PRE-DIMENSIONADO PARA ELEMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO

Como bien se ha indicado en algunos otros artículos, podemos dividir las etapas del cálculo de estructuras en las siguientes fases:

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  • Modelización de la estructura: en esta etapa definimos conceptualmente la estructura. Una vez conocida la geometría de la misma, vemos como queremos que se comporte estructuralmente y cómo vamos a resolver la transmisión de cargas a la cimentación. Adicionalmente establecemos la posición de los elementos (columnas, vigas, forjados, voladizos…) así como la tipología de la estructura (material, tipo de forjado…).
  • Pre-dimensionado de los elementos estructurales: una vez que tengamos un modelo básico de nuestra estructura, es momento de ver qué dimensiones aproximadas deberían tener nuestros elementos principales. Para ello utilizamos fórmulas sencillas que dependen, fundamentalmente, de la longitud del elemento, la tipología y la situación del mismo. En este paso, conocemos la constructabilidad y el orden de magnitud de nuestra estructura.
  • Cálculo propiamente dicho: cuando ya conocemos como va a trabajar nuestra estructura y las dimensiones aproximadas de los elementos, podemos pasar al cálculo de detalle. En esta etapa determinamos, con cálculos realizados a mano o con la ayuda de un programa de cálculo de estructuras, los esfuerzos máximos en los elementos estructurales. Con estos esfuerzos, y con la secciones de la etapa anterior, determinaremos las armaduras en las secciones de hormigón. Si las armaduras obtenidas son razonables se considerarán las secciones como válidas. Si por el contrario, las armaduras obtenidas son exageradas o demasiado ligeras lo más adecuado será incrementar o reducir las secciones de hormigón.
  • Verificación de los resultados obtenidos: es conveniente hacer ciertas comprobaciones, mediante ratios, de los resultados de detalles obtenidos. Hay muchos ratios y otros más que nos podemos inventar, entre ellos: m3 de hormigón/volumen teórico de estructura, kg de armadura/volumen de hormigón, … En este paso sólo nos cercioramos de la bondad  de los pasos anteriores seguidos.

En el post de hoy, haremos un resumen de las fórmulas de pre-dimensionado de algunos elementos de hormigón que nos ayudarán a definir, en una primera aproximación, las dimensiones de nuestros elementos estructurales para posteriormente afinarlos durante la fase de cálculo de detalle.

Se trata de fórmulas empíricas y suelen estar del lado de la seguridad, pero estas fórmulas no dejan de ser un punto de partida y que deben ser contrastadas en una etapa posterior. No se deben usar como un método de cálculo en sí mismo, sino una herramienta de ayuda a saber dónde estamos y su aplicabilidad se ciñe a casos estructurales estándares.

Empezaremos por ver qué dimensiones deben tener los elementos que diseñamos para poder aplicar las fórmulas que veremos más adelante. Para dimensiones superiores debemos hacer un chequeo más específico ya que nos encontraremos ante una estructura singular o fuera de los rangos nórmales. Las dimensiones de los vanos o “spans” de los elementos suelen encontrarse entre los siguientes valores:

Elemento

Vano Típico (m)

Pilar o columna

2-8

Viga rectangular

3-10

Muro

2-4

Muro con empuje de tierras

2-8

Forjado unidireccional

5-6

Forjado bidireccional

6-11

Losa Maciza

4-8

Para analizar las dimensiones de los elementos anteriores de una forma más aproximada, vamos a considerar tres condiciones de contorno: articulada, empotrada o en voladizo:

Elemento

Canto o espesor (L=vano)

Apoyada

Continua

Voladizo

Pilar o columna

H/10-H/20

H/10-H/20

H/10

Viga rectangular

L/12

L/15

L/6

Muro

H/30

H/45

H/15

Muro con empuje de tierras H/10
Forjado unidireccional

L/20-L/30

L/25-L/40

L/5-L/10

Forjado bidireccional

L/24-L/35

L/34-L/40

Losa Maciza

L/25

l/35

L/10

L: vano

H: altura de la columna o el muro

Notas:

  1. Anchura mínima de las vigas de 250 mm
  2. Canto mínimo en losas de 125 mm
  3. Dimensiones mínimas de pilares: 250 mm

2 comentarios
  1. Prontubeam
    Prontubeam Dice:

    Estos son los números que hace falta tener en la cabeza para partir de un diseño lógico. Luego ya podemos jugar a reducir cantos y buscar elementos más esbeltos. Muy bueno, además justo el otro día andaba buscando el de losa maciza. Gracias!

    Responder
    • Manuel García Gallegos
      Manuel García Gallegos Dice:

      Muchas Gracias protubeam.com por tu aportación. La verdad que son estos números los que te permiten saber dónde estás para luego pasar a la fase de optimización. Creo que son muy necesarios para un buen calculista. Saludos

      Responder

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