Construc - 02 Cimentaciones - Estructruas Aporticadas y Albañilería

8/18/2019 Construc - 02 Cimentaciones - Estructruas Aporticadas y Albañilería

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César Arana ZegarraDocente W.A – UPN

Enero 2016

CONSTRUCCIONES


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CIMENTACIONES

César Arana Zegarra. W.A – UPN

Bibliografía:- MANUAL DEL INGENIERO CIVIL

• Merritt, Frederick- REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES


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CIMENTACIONES


CONTENIDO:

· Tipos de Cimentaciones Superficiales y Profundas.

· Calzaduras en Edificaciones

· Estructuras Aporticadas y Albañilería Confinada

· Vigas de Cimentación, Columnas, Vigas, Placas

. Losa aligerada

Coberturas

Tijerales


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CIMENTACIONES


1. MISIÓN E IMPORTANCIA

Transmitir adecuadamente las cargas de la estructura al terreno que le

da soporte


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CIMENTACIONES


2. TIPOLOGÍA DE CIMENTACIONES

SuperficialesSe apoyan directamente sobre la superficie, y son del tipo mashabitual

• Ciclópea:


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CIMENTACIONES



Superficiales• Ciclópea:


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CIMENTACIONES


2. TIPOLOGÍA DE CIMENTACIONES Superficiales• Zapatas: Zapatas aisladas Zapatas corridas

Zapatas combinadas Zapatas conectadas

• Emparrillado:• Placas

Semi profundas• Pozos• Caissones


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CIMENTACIONES


2. TIPOLOGÍA DE CIMENTACIONES Profundas• Pilotes Pilotes incados Pilotes pre - excavados


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CIMENTACIONES



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CIMENTACIONES



Utilización de cada tipología de cimentación


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CIMENTACIONES


3. Calzaduras

Elemento que soporta carga vertical directamente ylo transmite a un estrato inferior del suelo

Utilización• Para consolidar la cimentación de una estructura

existente• Para dar mayor capacidad portante a la

cimentación.• Para protección de la propiedad vecina, cuando

se va a realizar excavaciones cercanas

Calzadura


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CIMENTACIONES


3. Calzaduras


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CIMENTACIONES


3. Calzaduras


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CIMENTACIONES


3. Calzaduras Proceso constructivo


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•Estructuras Aporticadas


Este sistema constructivo está conformado por: Elementos verticales:

Zapatas, Columnas, muros de carga, muros derigidez.

Elementos horizontales: Vigas, losas de entrepiso (losas aligeradas, losas

llenas).

CARACTERISTICAS.• Es el sistema de construcción más difundido

en nuestro país.• Basa su éxito en la solidez, la nobleza y la

durabilidad• Se recomienda para edificaciones desde 4 pisos

a más.• Los muros o tabiquería divisorios son movibles.• Antisísmicos (buena resistencia a la vibración).• Las instalaciones hidro-sanitarias y eléctricas

pueden ser ubicadas entre las viguetas .


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VENTAJAS DEL SISTEMA APORTICADO:

• Tiene la ventaja al permitir ejecutar todas las modificacionesque se quieran al interior del edificio , ya que los muros, al nosoportar peso, tienen la posibilidad de moverse.

•

Proceso de construcción relativamente simple y, del que setiene mucha experiencia.

• Generalmente económico para edificaciones inferiores a 20pisos.

•

Posee la versatilidad que se logra en los espacios y queimplica el uso del ladrillo.

• Por la utilización muros de ladrillo y éstos al ser huecos ytener una especie de cámara de aire, el calor que trasmiten alinterior del edificio es muy poco.


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De Madera


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De Acero


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•Albañilería Confinada


Albañilería


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Albañilería


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Albañilería

La albañilería confinada se crea en Sicilia, después del sismo de 1908,llegando al Perú después del terremoto de 1940. Mientras que laalbañilería armada lo hace en la década de 1960.

En cuanto a las investigaciones recién se inician en la década de 1910en EE.UU., y en el Perú en la década de 1970.

• Muro de albañilería simple reforzado:

• Orden de construcción:


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Distribución de cargas mostrando esfuerzos de compresión

TRABA CORRECTA TRABA INCORRECTA


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Muros y Tabiques

Los muros portantes le proporcionan la fortaleza y la solidez necesarias al edificioLos muros soportan y transfieren carga de cada uno de los pisos de un edificio

Tabique de ladrillo hueco es el conjunto fabricado con ladrillo hueco,empleado mayoritariamente para separaciones fijas interiores de los edificios.


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Transferencias de cargas


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Endentación adecuada y colocación de mortero vertical:


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Control y verificación• Se controlará la verticalidad del muro mediante el uso de laplomada o de un nivel de mano en varios puntos del muro.

• No se permitirá un desplome mayor de 4 mm, en toda la alturadel muro. Se sugiere ir controlando la verticalidad cada 4 hiladas.


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Control y verificación•

Igualmente se deberá verificar que las hiladas queden horizontales,colocando una regla sobre la última hilada instalada, y sobre la regla,el nivel de burbuja


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Control y verificación

• Alturas máximas por jornadaLa altura máxima del muro en una jornadade trabajo debe ser de 1.3 m, equivalentea 12 ó 13 hiladas.

En el asentado del ladrillo hasta 1.3 m, sedebe dejar en la última hilada, las juntasverticales rellenas hasta la mitad, paraque al día siguiente con el asentado de lassiguiente hilada, se logre una mayor

adherencia.


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•Vigas de Cimentación


Misión e importancia:Impide los desplazamientos horizontales entre las zapatas.

Usos:• En zona sísmica, cada una de las zapatas deben quedar

atada, en ambas direcciones del edificio.

•

Las zapatas perimetrales deben atarse siempre en losdos sentidos a lo largo de las fachadas.

• En naves, las zapatas deben estar atadas en el sentido

principal, según la importancia de la nave y las cargas

transmitida al terreno


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•Columnas

•

Las columnas son elementos verticales utilizados para resistir solicitaciones decompresión axial, y que por lo general esta actúa en combinación con corte,flexión y torsión.

• Las columnas están compuestos de concreto armado, con acero de refuerzo.Pueden tener sección poligonal o circular, dependiendo de ello su armado y

encofrado


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•Columnas


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•Columnas

• De acuerdo a sus dimensiones se denomina:- Columna: Si tienen una relación largo/menor

dimensión de la sección transversal, mayorque tres, es decir: L/b ≥ 3.

- Pedestal: Si L/b ≤ 3.

• Según el tipo de refuerzo transversal se

clasifican en:- Columnas con estribos: son generalmente desección rectangular, cuadrada, T ó L, sinembargo, pueden tener forma triangular,octogonal, etc.

- Columnas con refuerzo en espiral: presentan

zunchado continuo provisto por una hélice oespiral de poco paso hecha de alambre ovarilla de diámetro pequeño. Deben contarcomo mínimo con 6 varillas longitudinalesdispuestas circularmente



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•Columnas


• Según la importancia de las deformaciones en el análisis y diseño, las columnaspueden ser:- Columnas Cortas: son aquéllas que presentan deflexiones laterales que no

afectan su resistencia.- Columnas Largas: Cuando su capacidad de carga, está limitada por el pandeo

antes que por la resistencia.


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•Columnas


Columnas compuestas:•Son una combinación de las columnas de hormigón y de las de acero reuniendo

las ventajas de ambos tipos de columnas.

• Las columnas compuestas tienen una mayor ductilidad que las del concreto yse pueden construir uniones siguiendo las técnicas de la construcción conacero. El relleno de concreto no sólo proporciona una capacidad de soportarcargas mayores que la de las columnas de acero sino que también potencia la

resistencia frente al fuego.

Son de dos tipos:a) Un perfil de acero ahogado en concreto yb) y c) son tubos de acero, de sección transversal circular o rectangular,

rellenos de concreto


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•Columnas


Columnas Compuestas

Uso de las columnas compuestas:•En edificios de poca altura, las columnas de acero se recubrenfrecuentemente con concreto, por requisitos arquitectónicos o paraprotegerlas contra el fuego, la corrosión y, en algunos casos, elimpacto de vehículos.

• En edificios altos se obtienen secciones mucho menores que si lascolumnas fuesen de concreto armado.

Además, las columnas compuestas que forman parte del sistema que

resiste las fuerzas horizontales tienen ductilidad y tenacidad adecuadas

para su empleo en zonas sísmicas y mejores características de

amortiguamiento que las de acero, y el recubrimiento de concreto evita el

pandeo del perfil metálico.


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•Columnas


Columnas Compuestas

Ventajas:• Sección transversal menor que las de columnas convencionales

de concreto reforzado.• Mayor capacidad de carga.• Ductilidad y tenacidad adecuadas para zonas sísmicas

• Velocidad de construcción cuando forman parte de marcoscompuestos

• Mayor resistencia al fuego que las columnas de acero• Mayor rigidez lateral de la construcción, cuando son parte del

sistema que resiste las acciones producidas por viento o sismo.• Mejores características de amortiguamiento.• Rigidización del perfil laminado, lo que aumenta su resistencia

al pandeo local.


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•Columnas


Columnas Compuestas

Desventajas:•En edificios altos, proviene de la dificultad de controlar su

acortamiento. El efecto neto puede ser que los pisos no queden anivel.Una manera como se ha resuelto este problema, ha sido

determinando los niveles reales de los extremos de las columnas, enlas distintas etapas del montaje, y corrigiendo las diferencias deelevación con placas de relleno de acero.


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•Columnas


Columnas Compuestas

Desventajas:•En edificios altos, proviene de la dificultad de controlar su

acortamiento. El efecto neto puede ser que los pisos no queden anivel.Una manera como se ha resuelto este problema, ha sido

determinando los niveles reales de los extremos de las columnas, enlas distintas etapas del montaje, y corrigiendo las diferencias deelevación con placas de relleno de acero.


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Vigas de concreto


Las vigas son elementos estructuralesde concreto armado, diseñado parasostener cargas lineales, concentradas ouniformes, en una sola dirección.

Una viga puede actuar como elementoprimario en marcos rígidos (pórticos) devigas y columnas, y también puedenutilizarse para sostener losas macizas onervadas.

La viga soporta cargas de compresión,que son absorbidas por el concreto, y

las fuerzas de flexión soncontrarrestadas por las varillas de acerocorrugado, las vigas también soportanesfuerzos cortantes y torsión, por tantoes conveniente, reforzar la viga conestribos.


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Vigas de concreto


Las vigas que tienen un canto considerable, más de 60cm, requierenademás de la colocación de armadura longitudinal, que se coloca en lazona intermedia de la sección transversal de la viga, denominadaarmadura de piel.

El objetivo de esta armadura, es para evitar la fisuración por retracción

del concreto y también para controlar los efectos de cortante y torsión


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Vigas de concreto


Tipos de vigas

• Viga simplemente apoyada: aquella cuyosextremos se apoyan entre dos columnas. Tiene

una sola luz que cubrir.

• Viga continua: aquella que tiene tres o másapoyos.

•

Viga chata: aquella cuya altura es igual al espesordel techo (losa) dentro del cual se encuentra.Generalmente es viga de amarre.


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Vigas de concreto


Tipos de vigas

•

Vigas de confinamiento: que van apoyadas sobrelos muros

- Vigas Peraltadas

• Viga colgante: aquella cuyo fondo está enun nivel inferior al fondo de la losa y

sobresale por debajo de esta.

• Viga invertida: aquella cuyo fondo está a rascon el fondo de la losa y sobresale por encima de esta.

• Viga de amarre: aquella que tiene lafunción de articular (amarrar) los muros de

una edificación. Aporta rigidez a las losas y

confina (encierra) los muros.


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•Placas


• Las placas son muros estructurales , que constituyen elementos verticales, que se

usan para separar y cerrar espacios.

• Son malos aislantes térmicos y acústicos

• Las placas, también conocidos como muros de corte, son material de concretoarmado; que dada su mayor dimensión en una dirección, mucho mayor que su

ancho, proporcionan en dicha dirección gran resistencia y rigidez lateral


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•Placas


• FUNCIÓN:

- Están sometidos a cargas distribuidas en toda su longitud- Las placas reciben cargas horizontales, paralelas a la cara del muro, las

cuales generan importantes esfuerzos cortantes en la estructura.


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•Placas


FUNCIÓN:

- Las placas pueden resistir cargasverticales y cargas horizontalesperpendiculares y paralela a su cara.

• ANCLAJE:- Deberán estar convenientemente

ancladas en las columnas y losas quele sirven de apoyo, en la cimentación,así como en los muros que lointerceptan


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•Losas Aligeradas


Las losas aligerados son elementos monolíticos de concreto, formados por:• Viguetas espaciadas cada 0.40 mts, entre ejes, unidas por una losa superior

de 5 cm de espesor; el espacio entre las viguetas está relleno por ladrillosaligerados de arcilla o bloques huecos de concreto, los que sirven paraaligerar el peso de la losa. Los ladrillos aligerados proporcionan acústica,termicidad y además sirven para dar forma a las viguetas de concretoarmado

• Pueden apoyarse sobre los muros portantes, vigas o placas.

• Las losas aligeradas constituyen un caso particular de las losas nervadas.

• Para el cálculo estructural y diseño, se considera que sólo las viguetas

aportan rigidez y resistencia.

• Dependiendo de las luces de los ambientes y de las cargas existentes, losaligerados tienen un peralte t = 13, 17, 20, 25, 30, 35, y 40 cm.


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•Losas Aligeradas



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•Losas Aligeradas


Usos:• Las losas aligeradas generalmente deben ser armadas en la dirección mas corta.

• Los aligerados armados en una dirección resultan económicos hasta lucesaproximados de 7m; par luces mayores será más económico el uso de losasnervadas.

• Cuando se tiene paños mas o menos cuadrados de luces entre 6 y 8 mts,aproximadamente, se pueden usar aligerados en dos direcciones, y para lucesmayores se pueden estructurar considerando losas nervadas en dos direcciones.

Losa aligeradaLosa nervada en dos direcciones


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•Losas Aligeradas


• FUNCIÓN:

Las losas aligeradas cumplenbásicamente tres funciones:- Transmitir hacia los muros o vigas el

peso de los acabados, su mismopeso, el peso de los muebles, el delas personas, etc.

- Transmitir hacia los muros lasfuerzas que producen los sismos

- Unir los otros elementosestructurales (columnas, vigas y

muros) para que toda la estructuratrabaje en conjunto, como si fuerauna sola unidad.


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•Losas Aligeradas


Para que se puedan cumplir a cabalidad estas funciones, debestener en cuenta las siguientes recomendaciones:

- Deben ser iguales en todos los pisos.- Como máximo: Largo = 3 veces Ancho.- Las aberturas para escaleras no deben ser excesivas ni en

número ni en tamaño y de preferencia deben estar ubicadas enla zona central


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•Losas Aligeradas


Detalles para el anclaje del refuerzo de las viguetas de la losa aligerada.• En el primer detalle, el aligerado se apoya en un muro de cabeza y en

el segundo, el aligerado se apoya en un muro de soga; en este caso,se debe doblar también el acero positivo.

Prácticas Constructivas


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•Losas Aligeradas



Viguetas para dar rigidez torsional:Las viguetas se arman en el sentido de menor longitud del ambiente portechar, ya que al curvarse cilíndricamente la losa, los momentos flectores sonsignificativos en esa dirección.


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•Losas Aligeradas



Cuando las luces son relativamente semejantes L1 ≈ L2 o cuando L1 >5, serecomienda colocar perpendicularmente al armado, en la zona central deltecho una doble vigueta, para proporcionarle rigidez torsional a las viguetasy también “coser” posible fisura en la zona de contacto vigueta – bloque.Esta vigueta no actúa como apoyo del aligerado


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•Losas Aligeradas



Ensanchamiento de vigueta:Las viguetas no llevan esfuerzo por corte (estribos) , debiendo el concretoabsorber íntegramente la fuerza cortante.

En aligerados de grandes luces o cuando la sobre carga es importante, seránecesario ensanchar las viguetas en las zonas donde el cortante actuante V,

resulte mayor al córtate resistente Vc.

El ensanche se realiza en forma alternada retirando ladrillos y llenado estosespacios con concreto.

También en estos aligerados podrían ocurrir problemas de grandes

deflexiones, los que podrían dañar los cielos rasos y la tabiquería.

Este problema se supera construyendo los aligerados con una contra flecha,o aumentando su espesor


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•Losas Aligeradas



Ensanchamiento de vigueta:


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•Losas Aligeradas



Deflexiones:

También en estos aligerados podrían ocurrir problemas de grandesdeflexiones, los que podrían dañar los cielos rasos y la tabiquería.

Este problema se supera construyendo los aligerados con una contra flecha,

o aumentando su espesor


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•Losas Aligeradas



Tabiques de albañileríaCuando existen tabiques de albañilería dirigidos en el sentido del armado, setendrá que colocar debajo de ellos vigas chatas de igual espesor del aligerado,o doble viguetas, capaces de soportar el tabique y evitar su agrietamiento pordeflexión del elemento de soporte


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•Losas Aligeradas



Ductos

En zonas donde se produzca la discontinuidad del aligerado, por la presenciade ductos de basura, instalaciones sanitarias, chimeneas, etc, es convenienterodear la discontinuidad con vigas chatas o doble vigueta, con la finalidad deatenuar las concentraciones de esfuerzos que surgen en las esquinas


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•Coberturas Livianas


FUNCIONES EXIGIBLES A LA CUBIERTA• ESTANQUEIDAD AL AGUA: Grado de impermeabilidad

• ESTANQUEIDAD AL VIENTO: Habitabilidad de los espacios bajo cubierta

• CAPTACIÓN/DISIPACIÓN DE ENERGÍA: La cubierta como captadora deradiación y de disipación térmica, funciones de los lucernarios e irrigación detejados cerámicos.

• CONFORT HIGROTÉRMICO, ACÚSTICO Y LUMÍNICO: Ventilación de espaciosbajo cubierta, aumento reflexión, condensaciones, la claraboya.

•

SEGURIDAD ESTRUCTURAL Y CONTRA EL FUEGO DURABILIDAD: Necesidadesde mantenimiento

• CONSTRUCTIBILIDAD: Facilidad de construcción.


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Definiciones:


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Cálculo de pendientes y longitudes de cubierta:

La pendiente indica la inclinación que tienen las cubiertas instaladas y serepresenta con un porcentaje o un ángulo con respecto a la horizontal.

El correcto funcionamiento de las tejas depende en gran medida de instalaruna cubierta con una pendiente mayor o igual a la permitida.

Para determinar la pendiente de una cubierta es necesario conocer lalongitud horizontal de la cubierta y la diferencia de alturas entre lavertiente y la cumbrera.

L = Longitud de la cubierta

H = Diferencia de altura entre la cumbrera y la vertienteX = Distancia horizontal entre la cumbrera y la vertientePendiente en porcentaje (%): m = H/X x 100


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Cálculo de pendientes y longitudes de cubierta:

Ejemplo: Si x = 5.80 m y la pendiente es de 25%, cual es la longitudReal de la cubierta?• LR = (5.80^2 + (5.8 x 0.25)^2) ^0.5 = 5.98 m

Cálculo de cantidad de cobertura:

Ejemplo: Si el área del techo es 215m2 y el área útil de la cobertura es 1.58 m2,cual es la cantidad de planchas de cobertura?

• La cantidad de planchas de cobertura es: 215/1.58 = 136 und• Factor de desperdicio:2.5%• Cantidad total de planchas de cobertura= 136 x 1.025= 139 und.

Nota: Para calcular la cantidad de planchas de cobertura en el ancho de la cubierta,se divide el ancho a cubrir por el ancho útil de la plancha de la cobertura.


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Cubiertas inclinadas:


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Cubiertas planas:


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•TIJERALES METÁLICOS


Las posibilidades de configuración de Tijerales de cubierta sonvariadas, dependiendo de la arquitectura del proyecto, la pendientede la cubierta y la luz entre apoyos, entre otros.

Usos:

• Cuando las luces de los ambientes son demasiado grandes para emplear vigasse emplean tijerales.

• Los tijerales se emplean para soportar techos de edificios, en claros desde 12 m

hasta 90 o 120 m

Selección del tipo de Tijeral

Depende de cierto número de detalles, entre los que pueden citarse:• claro,• carga,

• tipo preferido de cubierta desde el punto de vista arquitectónico• clima• iluminación• aislamiento y• ventilación.


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Tipo de Tijerales


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La ejecución de una Estructura Metálica :

Requiere de dos etapas:• 1ra etapa: Armado en el taller

• 2da etapa: Montaje en obra.


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La ejecución de una Estructura Metálica :


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•No se debe hacer:

Haciendo el uso adecuado de los elementos estructurales, es deesperar que durante el ejercicio de la vida profesional, se evite la

construcción de edificaciones como la que se muestra en siguientefoto

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