DILATACION TERMICA APLICADA A LA INGENIERIA CIVIL El cálculo de las dilataciones térmicas nos demuestran claramente la necesidad de la existencia de juntas de dilatación inevitables y su importancia es grande en las vigas. Esquema de temperaturas Q ueremos calcular las dilataciones de una viga.
Fig. Esquema de las temperaturas anuales de una cubierta maciza con capa aislante y piso De hormigón Capa 1 Techo Capa 2 Aislante Capa 3 Hormigón La
viga se calienta en verano por la parte superior debido a la radiación solar hasta 80°C, esta temperatura se toma como si fuera del aire, sin embargo en invierno esta se enfriaría hasta -20°C. Influencia física de la temperatura Las
vigas están sometidas no solo a cambios notables de t emperatura anual sino también diaria, e incluso por horas. Es importante c onocer los cambios de temperatura, pues de ello dependen los cambios de longitud, en juntas y uniones.
Debido
a la radiación solar se producen unos cambios importantísimos de temperatura. Una lluvia después de una fuerte insolación representa un cambio tan brusco de temperatura que es una verdadera prueba para su resistencia a la rotura. Debido al fuerte enfriamiento a cusa
del viento en un calculo riguroso de cargas se deberían considerar temperaturas mas baja para las vigas que pa ra las columnas, debido a la mayor exposición. Las
temperaturas que se dan en el interior y ex terior de vigas dependen de:
· Situación geográfica y altura · Temperatura del aire exterior y radiación solar · Características de los vientos · Naturaleza del ambiente interior asía la viga · Estructura de la superficie de la viga, calor ca pacidad de reflexión y de absorción · Inercia térmica de la viga · Construcción de la viga El mejor análisis de comportamiento térmico de una viga nos da las temperaturas, y vemos tres factores, transmisión térmica, r esistencia a la variación diaria de temperaturas, los cambios de fase que señalan máximas y mínimas de temperaturas. Juntas
de dilatación su amplitud
Si la viga tiene una longitud L, la medida del aumento de longitud desde el montaje hasta el verano es:
Donde: L
= Longitud de la viga Aumento de temperatura en el c entro (°C) Coeficiente de dilatación del material (mm/mgrd)
Hay que distinguir
entre juntas con o sin material de relleno cuando hay que llenar las juntas con una masilla o con un aislantes compresibles, solo se puede considerar la mitad de su anchura f, la longitud L, y la separación de las juntas se calcula con.
Calculo de dilatación térmica
Cuando la temperatura de un elemento, cambia g eneralmente, varia la separa ción media de sus moléculas. Un cambio en una de las dimensiones se llama dilatación lineal. El coeficiente de dilatación lineal ()
Donde:
l = Longitud de la tempera tura o longitud de altura a que se encuentra el elemento desde el suelo = Depende de T Para cambios de l: Para los sólidos
Todas las dimensiones lineales cambian con la mi sma intensidad por lo que podemos apreciar los cambios de área A po r: A = 2 A T Y el cambio de volumen v por: v = 3 VT Clasificación de las juntas de dilatación
Apenas se ha logrado la importancia en l as construcciones por lo que hay que distinguir: 1.- Juntas de movimiento
Juntas en las obras o en
los ele mentos que producen soluciones de continuidad y sirven para compensar las deformaciones y movimientos y para evitar la deformación de las grietas o fisuras y daños que de ellas se derivan. 2.- Juntas
de dilatación
Son juntas de movimiento destinadas a co mpensar las variaciones de longitud a consecuencia de la influencia de la temperatura de la retracción o de l a fluencia. 3.- Juntas
de asiento
Juntas de movimiento para compensar 4.- Juntas
Delgadas 5.- Juntas
diferencias de asiento.
de presión
capas de separación intermedias
Para elementos constructivos, especialmente peligrosas, se disponen juntas de movimiento adicionales entre las anteriores j untas, por ejemplo en hormigón en voladizo que tienen que disponerse más estric tamente y más subdivididas que las mismas vigas. Distancias entre las juntas
El calculo individual de las distancias entre las juntas, se calculan según las formulas empíricas. Cuando las juntas en las vigas no exceden de los 20 mm de anchura, por lo que las distancias o separa ciones entre dichas juntas se eligen como sigue: igas calientes hasta 24 m
v
igas frías hasta 12 m
v
Anchura de las juntas Datos
exactos a cerca de la anchura de las juntas, apenas se pueden dar de antemano. Para lograrlo tendría que ser conocida la temperatura de montaje si las temperaturas son bajas tienen que disponerse juntas mas anchas, si el tiempo es caluroso mas estrechas. La anchura necesaria para las
las formulas. (mm)
juntas puede ser calculada individualmente por medio de
Donde:
f = La anchura de la junta (mm) L
= La distancia entre las juntas (m) = El coeficiente de dilatación del materia calculado (mm/m°C)
= Diferencia entre la temperatura de montaje tv y la temperatura máxima (°C) que puede existir en el curso del año. Espesor mínimo del material de relleno de la junta cundo se allá bajo la Máxima presión de conjunto (mm). =
Obra
distancias entre las juntas (m)
Anchura mínima de las juntas (mm)
Viga
12
Con relleno Sin relleno 20
10
Sin protección térmica
18
20
10
24
20
10
Con protección térmica
6
10
5
Hormigón
3
10
5
armado
Pavimento de hormigón Una vez calculada esa anchura, todavía hay que tener en cuenta, como ya se ha dicho en que época del año se ha construido la junta. Los procesos de retracción en las p artes hechas con hormigón in situ, así como las
ulteriores contracciones de las piezas prefabricadas aumentan todavía entre los miembros de las contracciones, la retracción tiene un valor de. · 0.2 a 0.5 mm/m Para el hormigón pesado compacto · 0.5 a 0.8 mm/m Para el hormigón vertido in situ · 0.8 a 1.0 mm/m Para el mortero de cemento y mortero moldeado de relleno · 0.3 a 0.5 mm/m Para la contracción del hormigón ligero
Se conserva siempre un margen d e seguridad si se desprecia el valor de la retrac ción cuyo cálculo viene a veces afectado por algunos factores de incertidumbre
