REFORZAMIENTO NECESARIO PARA BÓVEDAS PEQUEÑAS DE CONCRETO

Dibujando La Gran Idea 213d

Mi objetivo aquí es presentarles un punto de inicio para calcular bóvedas. Un vistazo a lo que se ha trabajado en el pasado y a lo que los Ingenieros quieren ver especificado en los primeros planos presentados. Mi objetivo es No especificar ningún techo particular para su casa; yo no puedo hacer eso.

La Línea Superior
Si un techo de concreto mide menos de 16 pies de diámetro y tiene un contorno abovedado (20-30% de altura), para la membrana del techo use lo siguiente:

Dos capas de No.6666WW (malla de alambre soldado de 6” x 6 de calibre) en un vertido de 2 1/2” (7 cm) de 3,500 psi (220 Kg/cm2) de concreto para la membrana del techo.

Esto funcionará en bóvedas de más de 18 pies (5.5 mts) de ancho y además para bóvedas en zonas sísmicas. Esta es una gran membrana de ferro-cemento y tiene la fuerza para soportarla. La mayoría de las bóvedas pequeñas se pueden construir con mucho menos acero y con concreto más ligero, pero esta membrana debería ser fácil de conseguirse estampada en cualquier parte del mundo.

REGLAS OBLIGATORIAS
PARA EL REFORZAMIENTO DE BÓVEDAS DE CONCRETO PEQUEÑAS.
Basado en malla metálica soldada-esto es sólo para la membrana del techo.

Aquí en México; he construido cerca de 40 bóvedas (de 12-16 pies de ancho), Usando normalmente 4” de concreto ligero de 1,200 psi con una capa de No. 6666WW. No ha habido problemas todavia y voy por la garantía de los 400 años.

Para bóvedas más grandes (16-20 pies); uso una capa de No.6666WW en 2 1/2” de 2000 psi para la capa estructural y luego otra de 3” de 1,000 psi para la capa aislante.

Para las vigas de los bordes, normalmente uso vigas rectangulares; 4” x 8” al estribo, 6” al centro con 4 para cada una. No.3 (3/8”) rebar-poured a 6” x 10,, con 3,500 psi.

En “Un Lenguaje Patrón” tiene cálculos de una bóveda de 16 x 20 pies usando concreto 600 psi y básicamente SIN refuerzo de acero - ¡GUAU! Esto es impresionante porque estamos hablando de California. Ellos, desafortunadamente no apuntan al problema de transferir cargas laterales y la necesidad de paredes rasuradas.

VIGAS Y CONTRAFUERTES - Otra idea vieja.
Los contrafuertes ó refuerzos son tan viejos como la construcción de paredes de piedra. Me gustaría usar contrafuertes de Ferro cemento delgado en las paredes exteriores. Son como vigas que se extienden al piso en una figura catenaria. Esto ayuda a abrir el espacio interior ya que existe la posibilidad de minimizar las paredes interiores shear.
Vea: Bóvedas A y B.

CONSIDERACIONES PARA EL REFORZAMIENTO DE BÓVEDAS DE BARRIL PEQUENAS.
Hacer cálculos para Bóvedas grandes es como la ciencia para calcular los cohetes. Es mejor ir a la escuela por varios años y tener un buen programa de computadora. Las bóvedas pequeñas son mucho más fáciles. Abajo les muestro algo de mis conocimientos. Tengan en mente que yo falté varios años al colegio, pero HE CONSTRUIDO cerca de 40 bóvedas que tienen 400 años de Garantía.

IDEAS PARA CONCHAS DE BARRIL

1. Una concha de barril actúa como una viga en dirección a todo lo largo y como un arco en el área curvada. Normalmente, son mínimos los riesgos de que se venzan ó se doblen. El área curvada (la membrana) es más fácil de calcular que las vigas laterales.
2. El refuerzo de membrana ideal es “un patrón de barras en tensión diagonales”. (nota: tensión diagonal es usualmente igual a tensar en Bóvedas de Barril).Para bóvedas pequeñas, yo recomiendo una ó dos capas de malla soldada de acero para que sirvan como barras de tensión diagonal. Esto no es lo ideal, pero funciona. Mi membrana tiene buena fuerza tensora
3. Para todas las bóvedas de barril, se requieren vigas en las orillas y laterales (ó contrafuertes). Las vigas de las orillas para bóvedas de aprox. 6 mts. de diámetro, necesitan ser considerablemente grandes ( y de más ingenieria). Las paredes exteriores grandes requerirán vigas más grandes que aquellas que tienen sobre las paredes de bóvedas interiores pequeñas. Los contrafuertes y las vigas; posiblemente puedan tomar el lugar de las vigas de los bordes, de las orillas.
4. La envergadura de los bordes de la concha, deberá ser soportada aproximadamente cada 10 pies hacia el centro por columnas verticales e intermedias. La concha en la orilla deberá ser reforzada con dos capas de barras. Para estas vigas unidas en la orilla, normalmente uso vigas rectangulares; de estribos cerrados de 4” x 8” (10 x 15 cms.), de 6” al centro con 4 rebarras cada una del No. 3 (longitudinal), colando 6” x 10” (15 x 25 cm) con concreto de 3,500 psi. Estas son vigas pequeñas, pero deberán hacer el trabajo para una bóveda de 4.5 mts. de ancho, en un temblor de tierra moderado.
5. Vigas finales — En un espacio de 4.5 mts. Normalmente yo uso 2 de cada una, No. 4 (1/2”) re-bar en un colado de 3” x 6”- cuando yo puedo colar una viga horizontal. Esto casi nunca sucede por las ventanas y los portales en la pared final. En este caso, yo cuelo una viga curva sobre el portal ó jamba con las mismas especificaciones que las vigas de la orilla.
6. Estas se conocen como marcos finales ó “atiesadores” y ayudan a las paredes finales. El espesor del armazón sobre la pared final y sobre las paredes shear es también una buena idea.

SHEAR WALLS

Shear walls son paredes verticales, interiores y exteriores que son vitales para la integridad estructural de una construcción abovedada. Estas actúan transfiriendo las cargas laterales hacia los cimientos — de tal manera que las paredes no se caen con el techo abovedado de una pieza. Es muy importante entender cómo funcionan.

Por favor vea aqui.

UNA PALABRA SOBRE TECHOS DE DOMOS
Aquí hablo principalmente acerca de domos monolíticos (de una pieza, no geodésica) que miden menos de 24 pies de diámetro.

Los Domos son increiblemente fuertes y rígidos. Por ejemplo: “El tope de un domo de concreto con forma de media esfera, con 100 pies de diámetro y solamente 3 pulgadas de espesor, bajo una pesada carga de nieve y su propio peso muerto, se desvía menos que un décimo de pulgada. El radio de alcance para desviarse es de doce mil y debería ser comparado con un radio aceptable de entre 300 y 800 para una estructura unida como lo es una viga”. Este mismo domo tiene un radio de alcance de espesor de 400 — y el radio para un cascarón de huevo es de 30.

Inconvenientes al combarse cerca de la base de la orilla
Una cosa que debemos mantener en mente, con los domos es que la porción más baja de la concha es más propensa a combarse y deberá recibir más reforzamiento. Para un domo de 20 pies yo agregaría otra capa (haciendo tres en total) de No. 66WWW a los 3 pies más bajos del domo. Este domo también requerirá un anillo tensor (unión de vigas, viga de la orilla). Yo usaría las mismas especificaciones que para la viga de la orilla de una Bóveda de Barril grande.

Las condiciones térmicas (calentamiento y enfriamiento del domo) pueden producir desplazamientos que son tres veces una carga pesada de nieve; como se puede ver, en realidad Usted está diseñando más que nada, para la expansión térmica.