Forjats unidireccionals i bidireccionals: funcions, funcionament i tipologies

Forjat unidireccional

Funcions

• Resistir les càrregues superficials que actuen sobre el pis de l'habitatge i transmetre aquestes càrregues als elements sobre els quals suport (bigues o murs).
• Rigiditzar la planta davant de accions horitzontals.

Funcionament

• Transmeten la càrrega en una sola direcció
• L'adreça de la càrrega ve marcada pels seus elements resistents (nervis o biguetes)

Sol·licitacions

• Els elements lineals resistents (biguetes, nervis...) del sostre treballen principalment a flexió: (flector + tallant)
• Poden també estar sotmesos a esforç axil, encara que aquest serà en general de menor importància.

Tipus de biguetes unidireccionals

• Unidireccional de biguetes (llums habituals: 4,5m - 6,5m): poden ser de fusta, de acer, de formigó, i semiresistents, pretensades, armades
• Unidireccional de formigó armat in situ (llums habituals: 5m - 7m)
• Unidireccional de plaques alveolars (llums habituals: 10m - 14m)
• Unidireccional de xapa perfilada (llums habituals: 1,5m - 2,5m)
• Unidireccional de xapa col·laborant amb formigó mixt (llums habituals: 3,5m - 4m)

Unidireccional de biguetes

Unidireccional de biguetes in situ

Unidireccional de plaques alveolars

Unidireccional de xapa perfilada

Unidireccional de xapa col·laborant

AMB FORMIGÓ MIXT

Forjat bidireccional

Funcions

• Resistir les càrregues superficials que actuen sobre el pis de l'habitatge i transmetre aquestes càrregues als elements sobre els quals suport (bigues o pilars).
• Rigiditzar la planta davant de accions horitzontals.

Funcionament

Els forjats bidireccionals transmeten la càrrega en dues adreces. Per a això, aquest tipus de forjats posseeixen els seus elements resistents o nervis en ambdues adreces, formant una retícula.

Sol·licitacions

• Els forjats bidireccionals treballen principalment a flexió a les dues adreces (flector + tallant).
• Poden també estar sotmesos a esforç axil, encara que aquest serà en general de menor importància.

Tipus

• Bidireccional de llossa massissa (llums habituals: 6m 8m)
• Bidireccional de forjat reticular llossa alleugerada (llums habituals: 8m - 10m)

Forjats

El forjat és l'element resistent superficial, generalment horitzontal, que enllaça les diferents parts d'una estructura, distribuint les càrregues que rep i que separa plantes consecutives.

Funció resistent:

• Suportar les accions gravitatòries degudes al pes propi, càrrega permanent i sobrecàrregues, que hi incideixen directament, i transmetre-les als elements sustentants (murs, bigues o pilars) sobre els quals recolza.
• Recollir i distribuir entre els pilars les forces que actuen sobre l'edifici en direcció paral·lela al pla mitjà del sostre: funció diafragma.
• Arriostrar i solidaritzar els diferents pòrtics
• Impedir el pandeig lateral de les bigues (sobretot en estructures metàl·liques).
• Tallar la longitud de vinclament dels pilars.
• Col·laborar amb les bigues a suportar les torsions.

Funció separadora o aïllant de plantes consecutives:

• Proporcionar un aïllament acústic suficient, limitant la transmissió de sons a través d'ells i esmorteint els sorolls de els impactes que hi actuen.
• Impedir la propagació del foc.
• Contribuir a l'aïllament tèrmic.
• Aconseguir la impermeabilització suficient quan sigui necessari, com en piscines elevades, dipòsits

Tipologies:

• Forjats de formigó estructural
• Forjats metàl·lics: el seu ús ha decaigut a causa del seu cost elevat
• Forjats mixtes (acer i formigó): Forjat mixt convencional, Xapa grecada
• Forjats de fusta
• Forjats de ceràmica armada o pretensada

Millor elecció dels forjats:

• Magnitud de les llums: forjats de biguetes fins a 6 o 7 metres per a llums majors forjats reticulars o plaques alveolars.
• Per a grans càrregues i llums: forjats amb elements prefabricats de cantell adequat, sempre que la planta no es trobi a una distància excessiva.
• Si hi ha bigues planes, millor forjats semiprefabricats o in situ que hi enllacen millor, en formigonar-se conjuntament.
• Com més baixa sigui la capacitació de la mà d'obra, més grau de prefabricació.
• Si el sostre ha de quedar pla, no fer servir forjat reticular amb cassetons recuperables.
• Si cal un bon acabat inferior no utilitzar forjats de plaques alveolars, ja que solen marcar-se les juntes.

Forjats de bigueta:

• Constituït per peces petites i fàcilment manejables.
• Correccions en obra (talls, forats,...) senzilles.
• Acabat inferior directe.
• Té els avantatges i els inconvenients d'un procés artesanal en què predomina la mà dobra in situ.
• Aplicació preferent a: Edificis d'habitatges planta irregular, Construcció poc industrialitzada, Suport bigues planes, cal una gran llibertat per fer canvis

Lloses alveolars prefabricades

• Constituït per peces grans i pesades.
• Correccions a l'obra (talls, forats,...) són menys senzilles.
• Precisa solucions per a l'acabat inferior.
• Rapidesa i senzillesa d'execució. - Major seguretat
• Té els avantatges i els inconvenients d'un procés industrialitzat.
• Aplicació preferent a: grans sobrecàrregues i/o llums, construcció modulada, obra civil

Forjat de formigó

Segons el sistema de transmissió:

Unidireccional: flecten bàsicament en una direcció i transmeten les càrregues a les bigues, i aquestes, als suports, una variant molt utilitzada actualment són les lloses massisses recolzades en murs, segons el sistema «encofrats túnel» o algun dels seus derivats.

• Cal establir la direcció de treball d'aquests forjats, que correspon a la que seguiran els seus nervis, ja siguin biguetes, semibiguetes o de qualsevol altre tipus. Per això s'assenyalarà aquesta adreça a cada zona de les diferents plantes d'estructura on vindran representats els suports i les bigues. És suficient marcar aquesta direcció amb una doble fletxa, si bé el forjat quedarà més ben definit representant tots els nervis amb línies rectes si es coneix la distància d'entrebigat.

Bidireccional: flecten en dues direccions i transmeten les càrregues a les bigues en dues direccions (plaques sobre bigues en dues direccions), o bé directament als pilars (forjats reticulars). S'han de representar cadascun dels nervis, els àbacs i tots els cèrcols

• Capitell: eixamplament de la zona superior del suport que serveix d'unió amb la placa.
• Abac: zona d'una placa al voltant del suport o capitell que es ressalta o si és alleugerida es massissa (amb ressalt o sense).

Segons el sistema d'execució:

Forjats construïts totalment in situ:

• Llosa massissa: armada, postensada
• Llosa nervada o alleugerida: en una direcció, en dues direccions (amb peces alleugerants, amb cassetons recuperables)

Forjats prefabricats

• Nervis adossats
• Plaques alveolars pretensades

Segons el grau de hiperestatisme:

• Forjats simplement recolzats: La seva feina es redueix gairebé exclusivament a cobertes.
• Forjats continus: són els més utilitzats i els que compleixen les funcions de donar rigidesa transversal a les bigues i solidaritzar horitzontalment els entramats a nivell de cada planta.

Segons la seva armadura:

• Forjats armats
• Forjats pretensats: es realitzen amb armadures pretesades, en el cas dels forjats de semibiguetes pretesades, els moments negatius són absorbits amb armadures passives, per la qual cosa estem en un cas de secció composta, amb armadures actives preteses per resistir els moments positius i armadures actives i passives per resistir els moments negatius.
• Forjats amb pretensat parcial: són aquells en què l'armadura està constituïda simultàniament per armadures actives i passives

Bigues de formigó

El formigó armat és un material de construcció compost per formigó reforçat amb una armadura de barres d'acer. El formigó té una resistència alta a esforços de compressió, però no té bon comportament davant dels esforços de tracció. En combinar-se els dos materials per formar formigó armat, s'obté un material amb bon comportament davant tota mena de sol·licitacions. [Recordeu que les bigues i forjats estan sotmesos a flexió (moment flexor) que provoca que la secció del element estigui la 1/2 a compressió i l’altra 1/2 a tracció]. Quan es projecta una estructura de formigó armat s'estableixen les dimensions dels elements, el tipus de formigó, els additius, i l'acer que s'ha de col·locar en funció dels esforços que haurà de suportar i de les condicions ambientals a les quals es veurà exposat. A més a més, el formigó protegeix l'acer davant l'oxidació.

Tipus de bigues:

Biga de penjat o de cantell / Biga plana / Biga de salt

Detall de l'armat: L’armat es composa bàsicament de l’armadura longitudinal SUPERIOR I INFERIOR i de l’armadura transversal.

Armat longitudinal es composa de l’armadura superior (o de negatius) i l’armadura inferior (o de positius). Aquesta armadura treballa per absorbir les traccions provocades pes moments negatius o positius respectivament. Per tant, la superior (M negatiu) estarà en les zones del recolzaments i la inferior repartida en tota la cara inferior però reforçada en les zones centrals de la biga.

Armat envolupant (o envolvente) és el resultat de superposar els diferents diagrames de moment i tallants calculats amb diferents hipòtesis de càrrega (variant bàsicament les carregues variables: sobrecàrrega d’us , vent,....) per considerar un diagrama resultant que inclou els valors més desfavorables.

Armat transversal esta format pels estreps, (que també serveixen per al muntatge dels armats longitudinals) i que treballen bàsicament per ajudar al formigó a absorbir l’esforç tallant i per tant estarà reforçat de manera general en les zones pròximes als recolzaments (i en zones on tinguem grans càrregues puntuals).

Tipus de sabates

Sabata aïllada.

Sabata combinada.

Sabata mitjera amb riostra:A part de l’armat de la sabata l’altre element necessari és l’armadura d’arrencada del pilar (o “enano”) que servirà per donar continuïtat a l’armat del pilar de formigó. En cas que l’estructura sigui metàl·lica es col·loquen unes esperes metàl·liques amb una placa d’acer superior on es connectarà el pilar metàl·lic.

Llosa de fonamentació: Les lloses disposen d’un armat per evitar el problema del puntxonament del pilar. Es resolt amb creuetes amb estreps (veure fotografia) o amb barres a 45o (veure detall).

Relació entre entre el tamany de la sabata i el terreny: Una fonamentació adequada és essencial per garantir l'estabilitat i la durabilitat d'una estructura segons el tipus de terreny sobre el qual es construeix.

Distribució de càrrega: una fonamentació adequada distribueix la càrrega d'una estructura sobre el terreny de manera uniforme per evitar enfonsaments o assentaments desiguals. Depèn del tipus de sòl present al lloc i de la càrrega que l'estructura transmetrà al terra.

Estabilitat: ha de ser prou estable per resistir els moviments del sòl, com l'expansió i contracció del sòl, canvis de temperatura i activitat sísmica.

Adaptació al terreny: la selecció del tipus de fonamentació es basa en el tipus de sòl en el lloc de construcció.En sòls argilosos es requereixen fonaments més profunds x evitar problemes d'assentament, en sòls rocosos es poden fer servir fonaments superficials.

Prevenció de danys: una fonamentació adequada protegeix una estructura dels danys en proporcionar un ancoratge segur al terra i absorbir els moviments del terreny.

Sabata aislada

Sabata combinada

Sabata mitjera amb riostra

Llosa de fonamentació

ESQUEMA BIDIRECCIONAL RETICULAR

Abac

Jassera plana

Voladis