aplicadas gravitacionales y laterales sin sobre­pasar los esfuerzos permisiblesen sus miembros.• La superestructura es la prolongaciónvertical de unedi­ficio por arriba de la cimentación.

• Las columnas.las vigasy los murosde carga sustentanlas estructuras de los pisos y de los techos.

• La subestructura forma la cimentaciónde unedificio.

SISTEMAS DE CONSTRUCCiÓN ~.03

Prócticas de construcciónf---- ..Requerimientosde seguridad

• Toleranciasprevisiblesy ajuste apropiado• Conformidadcon los estándares y las garantías indus­triales

• Divisióndel trabajo entre el taller y el campo• Divisiónde las actividades y coordinaciónde las espe-cialidades de construcción

• Restricciones de presupuesto• Equipode construcción que se requiera• Tiemporequeridode edificación• Prevencionespara clima inclemente

Impacto ambiental• Conservaciónde energíay de recursos mediante la ubi­cacióny el diseñodel edificio

• Eficienciaenergética de los sistemas mecánicos• Uso de materiales eficientes en cuanto a recursos ymateriales no tóxicos

Consideraciones económicas• Costo inicial, que incluyematerial, transporte, equipoylos costos de manode obra

• Costos del ciclo de vida útil, que incluyenno solamenteelcosto inicial,sino también los costos demantenimien­to, consumode energía,vida útil, costos de reemplazoeinterés del capital invertido

Restricciones de reglamentoCumplimiento con los ordenamientos de zonificación ycon el reglamento de construcción

Cualidades estéticas• Relacióndeseabledel edificio con su sitio, con las pro­piedadesadyacentes y con el vecindario

• Cualidades preferidas de forma, volumen,color, patrón,textura y detallado

Requerimientos de funcionamiento• Compatibilidad estructural, integración y seguridad• Resistencia al fuego, prevencióny seguridad• Espesor permisible o deseable de los ensamblados deconstrucción

• Control de los flujos de calor y de aire a través de losensambladosdel edificio

• Control de la migracióny de la condensacióndel vaporde agua

• Acomodo del movimiento del edificio debido a asenta­mientos,deflexiónestructural y expansióno contraccióncon cambios de temperatura y humedad

• Reducciónde ruido, aislamiento del sonido y privacidadacústica

• Resistencia al desgaste, la corrosión y el intemperismo• Requerimientosde acabados, limpiezay mantenimiento• Seguridad en el uso

La manera en la cual se seleccionan,se ensamblany seintegran los diferentes sistemas de construcción en la edi­ficación debeconsiderar los siguientes factores:

• La U.S. Occupational Healthand Safety Act (OSHA)regulael diseñode los lugaresde trabajo y establece losestándares de seguridad bajolos cuales debeconstruirseun edificio.

~.04 SISTEMAS DE CONSTRUCCiÓN

Otros reglamentos importantes• El National Electrical Codees publicadopor la NationalFire Protection Association (NFPA) para garantizar laseguridadde las personasy la salvaguardade los edi­ficios y su contenido de los riesgos que surgendel usode la electricidad para la luz, la calefaccióny la energía.

• El Ufe Safety Gode,también publicado por la NFPA,establece requerimientos mínimos para la seguridadcontra incendios,la prevencióndel peligro por incendio,humoy gases, los sistemas de alarma y de detecciónde incendio,los sistemas de extinguidoresde incendioy las salidas de emergencia.

• El Safety Cede for Elevators and Escalators es pu­blicado por el American National Standards Institutepara fijar las normas de seguridad para elevadoresyescaleraseléctricas.

Reglamentos adicionalesAdemás de estos modelosde reglamento, los reglamen­tos adicionales se desarrollan para regular otros as­pectos de la construcción, como la plomeríay el trabajomecánico.Aun cuando los estados o las municipalidadeslocales puedan desarrollar algunos de ellos, la mayoríason publicadospor los mismosgrupos queeditan los mo­delos de reglamentos.

-

Tipo de (onstru(dón• Véase2.06Cada modelode reglamentoestá basado en el funciona­

miento y estipula cómodebe funcionar un componenteosistema específico sin suministrar necesariamente losmedios que debenemplearsepara alcanzar los resulta­dos. Es frecuente la referenciaa los estándares estable­cidos por la American Society for Testing and Materials(ASTM),el AmericanNational Standards Institute (ANSI)y otras sociedades técnicas y profesionalespara indicarlas propiedadesdeseablesde unmaterial o de un compo­nente y los métodos de ensayo requeridospara verificarel funcionamientode los productos.

f-----Jl"¡ Ahura y área máximas

O(upación O uso• véase 2.07

-

Los modelos de reglamento también establecen están­dares para el diseño estructural, la construcción de mu­ros, pisos y techos, los sistemas de protección contraincendio, los medios para la evacuaciónde emergencia,la luz natural y la ventilación, la accesibilidad para losdiscapacitados, y la eficienciaenergética y conservaciónde energía.

• Actualmente se está desarrollando el InternationalBuilding Gode (IBC) por el International Code Council(ICC)para su pronta publicación.Aun cuando éste seráel primer modelode reglamentounificado en la historiade Estados Unidos, no se sabe cuánto tiempo demo­rará la adopcióncompleta de este reglamento.

• En el caso particular de México,se aplican los regla­mentos de construcción vigentes en la Ciudadde Méxi­co, D. F.

Aun cuando los modelos de reglamento difieren en de­talle, están organizadosde manerasimilar. Cadaunoco­mienza con la definición de categorías del uso o de laocupación y de los tipos de construcción de acuerdocon el grado de incombustibilidady de combustibilidad.Cada modelode reglamentoestablece entonces las limi­taciones de altura y de área en relacióncon la ocupacióno el usode unedificioy del tipo deconstrucción empleada.

• El National Building Coaees desarrollado y publicadopor Building Officials and CodeAdministrators lnter­national, Inc. (BOCA)y se usa principalmenteen el no­reste de Estados Unidos.

• El UniformBuildingCede (UBC)es desarrollado y publi­cado por la International Conferenceof BuildingOfficials(ICBO)y se usa principalmenteenelcentro y eloeste deEstados Unidos.

• El Standard Building Cede (SBC) es desarrollado ypublicado por la Southern Building Cade Conference(SBCC)y se usa principalmenteen el sureste de Esta­dos Unidos.

Modelos de reglamentoLosmodelosde reglamentoson reglamentosdeconstruc­ción desarrollados por las organizacionesnacionalesdefuncionarios del reglamento de construcciones, socie­dades profesionales y gremios de oficios para que losadopten las comunidades locales. Si es necesario mo­dificar o agregar ciertas disposicionespara enfrentar re­querimientos o preocupacioneslocales, los modelos dereglamento puedenser promulgadosy enmendadosporla municipalidad.

Actualmente existen tres modelosde reglamento princi­pales:

Las dependenciaslocales de gobiernoadoptan y promul­gan el reglamentode construcciones para regularel dise­ño, la construcción, la alteración y la reparaciónde losedificios con objeto de proteger la seguridad, la salud yel bienestar públicos.

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES ~.OS

Requerimientos de lo dosificoción de lo resistencio 01 fuego (horas)Construcción incombustible Construcción combustible

Elemento de construcción Tipo I TIpo 11 Tipo 111 TIpo IV Tipo VSin Sin Modero de combustión Sin

Protegido 1 hora protección 1 horo protección lento (Hn 1 hora protección

Marco estructural 3-4 2 Ninguno Ninguno 10HT NingunoMuros exteriores de carga 3-4 2-4 Ninguno 2-4 2-4 2-4 NingunoMuros exteriores sin carga Varíacon la distancia del linderoy de las estructuras adyacentesMuros interiores de carga 3-4 2 1 Ninguno 1 Ninguno 1 NingunoConstrucción del piso 2-3 2 1 Ninguno 1 Ninguno HT NingunoConstrucción del techo 0-2 0-1 0-1 Ninguno 1 Ninguno HT NingunoMuros contra incendio 4 3-4 2 2 2-4 2-4 2-4 2-4 2Escalerasde emergenciay

cercamientos 2 2 2 2 2 2 2 2 2Cubos 2 2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2

• La siguiente tabla esboza los grados requeridosde re­sistencia al fuegode loselementosde construcción paralos diferentes tipos de construcción. Consultar el regla­mento de construcciones para requerimientosmás es­pecíficos.

• Véase el apéndicepara el grado de resistencia al fuegode ensambladosrepresentativos de construcción.

• Los edificios de tipo I son de construcción incombusti­bley tienen una retícula estructural de acero, concretoreforzadoo mampostería reforzada.Losedificiosdetipo 11son similaresa losedificiosde tipo Icon excepciónde una reducción en el grado requeridode resistencia al fuego de los elementos de construc­ción.

• Los edificios de tipo III tienen muros exteriores incom­bustibles y una retícula estructural de acero, concreto,mampostería o madera.

• Los edificios de tipo IVtienen muros exteriores incom­bustibles, una retícula estructural interior de maderasólida o laminada de tamaños mínimos específicos ypisos sin espaciosocultos.

• Losedificiosde tipo Vtienen elementosde construccióncon el grado de resistencia al fuego especificado en elreglamentode construcciones.

• Paraque unaconstrucción sea del tipo protegido se re­quiereque tenga en su totalidad una hora de resisten­cia al fuego.

• Unaconstrucción del tipo no protegido notiene requeri­mientos de resistencia al fuego con excepciónde los re­cintos de los cubos y de las salidas o si el reglamentode construcciones requiereprotección de los muros ex­teriores debidoa su proximidada un lindero.

Los reglamentosde construcciónclasifican la construcciónde unedificiode acuerdocon la resistencia al fuegode suscomponentesprincipales:el marco estructural, los murosexteriores de carga y sin carga, los muros interiores decarga, los divisorespermanentes,los ensambladosde piso,plafón y techo, las escalerasy los recintos para cubos.

~.06 TIPOS DE CONSTRUCCiÓN

Ejemplos de grupos de ocupaciónA Usocolectivo

Auditorios. teatros. estadiosB Negocios

Oficinas.tiendas al menudeo.restaurantesEducativoEscuelas.guarderíasFábricasPlantas de manufactura. molinos

H UsospeligrososInstalacionesde manejode materiales inflamableso explosivosInstitucionalHospitales. hospicios.reformatorios

R ResidencialCasas.edificiosde departamentos. hoteles

S AlmacenamientoInstalaciones para bodegas

• El libramiento contra incendiose refiere al espacio re­querido entre un lindero o un edificio adyacente y unmuroexterior quetenga ungrado especificadode resis­tencia al fuego.

• Los separadores de habitaciones son las construccio­nes verticales u horizontales resistentes al fuego.quese requierenpara evitar la propagacióndel fuegode unahabitación a la otra en un edificiode uso mixto.

• Se requiereque los muros contra incendiotengan ungrado de resistencia al fuego que sea suficiente paraevitar la propagacióndel fuego de una parte del edifi­cio a otra. Debenprolongarsede maneracontinua des­de la cimentaciónhasta unparapetoarriba del techo deledificio. o hasta el lado ~~ debajo de un techo incom­bustible. Todos los vanosenTdsmuros contra incendioestán restringidos a uncierto porcentajede longituddemuro y debenprotegerse mediante puertas contra in­cendiode cierre automático. ensambladospara venta­nas de grado contra incendioy enel caso de ductos deaire. medianteamortiguadores contra fuegoy humo.

Aun cuandocada unode los modelosde reglamentodifie­re en los requerimientosdetallados de cada tipo de cons­trucción. todos ellos limitan la altura y el área máximaspor piso de un edificio de acuerdo con el tipo de cons­trucción y laocupaciónoel uso.Elobjetivodeestas dispo­siciones es proteger al edificio del fuego y contener unincendio el tiempo suficiente para permitir que las per­sonas evacuenel edificio con seguridad. La limitación deltamaño puedeser excedidasi el edificio está equipadocon un sistema automático de rociadores contra incen­dio. o si está divididomediante muros contra incendioenáreas queno sobrepasenla limitación del tamaño.

TIPOS DE CONSTRUCCiÓN ~.07

Cargos dinámicosLascargasdinámicasse aplicansúbitamentea unaestruc­tura, con frecuencia con cambios rápidos de magnitud ydel punto de aplicación,Bajo una carga dinámica, unaes­tructura desarrolla fuerzas de inercia en relacióncon sumasa y su deformación máxima no corresponde necesa­riamente a la magnitud máximade la fuerza aplicada, Losdos tipos principales de cargas dinámicas son las car­gas de viento y las cargas sísmicas,

• Las cargas de impacto son cargas cinéticas de cortaduración debidoa vehículos,equipoy maquinariaenmo­vimiento, Los reglamentos de construcciones tratanesta carga como una carga estática, compensandosunaturaleza dinámicaal amplificar la carga estática,

Las cargas de ocupaciónresultan del pesode las perso­nas,losmuebles,elmaterialalmacenadoy otros elementossimilaresen unedificio,Los reglamentosde construcciónespecificanlas cargas unitarias mínimasuniformementedistribuidas paradiferentes usosy ocupaciones,Las cargas de nieveson creadas por el pesode la nievequese acumulaen untecho, Estas cargas varíancon laubicacióngeográfica, la exposicióndel sitio, las condicio­neseólicasy la geometría del techo,Las cargas pluvialesresultan de la acumulaciónde aguaen un techo debido a su forma, deflexióno el atasca­miento de su sistema de drenaje,

• La carga viva incluyetoda carga móvilo movibleen unaestructura que resulta de la ocupación,de la nievey elagua acumuladas, o del equipomovible,Una carga vivaactúa típicamente en dirección vertical hacia abajo,pero también puede actuar horizontalmente para re­flejar la naturaleza dinámica de unacarga móvil.

Cargos estáticosSe suponeque las cargas estáticas se aplican lentamen­te a una estructura hasta quealcanzansu valor pico sinvariar rápidamente su magnitud o su posición, Bajo unacarga estática, una estructura responde lentamente ysu deformaciónalcanza unpicocuando la fuerza estáticaes máxima,

Parael espacio cerrado de una habitación, el sistema es­tructural de unedificio debecontemplar que sea capaz desustentar dos tipos de cargas: estáticas y dinámicas,

... ...• Losesfuerzostérmicos sonlosesfuerzosde compresióno detensión desarrollados en unmaterial queestá restringidocontra la expansióno la con­tracción térmicas,

• La presión hidráulica es lafuerza hidráulica qué el aguasubterránea ejerce sobre unsistema de cimentación,

• La presión del suelo es lafuerza horizontal que unamasa de suelo ejerce sobreuna estructura de retenciónvertical.

• Lascargas por asentamientose imponensobreunaestruc­tura porelhundimientodeunaparte del suelo sustentantey el asentamiento diferencialresultante de su cimentación,

• Las cargas muertas son car­gas estáticas que actúanhacia abajo en sentido verti­cal sobre una estructura, in­cluyendoel peso propio de laestructura y el peso de loselementos de construcción,los accesoriosy el equipoper­manentementefijo en ella,

~.08 CARGAS EN LOS EDIFICIOS

=-----~-------:;::::--_:;.::.::------.~~---.--------,.....

• La vibraciónse refierea las rápidas oscilacionesde uncableflexibleo de una estructura de membranacausa­das por los efectos aerodinámicosdel vientc.

• Los edificios altos y esbeltos, las estructuras con for­mas complejaso pococomunesy las estructuras flexi­blesy ligerassujetas a vibracionesrequierendeensayosen untúnel de viento o de modelaciónpor computadorapara investigar cómo respondena la distribución de lapresióndel viento.

• La presión de viento de diseño es un valor mínimodediseño de la presión estática equivalente sobre lassuperficies exteriores de una estructura que resultade unavelocidadcrítica del viento, igUdla unapresióndereferenciadel viento que se midea una altura de 10 m(33') modificada por varios coeficientes que tomanen cuenta los efectos de las condicionesde exposición,la altura del edificio, las ráfagas del viento y la geome­tría y orientación de la estructura con respecto al flujode aire incidente.

• Un factor de amplificaciónpuedeaumentar los valoresde diseño del viento o de las fuerzas sísmicas en unedificio debido a su ocupación grande, su contenidopotencialmentepeligroso,o su naturalezaesencialanteun huracáno unsismo.

• El vientc ejerce una presión negativa o succión en loslados y en las superficies de sotaventc y en direcciónnormal a las superficies del techo de barloventc quetengan una inclinaciónmenorque30°. -_:.~---;..,_---.¿_-------_¡,,---

• El viento ejerceuna presiónpositiva en sentido horizon­tal sobre las superficies verticales de barloventc de unedificio y en sentido normal a las superficiesde los te­chos de barlovento que tengan una inclinaciónmayorque30°. ------

• La estructura, los componentes y el revestimiento deun edificio deben diseñarse para resistir el desliza­miento, el levantamiento o el vuelco inducidos por elviento.

Las cargas deviento son las fuerzas ejercidaspor la ener­gíacinética de unamasade aire enmovimiento,suponien­do queprovengade cualquierdirecciónhorizontal.

CARGAS DE VIENTO ~.09

• El periodo natural de una estruc­tura varía de acuerdo con su altu­ra arriba de la basey su dimensiónparalela a la dirección de las fuer­zas aplicadas. Las estructurasrelativamente rígidas oscilan rápi­damente y tienen periodos cortos,mientras que las estructuras másflexibles oscilan más lentamente ytienen periodos mayores.

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• Aceleracióndel suelo

Unsismoconsiste enunaseriedevibracioneslongitudinalesy transversales inducidasenla corteza terrestre por elmo­vimientoabrupto de las placasa lo largode las líneasde fa­lla. Los impactos de un sismo se propagana lo largo de lasuperficieenforma deondasy seatenúan logarftmicamenteconladistanciadesdelafuente.Auncuandoestos movimien­tos del sueloson de naturalezatridimensional,se consideraquesus componenteshorizontalesson lasmáscríticas eneldiseñoestructural; loselementosquesustentan cargasver­ticales en unaestructura generalmentetienen una reservaconsiderablepara resistir cargas verticales adicionales.

• La masa superiorde unaestructura desarrolla unafuer­za de inerciacuandotiende a permaneceren reposomien­tras quela basesedesplazapor losmovimientosdel suelopor el sismo. De la segunda ley de Newton,esta fuerzaes igualal producto de la masa por la aceleración.

• Unafuerza lateral estáticamente equivalente,la fuerzacortante en la base,puedecalcularse para estructurasregularesmenoresque73 m (240') de altura, estructu­ras irregulares no mayores que cinco pisos de altura yestructuras con un bajo riesgo sísmico.

~--_. La fuerza cortante en la basees el valor mínimode dise­ñode lafuerzasísmicalateral total enunaestructura quese suponerespondeencualquierdirección horizontal. Secalculamultiplicando la carga muerta total de la estruc­tura por varios coeficientes que reflejanel carácter y laintensidad de los movimientosdel suelo en la zona sís­mica, el tipo de perfil del suelo que subyace a la cimen­tación, el tipo de ocupación,la distribución de la masa yla rigidezde la estructura, y el periodonatural de la es-tructura -el tiempo que requiereunaoscilacióncompleta.

• Lafuerza cortante en la basese distribuye encada dia­grama horizontal arriba de la base de las estructurasregulares proporcionalmente al peso del piso en cadanively a la distancia desde la base.

• Se requiere un análisis dinámico más complejo paralas estructuras de gran altura, para las estructuras deforma irregular o de sistema reticular, o para las. es­tructuras construidas en suelos blandos o plásticossusceptibles de falla o de colapso bajo carga sísmica.

• Cualquier carga lateral aplicada a una distancia porarriba de la rasante generaun momento de vuelcoen labase de la estructura. Parael equilibrio,el momento devuelco debe contrabalancearse mediante un momentoexterno de restauración y unmomento resistente inter­no suministrado por fuerzas desarrolladas en las co­lumnasy en los muros de cortante.

• La carga muerta de la estructura suministra un mo­mento de restauración que actúa alrededor del mismopunto de rotación que el movimientode vuelco.El regla­mento de construcciones generalmente requiere que <:1momentode restauración sea por lo menos50'7. m¡.¡yorque el momentode vuelco.

La siguiente es una breveintroducción a la manera comoun sistema estructural debe resolver todas las fuerzasque actúan sobre un edificio y transmitirlas al suelo.Parauna'información más completa sobré el análisis y el dise­ño estructural de los edificios, véase la bibliografía.

~.1o CARGAS SíSMICAS

• Las fuerzas no concurrentes tienen líneasde acciónquenose intersecan enun punto comúny cuya suma vecto­rial es unafuerza individualquecausaría la mismatras­lación y rotación de un cuerpo que el conjunto de lasfuerzas originales.

• Un momento es la tendencia de una fuerza a producirrotación de un cuerpoalrededorde un punto o de una lí­nea, de magnitud igual al producto de la fuerza por elbrazode momentoy queactúa en la direccióndel senti-do de las manecillasdel reloj o en sentido contrario. -----

• Unpar es un sistema de fuerzas de dos fuerzas igualesy paralelas que actúan en direccionesopuestas y quetienden a producir rotación, perono traslación. Lamag­nitud del momento de un par es igual al producto deuna de las fuerzas por la distancia perpendicular en­tre las dos fuerzas.

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• Las fuerzas colinealesse presentan a lo largode una lí­nea recta, cuya sumavectorial es la sumaalgebraicadelas magnitudesde las fuerzas, actuando a lo largode lamisma líneade acción.

Unafuerza es cualquier influenciaqueproduzcauncambioen la forma o el movimientode un cuerpo.Se le considerauna cantidad vectorial que posee tanto magnitud comodirección, representada por una flecha cuya longitud esproporcionala la magnitud y cuya orientación en el espa­cio representa la dirección. Una fuerza individualque ac­túa sobre un cuerpo rígido puedeconsiderarseque actúaen cualquier punto a lo largo de su líneade acción sin al­terar el efecto externo de la fuerza. Dos o más fuerzaspuedenestar relacionadasde las siguientes maneras:

• Las fuerzas concurrentes tienen líneasde acciónqueseintersecanenunpuntocomún,cuyasumavectorialesequi­valentey produceel mismoefecto enuncuerporígidoquela aplicaciónde los vectores de las diferentes fuerzas. ----

• La leydel paralelogramoestablece que la sumavectorialo la resultante de dos fuerzas concurrentes puededes- __ _ _cribirse por la diagonalde un paralelogramocuyos lados ~7adyacentes representan a los dos vectores de fuerza~que se vana sumar.

• Demanerasimilar,cualquierfuerza individualpuededes­componerse en dos o más fuerzas concurrentes quetengan un efecto neto sobre un cuerpo rígidoequivalen­te al de la fuerza inicial. Porconveniencia,en el análisisestructural generalmenteéstas son las componentesrectangulares o cartesianas de la fuerza inicial.

• Elmétododel polígonoes unatécnica gráfica paraencon­trar la sumavectorial de un sistema coplanar de variasfuerzas concurrentes.Sedibuja a escala sucesivamente F3cada vector de fuerza, conel extremo posterior de cadauno en la cabeza del precedentey se completa el polí-gono con un vector que represente a la fuerza reeul- F2tante, prolongándolo desde el extremo posterior delprimeroa la cabezadel último vector. ------- .....---------

FUERZAS ESTRUaURALES ~.11

1----. Undiagramade cuerpo librees una representacióngrá- .~,fica del sistema completo de fuerzas aplicadas y reac-tivas que actúan sobre un cuerpo o sobre una parteaislada de unaestructura. Cadaparte elementalde unsistema estructural tiene reaccionesque son necesa-rias para el equilibriode esa parte, así como el sistemamás grande tiene reaccionesen sus apoyos que sirvenpara conservar el equilibriodel todo.

Una carga concentrada actúa sobre un área muy pe­queña o punto específico de un elemento estructuralde apoyo, como cuando una viga se apoya sobre unposte o una columnase apoyasobresu zapata.

• Una carga distribuida uniformementees una carga demagnitud uniformeque se extiendesobre la longitud oel área del elemento estructural de apoyo,como en elcaso de la carga viva sobre la cubierta o una viguetadel piso,o una carga eólicasobre unmuro.

• La tercera ley del movimientode Newton, la ley de laaccióny de la reacción,estableceque para cada fuerzaque actúa sobre un cuerpo,el cuerpo ejerce una fuer­za que tiene igual magnitud y dirección opuesto a lolargode la misma líneade acción que la fuerza original.

• Segundo,la suma algebraica de todos los momentosde las fuerzas alrededorde cualquierpunto o líneadebeser iguala cero,asegurandoun equilibrioen la rotación:~M=0.

• Primero,la sumavectorial de todas las fuerzas queac­túan sobre éste debe ser igual a cero, asegurando elequilibrioen la traslación:

Tanto eneldiseñocomo enel análisis estructural, nuestraprimerapreocupaciónes la magnitud,la direccióny el pun­to de aplicaciónde las fuerzas y su resoluciónpara pro­ducir un estado de equilibrio.El equilibrioes un estado debalanceo de reposo que resulta de la acción homólogade fuerzas opuestas. En otras palabras, a medida quecada elementoestructural secarga,sus elementosdeapo­yo debenreaccionarcon fuerzas igualesy opuestas. Paraqueuncuerporígidoesté enequilibrio,son necesariasdoscondiciones.

~.12 EQUILIBRIOESTRUaURAL

••' Unextremocon pasador,otro extremoempotrado;k = 0.7

• Unextremo libre,otro extremoempotrado;k = 2.0

• Ambosextremoscon pasadores;k = 1.0

~\II\\IIlII

• El radio de vuelco( r ) es la díe­tanela desdeuneje para la cualsepuedesuponerquelamasa deuncuerpoestá concentrada.Parala secciónde unacolumna,el ra­dio de vuelcoes igual a la raízcuadrada del cociente del mo­mento de inerciaentre el área.

Las fuerzas exter­nas crean esfuerzosinternos dentro delos elementos es­tructurales,

• Ambosextre­mos empotra­dos; k = 0.5

• La longitud efectiva es la distancia entre los puntosde inflexiónde una columna sujeta a pandeo.Cuandoesta parte de la columnase pandea, la columnacom­pleta falla.

• El factor de longitud efectiva (k) es un coeficiente paramodificar la longitud verdadera de una columna deacuerdo con las condicionesde sus extremos y deter­minar así su longitud efectiva. Por ejemplo,la fijaciónde ambos extremos de una columna larga reduce sulongitud efectiva a la mitad y aumenta su capacidadde carga en unfactor de 4.

• El núcleocentral es el área principal de cualquier sec­ción horizontal de una columnao de un muro en la cualdebesituarse la resultante de todas las cargasde com­presión si sólo van a estar presentes esfuerzos decompresiónen la sección,Unacarga decompresiónapli­cada fuerade esta área causará quese desarrollenes­fuerzos de tensión en la sección.

Las columnas son miembrosestructurales rígidos y re­lativamente esbeltos diseñados principalmente parasustentar cargas axialesde compresiónaplicadas en losextremos de los miembros.Las columnas relativamentecortas y gruesas están sujetas a falla por aplastamien­to más que por pandeo.La falla se presenta cuando elesfuerzodirecto provenientede unacarga axial sobrepasala resistencia a la compresióndel material disponibleen lasección transversal. Sin embargo,una carga excéntricapuedeproducir flexióny conducea una distribución desi­gual de esfuerzos en la sección.

Las columnas largas y esbeltas están sujetas a falla porpandeo en lugar de por aplastamiento. El pandeoes lainestablidad súbita lateral o de torsión de un miembroestructural esbelto inducida por la acción de una cargaaxial antes de alcanzar el esfuerzode fluencia del mate-rial. Bajo una carga de pandeo,una columnacomienzaadeform.~rselateralmente y no puedegenerar las fuerzasinternas necesarias para restituir su condición lineal ini- ...l

cial. Cualquier carga adicional haría que la columna sedeformara aún más hasta que se presente el colapsopor fle>:íón.Entre mayor sea la relación de esbeltez deuna columna,es menorel esfuerzo crítico que causa supandeo.Unobjetivo primario en el diseñode una columnaes reducir su relaciónde esbeltez acortando su longitudefectiva o maximizandoel radio de vuelcode la secciól"transversal. ".

• La relaciónde esbeltezde unacolumnaes el cocientedeÁsu longitud efectiva (L) entre el menor radio de vuelco(r). Por lo tanto, en las seccionesde columnasaelmé- .. ~~~~~~~~~~~tricas, el pandeo tenderá a presentarse alrededor delejemás débilo en la direcciónde la dimensiónmínima.

COLUMNAS ~.13

I

•

• Ladeflexiónes la distancia perpendicularqueunmiembroquecubre un claro se desvíade la geometría original ba­jo cargas transversales, aumentando con la carga y conel claro,y disminuyendoal aumentar elmomento de iner­cia de la sección o el módulode elasticidad del material.

• El momento flexionante es un momento externo quetiende a hacer que parte de la estructura gire o se fle­xioney es igual a la suma algebraica de los momentosalrededor del eje neutro de la sección considerada.

~_------. Elmomento resistenteesunmomento intemoigualyopues-to al momento flexionante,generadoporunpardefuerzaspara conservar el equilibriode la sección considerada.

• El esfuerzo por flexión es una combinaciónde esfuerzosde compresión y de tensión que se desarrolla en la sec­ción transversal de un miembroestructural para resis­tir una fuerza transversal, que alcanza su valor máximoen la superficie más alejada del eje neutro.

• El eje neutro es una línea imaginaria que atraviesa el~ centroide de la sección transversal de unavigao de otro• miembrosujeto a flexión,a lo largodel cual nose presen­

tan esfuerzos por flexión.~----. La fuerza cortante transversal se presenta en la sec­

ción transversal de unavigao de otro miembrosujeto aflexión, siendo igual a la suma algebraicade las fuerzastransversales en un lado de la sección.

• El esfuerzo cortante vertical se desarrolla para resistirla fuerza cortante transversal, que tiene un valor máxi­mo en el eje neutro y disminuyeen forma no lineal hacialas caras externas.

• Elesfuerzo cortante horizontalo longitudinalsedesarro­lla para evitar el deslizamiento a lo largo de los planoshorizontales de una viga bajo carga transversal, siendoigualen cualquier punto al esfuerzo cortante vertical enese punto.

La eficiencia de una viga aumenta si seconfigura la sec­ción transversal para suministrar el momento de inerciaoel módulode sección requeridos con la menorárea posible.Generalmente,esto se logra aumentando el peralte de lasección con la mayor parte del material en los extremosdonde se presentan los esfuerzos máximosde flexión.Porejemplo,si al reducir a la mitad el claro de unavigao al du­plicar su ancho se reducen los esfuerzos por flexión porun factor de 2, duplicar el peralte reduce los esfuerzospor flexión por un factor de 4.

• El momento de inercia es la suma de los productos decada elementode unárea por el cuadrado de su distan­cia con respecto a un eje de rotación coplanar. Es unapropiedadgeométrica que indica cómo está distribuida ...el área transversal de un miembroestructural y no re­fleja las propiedadesfísicas intrínsecas de un material.

• El módulo de sección es una propiedad geométrica deunasección transversal,definidocomo elmomentode iner­cia de la sección dividido entre la distancia desde el ejeneutro a la superficie más alejada.

Las vigas son miembros estructurales rígidos diseñadospara cargar y transferir cargas transversales a través delespacioa los elementosde apoyo.El patrón noconcurrentede fuerzas sujeta a una viga a la flexióny a la deflexión,loquedebeser resistido por la resistenciainterna delmaterial.

~.14 VIGAS

sección transversal y delmaterial de la viga.

o Una viga doblementeempotrada tiene ambos extremosrestringidos contra la traslación y la rotación. Losextre­mos fuos transfieren los esfuerzos por flexión, aumen­tan la rigidezde la vigay reducensu deflexiónmáxima.

• Untramo suspendidoes unaviga simpleapoyadaen losvoladizos de dos claros adyacentes con juntas cons­truidas con seguros en los puntos de momento cero.

o Unaviga continua se prolongasobremás de dos apoyoscon objeto de desarrollar mayor rigidezy momentosmáspequeñosque en una serie de vigas simples que tenganclaros y carga similares. Tanto las vigas doblementeempotradas como las vigas continuas son estructu­ras indeterminadas para las cuales los valoresde todaslas reacciones, las fuerzas cortantes y los momen­tos dependenno solamente del claro y de la carga, sinotambién de la forma de la

o Uncantilever es una viga u otro miembroestructural rí-gido que se proyecta con sólo un extremo fijo. .",....-_--IJi=l~l~l~l~¡=l~l~~l=:!l~l=!::::I~l~JI~!:

o Unaviga en voladizoes una viga simple que se prolonga l :Emás allá de unode sus apoyos.Elvoladizo reduceel mo- : ¡ 1:mento positivo a la mitad del claro mientras que se ~~ i ¡desarrolla un momento negativo en la base del cantíle- !d:1lLLlllllll.VV.. :ver sobre el apoyo.Suponiendouna carga uniformemen-te distribuida, la proyección para la cual el momentosobre el apoyoes igualy opuesto al momentoa la mitaddel claro es aproximadamente3/8 del claro.

o Una viga con doble voladizo es una viga simple que se .......__prolonga más allá de ambos apoyos. Suponiendo una· ..1 1 1*1 JO JI 11 1 1 1 JI * JI ¡lcarga uniformementedistribuida, las proyeccionespara T, ~ llas cuales los momentos sobre los apoyos son igualesy i i ,!opuestos al momento a la mitad del claro son aproxi- l'~. ¡madamente '13del claro. :.. l....tfl 1I1 I I 1111h I ¡

.~~

+I!

o Diagramade momentos

o Una viga simple descansa en apoyos en ambos extre-mos,con los extremos en libertad de girar y sin ofrecer .resistencia a losmomentos.Al igualqueconcualquieres- *=1~1~1~·=1~··=1~1::·::!J~'·::!1=::1~~1.tructura estáticamente determinada,losvaloresdetodav.r T ilas reacciones, las fuerzas cortantes y los momentos ,'1:.para una viga simple son independientesde la forma de Ila seccióntransversal y del material.

CLAROS DE LAS VIGAS P2.1 S

1000000001oOO OOOO

• Las armaduras Vierendeelson estructuras de vi­gas reticuladas que tienen miembrosverticales dela trabazón conectados a los cordones paralelossuperior e inferior. Lasarmaduras Vierendeelno sonarmaduras verdaderasporquesus miembrosestánsujetos a fuerzas de flexión no axiales.

DDDDDDDD

• Véase6.09 para los tipos de armaduras y configu­raciones de las armaduras.

Los miembrosde fuerza cero teóricamente no sus­tentan carga directa; su omisión no alteraría laestabilidad de la configuración de la armadura.

• Unpunto de tablero es cualquiera de los nodos en­tre un miembro principal de la trabazón y un cor­dón. Unaarmadura debeestar cargada solamenteen los puntos del tablero si sus miembros van aestar sujetos solamente a tensión o compresiónaxial. Paraevitar el desarrollo de esfuerzos secun­darios, los ejes centroidales de los miembrosde laarmadura y la carga en un nodo deben atravesa run punto común.

• El talón es el extremo inferior apoyado de una ar­madura.

• Los cordones superiores e inferiores son los miem­bros principalesde unaarmadura; se prolongandeextremo a extremo y se conectan mediante las pie­zas de enrejado.

~_---. Latrabazón es el sistema integral de los miembrosque conectan a los cordones superior e inferior deuna armadura.

• Untablero es cualquierade los espacios dentro dela trabazón de unaarmadura entre cualesquieradospuntos del tablero en un cordón y un nodoo par denodos correspondientes en un cordón opuesto.

Unaarmadura es unmarco estructural basado en larigidez geométrica del triángulo y compuesta demiembros linealessujetos solamente a compresiónotensión axial.

2:.16 ARMADURAS

Si se rellena el plano definido por dos columnas y unaviga se convierte en un muro de carga que actúa comouna columna larga y delgada que transmite fuerzas decompresión al piso. Los muros de carga son muy efecti­vos para cargas coplanaree uniformemente distribuidas,pero son muy vulnerablesa las fuerzas perpendicularesasus planos.Para la estabilidad lateral, los muros de car­ga dependende nervaduras con pilastras, muros cruza­dos, marcos rígidos transversales o losas horizontales.

Cualquiervanoen un muro de carga debilita su integridadestructural. Undintelo un arco debe sustentar la cargaarriba del vano de una puerta o de una ventana y permi­tir que los esfuerzos de compresión fluyan alrededor delvano a las secciones adyacentes del muro.

Unaviga simplementeapoyada en dos columnas no puederesistir fuerzas laterales a menos que esté apuntalada.Si los nodos que conectan las columnasy la viga puedenresistir tanto fuerzas como momentos, entonces el en­samblado se convierte en un marco rígido. Las cargasaplicadas producenfuerzas axiales,de flexión y cortantesen todos los miembrosdel marco debidoa que los nodosrígidos impiden que los extremos de los miembros girenlibremente. Además, las cargas verticales hacen que unmarco rígido desarrolle empujes horizontales en la base.Un marco rígido es estáticamente indeterminado y es rí­gido solamente en su plano.

o Un marco fijo es un marco rígido conectado a sus apo­yos mediante empotramientos. Un marco fuo es másresistente a la deflexión que un marco articulado, perotambién es más sensible a los asentamientos de losapoyosy a la expansióny contracción térmicas. ____.,.

o Un marco articulado es unmarco rígidoconectado a susapoyos con pasadores. Los pasadores evitan que sedesarrollen esfuerzos de flexión elevadosal permitir queel marco gire como una unidad cuando se deforma porlos asentamientos de los apoyos y que se flexionelige­ramente cuando se le somete a esfuerzos por cambiosde temperatura.

o El marco de tres articulaciones es.un ensambladoes­tructural de dos secciones rígidas conectadas entre síy con sus apoyos con pasadores. Aun cuando es mássensible a la deflexión que el marco fijo o el marco ar­ticulado, el marco de tres articulaciones se ve menosafectado por los asentamientos en los apoyosy los es­fuerzos térmicos. Las tres articulaciones también per­miten que el marco se analice como una estructuraestáticamente determinada.

MARCOS Y MUROS ~.17

Unmarco espacial está compuesto de elementos linealesrígidos cortos triangulados en tres dimensionesy suje­tos solamente a tensión o compresiónaxiales. La unidadespacialmás simplede unmarcoespacial es un tetraedroque tiene cuatro nodos y seis miembros estructurales.Debidoa que el comportamiento estructural de un marcoespacial es análogo al de una placa, su crujía de apoyodebe ser cuadrada o casi cuadrada para asegurarse deque se comporta como una estructura de dos sentidos.Aumentar el área de contacto de los apoyos aumenta elnúmero de miembros a los cuales se transfiere la fuerzacortante y reducelas fuerzas en los miembros.Véase 6.10para más información sobre los marcos espaciales.

Las estructuras de placas plegadas están compuestasde elementos plegadosde gran peralte unidos rígidamen­

\...__ ------ te a lo largo de sus bordesy que forman ángulos agudospara apuntalarse entre sí contra el pandeo lateral. Cada~;::¡.....------plano se comporta como una viga en la dirección longitu­dinal. En la dirección corta, el claro se reduce por cadaplieguequeactúa como unapoyorígido.Las franjas trans­versales se comportan como una viga continua apoyadaen los puntos de los pliegues.Los diafragmas verticales olos marcos rígidos rigidizan una placa plegada contra ladeformación del perfil del pliegue.La rigidez resultante dela sección transversal permite que una placa plegadacubra distancias relativamente largas.

Unaplacadebe ser cuadrada o casi cuadrada para asegu­rarse de que se comporte como una estructura de dos

w,..-- sentidos. Cuandouna placa se hace más rectangular quecuadrada, disminuye la acción de dos sentidos y se de­sarrolla un sistema de un sentido que sigue la direcciónmás corta porque las franjas más cortas de la placason más rígidasy sustentan una parte mayorde la carga.

Unaplaca puedevisualizarse como una serie de vigas ad­yacentes con forma de franjas interconectadas continua­mente a lo largo de sus longitudes. A medida que unacarga aplicada se transmite a los apoyos mediante la fle­xiónde unaviga en forma de franja, la carga se distribuyeen la placa completa mediante fuerza cortante verticalque se transmite desde la franja deflexionadaa las fran­jas adyacentes. La flexión de una viga en forma de franjatambién causa la torsión de las franjas transversales,cuya resistencia a la torsión aumenta la rigidez total

~ de la placa. Por lo tanto, mientras que la flexión y lafuerza cortante transfieren una carga aplicada en la di­rección de la viga en forma de franja con carga, la fuer­za cortante y la torsión transfieren la carga en ángulorecto con la franja cargada.

Las placas son estructuras rígidas, planas,generalmentemonolíticas, que dispersan las cargas aplicadas segúnun patrón multidireccional,con las cargas siguiendogene­ralmente las rutas más cortas y más rígidas hasta losapoyos. Un ejemplo común de una placa es una losa deconcreto reforzado.

~.18 PLACAS

o Dosmuros de carga definenen forma natural un espa­cio axial bidireccional.Puedendesarrollarse ejes secun­darios perpendicularesa los ejes primarios con vanosdentro de los muros de carga.

o Unaarmazón linealde columnas y vigasdefine un módu­lo tridimensional de espaciocapaz de expandirsetantohorizontal como verticalmente.

o La naturaleza paralela de los muros de carga conducenaturalmente al uso de sistemas de un solo sentidopara cubrir los claros.

o Debido a que los muros de carga son muy efectivoscuando soportan una carga uniformemente distribuida,es típico que soporten unaserie de viguetas, tablones ouna losa de un solo sentido. ---

o Una losa de dos sentidos apoyada en cuatro columnasdefine unacapa horizontal de espacio.

o Los sistemas de un solo sentido de viguetas, tablones,o losas son más eficientes cuando las crujías estructu­rales son rectangulares-es decir,cuandola relacióndela dimensión larga a la corta es mayor que 1.5:1- ocuando la retícula estructural generaunpatrón linealdeespacios.

o Los sistemas de dos sentidos de vigas y losas son másefectivos para crujías cuadradas o casi cuadradas. --_~

Marco de columnasy viga

Losao estructurade placaMuro de carga

Tabloneso cubiertaViguetasVigaso montantes

Las dimensionesy las proporcionesde una unidadestruc­tural o de unacrujía influyenen la selecciónde un sistemaapropiado para cubrir los claros.

o Los claros horizontales puedenser cubiertos por losasde concreto reforzado o por unarreglo jerárquico en ca­pas de trabes, vigas y viguetas que sustentan tabloneso cubiertas.

o El apoyovertical de una unidadestructural puedesumi­nistrarse mediante muros de carga o por una armazónde columnas y vigas.

Con los elementos estructurales principales de columna,viga, losa y muro de carga es posibleformar una unidadestructural elementalcapazde definir y cercar unvolumende espacio para habitación. Esta unidadestructural es elbloquebásico de construcción para el sistema estructu­ral y la organizaciónespacialde un edificio.

UNIDADES ESTRUaURALES ~.19

r

F·I,.,,,.... -". :.. :j

504030

10

2010 80

Placas planas

• Tes precoladas

• Encofrados precolados

Losas de viguetas

Losas de un sentido

90 100 Pies

30 Metros

60 7020

oO

• Losas reticuladas

• Viguetas de alma abierta

• Vigas de patín ancho

• Cubierta

Lacapacidadparacubrir clarosde los elementoshorizonta­les determina el espaciamiento de los apoyos verticales.Esta relaciónfundamental entre el claro y el espaciamientode los elementosestructurales influyeen las dimensionesy la escalade los espaciosdefinidos por el sistema estruc­tural de un edificio. Las dimensionesy las proporcionesdelas crujías estructurales, a su vez, debenrelacionarseconlos requerimientos programáticos de los espacios.

Losas y vigas.dedos sentidos

• Armaduras

• Vigas laminadas

• Viguetas

• Tablones

Rangos representativos de claros

~.20 CLAROS ESTRUaURALES

• Puedenemplearse retículas no uniformes o irregularespara reflejar el ordenamientojerárquico o funcional delos espaciosdentro de unedificio.

• Cuandodos patrones estructurales no se puedanali­near convenientemente,puedeusarse un tercer elemen­to, como un muro de carga, un espacio mediador o unsistema, para cubrir claros de textura más fina:

• Dos retículas paralelas puedendespla,zarseunade otrapara desarrollar espacios intercurrentes o intersticia­les que definan patrones de movimiento, que medienentre una serie de espacios más grandes, o que alo­jen servicios mecánicos.

• Unaparte de la retícula puededislocarse y girarse alre-dedor de un punto enel patrón básico. ----+-I~j_

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• Las líneas de la retícula re­presentan vigas horizontalesy muros de carga.

• Las intersecciones de laslíneasde la retícula represen­tan las ubicacionesde colum­nas o de cargas gravitaciona­les concentradas.

• Una unidad estructural bási­ca o crujía puedeprolongarselógicamente en sentido ver­tical a lo largo de los ejes delas columnas y en sentidohorizontala lo largode los cla­ras de las vigas y de losmuros de carga.

Unaretícula puedeser irregularen unao dos direccionespara acomodar los requerimientosdimensionalesde losespacios del programa.

• Una retícula estructural puedemodificarse mediante laadición o la sustracción para acomodar necesidadesespeciales,como espacios grandes o condicionespococomunes del sitio.

• Los muros sin carga puedencolocarsede modoquede­finan varias configuracionesespacialesy permitan queunedificio sea más flexibleen su respuesta a los reque­rimientos programáticos de sus espacios.

El ordengeométrico inherentede una retícula puedeusar­se en el procesode diseño para iniciar y reforzar la orga­nizaciónfuncionaly espacial del diseñode unedificio.

Los principales puntos y líneas de apoyo de un sistemaestructural definentípicamente una retícula. Los puntoscríticos de la retícula son aquellosen los cuales las colum­nas y los muros de carga colectan cargas de las vigas yde otros elementos horizontales que cubren claros y ca­nalizan estas cargas en sentido vertical hasta la cimen­tación.

La disposición de los principales apoyos verticales nosolamente regula la selección de un sistema para cubrirclaros, también establece las posibilidadespara elordena­miento de los espaciosy de las funcionesen unedificio.

PATRONES ESTRUCTURALES ~.21

• Los caballetes son marcos arriostrados o rígidos di­señados para sustentar cargas verticales y lateralestransversales a la longitud de una estructura reticular.

Cualquiera de estos sistemas puede usarse individual­mente o en combinaciónpara estabilizar una estructura.De los tres sistemas verticales, el marco rígido tiende aser el menos eficiente. Sin embargo, los marcos rígidospuedenser útiles cuando el empleode marcos arriostra­dos o muros de cortante formaría barreras indeseablesentre espacios adyacentes.

-------...... Lasfuerzas laterales tiendena ser máscríticas en ladirec­cióncorta de losedificiosrectangularesy es típico el usodelos muros de cortante o marcos arriostados más eficien­tes enesta dirección.En la direcciónlarga,puedeutilizarsecualquierade los elementos laterales que resisten fuerzas.

• Riostra en cruz• Cuandose usearriostra miento concable,son necesariosdos paraestabilizar laestructura contra fuerzas lateralesde cualquierade ambas direcciones.Paracada dirección,uncableoperaráenforma efectivaa tensión mientrasqueelotro simplementese pandearía.Si se usaarriostramien­to rígido,se incluyeuncierto gradode redundanciaporqueunsolomiembroes capazde estabilizar la estructura.

Riostra en KRiostra angular

lr il1RIl lllt><1Marco arriostrado• Unmarco de madera o de acero arriostrado con miem­bros diagonales

Muro de cortante• Unmuro de madera, concreto o mampostería capaz deresistir cambiosde forma y detransferir cargas lateralesa la cimentación

Marco rígido• Unmarco de acero o de concreto reforzado con unionesrígidas capaz de resistir cambios en las relacionesan­gulares

Los elementos estructurales de un edificio debendimen­eionaree,configurarsey unirse para formar unaestructu­ra estable bajo cualquier condición posible de carga. Porlo tanto, un sistema estructural debediseñarse no sola­mente para sustentar cargas 'verticales gravitacionales,sino también resistir fuerzas laterales eólicasy sísmicasdesde cualquierdirección.Los siguientes son los mecanis­mos básicos para asegurar la estabilidad lateral.

Diafragma horizontnl• Unaestructura de piso rígida,comportándose como una vigaplanade gran peralte, transfierelas cargas laterales a los murosde cortante verticales, a losmarcos arriostrados o alos marcos rígidos.

2:.22 ESTABILIDAD LATERAL

• Un muro de cortante discontinuo tiene un rebajogrande o un cambio significativo en su dimensiónhorizontal. ----===:::1~

D~DDC8JDDL81DD~D01:8:10D¡:gjDD~D

Un diafragma discontinuo es un dia­fragma horizontal que tiene un áreagrandecortada o abierta, o una rigidezsignificativamente menor que la delpiso superior o inferior.

• El centro de resistencia es el centroi­de de los elementos verticales de unsistema que resiste fuerzas laterales,a través del cual actúa la reaccióndecortante a las fuerzas laterales.

• Unpisoblandoodébiltiene una rigidezo una resis­tencia lateral quees significativamentemenorquela de los pisos superiores.

• Una esquina reentrante es una configuración enplanta de una estructura que tiene proyeccionesmás allá de una esquina que son significativa­mente mayoresque la dimensiónen planta en ladirección dada. Una esquina reentrante tiende aproducir movimientos diferencialesentre las dife­rentes partes de la estructura, resultando en con­centraciones locales de esfuerzos en la esquina.Las soluciones incluyenel suministro de una jun­ta sísmica para separar el edificio en formas mássimples,uniendoal edificiomás fuertemente en laesquina,o biselandola esquina.

• Las juntas sísmicas separanñsicamente las ma­sas adyacentes del edificio de modo que puedaocurrir un movimientovibratorio libreen cada uno,independientedel otro.

• La irregularidadtorsional se refierea ladisposiciónasimétrica de la masa o de los elementos que re­sisten a las fuerzas laterales, resultando en cen­tros de masa o de resistencia queno coinciden.

Las estructuras irregulares se caracterizan porcualquierade diferentes irregularidadesen planta oen sentido vertical, como la disposición asimétricade la masa o de los elementos que resisten a lasfuerzas laterales,unpisoblandoodébil,o unmurodecortante o undiafragma discontinuos.

Paraevitar los efectos destructivos de torsión, lasestructuras sujetas a fuerzas laterales debenarre­glarsey arríoetraree simétricamentecon los centrosde masa y de resistencia tan coincidentescomoseaposible.Ladisposiciónasimétrica de las estructurasirregulares generalmenterequierede un análisis di­námicoconobjeto de determinar los efectos de tor­sión de las fuerzas laterales.

ESTABILIDAD LATERAL ~.23

• Unamortiguador de masa sintonizado es unagran ma­sa montada en rodillosy unidaa la parte superior de unedificio alto con mecanismos de amortiguamiento deresorte, que tienen una tendencia inercial a permane­cer en reposoy de esta maneracontrarrestar y disiparcualquiermovimientodel edificio. .

• El aislamiento de la base se refiere a aislar la base delsuelocon mecanismosde amortiguamiento para permi­tir que la superestructura flote comoun cuerpo rígidoyaltere el periodo natural de vibraciónde la estructurade modoque sea diferente del periodode vibracióndelsuelo, evitando así la ocurrencia de resonancias des­tructoras.

Losmecanismosde amortiguamiento sonaparatos visco­elásticos quecomúnmentese instalan en losnodoseetruc­tu rales para absorber la energíageneradapor el viento opor las fuerzas sísmicas, que disminuyenprogresivamen­te o eliminan los movimientosvibratorios u oscilatorios yqueevitan la ocurrenciade las resonanciasdestructivas.

El amortiguamiento interno ocurre na­turalmente cuando un edificio experi­menta una deformación elástica oplástica, comola provenientede la fric­ción interna de un material sujeto aesfuerzos (amortiguamiento por hle­téreeie), la proveniente de la fricciónentre dos partes movibles(amortigua­miento por fricción), o la provenientede la resistencia viscosa de un fluido,comoelaire (amortiguamientoviscoso).

• Uncuboreticuladotiene columnasperimetralescon pocoespaciamiento conectadas rígidamentemediante vigasde fachada de gran peralte.Uncuboperforadotiene murosde cortante perimetralesconmenosde30%deláneasuperficialperforadaconvanos.Uncuboarriostrado es unaestructura reticulada unidamediante un sistema de puntales diagonales.Uncuboconarmaduras tiene marcosmuroconarmadu­ra con columnasmuyespaciadas unidas mediante pun­tales diagonaleso cruzados.

Kti¡---I2I-~:H;L-_.Uncubocon armaduras encelosíatiene marcos perime­trales con diagonalesmuy poco espaciadas sin colum­nas verticales.

• El manojode cubos es un ensambladode cubos estre­chos unidos directamente entre ellos para formar unaestructura modularquese comporta comounatrabe decaja multicelular que se proyecta fuera del suelo comoun cantilever.Enalgunoscasos se suministran más cu­bosen la parte inferior de unaestructura alta, dondeserequieremayor resistencia a la fuerza lateral.

• Unaestructura de cubodentro de un cubotiene un nú­cleo interior apuntalado añadidoal cubo perimetral paramejorar su resistencia al cortante cuando resiste lasfuerzas laterales.

Los edificios altos son especialmentesusceptibles a losefectos de las fuerzas laterales.Unmarcorígidoes la formamenoseficientedealcanzar la estabilidad lateral y es apro­piadosolamenteparaestructuras de bajaa medianaaltu­ra. A medidaqueaumenta la altura de unedificio,se hacenecesariocomplementar un marco rígidocon mecanismosadicionalesde arriostramiento, comoapuntalamiento dia­gonalo unnúcleorígido.Untipo eficiente deestructura degran altura es unaestructura tubular quetiene sistemasperimetrales resistentes a las fuerzas laterales, apunta­lados internamente condiafragmas rígidosde piso.La es­tructura se comporta esencialmente como una viga decaja en cantilever cuando resiste las fuerzas laterales.

:?2.24 ESTRUCTURAS DE GRAN ALTURA

• Las bóvedasde aristas o de crucería son bóvedascom­puestas formadas por la intersección perpendiculardedos bóvedas,que forman cantos vivos diagonales enarco denominadosaristas de encuentro.

• Las bóvedascilíndricas tienen seccióntransversal semi-circular. -----------------

• El empujede una es­tructura en arco so­bre sus estribos esproporcionala la car­ga y claro totales, einversamentepropor­cional a la altura.

• Para que se elimine laflexiónen un arco, la lí­nea de presionesdebecoincidir con el eje del

Las bóvedasson estructuras en arco de piedra, ladrillo oconcreto reforzado,que forman un cielo raso o techo so­bre un salón, uncuarto u otro espaciototal o parcialmen­te cercado. Debidoa que una bóvedase comporta comounarco extendidoentercera dimensión,los murosdeapo­yo longitudinalesdebentener estribos para contrarrestarlos empujeshacia fuera de la accióndel arco.

Los arcos son estructuras curvas para cubrir el claro deunvano,diseñadaspara sustentar unacarga vertical prin­cipalmente por compresiónaxial. Transforman las fuerzasverticales de unacarga sustentada en componentesincli­nadas y las transmiten a los estribos en cada unode loslados del vanoarqueado.

Las columnas, las vigas, las losas y los muros de cargason los elementos estructurales más comunesdebido ala geometría rectilínea que son capaces de generar.Sinembargo,hay otros medios de cubrir claros y de cercarespacios.Generalmente,éstos son elementos con formaactiva que, a través de su forma y su geometría, hacenun uso eficiente del material para las distancias cubier­tas en los claros. Aun cuando están fuera del alcancede este libro,se describenbrevementeen la siguiente sec­ción.

• Los arcos de mampostería se construyen con piedrasen forma de cuña o dovelasde ladrillo; para más infor­maciónsobre arcos de mampostería,véase 5.20.

• Los arcos rígidos consisten en estructuras curvas y rí­gidas de madera,acero o concreto reforzado capacesdesustentar algunos esfuerzos flexlonantee.-..:...-------Tli""t-H~(?

ARCOS Y BÓVEDAS ~.2S

• Los domos geodésicos son eetructu­ras de domo d~ acero que tienenmiembrosque siguen tres conjuntosprincipales de círculos máximos quese intersecan a 60°, subdividiendolasuperficie del domo en una serie detriángulos esféricos equiláteros.

• Un anillo de tensión circunda la base de undomopara contener a las componenteshaciafuera de las fuerzas meridionales.En undomode concreto, este anillo se engrosa y se re"fuerza para manejar los esfuerzos por flexióncausados por las deformacioneselásticas di"ferentes del anilloy del cascarón.

• Las fuerzas tangenciales, que restringen elmovimientohacia fuera del planode las fran­jas meridionalesen el cascarón de un domo,son de compresiónen la zona superior y detensión en la zona inferior.

• La transición de fuerzas tangenciales decompresión a fuerzas tangenciales de ten"sión ocurre a un ángulode 45° a 60° con res"pecto al eje vertical.

• Las fuerzas meridionalesqueactúan a lo lar"go de una sección vertical cortada en la su"perficie del domo siempreson de compresiónbajo unacarga vertical completa.

Un domo es una estructura con forma de su"perficie esférica quetiene una planta circular yqueestá construida de bloquesapilados,de unmaterial rígidocontinuo como elconcreto refor­zado,o de elementos linealescortos, como enelcaso de undomogeodésico.Undomoes similara un arco que gira excepto que se desarrollanfuerzas cincunferencialesque son de compre"sión cerca de la coronay de tensión en la parteinferior.

• Los domos de enrejado son eetruc­turae de domo de acero que tienenmiembrosque siguen los círculos dela latitud y dos conjuntos de diago"naleequeforman una serie de trián­gulas isósceles.

• Los domos Schwedler son eetruc­turae de domo de acero que tienenmiembrosquesiguen las líneasde la"titud y longitud y un tercer conjun­to de diagonales que completan latriangulación.

~.26 DOMOS

• Un hiperboloidede una hoja es unasuperficie reglada generada al reco­rrer un segmento inclinadode rectasobre dos círculos horizontales, Susseccionesverticales son hipérbolas.

• Las superficies de silla de montartienen curvatura hacia arriba en unadireccióny curvatura hacia abajo enla dirección perpendicular. En unaestructura de cascarón con super­ficie de silla de montar, las regionescon curvatura hacia abajo exhibenun comportamiento del tipo de arco,mientras que las regiones con cur­vatura hacia arriba se comportancomo estructuras de cable, Si losbordesde la superficieno están apo­yados,también puedeestar presenteuncomportamiento de viga.

• Un paraboloide hiperbólico es unasuperficiegeneradaal recorrerunapa­rábolacon la curvatura haciaabajo alo largo de otra parábola con la cur­vatura hacia arriba, o al recorrer unsegmento de línea recta con sus ex­tremos sobre dos líneas sesgadas.Se le puedeconsiderartanto una su­perficiede traslación como reglada.

• Los cascarones de barril son estruc­turas de cascarón cilíndrico,Si la lon­gitud de uncascarón de barril es treso más veces su claro transversal, secomporta como una viga de gran pe­ralte con unaseccióncurvaquecubreel claro en la direcciónlongitudinal.Sies relativamente corta, presenta uncomportamiento del tipo de arco. Serequierentirantes o marcos rígidostransversales para contrarrestar elempuje hacia fuera de la acción delarco,

• Las superficies de rotación se generanal girar unacurva planaalrededorde uneje. Las superficies de domo esférico,elípticoy parabólicoson ejemplosde su­perficiede rotación.

• Las superficiesregladassegeneranme­diante el movimientode una línea rec­ta. Debido a su geometría de línearecta, una superficie reglada general­mente es más fácil de formar y cons­truir que una superficie de rotación ode traelacíón,

• Las superficies de traslación se gene­ran al recorrer una curva plana a lolargo de una línea recta o sobre otracurva plana.

Loscascarones son estructuras de placacurva y delgada construidas de concre­to reforzado. Están conformados paratransmitir fuerzas aplicadas medianteesfuerzos de membrana-los esfuerzosde compresión,de tensión y cortantesque actúan en el plano de sus superfi­cies-. Un cascarón puede sustentarfuerzas relativamentegrandes si se apli­can uniformemente.Sin embargo,deb-idoa su delgadez, un cascarón tiene pocaresistencia a la flexióny no es adecuadopara c",rgasconcentradas.

CASCARONES c¿},.21

• Lasestructuras atirantadas con cablestienenmástilesverticales o inclinadosdesdelos cualesseextiendenlbscables para sustentar miembrosquecubrenclaros ho­rizontales dispuestos segúnunpatrón paraleloo radial.

• Lasestructuras dedoblecurvaturaconsistenenuncam­po de cables cruzados de curvaturas diferentes y confrecuenciainvertidas.Cadaconjuntodecablestieneunpe­riodo natural de vibracióndiferente, formando así unsistema autoamortiguado que es más resistente a lavibración.

d.!:f.._.4~-------4!I~_'::::=~_. Las estructuras con cables dobles tienen conjuntossuperiorese inferioresde cablesde diferentes curvatu­ras, pretensionadospor amarres o por puntales a com-presiónpara hacer al sistema más rígidoy resistentea la vibración.

<!:H~-~~_-----o=ftO--""';QaI).-' Las estructuras de curvatura simpleutilizan una serieparalelade cables para sustentar vigas o placas queforman una superficie.Son susceptiblesde vibrar indu­cidos por los efectos aerodinámicosdel viento. Esteriesgopuedereducirseaumentandola carga muerta enla estructura o anclando los cables primarios al suelocon contravientos transversales.

Las estructuras suspendidasutilizan una red de cablessuspendidosy presforzadosentre miembrosa compresiónpara sustentar directamente las cargas aplicadas.

• Unaforma funiculares la queadopta uncablequesede­forma librementecomorespuestadirecta a la magnitudy a la ubicaciónde fuerzas externas, Uncable siempre

\, /f, t: .1t. '.' /~/' adapta su forma de modoquese encuentreen tensión"" "',- /, , pura bajo la acción de unacarga aplicada.~, __..,;/<% . lína catenaría ee la curvaadoptada PO,"'.cableunifor-

.. ~ _....../ meperfectamenteflexiblesuspendidolibrementededos~'1. .. puntos queno se encuentranen la mismalíneavertical.+"l¡-¡¡¡~ Parauna carga que está uniformementedistribuida en

una proyecciónhorizontal, la curva se aproximaa unaparábola.

Las estructuras con cables utilizan el cablecomo el prin­cipal medio de apoyo. Debidoa que los cables tienenuna alta resistencia a la tensión, pero no ofrecen re­sistencia a la compresióno a la flexión, deben usarsesolamentea tensión. Cuandose sujeta a cargas concen­tradas, la forma de un cable consiste en segmentosdelínea recta. Bajo una carga uniformementedistribuida,adoptará la forma de unarco invertido.

• Los contravientos absorben lacomponente horizontal del em­puje en una estructura suspen­dida o atirantada con cables ytransfieren la fuerza a un ci­miento.

• El mástil es un miembroa com­presión vertical o inclinado enuna estructura suspendida oatirantada con cables,que sus­tenta la suma de las compo­nentes de las fuerzas verticalesen los cables primarios y enlos contravientos. La inclinacióndel mástil permite recibir par­te del empujehorizontal delcabley reducelafuerza en loscontravientos.

~.28 ESTRUaURAS CON CABLES

• Las estructuras infladas con aire son sustentadas conaire presurizadodentro deelementosde construcción in­flados. Estos elementosestán conformados para sus­tentar cargas de unamaneratradicional, mientras queel volumenconfinadode aire para la edificación perma­nece a la presión atmosférica normal. La tendencia deunaestructura de doblemembranaa abultares a la mi­tad se restringe mediante unanillode compresióno me­diante amarres o diafragmas internos.

• Las estructuras sustentadas con aire consisten enuna membranasencilla sustentada por una presión in­terna de aire ligeramentemayor que la presiónatmos­férica normal.La membranaestá bienancladay selladaa lo largodel perímetro para evitar las fugas. Se requie­ren esclusas de aire en las entradas para conservar lapresióninterna del aire.

Existendos clasesde estructuras neumáticas:las estruc­turas sustentadas con aire y las estructuras infladascon aire.

Lasestructuras neumáticassonestructuras de membranaque son puestas a tensión y estabilizadas contra cargasdevientoy de nievemediantela presiónde airecomprimido.La membranageneralmentees unatela de material textiltejido o de fibra devidrio recubierta con unmaterial sinté­tico, como el silicón. Las membranastranslúcidas sumi­nistran iluminaciónnatural, recogenla radiación solar enel inviernoy enfrían el espacio interior por la noche.Lasmembranasreflectoras reducenla ganancia del calor delsol.Unforro detela puedecapturar unespaciode aire paramejorar la resistencia térmica de la estructura.

• La membranay los cables de acerotransmiten las cargas externas a losmástilesy a las anclasenel suelome­diante fuerzas de tensión.

1--·-"7"-::;"._-_.~I'~'-;:-'~~ __ '':~'''' Los cables de refuerzo en las orillasrigidizan los bordes libres de una es­tructura de toldo.

• La membranapuedeestar amarradaa los apoyos del mástil mediante unlazo de cable de refuerzo o estirarsesobre uncabezalde distribución.

• Los mástiles están diseñados pararesistir el pandeobajocargasde com­presión.

Las estructuras en forma de toldo son estructuras demembranaqueson presforzadaspor fuerzas externamen­te aplicadasy quese mantienentensionadas por comple­to en todas las condicionesanticipadas de carga. Paraevitar fuerzas de tensión demasiadoaltas, las estructu­ras de membranadeben tener curvaturas relativamente _--z:_~~pronunciadasendireccionesopuestas.

Las membranasson superficies flexiblesy delgadas quesustentan cargas principalmentea través del desarrollode esfuerzosde tensión. Puedenser suspendidaso exten­didas entre postes, o ser sustentadas por la presióndelaire.

MEMBRANAS ~.29

Concretoreforzado

Conexionesdeconcretoprecolado

If-II---------___;~_+----------+_.Un ancla de cable permite la rotación,pero resiste la traslación solamente enla direccióndel cable.

• Las unionescon rodillos permiten la rota­ción, pero resisten la traslación en unadirección perpendicular hacia sus caraso alejándosede ellas.Nose empleanen laconstrucción de edificios con tanta fre­cuenciacomo las conexionescon pasado­res o fijas, pero son útiles cuando unajunta debe permitir que ocurra la expan­sión y la contracción de un elemento es­tructural.

• Las juntas rígidas o fijas conservan larelaciónangular entre los elementos uni­dos, restringen la rotación y la trasla­ción en cualquier direccióny suministranresistencia tanto a la fuerza como al mo­mento.

Las unionescon pasadoresteóricamentepermiten la rotación, pero resisten latraelación encualquierdirección.

Los conectores que se usan para unir loselementos estructurales pueden tener laforma de un punto, una líneao una super­ficie. Aun cuando los tipos de conectores li­nealy de superficie resisten la rotación, losconectores puntuales no lo hacena no serque una serie de ellos se distribuya a tra­vés de un área superficial grande.

La maneraen la cual las fuerzas se trans­fierende unelemento estructural al siguien­te y la forma enqueun sistema estructuralse comportacomo untodo dependenengranmedidadel tipo de juntas y de conexionesque se usen. Los elementos estructura­les se pueden unir de tres maneras. Lasjuntas a tope permiten que uno de los ele­mentos sea continuo y generalmente re­quieren un tercer elemento mediador parahacer la conexión.Las juntas traslapadaspermiten que todos los elementos conecta­dos se empalmenentre ellas y sean conti­nuosa través de lajunta. Loselementosdeunión también puedenmoldearseo confor­marseparaformar unaconexiónestructural.

Conectordesuperficie:adhesivoConectorlineal:soldadura

Conexionesdeacerosoldado

Conexionesatornilladas

Conectorpuntual:perno

~.30 JUNTAS y CONEXIONES

3.02 Sistemas de cimentación3.04 TIposde sistemas de cimentación3.06 RlKalzo3.07 Sistemosde apoyo de los ex(ova(iones3.08 Gmentaciones poco profundos3.09 Zapatos corridos3.10 Murosde cimentación3.16 Zapatos aislados poro columnas3.17 Gmentaciones en taludes3.18 losas de concreto niveladas3.22 Gmentación con postes3.24 Gmentociones profundos3.25 Gmentaciones con pilotes3.26 Pilotesde tubo llenos de concreto

~ ,SISTEMAS DE CIMENTACION

• La presiónpasivadel suelo la desarrolla una ma­sa de suelo como respuesta al movimientohori­zontal de un cimiento.

• Las fuerzas laterales puedenhacer que la cimen­tación impongauna presión no uniforme sobre elsuelosustentante.

• La fricción entre la cimentacióny el suelo subya­cente suministra cierta resistencia al cortante.

A

-:p

TT~

Presiónactiva del terreno ejercida por una masade suelo sobreel muro del sótano

Las cargas principalessobre unacimentación son la com­binaciónde cargas vivasy muertas que actúan vertical­mente sobre la superestructura. Además, un sistema decimentacióndebeanclar la superestructura contra el des­lizamiento, el volteo y el levantado inducidos por el vien­to, resistir los movimientosrepentinosdel suelopor sismoy resistir la presión impuesta por la masa circundante desuelo y del agua subterránea sobre los muros del sóta­no.Enalgunoscasos, un sistema de cimentación tambiéntiene que contrarrestar el empujede las estructuras dearco o a tensión.

La cimentación es la parte más baja de un edificio -susubestructura- construida total o parcialmente por de­bajo del suelo. La función primaria es sustentar y anclarla superestructura superior y transmitir sus cargas con­fiablemente a la tierra. Debidoa que sirve como un enlacecrítico en la distribución y resoluciónde las cargas deledificio, el sistema de cimentación debe estar diseñadotanto para acomodar la forma y la disposición de la su­perestructura superior como para responder a las con­dicionesvariablesde suelo,roca yagua inferiores.

Empujede las estructuras enarco o a tensión

• Suelo o roca susten­tantes

• Véase1.04-1.05para laspropiedades y la mecá­nica del suelo.

• Subestructura• Cimentación

• Anclaje requeridopara resis­tir el deslizamiento, el levan­tado o el volteo

• Superestructura• Véase2.08-2.10para las cargasen los edificios

~.02 SISTEMAS DE CIMENTACiÓN

El asentamiento diferencial -el movimiento relativo delas diferentes partes de una estructura causado por laconsolidacióndesigualdel suelode la cimentación- puedehacer que unedificio pierda la vertical y se presenten grie­tas en la cimentación, la estructura o los acabados. Si esmuy grande, el asentamiento diferencial puede resultaren la falla de la integridad estructural del edificio.

Consolidación

.. . ~"

_-_. Asentamiento

Un sistema de cimentación apropiadamente diseñado yconstruido debedistribuir sus cargas de modoquecualquierasentamiento queocurra sea mínimoo esté distribuido uni­formemente bajo todas las partes de la estructura. Estose logra diseñandoy dimensionandolos apoyosdel cimien­to de modoque transmitan una carga igual por unidad deárea al suelo o roca sustentantes sin sobrepasar su ca­pacidad de carga.

El asentamiento es el hundimiento gradual de una estruc­tura a medida que el suelo debajo de la cimentación seconsolida bajo la carga. A medidaque se construye unedi­ficio, se espera algún asentamiento al aumentar la cargasobre el cimiento y causar una reducción del volumendevacíos en el suelo que contienen aire o agua. Esta conso­lidación generalmente es pequeñay ocurre más bien rápi­damente cuando se aplican cargas sobre suelos densos ygranulares, como arena y grava gruesas. Cuandoel suelodel cimiento es una arcilla cohesivahúmeda,que tiene unaestructura tipo de escama y un porcentaje de vacíos rela­tivamente grande, la consolidación puede ser muy grandey ocurre lentamente en tiempo prolongado.

SISTEMAS DE CIMENTACiÓN ~.03

l

- • Una retícula de pilas o postes independientespuedeelevarla superestructura por arriba de la superficiedelsuelo.

__--. Las losas niveladasde concreto apoyadasdirectamen­te en el terreno y engrosadas para sustentar las car­gas de los murosy de las columnasforman un sistemaeconómicode cimentacióny piso para estructuras deunoy dos pisos en climas donde ocurre poco o ningúncongelamientodel suelo.

• Losespaciosde gateo (ductos o vías paraarrastrarse)cercados por un muro de cimentación continuo o porpilas suministran espacio bajo un primer piso para laintegracióny el acceso a instalacionesmecánicas,eléc­tricas y de plomería.

Lossótanos ubicadostotal o parcialmentedebajode larasante requieren un muro de cimentación continuopara contener la tierra circundante y sustentar losmurosexteriores,así como las columnasde la superes­tructura superior.

Las cimentacionesutilizan una combinaciónde muros decarga, columnasy pilas paratransmitir las cargas del edi­ficio directamente al terreno. Estos elementosestructu­ralespuedenformar diferentestipos de subestructuras:

~.04 TIPOS DE SISTEMAS DE CIMENTACiÓN

El diseño de un sistema de cimentación requierede unanálisis y un diseño profesionales por un ingenieroespe­cializado en estructuras. Cuando se diseñe una cons­trucción que no sea una habitación unifamiliar en sueloestable,tambiénes aconsejablehacerqueun ingenierogeo­técnico lleve a cabo una investigación subsuperficial conobjeto de determinar el tipo y el tamaño del sistema decimentación que se requierepara el diseñodel edificio.

Los factores que se debenconsiderar al seleccionary di­señar el tipo de sistema de cimentación para un edificioincluyen:• el patrón y la magnitud de las cargas del edificio• las condicionessubsuperficialesy del agua subterránea• la topograña del sitio• el impacto en las propiedadesadyacentes• los requerimientosdel reglamentode construcciones• el método y el riesgo en la construcción.

Cimentaciones profundosLas cimentaciones profundas se empleancuando el sueloquesubyacea la cimentación es inestable o de unacapa­cidad de carga inadecuada.Se prolongana través del sue­lo inapropiado para transferir las cargas del edificio a unestrato resistente más apropiado de roca o de arenas ygravas densas que están bastante debajode la superes­tructura.

Cimentaciones poco profundosLas cimentaciones ensanchadas o cimentaciones pocoprofundas se empleancuando existe suelo estable, conadecuada capacidad de carga, relativamente cerca de lasuperficie del suelo. Se colocan directamente debajo dela parte inferior de una subestructura y transfieren lascargas del edificiodirectamente al suelosustentante me­diante presiónvertical.

Se puedenclasificar los sistemas de cimentación en dosamplias categorías -cimentaciones poco profundas y ci­mentacionesprofundas.

TIPOS DE SISTEMAS DE CIMENTACiÓN ~.OS

• Unaalternativa para ampliar un nuevomurode cimen­tación y para colocar nuevaszapatas es construir pi­lotes o pilotes de tubo llenosde concreto en cada unode los lados de la cimentación existente, retirar unaseccióndel muro de cimentacióny reemplazarla sec­ción con uncabezalpara pilote de concreto reforzado.

Otro método para suministrar sustentación temporales excavar pozos intermitentes bajo la cimentaciónexistente hasta el nivelde las nuevaszapatas. Des­pués de colocar el nuevomuro de cimentación y lasnuevassecciones de zapatas, se excavanpozos adi­cionales hasta que el muro completo haya sido pro­fundizado.

L_----iHr---;:::,,--...... Parasuministrar sustentación temporal mientras serepara,se refuerzao se profundizala cimentaciónexis­tente, se hacen pasar agujas verticales a través delmurodecimentacióny se sustentan congatos hidráu­licosy puntales.

El recalzoo recimentaciónse refiereal procesode recons­trucción o de refuerzo de la cimentación de un edificioexistente, o a su ampliación,cuando una nuevaexcava­ciónen la propiedadcolindantees más profundaque la ci­mentaciónexistente.

~.06 RECALZO

• El desaguado se refiere al proceso de abatir el nivelfreático o de evitar que una excavación se llene conagua subterránea. Se logra hincando tubos perfo­rados llamados puntas coladoras, para recolectar elagua del área de modo que pueda det>s,a:l~o~:a:rs:e_~po::r ,;..-__ -bombeo. -

c-----------"~, ~~Nivelfreático despuésdel bombeo

Nivelfreático existente

• Las vigas o los montantes de suje­ción sonperfilesHdeacerohincadosen el suelo en sentido vertical parasustentar al entabladohorizontal.El entablado se refiere a los tablo­nes de maderaalineados colateral-mente para retener el frente de unaexcavación.

• La tablaeetaca y las vigas de suje­ción con el entablado se sustentanmediante largueros horizontalescontinuos. Estos largueros estánapuntalados con arriostramientotransversal horizontal de acero ocon puntales inclinados diagonalesde acero; se apoyan en bloquesdetalón o en zapatas.

• Unmuro de lechadaes un muro de concreto colado enuna trinchera para servir como tablaeetaca y tam­bién como muro de cimentación permanente.Se cons­truye excavandounatrinchera en longitudescortas. Estatrinchera se rellenacon una lechadade bentonita yaguapara evitar que las paredes laterales se colapsen; secoloca un refuerzoy se vacíaconcretoen la trinchera conun tubo-embudo para desplazar la lechada.

• Se puedenusar brandalesanclados en la roca o anclasen el suelo si el arriostra miento transversal o los pun­tales inclinados interfieren con la excavación o con laoperaciónde construcción. Los brandales consisten encables o tendones de acero que se insertan en orificiospreviamente barrenados a través de la tablaeetaca yhasta la roca o hasta un estrato adecuado de suelo,lechadeado a presión para anclarlos en la roca o elsueloy postensionarloscon ungato hidráulico.Los bran­dales se anclan entonces en largueros de acero conti­nuosy horizontales para mantener la tensión.

• Unatablaeetaca consiste en planchasde madera,aceroo concreto precoladohincadasen sentido vertical lado alado para contener al terreno y evitar queel agua se fil­tre hacia la excavación. Lastablaeetacae deacero y con­creto precoladopuedendejarseensu lugarcomo parte dela subestructura de unedificio.

Cuandoel sitio del edificioes suficientementegrandecomopara que los lados de una excavación puedanabancaree

- como bermaeo se les puedadar un talud con un ángulomenorqueel ángulode reposodel suelo,no se requieredeuna estructura de apoyo.Sin embargo,cuando los ladosde una excavación profunda sobrepasan al ángulo de re­poso del suelo, el terreno debe apuntataree o entíbareetemporalmente hasta que la construcción permanenteesté en su lugar.

SISTEMAS DE APOYO DE LAS EXCAVACIONES ~.01

Para minimizar el asentamiento. las zapatas siempredebenapoyarseensueloestabley noperturbado.libredemateria orgánica.Cuandoesto J sea posible.se pue­de utilizar un relleno tratado especialmente.compac­tado en capas de 205 a 305 mm (8" a 12") con uncontenidocontroladode humedadparacompletar la pro­fundidad adicional.

El nivelde penetración de la helada es la profundidadpromedioa la cual se congela el suelo o la helada pe­netra enel suelo.

• 305 mm (12")

Para minimizar los efectos de abultamiento del terrenocuando se congela y se expande el agua subterráneaen clima frío. el reglamento de construcciones requiereque las zapatas se coloquendebajo del nivelde penetra­ción de heladas que se esperaen el sitio del edificio.

•

Cuando las zapatas para construcción ligera se apoyanen suelo no cohesivo estable y transmiten una cargacontinua de menosde 29 kN/m (2000 libras por pie li­neal). puedentener las siguientes dimensionesen la sec­ción transversal.

• Espesor (T) del muro de mampostería o concreto quesustenta dos pisos: 205 mm (8/1) como mínimo

• Proyección= '12 T• Espesorde la zapata = T• Anchode la zapata = 2T

~---. Concretocon una resistencia mínimaa la compresiónde17kPa(2500 Ib/pulg2)en 28 días

• Compresión• d = peralte efectivo

-- __ -. Tensión

• d para muros unitarios de mampostería• d para muros de concreto• Seccionescríticas de cortante

La parte más inferior de u~a cimentación poco profundason las zapatas corridas. Estas se prolonganen sentidolateral para distribuir su carga sobreunárea de sueloquesea suficientemente ancha. De esta forma la capacidadde carga permisible del suelo no es sobrepasada. Elárea de contacto requeridaes igualal cociente de la mag­nitud de las fuerzas transmitidas entre la capacidad decarga permisiblede la masa de suelo sustentante.

J).08 CIMENTACIONES POCO PROFUNDAS

• Una losa o carpeta de cimentaciónse hacede concreto gruesoy muy reforzadopara quesirva como una zapata monolítica individualpara varias columnaso un edificio completo.Laslosasdecimentaciónseusancuandolaca­pacidadde carga permisiblede unsuelode ci­mentaciónes baja en relacióncon las cargasdel edificioy las zapatas con columnas inte­riores se hacentan grandesque resulta máseconómicofundirlas en una sola losa. Las lo­sas decimentaciónpuedenrigidizarsemedian­te unaparrilla de nervaduras.vigaso muros.Unacimentaciónflotante. quese usa en sue­lo blando.tiene como zapata una losa que secoloca lo suficientemente profunda para queel pesodel sueloexcavado sea igualo mayoralpesode la construcción sustentada.

• Unazapata en cantilever o de fleje consisteen una zapata con columna conectada me­diante unaviga tensora con otra zapata conobjeto de balancearuna carga impuesta aet­métricamente.

• Una zapata combinada es una zapata deconcreto reforzadopara unmurodecimenta­ción perimetral o una zapata con columnadesplazada para sustentar la carga de una

columnainterior. :;~~--..:J~~~~-- ~v• Se usan también zapatas en cantilever ycombinadas cuando un cimiento estriba enun linderoy noes posibleconstruir unazapataconcarga simétrica. Paraevitar la rotación oel asentamiento diferencialqueunacondicióndecarga asimétrica puedeproducir.las zapa­tas continuas y encantilever se dimensionanpara generaruna presióndel suelouniforme.

• Una viga de nivelaciónes unavigade concreto reforzadoquesustenta un muro de carga aniveldel sueloy que transfierela carga a zapatas. pilas o pilo­tes aislados.

• Una zapata continua es unazapata de concreto reforzadoque se prolonga para susten­tar una fila de columnas.

Las zapatas aisladas son za­patas corridas individualesquesustentan columnas y pilasautoesta bies.

• Las zapatas escalonadasson zapatas corri­das que cambian de nivel por etapas paraadaptarse a una rasante inclinaday mante­ner la profundidad requerida en todos lospuntos alrededorde un edificio.

Otros tipos de zapatas corridas son las si­guientes:

• Las zapatas de cinta son las zapatas corrí- -----_das continuas de los murosde cimentación.

Las formas más comunesde zapatas corridasson las zapatas de cinta y las zapatas ais­ladas.

ZAPATAS CORRIDAS ~.09

El tamaño de la zapata se basa en la carga delmurOde cimentacióny en la capacidad de cargapermisibledel suelosubyacente. .

• El sistema decimentacióndebetrans­ferir las cargas laterales de la super­estructura al suelo. La componentehorizontal de estas fuerzas latera­les se transfiere principalmente através de una combinaciónde friccióndel suelo en el fondo de las zapatasy del desarrollo de la presión pasivadel suelo en los lados de las zapatasy los murosde cimentación.

• Rellenopremoldeadoy sellador en la junta de ex­pansión.Losade pisode concreto; véase 3.18.

.----. Unasdovelasde acero o una cuña mecánicaan­clan al murode cimentaciónen la zapata.

Sistema de drenaje del sub-suelo;véase 3.14.

• Presiónactiva del suelo

~I¡_-------'Unidadesde concreto colado insitu o mamposte­ría de concreto; véase 3.15para murosde cimen­tación de madera.

• Paraopcionesde aislamiento térmico, véase 7.42.

• Aislamiento de la humedadoimpermeabilizacióncomo serequiera;véase 3.14. ------f-----__J

Cuandocercaa unespaciohabitable,unsistema demurode cimentacióndebeconstruirse para resistirla penetración del agua y de los gases del suelo,como el radón,ademásde controlar el flujo de ca­lor, aceptar una gama de acabados adecuados yalojar ventanas,puertas y otros vanos.

~ -' Anclado positivo requeridopara resistir fuerzaslaterales,de levantadoo de volteo

• Carga gravitacional provenientede la superes­tructura

• Prolongar el muro de cimenta­cióncuandomenos150mm(6")arriba de la rasante terminadapara sustentar una construc­ciónde madera.

• Darpendientea la rasantetermi­nadaparadrenarelaguasuperfi­cialde la lluviaode lanievefundiday alejarlade la cimentación.

Los murosde cimentación suministran apoyopara la su­perestructura superior y cercan un sótano o un espaciode gateo parcial o totalmente por debajode la rasante.Además de las cargas verticales provenientesde la su­perestructura, los murosde cimentacióndebendiseñarsey construirse para resistir la presiónactiva del terreno yanclar la superestructura contra el viento y las fuerzassísmicas.

~.1o MUROS DE CIMENTACiÓN

Cobertura mínimade 150 mm(6") sobreel interior de la vigade nivelación.

• El tamaño de la zapata de­pendede la carga enelmurodecimentación y de la capacidadde carga permisible del suelosubyacente.Coloquela zapata sobre suelosin perturbar debajo del nivelde penetraciónde la helada.

• Se requiereventilación del es­paciode gateo; véase 7.45.

\• Mosquiteros para evitar la',en-trada de insectos y anímalee.

Mínimode 150 mm (6")

• Dar forma al fondo o suministraruncolchónrígidode espumaparapermitirqueelsueloexpansivoas­ciendasin levantar elcimiento.

• Pilas de 305 a 455 mm (12" a18") de diámetro; refuerzo-- __ -...1mecánico.

• Fondobiseladoen pilas como serequiera. --._

• Viga de nivelación'de concretoreforzado sustentada por pilasde concreto colado

1II__________________ J

IIIIIII_______________ ...1

al muro de cimentacióncon la zapata,

• La cuña mecánicatraba

• Mínimo610 mm (24")al paño inferiorde las viguetas

• Muro de cimentación de concretocolado in situ o concreto de mam­postería

• Para los requerimientosdel aisla­miento térmico. véase 7.37.

• Barrera de vapores para contro­lar la humedaddel suelo

• Se requiere una entrada de455 X 610 mm (18" X 24")para el espaciode gateo.

• Se requiereunaaltura libreparafacilitar laventilacióncruzadadelespaciode gateo

• Mínimo455 mm (18'') al fondode la viga o de la trabe

• Sistema de muro --

• Sistema de piso• Las viguetas del piso puedenapoyarseointegrarse a la trabe.

Los espacios de gateo (ductos o vías para arrastrarse)cercados por un muro de cimentación continuo o por pi­lares suministran espacio bajo un primer piso para laintegración y acceso a instalaciones mecánicas.eléctri­cas y de plomería.

MUROS DE CIMENTACiÓN ~.11

Zapata de concreto; véase 3.08 y 3.09.• Dovelasdeacero queanclanel murode cimentación a la

zapata.• Junta completa de mortero en la zapata desbastada.

• Refuerzovertical en celdas lechadeadasy vigas de ligacomo se requierapor el análisis de ingeniería.

• Véase5.18 para el refuerzo de los muros de mampos­tería.Losade piso de concreto; véase 3.18.

Unidadesde mampostería colocadas en trabazón ordi­naria con mortero tipo M o S.

• Espesormínimonominalde muro de 205 mm (8").

Llenelas celdas de la hilada superior con lechada.Malla para retener la lechada.

~---. Pernosde anclajepara placas de solera enconstrucciónligera;véase 3.13y 4.28.

Muros de cimentación de mampostería de concretoLos muros de cimentación de mampostería de concretoutilizan unidades pequeñasque se manejanfácilmente yno requierende cimbra. Debidoa que la mampostería deconcreto es un material modular, todas las dimensio­nes principales deben basarse en el módulode 205 mm(8") de bloquede concreto estándar.

Zapata de concreto; véase 3.08 y 3.09.Dovelasdeacero queanclanel murode cimentacióna lazapata.

• La cuña suministra una resistencia adicional al desli­zamiento lateral.

Losade piso de concreto; véase 3.18.

• Espesormínimodel muro de 205 mm (8")# Refuerzohorizontal y vertical como se requiera por elanálisis de ingeniería;véase 5.06.

• Pernosdeanclaje para placasde solera enconstrucciónligera;véase 3.13y 4.28.

Muros de cimentución de concretoLos muros de cimentación de concreto colado in situ re­quierende cimbray de unacceso para colocar el concreto.

~.12 MUROS DE CIMENTACiÓN

• Contacto mínimode 100 a 150 mm(4" a 6") paraviguetas normales;de150 a 230 mm(6" a 9") como míni­mopara viguetas de claro grande

• El fieltro de construcción evita elcontacto directo entre la maderayel concreto o la mampostería.

• Placasde rellenopara nivelarla vigaI •Contacto mínimode75 mm(3'') para: vigas de madera apoyadas en con­~ creto o mampostería; engrosar el! muro para formar una pilastra si se

requiereárea de contacto adicional.

• Viga de madera

• Placade solera típica de 2 X 6ó 2 X 8 tratada a presión;co­locarsobreselladorfibrosoparasolera para reducir la infiltra­ción del aire; nivelarcon placasde rellenosi es necesario.Espesor adicional para huecode mampostería o muros en­chapados.La cimentación de mamposte­ría o de concreto puedeprolon­garse como muro exterior porarriba de la rasante; véase5.23-5.24.

Marcode la pareddeentramadoCabecero o vigueta de borde

• Bastidor de viguetas de made­ra; véase 4.26-4.28

r,I

!I,IIIIII

Viguetas de acera de alma abierta

• Placas de basede aceroancladas al muro de ci­mentaciónde concreto oa una viga continua deliga en los murosde__ --,..c;;___mampostería

• Bolsa para recibir lavigade maderaViguetas de madera

• Dejar una bolsade aire de 13mm ('/2'')como mínimoen la parte superior, loslados y los extremos de las vigas demaderaqueentran en unmurode con­creto o de mampostería a no ser quese empleemadera tratada a presión;puede requerirse un espacio adicional--""''--.._.-:para el acceso a laconstrucción.

Pernosde anclajede 13mm('//') de diáme­tro ahogadosen concreto o en las celdaslechadeadasde los muros de cimentacióndemamposteríaa nomásde1830 mm(6')centro a centro; mínimo de dos pemospor pieza de solera con uno a menos de305 mm(12") de cada extremo;existen re­querimientosmásestrictos para las zonassísmicas3 y 4.

Viguetas de madera

• Puedenrequerirseanclas deplaca de solera o tirantespara asegurar el marco demuroy pisoal cimientocon­tra el levantado debido afuerzas eólicaso sísmicas.

La parte superiorde un murode cimentacióndebeprepa­rarse para recibir, sustentar y anclar los sistemas demuroy de pisode la superestructura.

MUROS DE CIMENTACiÓN ~.13

• Membrana de impermeabilización si se requiere.• Tablón de protección para la impermeabilización; cartónde fibra impregnado de asfalto o poliestireno extruidoSe usa un firme de concreto sin reforzar cuando la mem­brana de impermeabilizacióncontinúa bajo la losa del sue-lo o para suministrar una superficie de trabajo en sueloinestable.

• Rellenopremoldeado y sellador en la junta de expansión.• Para la impermeabilización, selle la junta entre el muro decimentación y la losa con arcilla bentonítica u otra barre­ra hidráulica.Losa de pisó de concreto; mínimo 100 mm (4").

• Véase 3.18 para los requerimientos típicos del embasa­miento.

• Dar pendiente con mortero o usaruna tira de chaflán no biodegradable.

• Cobertura mínimade 150mm (6'') degrava o de piedra resquebrajada.

• Proteja la parte superior del tubo o dela loseta con tela de fieltro.

• Drenaje del cimiento de tubo per­forado o loseta de drenaje;diámetro mínimode100 mm (4'')

• La plantilla del tubo o de laloseta no debe estar arribade la elevaciónde la losa; pen­diente de drenado hasta el drenajepluvial; pozo seco o emisornatural en el sitio.

• Mínimo 51 mm (2"). -------

• Unaestera de drenaje o un rellenodegrava permiten que el agua fluya ha­cia abajo hasta los drenes de la ci­mentación.

• La estera de drenaje tiene un espe­sor aproximado de 19 mm (3/.'') y con­siste en una estera sintética o unnúcleo de huacal de huevos forradocon una tela filtrante que deja pa­sar el agua libremente, pero impide elpaso de partículas finas del suelo.

• La membrana de impermeabilización puede consistir enasfalto impregnado de caucho o modificado con políme­ros, caucho butílico u otro material aprobado que seacapaz de cubrir grietas no estructurales.

• Puederociarse arcilla bentonítica como lechadao instalar­se en forma de panelconarcilla seca que llena losvacíosdehojas de cartón corrugado; la bentonita se hincha cuandose moja haciéndosevirtualmente impermeableal agua.

• Proteja la membrana durante el rellenado con una esterade drenaje, un aislamiento rígido de poliestireno extruidoo un tablón de protección, como cartón de fibra impreg­nado de asfalto.

• La membrana de aislamiento de humedad o de imper­meabilización debeextenderse desde 150mm (6") arribade la rasante hacia abajo hasta la parte superior de lacimentación.El aislamiento de humedad puedeconsistir en un recubri­miento de cemento bituminoso o modificado con acrílico.

• Muros de mampostería de concreto enlucidocon nomenosde 10 mm (3/8") de mortero de cemento portland cubier­to con un recubrimiento bituminoso de 2 mm ('/16").

El aislamiento de humedadse aplica a unmuro de cimentacióncuando las condiciones del subsuelo indican que no se pre­sentará una presión hidrostática proveniente del nivelfreático. Cuando estén sujetos a la presión hidrostáticadel nivelfreático, los muros de cimentación debenimpermeabi­lizaree,Algunos reglamentos de construcciones requierenquetodos los muros de cimentación que cerquen un espacio ha­bitable debajo de la rasante deben impermeabilizarse.Se requiere ele un sistema de drenaje del sub­

suelo para recolectar y desviar el agua lejos dela cimentación al drenaje pluvial, a un pozo se­co, o de un emisor natural hacia una elevacióninferior en el sitio.

~.14 MUROS DE CIMENTACiÓN

• Muro de carga interior.Placa6doble6 inferiore6 quese prolongan arriba delpaño euperíor de la 106a.

• El cimiento de grava. are­na o piedra triturada seprolonga haeta debajo delae 106a6del pi60 del 6Ó­tano para el drenaje.

• El cimiento compueeto conelete enuna placa de cimentación y una capade grava. arena o piedra triturada;mínimo100 mm (4").

• Placa de cimentación de 2 X D.don­de D depende de la carga del murode cimentación y de la capacidad decarga del suelo

• Puede requerlrse un eurnídero para106eepacice del eótano debajo de laraeante para drenar la capa poro-6a; diámetro de 610 mm (24") ocuadrado de 510 mm (20") y cuan­do menos a 610 mm (24") por de­bajo del paño inferior de la 106a.

Placa inferior de 2x.líetón continuo de lx.

(1:6)

Placa de coronamiento 6uperior aplicada encampo a lae 6eccione6 conjunta6 del murode enlace; la6 juntae no debencoincidir conlae de la placa de coronamiento inferior.La placa de coronamiento inferior ee clavaa 106montantee,

• Madera laminada tratada a pre6ión de13 mm (,h") o máe grue6a pegada conazíheeivo para exteríoreaLa6 juntas de 3 mm ('/0") deben calafa­tearee,Montante6 de 2x @ 305 ó 405 mm (12" o16") centro a centro.

• Ai61amiento térmico. retardador de vapo­re6 y acabado en muros como Be requiera.

• El 1í6tónde madera tratadadebe extenderse cuando menee51 mm (2") arriba y 125 mm(5") debajo de la rasanteterminada para proteger alpolíetílenode la luz ultravioletay el daño mecánico.

L06 eletemae de cimentación de madera tratada puedenusarse para la conetruccíón tanto de 6ótan06 como dee6paci06 de gateo (dUeto6 o vía6 para arraetraree), La6eeccionee del muro puedenconetruree in 6itu o fabrlcareeen planta para reducir el tiempo de montaje. Toda la ma­dera y la madera laminada que ee U6e para fabricar uneíetemade cimentacióndebetratarse a pre6ióncon uncon­servador aprobado para U60de contacto en el suelo: to­d06 106cortes de campo deben tratarse con el mismoconeervador.Tod061066ujetadore6 de metal debenser deacero inoxidableo de acero galvanizado con recubrimientode zinc.

MUROS DE CIMENTACiÓN ~.1S

Columna de aceroPoste de modera

1f

Columna de concreto reforzado• Es necesaria una placa de base

deaceroparadistribuir la cargadela columnasobreunárea suficien­temente ancha para no sobrepa­sar los esfuerzos permisiblesdelconcreto.

• Véase 5.38 para las conexionesde la placade basede acero.

• Se dispone de diversas basespatentadas para postes. Con­sultar al fabricante para cargaspermisiblesy detalles de insta­lación. Las bases para postestambién puedenfabricarse paracumplir con condicionesespecí­ficas de diseño.

• Véase5.50 para las conexionesde las bases para columnasdemadera.

S = capacidad de carga del sueloen Ib/pie2;1Ib/pie2= 0.0479 kfa

= área de contacto de laSección crítica de la fuerza cortante enunsentido.

Sección crítica de la fuerzacortante endos sentidos.

Recubrimientomínimode 75 mm (3") parael refuerzode acero cuando el concreto secuela permanentemente expuesto en elterreno.

-_-. P = cargade la columnaen libras

A = PIS. donde:

~'t'~J-._~"!'!'II"~r""'i. --. Mínimo150 mm (6") arriba del refuerzodeacero.

• d = peralte efectivo.

__ ----. Refuerzovertical.Refuerzolateral.

• Véase también 5.04 para los detalles delas columnasde concreto.

__ ---. Lasdovelasdeaceroanclan la columnaa lazapata.El refuerzoendos sentidos debeespaciar­se uniformemente.

~.16 ZAPATAS AISLADAS PARA COLUMNAS

Las zapatas escalonadas cambian de nivel poretapas para acomodar una rasante empinada yconservar la profundidad requerida en todos lospuntos alrededorde unedificio.

• Utilice dimensiones modulares paramurosde mamposteríade concreto.

• La longitud del escalón (L) debeserpor lo menos 610 mm(2'-0").

• Conservarel espesorde la zapata (T)en el escalón vertical._J_----~v:_.-.~-t_-_.Limitar elescalón vertical (H) a '/2 Lo610 mm(2'-0") comomáximo.

• Rasante.

• Lasuperficiedel suelo nodebeinva­dir el prismade contacto del sueloo de la roca.

Las zapatas con pocoespaciamientoo las zapatasadyacentes localizadasa diferentes nivelespuedencausar esfuerzostraslapados enel suelo.

• 60° para roca30° para suelo

• Anchomínimode la zapata 2xPendientemáxima1:2

• Lacara de la estructura se sitúa ale­jada del pie de un talud en ascensopara suministrar protección del dre­najey de la erosióndel sitio.

MáximoH/2 ó 5 m (15')

• MáximoH/3 ó 12m (40').

• La cara de la zapata se sitúa atrásde un talud en descensouna distan­cia suficientementegrandecomoparasuministrar apoyo vertical y lateralpara la zapata y evitar un asenta­miento.

Las estructuras y los cimientosentaludes o adyacentesa éstos quesobrepasene1100'i'.debencumplir con los si­guientes requerimientos:

CIMENTACIONES EN TALUDES ~.17

W1.4 X W1.4W2.o X W2.oW2.9 X W2.9

6 X 6 (50 X 150)6x66X6

Hasta 45 (14)45-60 (14-18)60-75 (18-22)

(a libre delalambrón(número)

Espaciamientode la malla

pulgadas (mm)

Dimensiones máximasde la losapies (m)

• Espesor de losa mínimode 100 mm (4"); el espesor re­querido dependedel uso esperadoy de las condicionesde carga.

• Lamallade refuerzo quese colocaligeramentemásarribade la mitad del peralte de la losa controla los esfuerzostérmicos,elagrietamientoporcontraccióny los ligerosmo­vimientos diferencialesdel lechodel suelo; puedereque­rirse una parrilla de varillas de refuerzosi las losas sus­tentan cargas de pisomayoresque lo normal.

• Puedeañadirse a la mezcla de concreto un aditivo defibras de vidrio, acero o de polípropilenopara reducir elagrietamiento por contracción.

• Los aditivos de concreto puedenaumentar la durezasuperficial y la resistencia a la abrasión.

• Barrera contra la humedad de polietileno de 0.15 mm(6 milésimas).El American Concrete Institute recomiendaque se co­loqueuna capa de arena de 51mm (2") sobre la barreracontra la humedad para absorber el agua en excesoprovenientedel concreto durante el curado.Embasamiento de grava o de piedra triturada paraevitar el ascenso capilar del agua subterránea; mínimo100 mm (4").Base de suelo estable y uniformemente densa; puederequerirse compactación para aumentar la estabilidaddel suelo, la capacidad de sustentar cargas y la resis-tencia a la penetración del agua.

Las losas de concreto niveladasrequierenel apoyode unabase de suelo nivelada,estable, uniformemente densa oapropiadamentecompactada quenocontenga materia or­gánica.Cuandosecolocasobreunsuelodebajacapacidaddecarga o sobresuelosaltamente compresibleso expansivos,este tipo de losadebediseñarsecomo unalosao unacarpe­ta de cimentación,lo que requierede unanálisisy undiseñopor parte de un ingenieroespecializadoen estructuras.

Una losa de concreto puedecolocarse a nivelhorizontal, ocerca del mismo, para servir como un sistema combinadode piso y de cimentación. El uso adecuadode una losa deconcreto para este uso dependede la ubicacióngeográfi­ca, de la topograña y de las características del suelo enel sitio, y del diseñode la superestructura.

Juntas de aislamiento

• Losa de concreto nivelada

·~DSuperestructura

';::=========:::::

~.18 LOSAS DECONCRETO NIVELADAS

• Junta acuñada• La adherenciase evita utilizando un

material parajunta preformadodeme­talo de plástico, o aplicandoun com­puesto de curado a un lado antes decolocar el otro lado.

':. '. '" ..• »;•• v ._ •• '" •

.. .•,.'• • A .. '

• Tirametálica o premo[deadade3 mm('lB")quese inserta cuandose colocael concreto; terminado al ras con [asuperficie.

'.Junta aserrada de 3 mm ('lB") deanchoy '/. del espesor de la losa; lle­nar con rellenoparajunta .

>·:Y~:.·'~·.:~.~;:p~:":..". : • A.

Juntas de controlParacrear líneas de fragilidad, de modoque el agrietamiento que pueda resultarde los esfuerzos de tensión se presentea[o [argode líneaspreviamentedetermina­das, se colocan juntas de control. Estasjuntas de control van espaciadas en elconcreto expuesto de 4570 a 6100 mm(15' a 20') centro a centro, o siemprequese requierafragmentar una losa con for­ma irregular en secciones cuadradas orectangulares.

....

• Radiode 3 mm ('/8")"'~"'-:-:::o'-'-";';'~I--. Evitar la adherencia

• Dovelasrecubiertas o juntaacuñada si se requiereparaevitar el movimientodiferen­cial vertical

Juntas de construcciónParatener un lugar donde [a construcciónse detenga para continuar posteriormen­te, se usanjuntas de construcción.Estasjuntas, quetambién sirvencomo juntas deaislamiento o de control, puedenacuñar­se o enclavjaree para evitar el movimientodiferencialvertical de las seccionesconti­guas de la losa.

Juntas de aislamientoTambiénllamadasjuntas deexpansión,lasjuntas de aislamiento permiten la exis­tencia de movimiento entre una losa deconcretoy las columnasy murosadyacen­tes de unedificio.

Puedencrearse o construirse tres tiposde juntas con objeto de acomodar el mo­vimientoenel planode una losa deconcre­to nivelada:juntas de aislamiento,juntasde construcción y juntas de control.

LOSAS DE CONCRETO NIVELADAS ~.19

• Unalosa de pisode concreto puedeengrosarseparasustentar unapar­tición interior de carga o un poste ytransmitir la carga al suelo subya­cente.

• El anchoy el peralte de la za-pata de la losa se determinanpor la magnitud de la carga yla capacidad de carga delsuelo.

• Mínimo305 mm (12")

• Debeemplearseuna zapata independientecuando un muro de carga o una columnatransmitan una carga concentrada o degran magnitud.

Serequierenzapatas aisladas o integradas paratransmi­tir cargasdesde la superestructura superioral suelode lacimentación.

Losa con borde engrosada

• Distancialibremínimade150mm(6") decual­quierpiezademaderaa la rasanteterminada.Profundidadmínimade la zapata 305 mm(12").

~- __ _. Colocardebajodel nivelde penetraciónde lahelada.

• En climas cálidos o templados donde sepresenta solamente poca o ningunacon­gelación del suelo puede ser económicoengrosar los bordes de una losa de con­creto niveladapara formar zapatas inte­gradas para los muros exteriores.

Pared de entramado

Se puedecolocar unaislamiento de espumade poliestirenoextruido ya sea en la parteexterna o en la parte interna del murode ci­mentación.

• Concretocolado in situ o murode cimenta­ciónde concreto o de mampostería.

• Distancia mínima libre de 150 mm (6") decualquier objeto de madera a la rasanteterminada.Placasde asiento tratadas a presión.

Muro de mampostería

• Aislamiento de espuma de poliestireno ex­truido; véase 7.42.

Losa de concreto nivelada;véase 3.18 parauna seccióntípica.

Murode mamposteríaexterior y cimiento.

~.20 LOSAS DE CONCRETO NIVELADAS

Aberturas en la losa

------------. Paraaberturas de losa mayoresque305 mm(12''), coloque una segunda capa de mallade alambrede refuerzode 610 mm (2'-0") entodos los lados de la abertura.

• Junta de expansióno de construcción• Use dovelas revestidas o una cuña de cor­

tante para evitar el movimientovertical dife­rencial.Escalones de losa

--------. Chaflán o bordecon radio.-------. Barra del vuelodel escalón;ponerrevestimien­

to de 38mm (1'12")

• Espesormínimode 100 mm (4'1

Penetraciones de las tuberías

El aislamiento espumado de las tuberías deplástico aísla las tuberías de abastecimientode agua y de aguas grises de la losa de con­creto,

Tubos de calefacción ahogados

~~I;<_.' -. ;'~?;..,,~.•~~~_:(:'4 -»1{:-·~:·~>~''''.)~~~>:!'",~/J.·~,.r.~'~.~~~'';f;:.~_..~~;'1&•.:. -~_:.~·l;.·~::/_~~;"'~:~#~~~~.":-...~;:,;~::~_~.~?i::~"'~J

~~~ .'~'".. ::,:'~7--.:~~<,;, :: ..~ :;;~:'. ,~~- ...'."~"':.--~' Tuberíade cobre o de polibutileno;prevengaelmovimientosi los tubos atraviesan juntas deconstrucción.

"--~ • Aislamiento recomendadopara el paño infe-rior de la losa,

.~ __ • Recubrimientode 40 a 75 mm (1'/{' a 3").l~

Duetos de calefacción

HR_-. Aislamiento perimetral.~~~~~~~~~~~~~1.:!~::ql--Ductos de aire aislados.

LOSAS DE CONCRETO NIVELADAS ~.21

Cuandoel empotramiento necesariono sea posible,comoen unapendienterocosa, puedenusarse el arriostramien­to transversal convarillade acero y contensores o murosde cortante de concreto o de mampostería para sumi-nistrar estabilidad lateral.• Consultar a un ingenieroespecializadoen estructurascuandosediseñey se construya unaestructura conpos­tes, especialmentecuandose trate de un sitio con pen­dientepronunciadasujetoa ventarronesoa inundaciones.

longitud de empotramiento poro pendientes empinados~-;+-----+.J-.......;.-~-_ .•De1525 a 2440 mm (5' a 8') para los postes cuesta

arriba; estos postes tienen alturas no soportadas máscortas, perorequierende unempotramientomás profun­doconobjeto desuministrar la rigideznecesariaa laes­tructura.De1220 a 2135 mm (4' a 7') para los postes cuestaabajo

longitud de empotramiento poro pendientes llanosDe1220 a 1525 mm(4' a 5')

Los pisos debendiseñarse y construirse como un dia­fragma para transferir la rigidezde los postes cuestaarriba al resto de la estructura.

La cimentación con postes elevalas estructuras de ma­dera por arriba del terreno, requierede excavación mínimay preservalas características naturales de los patronesde drenaje existentes de un sitio. Es especialmenteútilcuando se construye en taludes empinadosy en áreassujetas a inundacionesperiódicas.

Los postes tratados se colocana lo largode una retículadefinida por el patrón reticular de vigasy viguetas.Su es­paciamiento determina tanto los claros de vigas y vi­guetas como las cargas verticales quedebensustentar.

Postesde 150 a 305 mm (6" a 12") de diámetro; tra­tados con un conservador para protegerlos de la pudri­ción y de la invasiónde insectos. Estos postes puedenprolongarseensentido vertical para formar el marcodesustentación de las cargas de la superestructura oterminar en el niveldel primer piso para sustentar unmarcoconvencionalde plataforma.Vigas de madera sólidas, compuestas o espaciadas;debenlimitarse los voladizosa '/4 del claro restante.Los pisos, los murosy el techo debenaislarse de acuer­do con las condicionesclimáticas locales.,~~t--'Los postes se espaciande 1830a 3660 mm(6' a 12')

~ para sustentar las áreas de piso y de techo hasta13.4m2 (144 piescuadrados)

Los postes se colocan en agujeros excavadosa mano omediante un barrenadorde potencia. En una estructurade postes se requierede una longitud adecuadade em­potramiento, de un relleno adecuado y de conectoresapropiados para tener la rigidezy la resistencia necesa­rias para las fuerzas laterales eólicasy sísmicas.La lon­gitud requeridade empotramiento varíade acuerdocon:• la pendientedel sitio• las condicionessubsuperficialesdel suelo• el espaciamientode los postes• la altura no sustentada de los postes• la zonasísmica.

~.22 CIMENTACiÓN CON POSTES

• El rellenoconconcreto o con unamez­cla de suelo-cementopuedereducir lalongitud requeridade empotramiento;puede requerirse en taludes empina­dos con suelos promedioo por debajodel promedio.

Lospostes distribuyen sus cargas con unazapata ocollar de concreto o al apoyarsedirectamente en laroca. Los bloquesy los collaresde concreto aumen­tan el área de contacto de los postes con el sueloydistribuyen sus cargas sobreun área mayor.

• Mínimo455 mm (1'-6")

r~";",:;;";,;,,,,,-::::f.:=•• Mínimo455 mm(1'-6")

Mínimo305 mm(1'-0")

• Rellenoapisonadode arena, grava o ~~~._.'fIIi~'!!":'1I-t,..-,roca triturada lim­pias.

Mínimo1220 mm(4'-0")

Nivelde penetra­ciónde la helada.

• Collardeconcreto.

• Cartela• Vigade maderasólidao com­puesta

• Cuandolas pilas terminan enel primer piso, las vigas seapoyan directamente en laspilas y se aseguran con car­telas de madera o conecto­res de metal.

• Un conector de rejillacon escarpias con unperno pasante indivi­dual puedesuministrarmejoresvaloresde sus­tentación decarga queunaconexiónconmues­ca y atornillada.

Vigasde maderaespaciadas;límitede unempalmepor poste.

• Escarpiaso solerasde metal galvaniza­do para un mejoranclado

• Elbloquedeconcre­to distribuye la car­gadel posteal sueloo a la roca; el ta­mañodebedetermi­narse mediante unanálisis de ingenie-,na.

• Postesde maderatratada --_""'I,I

Las vigas espaciadas se fijan con tornillos pa­santes a los lados de los postes tratados, lascuales luegocontinúanhaciaarriba para formarel bastidor receptor de cargas de la superes­tructura.

• La muesca mejoracontacto con las vigasy suministra un mejorcontacto en los postesredondos.Esta muescatambién se denominaentalladura.

• Las muescas, cortes yorificios taladrados encampose tratan con unconservadoraprobado.

CIMENTACiÓN CON POSTES ~.23

Un cabezal para pilote de concreto reforzado une lascabeceras de un grupo de pilotes con objeto de distri­buir la carga de una columnao de una viga de rasanteigualmente entre los pilotes.

Varíacon la carga de la columna;305 mm (12") comomínimo.

~:t::t:ltJ~:;;;;-:::75 mm (3")150mm (6/1)Colocardebajodel nivelde penetraciónde la helada.

Los pilotes puedenser postes de madera tratada. peropara edificios grandes son más comunes los perfiles Hde acero. los tubos llenos de concreto. o el concretoreforzado precoladoo el concreto presforzado.

• Los pilotes se hincan en el terreno con una máquinapiloteadora. Esta máquinaestá compuesta de un bas­tidor alto que sustenta el mecanismo para elevar alpilote en su posición. un martillo de hincado y rieles oguíasverticales para dirigir el martillo.Los pilotes de punta dependenprincipalmentede la re­sistencia a la carga del suelo o de la roca debajode lapunta de sustentación. La masa circundante de suelosuministra ungrado de estabilidad lateral para el pilote.

o Para su sustentación. los pilotes de fricción dependenprincipalmentede la resistenciaa la fricciónde unamasacircundante de suelo. La fricción externa desarrolladaentre los lados de un pilote hincadoy el sueloestá limi-tada por laadhesióndel suelo a los lados del pilote y porla resistencia a la fuerza cortante de la masa de suelocircundante.

• Lacarga permisibledel pilotees la cargamáximaaxialy lacargamáximalateral.quesedeterminaporunafórmuladi­námicapara pilotes. un ensayo estático de carga.o unainvestigacióngeotécnicadel suelode la cimentación.

• La excentricidad del pilote o la desviacióndel pilote desu ubicaciónen planta o de la vertical puedenreducir sucarga permisible.Estrato resistente de suelo o de roca.

Murode carga.Rasantede concreto reforzadoo viga tensora concabe­zales integrados para pilote.

-._Je--' Los pilotes generalmentese hincanen grupos de dos omás. espaciados de 760 a 1220 mm (2'-6" a 4'-0")entre centros.

Unacimentación con pilotes es un sistema de pilotes depunta. de cabezales de pilotes y de vigas tensoras paratransferir las cargas del edificio hasta un estrato decarga.

Lascimentacionesprofundas se prolonganmás allá de lossuelos inadecuadoso inestablespara transferir las cargasdel edificio a un estrato resistente de roca o de gravas yarenas densas muypor debajode la superestructura. Losdos tipos principales de cimentaciones profundas sonlas cimentacionescon pilotes y las cimentacionescon pi­lotes de tubo llenosde concreto.

• Ejemplos de distribucionesde cabezales para pilotes

oo O

oo

• Carga de lacolumna

~.24 CIMENTACIONES PROFUNDAS

o Los pilotes sin revestimiento se construyen hin­cando un tapón de concreto en el suelojunto conuna carcasa de acero hasta que encuentra la re­sistencia requerida; luegose apisona el concretoen su lugar a medidaque se retira la carcasa.

o Un pilote de pedestal sin revestimiento tiene unapunta agrandada para aumentar el área de car­ga del pilote y reforzar el estrato de apoyo porcompresión.La punta se forma vaciandoconcretoa presiónen el suelocircundante en la parte infe­rior de la carcasa.

o Los pilotes de concreto colado in situ se cons­truyen vaciando concreto en una carcasa en elsuelo. Estos pilotes puedenser revestidos o sinrevestimiento.

o Los pilotes revestidos se construyen hincandountubo o una carcasa de acero en el suelo hastaque encuentra la resistencia requeriday luegosellenaconconcreto.La carcasa es una seccióncilín­drica de acero, corrugada o ahusada para mayorrigidez. Se inserta un mandril de tubo o un nú­cleo de acero en una carcasa de pared delgadapara evitar que se colapse en el proceso de hin­cado; luegose retira antes de vaciar el concretoen la carcasa.

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o Lospilotes compuestosestánmateriales,como un pilotedesuperior de concreto para evitparte del pilote queestá arrib

o Lospilotes Hy los perfilesHdconcreto hasta un punto portico para evitar la corrosión. Lsoldarse en el procesode hinlotes de cualquier longitud.

o Los pilotes de tubo de acerotremo inferior abierto o cerrauna punta de acero y se Ilenpilote de tubo con el extremopección y excavadoantes dcreto.

o Lospilotes de concreto precoltransversales redondas,cuadcon unnúcleoabierto. Lospiloralmente son presforzados.

CIMENTACIONES CON PILOTES ~.2S

Los pilotes de tubo para roca son pilotes con casquilloque tienen un núcleode perfil H de acero dentro de unacarcasa tubular llenade concreto.

Los pilotes de tubo con casquillo se perforan hasta unestrato de roca sólida para obtener mayor apoyo porfricción.

Estrato de sueloo de roca.

La perforaciónes de undiámetro de 760 mm (2'-6") omayor para permitir la inspeccióndel fondo.Puederequerirseuna carcasa temporal para impedirelpaso del agua, la arena o el rellenosuelto provenientedel pozodurante la excavación.

La base del pilote de tubo puedeampliarse en formade campana para aumentar el área de contacto y re­sistir la elevacióndel suelo. La campana puede exca­varse a mano o mediante un aditamento de cuchillasretráctiles.

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: ," A>··~

.~--+---_.El refuerzoen la parte superiordel pozosuministra unaresistencia adicional a la flexión causada por las fuer­zas laterales o por una carga excéntrica en la columna.

Pilotede tubo llenocon concreto

Los pilotes de tubo llenosde concreto son pilas de con­creto simpleo reforzadocolado in situ. Paraformarlas seusa un barrenador grande o se excava un poro a manohasta llegar a un estrato resistente adecuado que sellena con concreto. Poresta razón,también se les deno­mina pilotes o pilas perforados.

~.26 PILOTES DE TUBO LLENOS DE CONCRETO