Per què s'utilitza acer en el formigó armat?

El formigó té una resistència a tracció molt baixa, de manera que l'acer s'introdueix a les zones traccionades per resistir aquests esforços. Així els dos materials treballen conjuntament.

Quina diferència hi ha entre una sabata rígida i una de flexible?

La sabata rígida és poc esvelta, amb un voladís curt, i es calcula amb el mètode de bieles i tirants. La flexible és més esvelta, amb un voladís gran, i es calcula com una biga mitjançant Resistència de Materials.

Fonaments i estructures de formigó armat: armadures, ancoratges i sabates

Q: Quan s'utilitzen fonamentacions profundes?

S'utilitzen quan el terreny competent es troba a molts metres de profunditat. Les càrregues es transmeten mitjançant pilons, que treballen amb un encep.

Resum

El document explica els fonaments del formigó armat: per què es col·loquen armadures d'acer, la funció dels ancoratges i la resistència del formigó. També presenta l'analogia de la gelosia de Mörsch per al tallant i classifica les sabates i els tipus de fonamentació segons la posició de la càrrega, el mode de treball i la profunditat del terreny competent.

Punts clau

El formigó treballa molt bé a compressió però molt malament a tracció, per això s'hi col·loquen barres d'acer a les zones traccionades.
Els ancoratges garanteixen que les barres no llisquin dins del formigó i puguin desenvolupar tota la seva resistència.
La resistència característica del formigó es representa amb fck i la de càlcul amb fcd.
Segons l'analogia de Mörsch, el cordó superior és el formigó comprimit, el cordó inferior l'armadura de tracció, els muntants els estreps i les diagonals les bieles comprimides.
Les sabates poden ser centrades, de mitgeria o de cantonada, segons la posició del pilar respecte al seu centre de gravetat.
Les sabates poden ser rígides (bieles i tirants) o flexibles (Resistència de Materials).
Les fonamentacions es classifiquen en superficials, semiprofundes (pous) i profundes (pilons).

Posa't a prova

On es col·loquen les armadures d'acer?

Les armadures d’acer es col·loquen principalment a les zones on el formigó no és capaç de resistir les tensions, especialment les tensions de tracció, ja que el formigó treballa molt bé a compressió però molt malament a tracció. Per aquest motiu, les barres d’acer s’introdueixen a les zones traccionades dels elements estructurals. En alguns casos també es col·loca armadura en zones comprimides, sobretot per motius resistents o de ductilitat. A més, la normativa obliga a disposar quanties mínimes d’acer i també es col·loca armadura per garantir la integritat geomètrica del conjunt estructural.

Concepte i funció dels ancoratges

Els ancoratges tenen la funció de garantir la transmissió correcta dels esforços entre l’acer i el formigó. Serveixen perquè les barres d’acer no llisquin dins del formigó i puguin treballar desenvolupant tota la seva resistència. L’adherència entre els dos materials és fonamental perquè el formigó armat funcioni correctament. Els ancoratges es poden realitzar mitjançant longitud recta suficient, ganxos o plecs a les barres. Si una armadura no està ben ancorada, l’acer no podrà resistir adequadament els esforços i l’element estructural podria fallar.

Resistència i propietats del formigó

El formigó és un material que presenta una elevada resistència a compressió però una resistència molt baixa a tracció. Per aquest motiu s’utilitza conjuntament amb acer, que és el material encarregat de resistir les traccions. La resistència característica del formigó es representa amb f_ck, mentre que la resistència de càlcul es representa amb f_cd i es calcula aplicant el coeficient parcial de seguretat del material. En estructures de formigó armat, la normativa estableix habitualment una resistència mínima de 25 MPa.

L'analogia de la gelosia de Mörsch

L’analogia de la gelosia de Mörsch és un model utilitzat per explicar el comportament del tallant en les bigues de formigó armat. Aquest model considera que la biga treballa com una gelosia formada per diferents elements resistents:

El cordó superior representa el formigó comprimit.
El cordó inferior representa l’armadura longitudinal de tracció.
Els muntants verticals representen els estreps.
Les diagonals representen les bieles comprimides de formigó.

Els estreps tenen la funció de cosir les fissures diagonals produïdes pel tallant i resistir la part del tallant que el formigó no és capaç d’assumir.

Sabates segons la posició de la càrrega

Sabata centrada: El pilar està al centre de la sabata. La càrrega queda centrada respecte al centre de gravetat (CDG). Les tensions al terreny són més uniformes. És la situació ideal, amb una excentricitat pràcticament nul·la.
Sabata de mitgeria: El pilar està descentrat en una direcció. Normalment apareix als límits de la parcel·la. Genera moments i excentricitat en una direcció; el suport només està centrat en un eix.
Sabata de cantonada: El pilar està descentrat en les dues direccions. Apareix a les cantonades de l’edifici. Té més problemes de bolcada i excentricitat, ja que no està centrada en cap direcció.

Sabates segons el mode de treball

Sabata rígida: Poc esvelta, amb un voladís curt. No segueix el principi de Saint-Venant. Es calcula amb el mètode de bieles i tirants, on el formigó treballa a compressió i l’acer a tracció.
Sabata flexible: Més esvelta, amb un voladís gran. Es comporta com una biga i es calcula mitjançant la Resistència de Materials (RRMM). Es comproven els Estats Límits Últims (ELU) de flexió i tallant. Pot necessitar armadura de negatius.

Tipus de fonamentacions estructurals

Fonamentacions superficials

Transmeten les càrregues a poca profunditat quan el terreny competent està a la superfície. Són les més utilitzades i representen una solució econòmica i senzilla. Exemples:

Sabates aïllades, combinades o corregudes.
Lloses de fonamentació.
Bigues de fonamentació.

Fonamentacions semiprofundes

També anomenades pous de fonamentació. S'utilitzen quan el terreny bo no està a la superfície però tampoc a gran profunditat. Es fa una excavació fins a trobar el terreny competent i després s’omple amb formigó. És una solució intermèdia on la característica principal és que la sabata recolza a una cota inferior.

Fonamentacions profundes (Pilons)

S'empren quan el terreny competent està a molts metres de profunditat. Les càrregues es transmeten mitjançant pilons, que treballen conjuntament amb un encep. Són utilitzades en edificis grans, terrenys de baixa qualitat o davant de grans càrregues.