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Pilares de hormigón.


Proyecto de los pilares.

Los pilares son, por excelencia, los soportes verticales de las estructuras y, por consiguiente, son los responsables máximos de la estabilidad de las mismas. Los colapsos estructurales más notables casi siempre comienzan por fallos relacionados con los pilares y por ello se les debe prestar una atención especial.

En el presente, las estructuras de edificación se han liberado totalmente de los muros de carga y son unos sencillos pilares, metálicos o de hormigón armado, los elementos encargados de sostenerlas sobre los cimientos y solamente cuando los empujes horizontales de viento o sismo son determinantes, se acude circunstancialmente a muros-pantalla verticales que las rigidizan y controlan sus movimientos horizontales.

El hecho de que los pilares sean los elementos más perturbadores de la funcionalidad de los edificios no justifica la tendencia de muchos proyectistas a reducirlos de tamaño y ocultarlos en los lugares más inverosímiles, propiciando patologías de todo tipo.

Proyectar un edificio al margen total de la estructura y al final tratar de encajarla como sea puede ser uno de los ejercicios mentales que más rápidamente empuje a la locura por la cantidad de condicionantes que se plantean en cualquier edificio, por sencillo que éste sea.

Y no hablemos si el edificio posee un aparcamiento en su sótano y unos bajos comerciales de cierto nivel y se pretende resolver la estructura con los forjados planos sin vigas acusadas: la estructura resultante probablemente será tosca y cara al estar condicionados los cantos de los forjados por las luces de las plantas bajas.

 

 

Si las fuerzas laterales que pueden llegar a incidir sobre los edificios, derivadas del viento o de un hipotético sismo, tienen que ser soportadas por un entramado estructural configurado a base de pórticos, no debemos olvidar la regla de oro: cuanto mayor sea el número de pilares que posean mejor será su respuesta resistente. Los momentos flectores los cortantes y las deformaciones horizontales en los pilares de los pórticos decrecen en proporción inversa a su número.

En general los pilares deberían proyectarse con el criterio de armados mínimos, aprovechando al máximo la capacidad de resistir las compresiones que posee el hormigón, material mucho más económico que le acero de las armaduras.

Sustituir los pilares de hormigón por pilares metálicos no resulta aconsejable, salvo lógicamente, que la estructura se proyecte toda ella con perfiles de acero. El coste de un pilar metálico de perfiles convencionales viene a triplicar el coste de un pilar de hormigón armado. Por otra parte, los riesgos de pandeo, si bien pueden afectar a ambas tipologías de pilares, son más propios de los soportes metálicos que de los de hormigón. Independiente mente de lo que diga la teoría, no conocemos caso alguno de patologías debidas al pandeo en estructuras de hormigón, ni local ni globalmente, por esbeltas que éstas sean.

Por otra parte, la unión de los pilares metálicos a las placas de hormigón, sean éstas del tipo que sean, resulta ciertamente problemática y es muy difícil simular dicha unión en un modelo matemático para su análisis mediante el ordenador. En general, los programas de cálculo deben tener la opción de dejar al proyectista el poder introducir un coeficiente que simule la unión de los pilares a las vigas o a los forjados reticulares para que, según como diseñe y construya la unión, se proponga por ejemplo un cero (0) para las articulaciones, un uno (1) para los empotramientos y un valor mitad (0.5) si se intuye que no en ni una cosa ni otra y pueda tener un comportamiento intermedio. Lo anterior variará los momentos de empotramiento entre el forjado y los pilares, y el programa de cálculo proporcionará esfuerzos más acordes con la realidad construida.

La ubicación de los pilares debe estar lo más alejada posible de las tuberías de servicio destinadas al transporte de aguas limpias y sucias. Las fugas que poseen y las condensaciones que se producen sobre las mencionadas tuberías provocan un ambiente de humedad que acaba originando problemas de corrosión en las armaduras antes de los 20 años de la vida de los edificios. El problema se acentúa si los soportes son metálicos.

El problema de la corrosión en los soportes es uno de los principales asuntos a resolver en la nueva filosofía de la calidad y durabilidad que comienza a plantearse, por fin, con cierta generalidad en el contexto de la edificación, a raíz de la aparición de la EHE en España. También puede ser lo mencionado, al margen de criterios económicos, una razón de peso para proyectar de hormigón con el criterio de armaduras mínimas y recubrimientos del orden de 4 ó 5 cm, cumpliendo de paso las duras exigencias de resistencias frente al fuego.

También va siendo hora, de cara ala durabilidad, de que se introduzca la cultura en los proyectistas de pintar los pilares de hormigón con pinturas anticarbonatación tapaporos, con objeto de preservar sus armaduras de la corrosión alargo plazo, especialmente cuando se encuentren a la intemperie, en sótanos húmedos y en ambientes agresivos de tipo industrial o marino.

Tampoco debe olvidarse que la tipología del sistema estructural elegido bajo el punto de vista del forjado condiciona fuertemente la situación de los pilares en planta.

Si se elige un sistema unidireccional, los pilares deben situarse de tal forma que los pórticos resulten planos. Un trazado de vigas culebreando por las plantas, si bien hoy día no plantea problemas en su análisis, conduce a unas complicaciones elevadas en la ferralla de los nudos y a unos esfuerzos suplementarios indeseables, que frecuentemente se olvidan o se desprecian muy a la ligera.

Por otra parte, alineaciones de vigas no paralelas complican la colocación de los encofrados y la fabricación de las viguetas al ser todas sus longitudes diferentes, aumentando los consumos de hormigón en los encuentros y las dificultades constructivas.

Si un planteamiento unidireccional conduce a un trazado de vigas sinuoso y a un número elevado de embrochalamientos, quiere decir que nos estamos equivocando, que la elección del sistema puede no ser la adecuada y que, tal vez, merezca la pena pasar a un sistema de forjado sin vigas del tipo reticular o de losa maciza.

El forjado reticular, al igual que la losa maciza, admite una distribución caprichosa de los pilares y es por eso que puede ser el sistema preferido de ciertos arquitectos que acuden a él sistemáticamente porque facilita notablemente el diseño de las viviendas; pero, lógicamente, la distribución caprichosa de los pilares engendra esfuerzos de flexión en los mismos y, consecuentemente, un coste adicional en armaduras, que pueden evitarse con una situación modulada y de espacios compensados alrededor de los mismos.

La distribución de pilares más correcta en cualquier sistema estructural es la de formar una malla lo más cuadrada posible, con luces que difieran menos de 1 metro.

Cuando el sistema estructural admita vigas de canto acusadas bajo el forjado, la modulación puede ser de tipo rectangular, colocándose también pilares rectangulares con el lado mayor en la dirección de las vigas de canto, que deben disponerse según el lado mayor del rectángulo si se desea que el forjado sea de espesor mínimo con las viguetas dispuestas en la dirección menor de la modulación rectangular.

Si el forjado es del tipo plano, las vigas planas deben disponerse de forma contraria al criterio anterior, es decir, colocándolas según el lado menor del rectángulo y las viguetas según el lado mayor.


En cuanto la retranqueo de las caras de los pilares, éstos deben pensarse y diseñarse para que no se introduzcan excentricidades que originen momentos adicionales a los momentos de flexión que proporcionan las vigas y forjados en los nudos, al desplazarse horizontalmente a medida que asciende verticalmente de planta en planta.

Los pilares centrales deben retranquearse uniformemente, manteniendo invariables sus ejes verticales, y en los de extremos, obviamente, manteniendo la cara exterior constante.

Hoy día los programas de cálculo tienen en cuenta el tamaño de los nudos a la hora de plantear matemáticamente su equilibrio, asignando a cada elemento estructural la excentricidad con la que transmiten sus cargas a los mismos.
No obstante los retranqueos que arbitrariamente se han realizado y se siguen realizando en los pilares de edificación, no nos consta que éstos hayan producido patologías dignas de mención, pese al tamaño que en ciertos casos alcanzan las secciones de los pilares y sus excentricidades constructivas.