📘 CodingMarble Learn

Hormigón, hormigón armado y estructuras de acero

El hormigón resiste muy bien al ser apretado, pero mal al ser estirado. Si ponemos barras de acero donde ocurre el estiramiento, obtenemos hormigón armado (RCC). Los marcos de acero hechos de triángulos son ligeros y cubren grandes distancias. En el campo se usan los tres: canales, depósitos de agua, silos, puentes y cobertizos.

🎬 Historia paso a paso

  1. Pon una carga sobre un bloque de hormigón. El hormigón es muy fuerte cuando lo aprietan. El bloque aguanta bien.
  2. Ahora el mismo hormigón está tendido sobre dos apoyos. Al subir la carga, la viga se dobla. La parte de abajo se estira y se abre una grieta.
  3. Añade barras de acero cerca de la parte inferior. El acero es fuerte cuando lo estiran. Ahora la misma carga no produce grietas. Esto es hormigón armado (RCC).
  4. Un marco de acero está hecho de barras delgadas unidas en triángulos. Es ligero y cubre un gran vano, como el techo de un cobertizo agrícola.
  5. Te toca a ti. Elige hormigón, RCC o acero y sube la carga. Mira cuál aguanta más.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

Si el hormigón es tan fuerte, ¿por qué no basta él solo?

Solo es fuerte cuando lo aprietan. Al doblarse, una parte también se estira, y ahí el hormigón se agrieta. Mira la grieta en el paso 1.

¿Por qué el bloque no se agrieta en el paso 0?

Todas las partes del bloque solo se aprietan. Nada se estira, así que el hormigón se comporta bien.

¿Por qué las barras van abajo?

La parte inferior de una viga sobre dos apoyos se estira. El acero es fuerte al estirarse, por eso va ahí.

¿Por qué la cercha de acero usa triángulos?

Un triángulo no puede cambiar de forma sin cambiar la longitud de un lado. Así el marco se mantiene rígido.

¿Cuál aguanta más carga?

En el juego libre, el acero y el RCC aguantan mucho más que el hormigón simple. Sube la carga de cada material y compara.

Estructuras de hormigón

El hormigón es una mezcla de cemento, arena, piedras pequeñas (áridos) y agua. Al principio es una pasta espesa y luego se endurece como una piedra.

Hay dos tipos de empuje importantes. La compresión es un apretón. La tracción es un estirón. El hormigón aguanta muy bien la compresión, pero mal la tracción: soporta solo una décima parte de estirón respecto al apretón.

Por eso el hormigón simple (sin acero) se usa donde la carga sobre todo aprieta: cimientos, muros gruesos, presas de gravedad, revestimientos de canales, losas de caminos agrícolas sobre suelo firme y pequeñas presas de contención.

El hormigón simple se agrieta si se dobla. Por eso lo hacemos grueso y corto, nunca como una viga larga y delgada.

Estructuras de hormigón armado (RCC)

Cuando una viga se dobla, su cara inferior se estira y la superior se aprieta. Ponemos barras de acero (armaduras) cerca de la cara estirada. El acero es fuerte a la tracción. El hormigón sujeta las barras, comparte el apretón y protege el acero del óxido.

¿Por qué funciona? El hormigón se agarra a la barra, y ambos se dilatan y se contraen casi igual con el calor o el frío. Así actúan como un solo cuerpo.

Las barras necesitan una capa de hormigón alrededor, llamada recubrimiento. El recubrimiento impide que entren agua y aire, y así las barras no se oxidan. Un recubrimiento habitual es de 2 a 5 cm, y más en los depósitos de agua.

En el campo, el RCC se usa en depósitos de agua, silos, puentes, alcantarillas, compuertas de canal, saltos de agua, suelos de establos y edificios de vigas y losas.

Estructuras de acero

Una estructura de acero se construye con piezas de acero laminado, como ángulos, perfiles en U y vigas en I, unidas con tornillos, remaches o soldaduras. El acero es fuerte tanto al apretar como al estirar.

Ventajas: es fuerte para su peso, se monta rápido, cubre grandes distancias y las piezas viejas se pueden reutilizar. Desventajas: se oxida si no se pinta o galvaniza, pierde resistencia en un incendio fuerte y las piezas largas y delgadas pueden pandear (doblarse hacia un lado) cuando se aprietan.

Una cercha une barras formando triángulos. Un triángulo no puede cambiar de forma, así que el marco se mantiene rígido. Usos en el campo: marcos de invernaderos y establos, silos de grano, torres de depósitos de agua, soportes de tuberías de riego y portones.

Cómo elegir entre los tres

Piensa también en el coste, los materiales de la zona, el suelo de debajo y cuánto tiempo debe durar.

Pruébalo: la prueba de la galleta

Toma una galleta seca. Apriétala plana entre las palmas: cuesta aplastarla. Ahora sujeta los dos extremos y dóblala: se rompe con una flexión pequeña. Una galleta es como el hormigón: bien al apretar, débil al doblar. Ahora seca una placa de arcilla con un palito delgado pegado en su cara inferior y dóblala: aguanta más. El palito hace el papel de las barras de acero.

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. Una losa de camino agrícola está sobre suelo firme y solo soporta un vehículo que presiona hacia abajo. ¿Hormigón simple o RCC?

El suelo sostiene la losa en toda su longitud, así que casi no se dobla. Para tráfico ligero basta hormigón simple. Se puede añadir una malla de acero para controlar las grietas.

2. Un puente sobre un canal es una viga apoyada en dos muros. ¿Qué cara de la viga se estira y dónde van las barras?

Una viga apoyada en dos soportes se dobla hacia abajo. La parte inferior se estira. Por eso las barras principales van cerca de la parte inferior.

3. Un voladizo (viga fija en un extremo y libre en el otro) lleva una carga. ¿Dónde van las barras principales?

Un voladizo se dobla de modo que la parte superior se estira. Por eso las barras principales van cerca de la parte superior, junto al extremo fijo.

4. Un agricultor quiere un cobertizo de 12 m de ancho sin pilares por dentro y construido rápido. ¿Qué estructura elige?

Un marco de cercha de acero. Es ligero, cubre un vano largo y se monta rápido.

5. Una viga mide 300 mm de ancho y necesita 40 mm de recubrimiento en cada lado. ¿Cuánto mide el espacio entre los recubrimientos?

300 - 40 - 40 = 220 mm.

6. El hormigón simple soporta 3 N por mm2 de estirón antes de agrietarse. La parte inferior de una viga se estira con 5 N por mm2. ¿Se agrietará? ¿Qué lo soluciona?

5 es mayor que 3, así que se agrietará. Las barras de acero absorben el estirón, y así el hormigón ya no tiene que hacerlo.

Errores comunes

Test de práctica

1. El hormigón es fuerte en:
2. ¿Por qué se ponen barras de acero en el hormigón?
3. ¿Qué parte de una viga simplemente apoyada se estira?
4. Una cercha usa triángulos porque un triángulo:
5. La capa de hormigón que protege las barras se llama:

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre hormigón simple y RCC?

El hormigón simple no lleva acero y se agrieta al estirarse. El RCC lleva barras de acero donde ocurre el estirón, así que puede soportar cargas que lo doblan.

¿Por qué el acero no se oxida dentro del hormigón?

El hormigón fresco es alcalino, y eso protege el acero, y el recubrimiento deja fuera el agua y el aire. Si las grietas dejan entrar agua, el acero puede oxidarse.

¿Cuándo elegimos una estructura de acero?

Cuando necesitamos un vano largo, poco peso y construcción rápida, por ejemplo en un invernadero, un establo o un almacén.

Dónde se estudia

Japan高校(専門学科)1〜3年Agricultural Civil Engineering Design

Aprende antes