ELEMENTOS ESTRUCTURALES

A continuación se hará una descripción de algunos de los elementos estructurales más importantes, con la finalidad de precisar conceptos y evitar confusiones.

1.- Clasificación general en función de su forma

Elementos lineales: Son aquellos que tienen una dimensión preponderante frente a las otras dimensiones, pueden asociarse a líneas y así se los representa (vigas, columnas).

Elementos superficiales: Son aquellos que tienen una dimensión despreciable frente a las otras

dos, se asocian a superficies (losas, diafragmas).

2.- Clasificación en función del tipo de solicitación

2.1.- VIGA: Es un elemento lineal solicitado primordialmente por cargas perpendiculares a su eje, sus esfuerzos correspondientes son de flexión. Generalmente tienen posición horizontal. (Fig. 1a)

2.2.- COLUMNA: Es un elemento lineal solicitado primordialmente por cargas de compresión en su propio eje. Generalmente tienen posición vertical. (fig. 1b)

2.3.- TENSOR O TIRANTE: Es un elemento lineal solicitado primordialmente por cargas de tracción.

Utilizamos el término ‘primordialmente’ por cuanto existen elementos que también participan de otro tipo de solicitación, por ejemplo, la columna de un pórtico posiblemente estará también sujeta a esfuerzos de flexión, lo que hace que algunos autores las llamen vigas-columnas. Asimismo la losa de una escalera, por ser inclinada, estará sometida a esfuerzos de compresión, además de flexión.

2.4.- LOSA: Es un elemento superficial sometido primordialmente a solicitaciones perpendiculares a su plano medio. Generalmente tiene posición horizontal. (fig. 1c)

2.5.- DIAFRAGMA: Es un elemento superficial sometido primordialmente a esfuerzos en su plano medio (Diafragmas antisísmicos o Muros de corte). Generalmente son verticales (fig. 1d).

2.6.- ARCO: Es un elemento lineal curvo y si su directriz es la línea de presiones estará solicitado fundamentalmente por esfuerzos de compresión en su propio eje. Si la única solicitación a la que está sometido es su propio peso, su forma debería ser la de una catenaria invertida y si su solicitación más importante es una carga uniformemente distribuida su directriz (línea de presiones) debería ser parabólica. Cabe señalar que la parábola es una curva muy similar a la catenaria; esto trae importantes consecuencias (fig.1e)

2.7.- CABLE: Es un elemento lineal curvo, sujeto exclusivamente a esfuerzos de tracción. Si la única solicitación es el peso propio, su forma responde a la curva denominada catenaria.

2.8.- BÓVEDA: Puede describírsele como una sucesión de arcos que si están bien diseñados seguirán la línea de presiones y estarán sujetos a esfuerzos de compresión (fig. 1g). Una bóveda de cubierta cuya solicitación primordial es la de su propio peso, podría diseñarse mediante una cadena suspendida desde sus extremos con la luz y flecha deseadas tomadas a escala. Esa forma invertida sería la de la cubierta y estaría sometida a esfuerzos de compresión.

2.9.- CADENA: Es un elemento lineal, generalmente de hormigón, armado con apoyo continuo.

2.10.- CÁSCARAS: Las hay de simple y doble curvatura, son elementos superficiales curvos que por su diseño están solicitados fundamentalmente por esfuerzos directos de compresión, tracción y corte. Los esfuerzos de flexión, si existen, no tienen mayor importancia. (figuras 1h ; 1i)

2.11.- LÁMINAS PLEGADAS: Son elementos superficiales de directriz quebrada, por su diseño están sometidos al mismo régimen de esfuerzos que las cáscaras. (fig. 1)

2.12.- CELOSÍAS: Son estructuras compuestas de elementos lineales dispuestos en forma de triángulos y, como tales, indeformables. Dada su forma, sus diferentes elementos están sometidos a esfuerzos directos de compresión o de tracción. Las celosías pueden ser planas o espaciales. (fig. 1k)

LAS FUERZAS QUE SOPORTA UNA ESTRUCTURA

Una estructura tiene que soportar su propio peso, el de las cargas que sujetan y también
fuerzas exteriores como el viento, las olas, etc.

Por eso, cada elemento de una estructura tiene que resistir diversos tipos de fuerzas sin
deformarse ni romperse. Los tipos de fuerza más importantes que soportan son:

1 – Tracción: Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a estirarlo, el cuerpo sufre tracción.

Es el tipo de esfuerzo que soportan los tirantes y los tensores.

2 – Compresión: Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a comprimirlo, el cuerpo sufre compresión.

Es el tipo de esfuerzo que soportan los pilares y los cimientos.

3 – Flexión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblarlo, el cuerpo sufre flexión.

Es el tipo de esfuerzo que soportan las vigas y las cerchas.

4. Torsión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a retorcerlo, el cuerpo sufre torsión.

Es el tipo de esfuerzo que soporta una llave girando en una cerradura.

5. Cortadura o cizalladura: Si sobre un cuerpo ctúan fuerzas que tienden a cortarlo o desgarrarlo, el cuerpo sufre cortadura.

Es el tipo de esfuerzo que sufre la zona del trampolín de piscina unida a la torre o la zona de unión entre una viga y un pilar.

ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA

Las estructuras pueden ser masivas como una cueva o una presa. Pero lo normal es que estén formadas por partes, de manera que se forman por la unión de diferentes clases de elementos estructurales debidamente colocadas. De esta forma se construyen puentes, edificios, naves industriales, etc.

Los principales elementos estructurales, llamados elementos estructurales simples o elementos resistentes, son:

1. Forjado: Es el suelo y el techo de los edificios.

2. Pilares: Son los elementos verticales de una estructura y se encargan de soportar el peso de toda la
estructura. Por ejemplo las patas de la mesa, las de la silla (que como ves no son exactamente horizontales), los travesaños verticales del marco de la ventana, etc. En un edificio, los pilares soportan el forjado que tienen justo encima, además del peso del resto del edificio. Si los pilares son redondos, se llaman columnas.

3. Vigas: Son elementos estructurales que normalmente se colocan en posición horizontal, que se apoyan sobre los pilares, destinados a soportar cargas. En un edificio forman parte del forjado. Ejemplos de vigas son, los rieles de las cortinas, los travesaños horizontales de debajo del tablero en el pupitre o en la silla, el marco de la ventana o de la puerta, etc.


















4. Dintel: Viga maciza que se apoya horizontalmente sobre dos soportes verticales y que cierra huecos tales como ventanas y puertas.

5 - Arco: es el elemento estructural, de forma curvada, que salva el espacio entre dos pilares o muros. Es muy útil para salvar espacios relativamente grandes

6 – Tirantes: Con objeto de dar rigidez a las estructuras se dispone de unos elementos simples que se colocan entre las vigas y los pilares. Por ejemplo las tijeras de los andamios (oblicuas), esa barra horizontal donde apoyas los pies en el pupitre, etc.

7 – Tensores: Su misión es parecida a la de los tirantes pero éstos son normalmente cables, como los cables que sostienen la barra de gimnasia, o sujetan una tienda de camping, etc.















8- Cerchas que son un caso especial de vigas formada por un conjunto de barras formando una estructura triangular. Se usan normalmente en los techos de las naves industriales. Es decir, es una estructura triangular construida con barras de acero o madera que forman tejados.

9 - Los perfiles: son todos aquellas barras de acero que tienen una forma especial. se emplean para conseguir estructuras más ligeras que soportan grandes pesos con poca cantidad de material. El nombre del perfil viene dado por la forma de la superficie lateral: I, U,T, L… Estos aceros se usan en las vigas, pilares y tirantes.

10 - Cimientos: es el elemento encargado de soportar y repartir por el suelo todo el peso de la estructura. Gracias a la cimentación, el peso total de la estructura no va directamente al el suelo (sin cimientos un edificio podría hundirse como una estructura de palillos levantada sobre mantequilla)
los pilares de la estructura no se clavan en el terreno y se hunden en él. Los cimientos funcionan como los zapatos del edificio. En definitiva, con los cimientos evitamos que el edificio se hunda
en el terreno y al mismo tiempo logramos que permanezca estable.

Elementos Estructurales en Edificaciones

Son los elementos que soportan los esfuerzos y deformaciones que tiene una determinada estructura, son parte de la estructura.

Al diseñar debemos tener en cuenta las deformaciones permisibles y los esfuerzos admisibles.

Solución de Armaduras Planas

Todo arreglo de elementos y apoyos de armaduras está sujeto a clasificación:

Inestable.- escases de triangulación, demasiados nudos o reacciones insuficientes

Estable y determinada.- equilibrio de elementos, nudos y componentes de reacción.

Estable pero indeterminada.- muchos elementos, pocos nudos y excesos de reacciones.

Existe un método simple para determinar en cuál de las tres categorias queda comprendida una armadura particular. Considérese cia elemento entre nudos como una barra, cuéntese le numero de barras, el numero de nudos y el número de componentes de reacciones, y para la condición dos deben satisfacer la expresión.

Clasificación De las Cerchas (Armaduras) Según su Conformación

Simples: aquellas construidas a base de la figura mínima estable (triángulo) y a partir de ahí por cada dos barras agregadas se agrega un nudo, de tal manera que:

Compuestas: Aquellas construidas por la unión de dos cerchas simples usando 1 barra de unión adicional y un nudo común, o tres barras adicionales o sustituyendo elementos de una estructura principal por cerchas o armaduras secundarias.

Para el análisis se pueden combinar el método de los nudos y las secciones haciendo que la rapidez con que se llegue a la solución dependa de la pericia y experiencia del diseñador. (Todo conocimiento nuevo requiere de momentos de asimilación o etapas hasta llegar al dominio llamado el momento de la sistematización, para llegar a esta etapa debemos analizar muchas y diferentes cerchas de tal manera que en nuestra mente se ha creado ya un concepto general del comportamiento y así sabremos por donde cortar y que nudo analizar para que la solución se encuentre de forma fácil).

Convención: Debido a que las barras solo trabajan a esfuerzos axiales se seguirá la siguiente convención: Barras traccionadas tienen fuerzas positivas (+) y barras comprimidas tienen fuerzas negativas (-).

ESTRUCTURAS ARMADURAS

La armadura es un medio para estabilizar un armazón o estructura de elementos lineales que se acomodan en una cierta forma, con sus extremos conectados por nudos o juntas articulares y conformando una geometría tal que el sistema se comporta establemente cuando recibe cargas aplicadas directamente en estos nudos.

Este tipo de sistemas tienen la característica de ser muy livianos y con una gran capacidad de soportar cargas. Se utilizan principalmente en construcciones con luces grandes. como techos de bodegas, almacenes, iglesias y en general edificaciones con grandes espacios en su intenor.

En la armadura pura se considera que todos los miembros están conectados por nudos en sus extremos, sometidos a solo una de dos posibles acciones internas de fuerzas; tensión axial o compresión axial. La triangulación interior es una necesidad básica para una armadura, además los apoyos externos deben tener ciertas características. Deben existir suficientes componentes de reacción para la estabilidad de la armadura, pero debe permitir que la armadura se deforme libremente bajo las acciones de las cargas.

El triangulo es la unidad básica de la armadura plana, el tetraedro (solido de cuatro lados), lo es para la armadura espacial.

ESTRUCTURAS EN EL PLANO

Son todas aquellas estructuras que solamente se ubican en el plano, sus cargas están aplicadas en los ejes principales de inercia de los elementos estructurales.

Muros Estructurales

Este sistema tiene dos elementos distintivos en la estructura general del edificio:

Muros: utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro. Generalmente son elementos a compresión. Pueden ser monolíticos o entramados ensamblados de muchas piezas. Aunque no se utilizan para transmisión de carga vertical se utilizan, a menudo, para dar estabilidad lateral.

Elementos para cubrir claros: funcionan como pisos y techos. Dentro de estos se encuentran una gran vanedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero.

Sistema de postes y vigas

El uso de troncos y árboles en las culturas primitivas como elementos de construcción fue el origen de este sistema básico, la cual es técnica constructiva importantes del repertorio estructural. Los dos elementos básicos son:

Poste: es un elemento que trabaja a compresión lineal y está sujeto a aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa.


Viga: básicamente es un elemento lineal sujeto a una carga transversal; debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexion y resisteir delfexión excesiva, la estructura de vigas y postes requiere el uso de un sistema estructural secundario de relleno para producir las superficies de los muros, pisos y techos.

Algunas variaciones de este sistema son:

• extensión de los extremos de las vigas
• sujeción rígida de vigas y postes
• sujeción rígida con extensión de los extremos de las vigas
• ensanchamiento de los extremos del poste
• viga continua

Marcos Rígidos

Cuando los elementos de un marco lineal están sujetos rígidamente, es decir, cuando las juntas son capaces de transferir flexión entre los miembros, es sistema asume un carácter particular. Si todas las juntas son rígidas, es imposible cargar algunos de los miembros transversalmente sin provocar la flexión de los demás.

Sistemas para cubrir claros planos

Consiste en producir el sistema máximo beneficio se deriva de iguales. Otro factor importante característica de la flexión de los en dos sentidos del claro, en vez de uno solo. El una claro en dos direcciones si los claros son para incrementar el rendimiento es mejorar la elementos que cubren el claro.

ESTRUCTURAS DE SUPERFICIES

Son aquellas que consisten en superlicies extensas, delgadas y que funcionan para resolver solo fuerzas internas dentro de ellas como; el muro que resiste la compresión, que estabiliza el edificio al resistir el cortante dentro de un plano y al cubrir claros como una viga, actúa como una estnJctura de superficie. La bóveda y la cúpula son estructuras de este tipo.

Las estructuras de superficie más puras son las que están sometidas a tensión, ya que a menudo están hechas de un material incapaz de ofrecer ninguna resistencia significativa fuera del plano. Las superficies a compresión deben de ser más rígidas que las que soportan tensión, debido a la posibilidad de pandeo.

ESTRUCTURAS A TENSIÓN

La estructura de suspensión a tensión fue utilizada ampliamente por algunas sociedades primitivas, mediante el uso de líneas cuerdas tejidas de fibras o bambú deshebrado. Desde el punto de vista estructural, el cable suspendido es el inverso del arco, tanto en forma como en fuerza interna. La parábola del arco a compresión se jala para producir el cable a tensión.

Los problemas adicionales con el elemento de suspensión son la falta de rigidez, que produce posible sacudimiento o vibración. El acero es el principal material para este sistema y el cable es la forma lóca. La estructura también se puede sostener, simplemente con elementos a tensión. Los sistemas en vdJizo o para cubrir claros pueden ser soportados, ya sea al estar suspendidos o al estar apoyados sobre columnas, pilas o muros.

SISTEMA DE ARCO, BÓVEDA Y CÚPULA

El concepto básico del arco es tener una estructura para cubrir claros, mediante el uso de compresión interna solamente. El perfil del arco “puro” puede ser derivado geométricamente de las condiciones de carga y soporte. Para un arco de un solo claro que no está fijo en la forma de resistencia a momento, con apoyos en el mismo nivel y con una carga uniformemente distribuida sobre bdo el claro, la forma resultante es la de una curva de segundo grado o parábola. La forma básica es la curva convexa hacia abajo, si la carga es gravitacional.

Las condiciones básicas son las fuerzas horizontales en la base, debidas al empuje y la relación entre claro y peralte. A medida que aumenta esta relación, aumenta el empuje, produciendo mayor compresión en el arco y mayores fuerzas horizontales en el soporte.

Tanto las formas de bóveda como de cúpula se pueden crear como formas directas de cascaron o nervaduras (es decir, un juego de arcos formando un esqueleto con un cascaron como relleno). Actualmente el concreto preforzado es el material más obvio para las formas de cascarón.

MUROS ESTRUCTURALES

Cuando este sistema se utiliza tiene normalmente, dos elementos distintivos en la estructura general del edificio:

Muros: utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro.  Generalmente son elementos a compresión. Pueden ser  monolíticos o entramados ensamblados de muchas  piezas. Aunque no se utilizan para transmisión de carga  vertical se utilizan, a menudo, para dar estabilidad lateral.

Elementos para cubrir claros: funcionan como pisos y  techos. Dentro de estos se  encuentran una gran  variedad de ensambles, desde simples tableros de  madera y viguetas hasta  unidades de concreto  precolado o armaduras de acero. Aunque no se utilizan para transmisiones de cargas verticales, los muros se usan a menudo, para dar estabilidad lateral. Eso se puede lograr con un muro que actué independientemente o en una interacción combinada con la estructura del edificio.

CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS ESTRUCTURALES

Los sistemas estructurales se pueden clasiticar en varias maneras. Una diferenciación amplia es la que se hace entre una estructura solida, reticulares y estructuras de superficie.

1. Estructuras Macizas: son aquella en las que la resistencia y la estabilidad se logran mediante la masa, aun cuando la estructura no sea completamente solida. Son estructuras resistentes a tuerzas de explosivos, vientos violentos, acción de las olas y vibraciones.

2. Estructuras reticulares: consiste en una red de elementos ensamblados. Los esqueletos de los animales, los sistemas de vigas y columnas de acero y las torres de celosía son ejemplos de estructuras reticulares, se sub dividen en armaduras y pórticos o marcos.

3. Estructuras supeficiales: pueden tener alto rendimiento debido a su función doble como estructura y envolvente, pueden ser muy estables y fuertes, pero están limitadas a recibir cargas concentradas y facilitar discontinuidades repentinas como en los vanos

4. Estructura especiales: son aquellas constituidas por una combinación de los tipos anteriores, aquí estarían las estructuras colgantes. los arcos, las estructuras inflables, etc.

MATERIALES ESTRUCTURALES

Todos los materiales, sólidos, líquidos o gaseosos, tienen alguna naturaleza estructural, el aire que respiramos tiene una naturaleza estructural: resiste a la compresión, el agua soporta los más grandes vehículos hechos por los hombres; enormes barcos transoceánicos. El aceite soporta cargas tan elevadas que se usa en presas hidráulicas entre muchos ejemplos más.

En el estudio o diseño de estructuras, interesan las propiedades particulares de los materiales. Estas propiedades críticas se pueden dividir en propiedades estructurales esenciales y propiedades generales. Las propiedades estructurales esenciales incluyen las siguientes:

• Resistencia: puede variar para los diferentes tipos de fuerzas, en diferentes direcciones, en diferentes edades o diferentes valores de temperatura o contenido de humedad.
• Resistencia a la deformación: grado de rigidez, elasticidad, ductilidad; variación con el tiempo, temperatura, etc.
• Dureza: resistencia al corte de la superficie, raspaduras, abrasión o desgaste.
‘ Resistencia a la fatiga: perdida de la resistencia con el tiempo; tractura progresiva: cambio de forma con el tiempo.
• Uniformidad de estructura física: vetas y nudos en la madera, agrietamiento del concreto, planos cortantes en la roca, efectos de la cristalización en los metales.

Las propiedades generales de interés en el uso y evaluación de materiales estructurales incluyen las siguientes:

• Forma: natural, remoldeada o reconstituida.
• Peso: como contribuyente a las cargas gravitacionales de la estructura.
• Resistencia al fuego: combustibilidad, conductividad, punto de fusión y comportamiento general de altas temperaturas.
• Coeficiente de expansión térmica: relacionado con los cambios dimensionales debidos a las variaciones de temperatura; critico cuando se acoplan varios materiales.
• Durabilidad: resistencia al clima, pudrición, insectos y desgastes.
• Apariencia: natural o modificada.
• Disponibilidad y uso.

En general la elección de materiales debe hacerse a menudo con base en varias propiedades. tanto estructurales como generales. Además se tiene que categorizar las diversas propiedades, según su importancia.

1. MADERA

Las inovaciones técnicas han superado algunas de las limitaciones tradicionales de la madera. Las técnicas especiales de sujeción han hecho posibles estructuras de mayor tamaño mediante un mejor ensamble. La combustibilidad, la podredumbre y la infestación de insectos se pueden retardar con la utilización de impregnaciones químicas. El tratamiento con vapor o gas amoniacal puede hacer altamente flexible a lamadera, permitiéndole asumir formas plásticas. Los movimientos dimensionales debido a los cambios de temperatura o e humedad, siguen constituyendo un problema para la madera. La resistencia al fuego se puede obtener hasta cierto grado. Los elementos de madera son suaves y se dañan con facilidad; por lo tanto, el daño debido a su manejo y uso es un problema.

Aunque existen cientos de especies el uso estructural para edificios está limitado principalmente a algunas maderas de coníferas: abeto Douglas, pino del sur, pino blanco del norte. La disponibilidad local y el costo son los principales factores en la elección de una especie en particular.

2. ACERO

El acero se usa en gran variedad de tipos y formas en casi cualquier edificio. El acero es el material más versátil de los materiales estructurales comunes. También es el más  fuerte, el más resistente al envejecimiento y el  generalmente el más confiable en cuanto a calidad. El  acero es Lii material completamente industrializado y está  sujeto a estrecho control de su composición y de los  detalles de su moldeo y fabricación. Tiene las cualidades  adicionales deseables de no ser combustible, no pudrirse  y ser estable dimensionalmente con el tiempo y los cambios de temperatura.  Las dos desventajas principales del acero para estructuras son inherentes al material; estas son su rápida absorción de calor y la péiida deresistencia (cuando se expone al fuego), corrosión (cuando se expone a la humedad y al aire).



3. CONCRETO

En la construcción la palabra concreto se usa para describir una variedad de materiales que tienen un elemento en común: el uso de un agente aglutinante o aglomerante para formar una masa solida a partir de un agregado suelto inerte ordinario. Los tres ingredientes básicos del concreto ordinario son agua. agente aglomerante (cemento) y agregado suelto (arena y grava). El concreto ordinario tiene varios atributos, el principal es su bajo costo general y su resistencia a la humedad, la oxidación, los insectos, el fuego y los desgastes, puede tomar una gran variedad de formas. La principal desventaja es la falta de resistencia al esfuerzo de tensión. Por lo que es imperativo el uso de refuerzo inerte o pretensado para cualquier función estructural deflexión o torsión considerables

4. ALUMINIO

El aluminio se usa para una gran variedad de elementos estructurales, decorativos y funcionales en la construcción de edificios. Las principales ventajas son su peso ligero y su alta resistencia a la corrosión. Entre las desventajas están su suavidad, su baja rigidez, sus grandes variaciones de dimensión por su expansión térmica, su baja resistencia al fuego y su costo relativamente alto.

Su uso estructural está limitado por su costo y sus grandes cambios dimensionales causados por la baja rigidez del material reduciendo su resistencia al pandeo.

5. MAMPOSTERIA

Se usa para describir una gran variedad de formaciones que constan de elementos separados unidos entre si por algún relleno aglutinante. Los elementos pueden ser roca bruta o corlada, losetas, entre otros. Tradicionalmente el aglutinante es mortero de cemento-cal, además este producto de construcción no requiere la misma cantidad de cimbra y apuntalamiento temporal como se necesita para una estructura de concreto colado. Dos principales problemas de la estructura de mampostería son la contracción del mortero y el agnetamiento por expansión térmica.

6. PLASTICOS

Representa la mayor variedad de uso en la construcción de edificios. Las múltiples propiedades del material y de los procesos de moldeo proporcionan un campo ilimitado para la imaginación de los proyectistas. Las principales desventajas son su falta de resistencia al fuego, escasa rigidez, grandes variaciones por expansión térmica, entre otras. Algunos de los princales usos en la construcción son: 

Sustituto del vidrio: en forma transparente o translucida, como tragaluces (burbujas, ventanas) 

Revestimiento: rodó, pintura, aplicación de capas (forma liquidad, de películas, laminas) para proteger muros, techos, muros de cimentación y cubiertas de superficies planas.

Adhesivos: resinas epóxicas y pegamentos de matriz para ensamblar y resanar.



Elementos moldeados: moldura, accesorios, tableros y herrería.

Espumas: en elementos prefabricados o colados in situ en forma de espuma, como aislantes o rellenos para diversos usos.

7. MATERIALES DIVERSOS

Vidrio: el vidno ordinario posee considerable resistencia, pero es frágil, y poco resistente al impacto, este material se usa en revestimientos, así como ventanena tranparente.

Fibra de vidrio: un uso especial del vidrio es en su forma fibrosa, su uso conocido es en el que las fibras se suspenden en una resma produciendo plástico reforzado con fibra de vidrio.

Papel: material en forma de hoja, producido con trapo o fibra de madera, se usa en la construcción de edificios, su uso estructural ha sido limitado a funciones menores como; material de moldeo cimbra para concreto precolado.

ESTRUCTURAS Y SUS TIPOS DE FALLAS

Cuando una estructura deja cumplir con su función de una manera adecuada, se dice que ha fallado. Al hablar de falla es preciso aclarar dicho concepto, pues existen diferentes tipos. En general, se clasifican de la siguiente manera:

- Falla por deformación elástica excesiva.
- Falla por deformación permanente.
- Falla por separación parcial.
- Falla por separación total.

La falla por deformación elástica tiene que ver con el funcionamiento de la estructura. Puede causar al usuario miedo de utilizarla; piénsese, por ejemplo, en el temor de muchos a cruzar puentes colgantes que oscilan considerablemente, o a caminar sobre redes o placas muy delgadas. También puede ocasionar problemas constructivos como rotura de vidrios, grietas en los cielos rasos y desajustes de puertas y ventanas. En el caso de piezas de maquinaria puede causar roces que aceleran e desgaste, e incluso puede impedir totalmente el funcionamiento de la máquina. Además, hay ocasiones en que dicha deformación excesiva origina esfuerzos secundarios que ocasionan fallas más graves.

El segundo tipo de falla es la deformación permanente, que se presenta cuando el material se ha sometido a un esfuerzo superior a su límite elástico. En máquinas, dichas deformaciones impiden su funcionamiento normal la mayoría de las veces. Lo mismo puede ocurrir en las estructuras propias de la Ingeniería civil, haciendo necesaria su reparación. Sin embargo, el efecto más notorio para un lego en la materia tiene que ver con el aspecto estético que presenta. Piénsese, si no, en las abolladuras causadas en los choques automovilísticos.

La falla por separación parcial, como su nombre lo indica, se refiere a que en algunas partes del elemento estructural el material presenta separaciones considerablemente mayores que las normales entre partículas. Se dice, entonces, que se han presentado fisuras o grietas. Las primeras son, en muchos casos, imposibles de evitar en algunos materiales como el hormigón y pueden tener importancia o no, dependiendo del fin de la estructura. Si se las descuida, sin embargo, pueden adquirir una gravedad que inicialmente no era muy obvía. Por eemplo. estructuras de hormigón reforzado localizadas en zonas costeras o en ambientes industriales corrosivos han fallado por la reducción en el área del acero de refuerzo, producida por la oxidación que facilitan las grietas.

El último tipo de falla, y el más grave desde el punto de vista de la seguridad, es la falla por separación total o colapso de la estructura. Al producirse ocasiona perjuicios económicos considerables y aun pérdida de vidas. Por esta razón sólo es permitida en el laboratorio, pues conocer el comportamiento estructural hasta la rotura incide en la formulación de las normas de diseño. Es claro que un material o estructura que falla de un modo súbito o explosivo, requiere mayor margen de seguridad que cuando el tipo de falla permite tomar a tiempo medidas correctivas.

CARGAS EN LA ESTRUCTURA

1. Orígenes de las cargas.- El termino carga se refiere a cualquier efecto que resulte de la necesidad de cierto esfuerzo resistente por parte de la estructura. Los principales tipos y orígenes de las cargas sobre estructuras de edificios son los siguientes:

Gravedad

Origen; peso de la estructura, de los ocupantes y contenido del edificio.
Cálculo, determinación del volúmen, la densidad y la distribución de los elementos.
Dirección y sentido; verticalmente hacia abajo, constante en magnitud.

Viento

Origen; aire en movimiento, en su acción de flujo.
Cálculo: velocidades mácimas de viento
Dirección y sentido; como presión, o fricción por deslizamiento, como una fuerza paralela distribuida que actúa sobre el edificio.

Terremotos

Origen: sacudimientos del terreno por fallas subterráneas, etc.
Cálculo: probabilidad de que ocurra con base en la geologia de la región y registros anteriores.
Dirección y sentido; movimiento de lado a lado y de arriba hacia abajo, propiedades dinámica del edificio.

Presión hidráulica

Origen; producida por las agua freáticas
Cálculo: como presión de fluidos, es proporcional a la profundidad del fluido.
Dirección y sentido; presión horizontal sobre los muros

Presión del suelo

Origen: semifluido sobre objetos enterrados en él.
Cálculo; considerar que el suelo es equivalente a un fluido (densidad igual a una fracción de la densidad del suelo)
Dirección y sentido; presión horizontal sobre los muros.

Cambio de temperatura

Origen; variación de temperatura en los materiales del edificio.
Cálculo; registros cronológicos del clima, temperaturas internas de diseño y coeficiente de expansión de los materiales.
Dirección y sentido: deformaciones y esfuerzos dentro de la estructura si las partes conectadas tienen diferentes temperaturas.

Contracción.- reducción del volumen del concreto (fuerzas similares a las causadas rxr efectos térmicos)
Vibración.- causadas por efectos sísmicos, maquinarias vehículos y sonidos de alta frecuencia.
Acciones internas.- producidas por asentamientos de apoyos. deslizamientos de conexiones, pandeo de elementos, etc.
Manejo.- efectos que se consideran en su construcción.

2. Cargas vivas y muertas

Carga viva.- es cualquier cosa que no se aplique permanentemente como una fuerza sobre la estructura.
Carga muerta.- es una carga permanente, como el peso de partes permanentes del edificio.
Duración de la carga.- es el período de aplicación continua de una carga dad, o la suma de los períodos de aplicación intermitente de una misma carga.

3 Distribución de cargas

El peso de una viga o un cable es una carga uniformemente  distribuida a lo largo de una línea. La  base una columna o el extremo de un viga representa cargas concentradas  en lugares pequeños.

Una concentración de carga en un  claro de una viga que es continua a  través de varios claros, puede  ocasionar una deflexión hacia arriba  en los claros adyacentes o el  levantamiento de la viga en alguno de  sus apoyos.

4 Combinación de cargas

Las combinaciones se deben considerar cuidadosamente para determinar aquellas que causan situaciones críticas, y que tienen posibilidades de presentarse.

5 Reacciones

La estructura debe tener suficiente resistencia interna y ñgidez para dirigir las cargas a sus apoyos, sin general esfuerzos excesivos y producir deformaciones. La reción generada por el apoyo debe ser de igual magnitud y de sentido opuesto a la carga combinada, produciendo así un estado de equilibrio estático a la estructura.

DISIPADORES MECANICOS DE ESTRUCTURAS Y AISLACION DE BASES

El diseño sismo resistente tradicional de edificios reduce las fuerzas dinámicas inducidas por sismos severos por medio de la capacidad de disipación de energía disponible en vigas, columnas y sus conexiones. La disipación de energía se suele concentrar en los extremos de los componentes estructurales debido, entre otros motivos, a la facilidad de proporcionar detalles que incrementen su ductilidad. Un diseño sismoresistente satisfactorio debe asegurar que para un determinado nivel de demanda de ductilidad global la ductilidad seccional y de material disponible no sea superada, en especial teniendo en cuenta las incertidumbres inherentes en la definición de la acción dinámica. En los últimos quince años se ha producido un esfuerzo de investigación importante para encontrar sistemas estructurales dúctiles -tales como los muros de corte  acoplados o los pórticos excéntricos-, en los cuales sea posible localizar la disipación de energía. Más recientemente, y con el fin de mejorar estos eficientes sistemas estructurales, se han propuesto técnicas avanzadas de diseño sismoresistente que incluyen los aisladores dinámicos y los disipadores mecánicos de energía. Estos sistemas estructurales permiten localizar las demandas de ductilidad reduciendo la acción dinámica en la estructura significativa mente comparado con la acción que sería inducida a una estructura tradicional.

El aislamiento de base se puede dividir conceptualmente en dos categorías: aisladores dinámicos con neoprenes reforzados y aisladores dinámicos de fricción (Kelly 1993). Los aisladores dinámicos con neoprenes reforzados reducen las fuerzás sísmicas incrementando el período estructural a valores cercanos a 2-3 segundos. A diferencia de ellos, los aisladores dinámicos de fricción reducen la acción sísmica disipando energía en la junta deslizante del edificio y la cimentación (Bozzo et al. 1989) Los aisladores dinámicos con neoprenes reforzados han sido ampliamente investigados y probados en laboratorios y por ello actualmente son los sistemas más comúnmente empleados en la construcción. Sin embargo estos aisladores tienen algunas limitaciones, tales como el ser sensibles al contenido de frecuencias de un terremoto y su vulnerabilidad a la presencia de pulsos largos que ocurren en registros cercanos al epicentro de un sismo. En contraste con los aisladores de neoprenes, los aisladores de fricción son poco sensitivos al contenido de frecuencias de un sismo y son también más económicos. Sin embargo, en este segundo tipo de aisladores, las amplificaciones no lineales en el rango de períodos cortos también pueden incrementar significativamente los desplazamiento y en particular debido a la presencia de pulsos largos y la proximidad de una falla.

Ambos sistemas de aislamiento de base tienen claras ventajas frente al diseño evidente considerando el gran número de edificios ya construidos en el mundo que emplean estos sistemas. Para la práctica constructiva en Mendoza tienen limitaciones,  por lo que su empleo es recomendable en nuestro medio sólo para edificios muy importantes para los cuales se desee proteger no sólo la seguridad de las personas que los ocupen sino además las instalaciones y equipos disponibles en su interior.

Interacción Suelo-Estructura

Uno de los objetivos en la determinación de las propiedades de esfuerzo-deformación de los suelos es el uso de estas propiedades mecánicas, para estimar desplazamientos verticales y horizontales en la masa del suelo cuando éste se somete a un incremento de esfuerzo. En la interfase de la estructura de cimentación y el suelo se originan desplazamientos debido a las cargas que transmite la cimentación dando lugar a desplazamientos totales y diferenciales. Los desplazamientos diferenciales de la estructura deberán ser iguales a los originados en la superficie de apoyo de la cimentación. Así pues, la estructura de la cimentación junto con las cargas que obran sobre ella y las reacciones que se provocan en el suelo se sujetará a una determinada configuración, igual a la que el suelo adoptará debido a las reacciones que éste aporta a la estructura de cimentación para su equilibrio. La configuración de esfuerzos y deformaciones en la superficie de contacto dependerá de la rigidez de la estructura de la cimentación, de la deformabilidad del subsuelo y de la distribución de cargas que se apliquen sobre a estructura de la cimentación.

La interacción entre la estructura de cimentación y el suelo consistirá en encontrar un sistema de reacciones que aplicadas simultáneamente a la estructura de cimentación y a la masa del suelo produzcan la misma configuración de desplazamientos diferenciales entre los dos elementos. El procedimiento de establecer las expresiones de compatibilidad para el cálculo de los esfuerzos de contacto se designará en adelante por ISE, esto es, Interacción Suelo-Estructura. Para lograr lo anterior, será necesario basarse por un lado en las leyes físicas que rigen el comportamiento de la masa del suelo y por el otro en los procedimientos nominales de cálculo estructural en la determinación de fuerzas y deformaciones, tomando en cuenta las propiedades mecánicas del material del cual será construida la estructura de cimentación.

Es obvio que la masa del subsuelo donde se apoya la estructura de cimentación no se puede simplificar suponiéndola constituida de elementos aislados, si se quiere obtener buena precisión en los cálculo.  Será necesario tratar a la masa del suelo como un medio continuo en donde la acción en un punto i de la masa ejerce su influencia en otro punto j de ella. Así pues, para el cálculo de esfuerzos en la masa del suelo hacemos uso de la Teoría de Elastídad, o alguna de sus modificaciones; aun cuando sabemos que el suelo no es elástico sino más bien es elástico-plástico y viscoso. El cambio de esfuerzos dentro de cierto rango, en general, no es tan grande que no se pueda operar con las propiedades secantes de esfuerzo-deformación. Lo anterior trae como consecuencia el tener que estimar de antemano el nivel de esfuerzos y el cambio de éstos para asignar las propiedades mecánicas del material que deberán ser utilizadas en el cálculo. Lo cual implica, si se requiere aumentar la precisión, el tener que efectuar varios ciclos de cálculo hasta lograr la compatibilidad de las fuerzas y las deformaciones utilizando las propiedades mecánicas de esfuerzo-deformación del suelo. Desde el punto de vista de ingeniería práctica de cimentaciones, en la mayoría de los casos es suficiente estimar el nivel de esfuerzos y los cambios probables de éstos para elegir las propiedades mecánicas a usar en ISE.

La rigidez de la estructura de cimentación y la contribución que a ésta le pueda aportar la superestructura es importante. Lo cual implica tener que conocer de antemano la geometría y propiedades de los elementos que la forman. La incertidumbre que existe cuando las estructuras de cimentación se construyen de concreto armado es conocer su módulo de deformación unitaria, el cual es bien sabido aumenta con el tiempo, (Zeevaert, 1975). Así pues, podría aseverarse que la ISE de una estructura recién construida es diferente a medida que pasa el tiempo y no es sino hasta que ha transcurrido un tiempo suficiente para el cual ya no aumentan las deformaciones plasto-viscosas del concreto cuando la configuración alcanzará una posición estable. En lo que respecta al suelo y principalmente a suelos arcillosos y saturados donde se presentan propiedades dependientes del tiempo podrá decirse que los esfuerzos de contacto también varían en función del tiempo haciendo cambiar los elementos de estabilidad de la estructura de cimentación.

 Aun más, se puede decir que para la elección correcta y cálculo racional de una cimentación es también necesario considerar las condiciones y fuerzas ambientales. Así pues, es necesario conocer la estratigrafía del lugar y en particular de la zona en cuestión, las condiciones hidráulicas que rigen en el momento y los cambios probables que podrían suscitarse en el futuro. Conociendo la estratigrafía y las características de los sedimentos que la constituyen en varios lugares, se podrá conocer la variación probable de las propiedades mecánicas de los sedimentos en el área de la cimentación. El ingeniero de cimentaciones se ve en la necesidad de hacer hipótesis de trabajo simples y conservadoras que le permitan el cálculo de ISE con las herramientas de que dispone. En toda forma deberá conocer como mínimo las propiedades esfuerzo-deformación-tiempo para cada uno de los estratos que forman el subsuelo y hasta una profundidad a la cual ya no le afecten en sus cálculos de ISE. En regiones sísmicas o de vientos de alta velocidad, deberán establecerse modalidades en el diseño de las cimentaciones que permitan hacerlas menos vulnerables a estas fuerzas, especialmente cuando se trata de cimentaciones con pilas o pilotes. En el caso de sismos en donde el movimiento se transmite del suelo a la cimentación, será necesario conocer las propiedades dinámicas de los sedimentos para estimar el comportamiento del subsuelo y la forma en que el movimiento se transmite a la cimentación y los efectos de interacción que se generan. Para el caso de viento u otras fuerzas transitorias, será necesario conocer las propiedades esfuerzo-deformación para cargas aplicadas en períodos cortos y muy cortos, y para las cuales no se permite la deformación visco-plástica del material.

EFECTOS DE LAS ACCIONES DINÁMICAS DEL SISMO

La respuesta de una estructura que está sometida a un sismo, depende de las características dinámicas de la estructura y de las características del sismo. Estas últimas dependen de las propiedades dinámicas del terreno de fundación y la distancia al epicentro. Del tipo de terreno dependen las frecuencias predominantes en las ondas del sismo y la distancia es importante por que las frecuencias más altas se van atenuando a medida que la distancia al foco es mayor.

Es evidente que la naturaleza del terreno tiene una gran importancia en los colapsos de estructuras durante los terremotos. Se ha observado en general, que en suelos firmes. Las construcciones han sufrido menos daños que las estructuras cimentadas en suelos blandos. Pero por otro lado, se han reportado casos en que construcciones situadas en terrenos blandos han sufrido menos daños que otras ubicadas en terrenos firmes. Por ello se recomienda emplear estructuras flexibles en suelos firmes y estructuras rigidas en suelo blando, a pesar de que esto ocasiona problemas de cimentación para las estructuras rigidas apoyadas en suelo blando. Un factor a considerar es que la correlación entre el daño y la duración del sismo es mayor en los suelos blandos.

TECHO PLANOS - TECNICAS CONSTRUCTIVAS

Para el  caso de  los  techos planos;  al  estar  constituidos por  Hº  Aº  como estructura soporte;  se consideran  los mismos  problemas que tienen los muros (tensiones térmicas, hídricas y vapor) solo que encarados de una manera mas compleja. Térmicamente hablando, debe considerarse que cuando menos expuestos al calor estén los materiales (que componen la cubierta), habrá menor volumen de dilatación en dicha cubierta o techo. Esto quiere decir que cuanto mas arriba está la  protección térmica, mejor.

Técnicas constructivas:

Haciendo una definición grosera de lo que es un techo, podemos decir que se trata de una sumatoria de capas, las que en  forma conjunta protegen al ambiente interior de los factores externos (climáticos, etc). Dichas capas son:

a) Losa: Es el soporte estructural de la cubierta. Comúnmente se componen de hormigón  macizo o es nervurado de tipo cerámico semi – prefabricado (viguetas y bloques huecos con capa de compresión) con un barrido de lechada de cemento como única  preparación.

b) Barrera de vapor: se ubicará inmediatamente por encima de la losa. No debe ser totalmente impermeable (debe permitir un leve paso de la  humedad) para que el vapor contenido debajo de ella (ya que proviene del interior del local) no alcance a ganar presiones considerables que afecten nocivamente a los componentes de la cubierta, en particular las aislaciones,  especialmente las  porosas (térmicas). El vapor afecta a la cubierta (a sus materiales) de dos maneras, según la época del año o el tipo de clima en el que nos  encontremos:

1) En invierno o frío: se pone en contacto con una superficie fría, se condensa (estando dentro del material aislante) y  si  el  material  aislante es muy absorbente (muy poroso)   lo saturará  ,  quitándole dicha propiedad debido a que  rellena su red capilar y porosa, creando un puente de paso a la temperatura.

2) En varano o calor:  si  entra en contacto con una capa aún mas caliente (que él  mismo) aumentará su presión, presionando sobre la aislación hídrica, a la que la despegará del soporte conformando “bubones” (englobamiento  de la capa hídrica) que luego se traducirán en resquebrajamientos, lo que provocará el libre paso del agua, ahora  ya desde el exterior.

c) Hormigón de pendiente: nunca debe ser menor al 2 %, su fin es posibilitar el escurrimiento del agua de lluvia. Debe constituirse de un material de bajo coeficiente de dilatación térmica, liviano y lo suficientemente rígido para soportar todo el conjunto. Por cuestiones de costo, comúnmente se compone de cascotes y restos de construcciones demolidas. Eventualmente se los usa como aislante   térmico  (ante   la  ausencia  de  algún material  específico  a  esa   función).  Muchas  veces   es  conveniente   (por  cuestiones   operativas o económicas)  que esta capa desempeñe dicha doble  función de aislante  térmico y estructura de pendiente,   debiendo en estos casos ser conformada con morteros u hormigones de áridos ligeros. Sobre esta capa (por encima de la aislación térmica) se hará la carpeta soporte de la aislación hídrica, que consta de un  enrasado de mortero no muy rico en ligante, para evitar fisuras por retracción.

d) Aislante térmico: en caso de que el hormigón de pendiente no cumpla la doble función antes mencionada, se pondrá por encima de él un  material aislante térmico (lo mas recomendable) como ser espumas rígidas o vermiculita en mortero.  El aislante deberá ir ubicado de tal manera, que deje la menor cantidad de elementos por encima de ella, o sea sin proteger:   ya que el calentamiento excesivo de todo lo que hay por encima de ella provocará el movimiento (por dilatación) de dichas 2 capas que ni siquiera serán soportadas por juntas de dilatación, que dicho sea de paso no siempre están previstas. Con esto  se reconfirma que su posición debe ser la mas alta, de ser posible por encima de todo el conjunto.

Conviene que sean materiales no putrescibles y que no presenten incompatibilidad (especialmente química) con el trabajo a  realizar por ellas.

f) Barrera hídrica: ahora si,  por  encima del  aislante  térmico,  mas precisamente sobre  la carpeta soporte antes mencionada,  se aplicará  la   barrera de contención de agua pluvial (barrera hídrica). Comúnmente conformado por un extendido o lechado de tipo bituminoso. En general, de cada material es importante saber   su durabilidad, sus compatibilidades con los materiales  que la acompañarán, y su funcionamiento o eficacia, según el lugar  en el que la ubiquemos.

Clasificación:

1) Aislaciones adheridas:     como su nombre lo indica se las coloca adheridas a un soporte que le haga de estructura,   como ser la superficie de la carpeta de concreto que se mencionó anteriormente. Presentan el   inconveniente de acompañar  el  movimiento de  la  losa,  que pueden derivar  en  fisuras por  donde  entrará el agua. A su vez se subdividen en tres tipos:

• Membrana preconformada en  rollo:  consta de gran cantidad de materiales  básicos en base a  fieltros,   cartones o velos de hilo de vidrio saturados con asfaltos oxidados o en caliente,  que se solapan en el  sentido de la pendiente. Son muy efectivas si están bien protegidas. Son absolutamente impermeables al vapor, por lo que si su  base de apoyo es orgánica (cartón o fieltros vegetales)  la condensación  intersticial  (la que se produce  dentro de los materiales) producirá putrefacción e hinchamiento que se traducirá en fisuras.

• Membrana continua configurada in situ: son productos en pasta o masa (generalmente asfaltos)a la cual   se le aplica fibras cortas que estructuran su masa, como ser fibra dispersa o velos de vidrio. En suma es  una pasta asfáltica en varias capas con un elemento que le da estructura (los ya mencionados).  Son muy difundidos y de fácil aplicación.  Muy usado en reparaciones de techos fallados, como manto  superior de cobertura.

Su problema radica en que no se consigue un espesor constante,  por  lo que a veces es aconsejable  la   preconformada en rollos.

Cabe aclarar  que no se deben aplicar  capas  negras,  que no estén  lo suficientemente preparadas  para  resistir la intemperie ni los rayos ultravioletas, y que además; al ser obscuras; contribuyan a la absorción   del calor.

Pueden ser desde sencillos emulsionantes de muy bajo costo,    hasta complejos preparados de asfaltos  polimerizados con adición de resinas que les otorgan gran elasticidad. Estos últimos también actúan con  la dispersión de fibras cortas en su masa,  que se encargan de darle estructura,  resistencia  traccional  y  resistencia al punzonamiento (vidrio, asbesto, etc).

Al combinar los distintos elementos debe tenerse en cuenta la incompatibilidad química entre éstos, como  sucede con algunos agentes plastificantes que suelen migrar hacia plásticos vecinos (caso del poliestireno  expandido o desde el  PVC hacia  los  asfaltos  oxidados)  modificando así   su  situación original  y por   consiguiente su comportamiento.

• Agentes   filmógenos   sintéticos:   son polímeros o copolímeros  aplicados  en  forma de pintura en capas   sucesivas   homogéneas   (o   heterogéneas   por   capas)   que   al   evaporar   el   vehículo   y   simultáneamente  completar   la   polimerización,   se   transforman   en  membranas   elásticas   a  manera   de   caucho   sintético  bastante elástico y con buena resistencia mecánica.  En suma son pinturas que al  fraguar dejan un film  (plavicom fibrado). Su aplicación debe ser muy controlada y con mano de obra especializada.

Su principal riesgo es el envejecimiento a causa de la luz solar. Como base  se pueden utilizar   los  acrílicos,   los  poliuretanos,   los  acetatos  de polivinilos  y el  caucho  cloropreno, muchas veces combinados entre si. Ofrecen  la ventaja funcional  por sobre  los asfaltos,  de constituirse en colores claros (preferentemente  blancos) que no absorben el calor.

2) Aislaciones flotantes:     son láminas preconformadas en rollos, las cuales constituyen mantos continuos mediante su pegado o soldado, las cuales a su ves pueden ser:

• Monocapa   de   un   solo  material:   generalmente   policloruro   de   vinilo,   cauchos   butílicos,   cloroprenos,  estireno, etc, con la adición de algunos agentes elastizantes, plastificantes y de conservación.
• Multicapas:   se  conforma  de  una  gran variedad de  productos  donde  cada  uno aporta   sus  ventajas  y  soluciona las desventajas del otro.

Al igual que todos los casos de combinación de distintos materiales que funcionan simultáneamente, debe  preverse la incompatibilidad química o física de estos. Las distintas capas pueden combinar asfaltos o mástiques asfálticos con  láminas de plásticos diversos   tales como el polietileno, el polipropileno o el poliéster, o los folios de aluminio. Como su nombre lo indica, las aislaciones flotantes no están adheridas al soporte, salvo en los bordes. Por ello no  es recomendable usarla en techos expuestos a grandes vientos (cuando quedan como manto superior); si conviene  en cambio que estén protegidas mediante algún tipo de piso transitable, como por ejemplo: losetas especiales sobre  tacos de PVC o sobre dados de hormigón, etc.

La ventaja de estas aislaciones, es  que al no estar totalmente adheridas al soporte, no copian sus movimientos (de  dilatación) quedando al margen de fisuras y alteraciones similares, y evitando así mismo las “ampollas” de presión  de vapor.

Otra ventaja es que además algunas de estas aislaciones son semi o medianamente permeables al vapor de agua,   con lo que compensan adecuadamente dicho fenómeno. Es importante mencionar que constituyen una solución muy cara.

También se puede mencionar como aislación alternativa o combinatoria entre adherida y flotante, a las aislaciones  semi  adheridas, que son mantos compuestos por hojas soldadas o pegadas donde se aprovecha la junta de unión para adherir  linealmente el manto al soporte, con lo que quedaría solucionado el problema de la succión del viento.

Un recurso poco usado en el  país, es el  uso de elementos  inertes (gravas de canto rodado,  de preferencia blancas para   favorecer la reflexión térmica) como protección de la capa hídrica.

Patologías mas comunes de las impermeabilizaciones:

- interacción física o química entre la membrana y el soporte
- incompatibilidad entre los componentes de la membrana o capa, o entre ésta y el ambiente
- incompatibilidad de la membrana con los fenómenos físicos producidos por el tipo de cubierta que se trate
- deficiencia en la aplicación o colocación de la membrana
- error de posición en la cubierta

Ruptores de vapor: conjunto de cámaras   lineales o puntuales que actuarán como “evaporadores”,   lentos pero efectivos,  de  todo exceso de presión que pudiera establecerse entre la barrera inferior y la superior, equilibrándolo con el ambiente exterior. Generan una especie de conductos (corriente de aire) dentro de  la estructura de  la  losa (en el contrapiso) con salida al   exterior,  para  que   se   escurra   el  vapor  por   efecto  de   convección.  Esto  libera   el  vapor   intersticial  de   la   losa,  ya   sea  proveniente del interior del local o de filtraciones externas y otros (agua de fragüe). Con esto se genera una descompresión  dentro de la losa.

Los conductos verticales o de salida son caños de hierro galvanizado ∅ 0,100 con maya metálica en el orificio de salida, para evitar la entrada de bichos y objetos extraños.

Su disposición se dará en base al tipo de azotea en la que esté construida: accesible o no accesible. En este último caso los   conductos   anteriormente   definidos   salen   directamente   del  medio   de   la   losa   dispuestos   sobre   una   base   o   cámara   de  descompresión conformado con grava suelta de 40 x 40 cm (ruptores puntuales).

En el caso de las accesibles se complementan con conductos horizontales conformados por ladrillos de muy mala calidad  (muy porosos) o ladrillos huecos dispuestos con una separación de entre 2 a 3 cm. Estos conductos funcionarán como vías   de escape, desembocando en los caños de hierro o chapa galvanizados. Su disposición se da por encima de la barrera de vapor.  

Juntas y bordes: Son unas   series  de dispositivos  constructivos,  destinados a absorber los distintos movimientos  de  la cubierta,  ya  sean de dilatación como de  contracción en forma alternativa.

Reglas para evitar la patología de las juntas:

- la junta debe ser tan profunda como lo  sea   el   conjunto   de   capas   que   están  colocadas  por  encima de  la aislación  térmica.  Es decir que  tiene que  llegar  hasta ésta.
- El   tamaño   de   la   junta   (ancho)   se  calculará en base a los coeficientes de  dilatación   de   los  materiales   que   con  ella   limitan,   a   fin   de   estimar   un  mínimo y un máximo de  junta (junta  de   invierno   y   junta   de   verano  respectivamente).
- Por   su   costo   el   material   elástico  elegido   como   relleno,   no   ocupará   el  total del volumen de la junta, sino solo la parte superior de la misma, por lo que el resto (la parte inferior) será   rellenada con algún material inerte como arena o vermiculita.
- Debe tenerse en cuenta el envejecimiento de los materiales utilizados, y una vez terminada su vida útil se los debe  reemplazar.
- El material debe adherirse a los labios o paredes de la junta, pero nunca al fondo.
- Las  juntas no deben disponerse  transversalmente al  sentido del  escurrimiento (pendiente) del   techo,  ya que en  verano;  cuando se produce un achicamiento de la junta haciendo rebosar el relleno; se formarán diques, con el  latente riesgo de filtraciones que presenta el agua estacionada.

En lo que respecta a los bordes deben ordenarse una serie de dispositivos para un correcto desempeño del techo.
- conviene en ellos que los mantos impermeables (hidráulicos) se unifiquen con la barrera de vapor almomento del  contacto de ésta con la pared, mediante un sistema de alojamiento por babetas.

Características constructivas generales de los techos planos: (apuntes de clase)

- La pantalla hidráulica cubrirá una superficie  lateral  (en  la pared) en función del  ángulo de 60º (tanto superior   como inferior) determinado a partir del apoyo de la losa.
- Pantalla hidráulica: impide el paso del agua por posibles fisuras provocadas en dichos ángulos de 60º a causa de la  dilatación de la estructura (losa).
- La barrera de vapor siempre va antes que el aislante térmico.
- Cualquier recurso es válido para ahorrar peso y material a la hora de hacer el hormigón de pendiente. Es decir que   debido a  la diferencia de altura (determinada por  la pendiente) entre uno y otro  lado del   techo,  en el  extremo  opuesto al inicio de la pendiente se producirá una altura del hormigón de relleno bastante considerable, espesor el   cual  puede  ser   rellenado con cualquier  material  alternativo  (latas,   ladrillos huecos,  cajones,  botellas de PVC,   escombros, etc) y todo lo que pueda llegar a usarse como encofrado perdido.
- La altura del embudo (canaleta) varía en función del agregado fino que se utiliza en el Hormigón (siempre deberá  quedar al ras) éste debe tener una altura de entre 4 0 5 cm.
- Para el caso de solados que apoyan en forma sólida sobre la losa (sin separación entre aislante hidráulico y piso) se  deben prever juntas de dilatación,  las cuales se dispondrán a 2,5 m de la pared y no mas de 9m2 , llegando (en  profundidad) hasta la protección térmica. La junta irá sellada con una base de arena y brea especial arriba (como se explicó anteriormente). Debe procurarse   la coincidencia de ésta junta (la de todos los materiales por encima del aislante térmico) con la del solado en si.
- babeta: evita las fisuras por tracción. Rompe el plano vertical y eleva la aislación hidráulica, eliminando el ángulo  vivo, que es en donde se rompe la membrana por tracción. Su ángulo tiene un radio de 3 o 4 cm.
- Aislación hidráulica:  es conveniente que se de en la parte mas alta del  techo.  Toda protección hidráulica debe  tener una protección contra los rayos o radiaciones solares, lo que se consigue generalmente con el solado. Otra  manera es por medio de pilares que elevan un solado que genera una sombra y/o cámara de aire (que a su vez   refuerza la protección térmica). Bajo los pilares se colocará una doble membrana con el fin de reforzar la aislación  hidráulica. Otra alternativa es apoyar las losetas sobre tacos de PVC (antes mencionado) los que son una especie  de hornalla de cocina con patas, pero el problema de esta solución radica en que copia la inclinación del techo, lo  que no ocurre con el sistema anterior (dados de hormigón). Ejemplo de aislación hidráulica: lechado asfáltico no muy grueso esparcido con un lampazo, al cual se le agrega  lana de vidrio o tela arpillera, lo que se repite en 4 o 5 capas. Esto constituye un sistema adherido, que como ya es  sabido, posee la nociva particularidad de acompañar el movimiento de la losa.
- protección térmica: se conforma de materiales alveolares o porosos como ser: poliestireno expandido, granulado  de cemento, hormigón de arcilla expandida, corcho, colchón de lana de vidrio, etc.

Cuando se ubica en la parte superior de la losa, el material utilizado debe ser lo suficientemente rígido (de muy  alta densidad) como para soportar el solado y el tránsito, de no ser así la carpeta de asiento cedería, rompiendo la  membrana que funcione como protección hidráulica. Teniendo en cuenta esta ubicación, debe considerarse que las juntas de dilatación solo comprenderán a la carpeta  de asiento (en profundidad). Además del piso otro elemento apto para proteger la aislación térmica son las tablillas o tabelinas cerámicas, las   que van directamente apoyadas sobre la misma. Lo mas económico en cuanto a proteger la aislación térmica se refiere (siempre y cuando se ubique por encima de  todos los elementos de la cubierta) es darle una mano de pintura, pero no es muy efectivo.