Materiales y transmisión de cargas

Para reacondicionar arquitectónicamente el adobe, para modernizarlo, es necesario su reforzamiento. En los últimos trabajos realizados a veces este material ha estado presente. Aunque no fue un trabajo encargado directamente, ya que el cálculo lo hizo un ingeniero en esta oportunidad, el tema me quedó rondando.
En este reforzamiento, es donde se presenta otro uso de la versátil malla electrosoldada, que se coloca a ambas caras del muro, e impide el desmoronamiento.
Así el actual artículo es tal vez un pretexto para abordar el uso de la malla electrosoldada, y el alambre del cual está hecha. Por añadidura, la elaboración de materiales compuestos, dotando de mayor resistencia a otro inicial, a través de agentes reforzantes, es otro tema que se presenta, también implícito: la unión colaborante de materiales.

El alambre y la indiscutible presencia humana 
Desde antiguo los hombres cazan para sobrevivir. Pero tiene que atar enseres que lo rodean. Atar, amarrar, son los esfuerzos para los elementos más cercanos. Entonces la solución es hacer “pitas”, o cordones de cuero, o de lana… ¿y si es de metal no incorpora más resistencia?
Así aparece el versátil alambre, que en principio tiene un procedimiento de elaboración rústico: http://es.wikipedia.org/wiki/Alambre
En excavaciones arqueológicas se han encontrado alambres de latón, de hace más de 2000 años. Signo de indiscutible presencia humana. Llama la atención lo resistente que es el alambre vuelto red. Soldado como malla se transforma en elemento constructivo, presente en sistemas como Covintec.

La malla electrosoldada en los sistemas constructivos. El panel Covintec: su uso estructural 
El sistema Covintec consiste en paneles fabricados con alambres de acero galvanizado, que forman una estructura tridimensional electrosoldada, la cual incorpora poliestireno expandido en el medio, obteniendo con aquello aislamiento térmico y acústico.
Los paneles se unen unos con otros dando forma a los muros, para posteriormente lanzarles mortero en ambas caras, resultando un muro de concreto sismorresistente, con buen aislamiento.
Así es posible construir más de dos pisos, y se puede hacer desde la planta baja, entrepisos, gradas, planta alta, techos, muebles de cocina, baño, detalles de arquitectura, sin recurrir a más estructura que el mismo panel, gracias a su resistencia estructural, eliminándose el uso de otros materiales.

Porqué el metal resiste tan bien a la tracción 
Pienso que la arquitectura debiera expresar cada vez más los esfuerzos inherentes a los materiales. Con respecto al metal pienso porqué somos tan cabeza de martillo que solo lo golpeamos pensando que es clavo. Hay que estirarlo, doblarlo, torcerlo, que eso se refleje en las construcciones. Tenemos materiales, ya no se construye con barro. De lo contrario sería una pereza mental, una patanería: una especie de arquitecto pachá, cruzado de brazos.
Así puede decirse que los materiales de característica pétrea, naturales, o artificiales como el hormigón, no actúan bien ante la tracción, hasta el punto que su resistencia no se considera en el cálculo de estructuras. Por el contrario, el acero la soporta bien y es el material indicado para aquello. El acero en barras se usa en conjunto con el hormigón evitando su fisuración, y haciéndolo resistente a tracción, dando lugar al hormigón armado.
La ductibilidad por su parte es la propiedad del metal para formar alambres o hilos de diferentes grosores. Los metales se caracterizan por la elevada ductibilidad, la que se explica porque los átomos del metal se disponen de tal manera que es posible que se deslicen unos sobre otros, y por eso se pueden estirar sin romperse.

El adobe y los terremotos: problema de rigidez 
El adobe fue muy perjudicado el último terremoto en Chile, el 27 de febrero. La mayor parte de las construcciones hechas con este material cedieron, o no resistieron los esfuerzos. Por lo general el adobe se quiebra, dividiéndose, o desmorona. Ante solicitaciones distintas a la compresión natural, su debilidad es prácticamente inmediata, siendo su principal desventaja su rigidez y su inercia. Algunas construcciones sin embargo resistieron, correspondiendo a las mejor estructuradas.

El adobe como sistema constructivo 
El adobe fue el sistema constructivo usado por los españoles en la colonia, porque el cemento como tal se inventa a fines del siglo XIX, y su uso masivo comienza en esa época.
Así el adobe o tierra cruda, arcillosa, se encuentra presente en todo el mundo por su economía y se adapta a cualquier clima. Se estima que un tercio de la población mundial habita en construcciones de adobe. Entre sus principales cualidades está crear microclimas y también ser un material barato. Sin embargo, también se ha señalado el peligro de no proporcionar mantenimiento, por la escasa resistencia al agua y la humedad.

Restaurar el adobe 
Muchas veces existe valor patrimonial, y hay barrios enteros construidos en el material, por ejemplo en Santiago Poniente, así no todas las casas que se ven en mal estado deben ser objeto de demolición. Tampoco se resuelve con un material que también es rígido como el cemento.

Criterios generales de reforzamiento 
Los criterios estructurales empleados para el diseño de refuerzos y elementos resistentes del sistema de construcción en adobe, corresponden a los siguientes.

Refuerzo de muros: 
Se aplica una solución de refuerzo de piel, por ambas caras, basada en la instalación de malla electrosoldada tipo ACMA C92, que envuelve los muros para confinarlos y evitar el desplazamiento relativo entre mampuestos.
- Encuentros en T y L 
Se aplica refuerzo con pletinas de acero de 100x5 (mm) dispuestas en forma horizontal en la zona cercana al coronamiento de los muros. A estas pletinas se sueldan las mallas electrosoldadas para permitir la transferencia de fuerzas de tracción cuando los muros intentan volcar fuera de su plano. Con la intervención se evitó la remoción de estructuras de cielo falso existentes.
- Fijaciones 
Las mallas se fijan a los muros mediante el uso de trabas conformadas de barras lisas Fi=6(mm) , espaciadas cada 60 cm en la horizontal y en la vertical, las cuales atraviesan los muros de lado a lado para unirse a las mallas electrosoldadas mediante plegados y soldadura.

- Vanos 
Tanto en los vanos de puertas como de ventanas, las mallas electrosoldadas de caras opuestas son unidas mediante barras lisas fi = 6 mm adosadas a las caras de los vanos de los muros. Estas barras son pasadas por debajo de los marcos de puertas y ventanas, evitando la remoción de bastidores que están en buenas condiciones para su uso, minimizando el impacto de la intervención en el inmueble (arriba: reforzamiento de adobe en una biblioteca, Paine Centro)

Temas de sensibilidad: la proporción de los materiales 
Cuando se trata de unir materiales, o de trabajar con elementos colaborantes, siempre pienso una anécdota: la Escuela de Arquitectura de la UC en el fondo funciona en una casona, de adobe, y se cuenta que un alumno quiso corregir su trabajo colgándolo con clavos. La relación inaudita del papel con un grueso clavo, y por debajo el adobe, dio lugar a una desproporción clara. El profesor no quiso corregir, y lo reprobó por esa razón.
En estos temas siempre hay que tener cuidado con la proporción: no porque algo no se caiga es correcto. La lógica no funciona tan lineal.

El cable: optimización de la tracción del alambre 
El cable se emplea para la transmisión de movimiento, o de cargas entre otros elementos, como palancas, ruedas, poleas etc. Básicamente trabaja en tracción o en rotación.

Los materiales más usados para elaborar cables son el acero galvanizado, y el acero inoxidable. El cable metálico suele usarse en casos de altas cargas de tracción, y su construcción puede ser en forma de cordón, formado por varios alambres, o por una sola varilla.

http://www.izacarga.com/web/index.php?option=com_content&view=article&id=8&Itemid=19

 

Existe una amplia variedad de modelos de cable, entre los cuáles se destacan: antigiro, ascensor, galvanizada, uso general.

Cable de acero 
Un cable de acero es un conjunto de alambres retorcidos helicoidalmente, que constituyen un elemento de metal resistente y flexible.
También se puede decir que el cable de acero es una máquina simple, compuesta de elementos que transmiten fuerzas, movimientos y energía entre dos puntos, de manera predeterminada para lograr un fin. Así el conocimiento del potencial inherente y uso de un cable, es esencial para elegir el más adecuado para una maniobra, tomando en cuenta la gran cantidad de tipos disponibles, por los variables diámetros, construcciones, calidad del alambre, torcido y alma interior.

Materiales a los que se les incorpora tracción interna 
http://www.carbonconcrete.es/HTLM/es/Material%20Compuesto.html
De esta colaboración de materiales se puede deducir un recurso de ideas potenciales. Combinar materiales a través del uso de un agente reforzante y una matriz optimiza la transmisión de cargas, y posibilita maniobras mecánicas para funciones más complejas. Lleva a nuevos sistemas, actualiza nuestro conocimiento.

Materiales compuestos: ¿Qué es un “composite”? 
Un material compuesto (“composite” o FRP fiber-reinforced polymer) es la combinación de dos o más materiales con objeto de obtener nuevas cualidades. En la historia, estos materiales han sido largamente utilizados. Así durante siglos se ha usado barro mezclado con paja en viviendas de adobe, por ejemplo. Los materiales compuestos reforzados con fibra pueden separarse mecánicamente. Así un componente conforma una matriz que envuelve el resto de forma que los materiales trabajen como uno, pero ambos seguirán mantenido sus formatos originales por separado. En el caso de productos para refuerzo estructural, se utilizan fibras embebidas en una matriz polimérica, siendo la más frecuente la de resina epoxi, de modo que otorgue rigidez y protección a las fibras. Por otro lado, las fibras contenidas más frecuentes suelen ser de carbono, aramida y vidrio, aportando al “composite” alta resistencia a tracción y elevado módulo de elasticidad.

 

Se subraya que la fibra es el componente que “absorbe” esfuerzos de tracción en dirección axial a las mismas. En sentido perpendicular, las propiedades resistentes serán exclusivamente las que aporta la matriz polimérica, siendo lógicamente inferiores.

Funciones de fibra y matriz 
Así entre las principales funciones de las fibras está el aportar la resistencia a la tracción requerida, aportar rigidez (elevado módulo elástico), y aportar conductividad o aislamiento eléctrico, dependiendo del tipo de fibra. La matriz por su parte aporta propiedades vitales mejorando el rendimiento: obliga a las fibras a trabajar de forma conjunta, y les transfiere los esfuerzos de tracción. Aísla las fibras entre ellas, y así trabajan de forma separada. Ello evita la propagación de fisuras en el soporte.
La matriz a su vez actúa como un revestimiento de protección de las fibras, protegiéndolas frente ataques mecánicos y químicos. Las fibras de carbono son conductivas, mientras que las de aramida y vidrio son aislantes.

El agente reforzante 
El adobe, formado por barro arcilloso y paja, es el composite más antiguo conocido y aún se sigue usando. La arcilla – que aporta cohesión - se distingue de la paja, que la refuerza, pero la mezcla heterogénea tiene cualidades mecánicas mejores que las de los elementos individuales. Otro ejemplo se puede encontrar en los cimientos de edificios: hormigón reforzado con acero, los innovadores cimientos de goma y muelles de Japón para amortiguar terremotos (aislamiento sísmico). Los composites se utilizan en la industria aeronáutica para alivianar el peso de la estructura y para revestimiento de satélites y aviones. Pueden entenderse en consecuencia como recurso plenamente vigente, de última generación.
http://es.wikipedia.org/wiki/Composite 
http://es.wikipedia.org/wiki/Material_compuesto