Columna (arquitectura)Una columna es una pieza arquitectónica vertical y de forma alargada que sirve, en general, para sostener el peso de la estructura, aunque también puede tener fines decorativos. De ordinario, su sección es circular; cuando es cuadrangular suele denominarse pilar, o pilastra si está adosada a un muro. La columna clásica está formada por tres elementos: basa, fuste y capitel.
Según el fuste
Tomando el todo por la parte, es habitual clasificar las columnas según el tipo de fuste que posean. Así, cabría relacionar las siguientes:
• Columna lisa: Aquella que no tiene ni estrías ni adornos. • Columna estriada o acanalada: Aquella cuya forma posee estrías o acanaladuras ornamentales en toda su longitud.
• Columna fasciculada: La que está conformada por una serie de delgados fustes, similares, agrupados a modo de haz.
• Columna agrupada: La que posee varios fustes con una base y capitel comunes (típica del Gótico).
• Columna salomónica: La que tiene fuste torsionado en forma de espiral (típica del arte Barroco).
El arte románico y el gótico han dado lugar a una gran variedad de columnas cuyo estudio corresponde a las monografías dedicadas a dichos estilos arquitectónicos.
Columna Dórico
El orden dórico es el más primitivo y simple de los órdenes arquitectónicos clásicos, es el orden griego por excelencia. Cuanto más antiguo, arcaico, más torpe, dando sensación de robustez, cuanto más tardío, más esbelto y proporcionado es; logrando así la armonía y belleza clásica. Se empleó en la Grecia continental desde el siglo VII a. C. y en el sur de Italia. El Partenón, templo dedicado a Atenea Parthenos en la Acrópolis de Atenas, es sin duda el máximo exponente de este estilo arquitectónico. Simboliza fuerza, heroicidad; utilizado sobre todo con este simbolismo en el Renacimiento.
Se caracteriza por las siguientes peculiaridades:• No utiliza basa; el fuste de la columna descansa directamente sobre el estilóbato, que es el escalón superior del estereóbato, una plataforma con escalones cuyo borde escalonado se conoce como crepidoma.
• El fuste es de sección circular, corta y poco esbelta. El tamaño total de la columna nunca sobrepasa los dieciséis módulos, siendo normalmente el del fuste de entre ocho y trece módulos. Está acanalado por 20 estrías cuya yuxtaposición forma aristas vivas. Su diámetro no es constante, sino que va disminuyendo con la altura
• más acusadamente cuanto más arriba, éntasis, que produce la sensación de un ligero abombamiento en la parte central.
Las dimensiones de las columnas se refieren al módulo, que es la medida del radio en la base de la columna (donde es mayor).• El capitel está integrado por tres piezas:
o El ábaco es una pieza prismática similar a un tablero de planta cuadrada que soporta directamente la estructura horizontal del edificio.
o El equino, cuya geometría es la de una figura convexa de revolución, se expande hacia la parte superior con un sentido de transición entre las dimensiones del extremo del fuste y las del ábaco de mayor tamaño.
o El collarino: es una prolongación del fuste, separado por una fina acanaladura.
En el orden dórico griego hay una entalladura, de sección triangular, bajo el equino, ya en el fuste. Es el collarino. En el orden dórico romano el collarino es un tambor cilíndrico interpuesto entre el equino y el fuste, a modo de prolongación de éste y separado de él por una moldura horizontal.• El entablamento está compuesto por:
o El arquitrabe, una especie de viga gruesa y lisa que recorre toda la alineación de columnas.
o El friso decorado por una alternancia de triglifos y metopas. Los triglifos pueden ser una reminiscencia de las cabezas de las vigas de madera de similar escuadría que, cargando sobre el arquitrabe (en su origen también de madera) formarían el entramado estructural de cubrición. Su apariencia es estriada en vertical. Las metopas exhiben bajorrelieves de variados temas ornamentales.
o La cornisa remata el orden formando un saledizo que generalmente cuenta con una moldura de tipo cimacio.
Columna jónico
El orden jónico es el segundo, en sentido cronológico, de los órdenes arquitectónicos clásicos que tuvo su origen hacia el siglo VI a. C. en la costa oeste de Asia Menor y en las islas Cícladas, archipiélago situado al sureste de Grecia en el Mar Egeo. Más esbelto y airoso que el orden dórico, ha dejado abundantes muestras de su estilo, de las que, como ejemplo, cabe destacar el Templo de Atenea Niké en la Acrópolis de Atenas.
Se caracteriza por las siguientes peculiaridades:
• La columna va dotada de basa. Se trata de una pieza de apoyo compuesta por tres molduras: dos boceles circulares o medios toros y una escocía intercalada entre ambos. En ocasiones, esta basa apoya a su vez sobre un plinto, pieza prismática de planta cuadrada de poco espesor.
• El fuste es de sección circular, y suele presentar un ligero éntasis o gálibo. Está acanalado por 24 estrías separadas entre sí por finos filetes longitudinales. El tamaño total de la columna suele ser de dieciocho módulos y el del propio fuste de dieciséis.
• El capitel es el elemento más representativo de este orden y se reconoce por las dos volutas o espirales con que se adorna. Forman parte del equino que se completa con otros ornamentos en forma de ovas y dardos. • El entablamento mide generalmente un quinto del orden total. Está formado por:
o El arquitrabe, que se muestra usualmente descompuesto en tres bandas horizontales superpuestas y escalonadas.
o El friso es una banda continua (sin metopas ni triglifos) adornada con una sucesión de figuras en relieve. Carga directamente sobre el arquitrabe.
o La cornisa coronada por el alero forma un saledizo que generalmente cuenta con una moldura de tipo cimacio.
Columna CorintioEl orden corintio es el más elegante y ornamentado de los órdenes arquitectónicos clásicos. Se atribuye su creación al escultor griego Calímaco en el siglo IV a. C. En lo esencial es similar al orden jónico, del que difiere básicamente en la forma y tamaño del capitel. Una de las construcciones más destacables ejecutadas según las pautas estilísticas del orden corintio es el monumento de Lisícrates en Atenas, levantado hacia 334 a. C.
Se caracteriza por las siguientes peculiaridades:
• La columna va dotada de basa. Se trata de una pieza de apoyo compuesta por tres molduras: dos boceles circulares o medios toros y una escocía intercalada entre ambos que puede ir adornada por unos listeles. En ocasiones, esta basa apoya a su vez sobre un plinto, pieza prismática de planta cuadrada de poco espesor.
• El fuste es de sección circular y presenta un ligero éntasis. Está acanalado por 24 estrías separadas entre sí por finos filetes longitudinales. El tamaño total de la columna suele ser de veinte módulos y el del propio fuste de dieciséis y dos tercios. • El capitel es el elemento más representativo de este orden y se reconoce por su apariencia de campana invertida o cesta de la que rebosasen las hojas de acanto, cuyos tallos dan lugar a una especie de volutas o espirales (caulículos) en las cuatro esquinas.
• El entablamento mide generalmente un quinto del orden total. Está formado por: o El arquitrabe, que se muestra usualmente descompuesto en tres bandas horizontales superpuestas y escalonadas (fasciae).
o El friso es una banda continua (sin metopas ni triglifos) adornada con una sucesión de figuras en relieve. Carga directamente sobre el arquitrabe.
o La cornisa coronada por el alero forma un saledizo que generalmente cuenta con una moldura de tipo cimacio.
Zapata (cimentación)
Una zapata es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada), que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a compresión medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto) situado bajo los pilares de la estructura.
Su función es transmitir al terreno las tensiones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla.
Cuando no es posible emplear zapatas debe recurrirse a cimentación por pilotaje o losas de cimentación.
Tipos de zapatas
Existen varios tipos de zapatas en función de si servirán de apoyo a uno o varios pilares o bien sean a muros. Para pilares singulares se usan zapatas aisladas, para dos pilares cercanos zapatas combinadas, para hileras de pilares o muros zapatas corridas.
Zapatas aisladas
Empleadas para pilares aislados en terrenos de buena calidad, cuando la excentricidad de la carga del pilar es pequeña o moderada. Esta última condición se cumple mucho mejor en los pilares no perimetrales de un edificio. Las zapatas aisladas según su relación entre el canto y el vuelo o largo máximo libre pueden clasificarse en:
• Zapatas rígidas o poco deformables.
• Zapatas flexibles o deformables.
Y según el esfuerzo vertical esté en el centro geométrico de la zapata se distingue entre:
• Zapatas centradas.
• Zapatas excéntricas.
• Zapatas irregulares.
El correcto dimensionado de las zapatas aisladas requiere la comprobación de la capacidad portante de hundimiento, la comprobación del estado de equilibrio (deslizamiento, vuelco), como la comprobación resistente de la misma y su asentamiento diferencial en relación a las zapatas contiguas.
Zapatas combinadas
A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino excéntricamente sobre la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con grandes momentos flectores la presión del terreno puede ser insuficiente para prevenir el vuelco de la cimentación. Una forma común de resolverlo es uniendo o combinando la zapata de cimentación de este pilar con la más próxima, o mediante vigas de atado, de tal manera que se pueda evitar el giro de la cimentación.
Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianería o zapatas de lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excéntricas. Por su propia forma estas zapatas requieren para un correcto equilibrio una viga de atado. Dicha viga de atado junto con otras dos zapatas, constituye un caso de zapatas combinadas.
Zapatas corridas o continuas
Se emplea normalmente este tipo de cimentación para sustentar muros de carga, o pilares alineados relativamente próximos, en terrenos de resistencia baja, media o alta. Las zapatas de lindero conforman la cimentación perimetral, soportando los pilares o muros excéntricamente; la sección del conjunto muro-zapata tiene forma de _ para no invadir la propiedad del vecino. Las zapatas interiores sustentan muros y pilares según su eje y la sección muro-zapata tiene forma de T invertida _
_; poseen la ventaja de distribuir mejor el peso del conjunto.
Ingeniería estructural
La ingeniería estructural es una rama clásica de la ingeniería civil que se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en las edificaciones y demás obras. Su finalidad es la de conseguir estructuras funcionales que resulten adecuadas desde el punto de vista de la resistencia de materiales. En un sentido práctico, la ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica de medios continuos para el diseño de elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas, túneles,
Introducción
Los ingenieros estructurales se aseguran que sus diseños satisfagan un estándar para alcanzar objetivos establecidos de seguridad (por ejemplo, que la estructura no se derrumbe sin dar ningún aviso previo) o de nivel de servicio (por ejemplo, que la vibración en un edificio no moleste a sus ocupantes). Adicionalmente, son responsables por hacer uso eficiente del dinero y materiales necesarios para obtener estos objetivos. Algunos ejemplos simples de ingeniería estructural lo constituyen las vigas rectas simples, las columnas o pisos de edificios nuevos, incluyendo el cálculo de cargas (o fuerzas) en cada miembro y la capacidad de varios materiales de construcción tales como acero, madera u hormigón. Ejemplos más elaborados de ingeniería estructural lo constituyen estructuras más complejas, tales como puentes o edificios de varios pisos incluyendo rascacielos.
Principios estructurales
Debe entenderse como una carga estructural aquella que debe ser incluida en el cálculo de los elementos mecánicos (fuerzas, momentos, deformaciones, desplazamientos) de la estructura como sistema y/o de los elementos que la componen. Las cargas estructurales son generalmente clasificadas como: cargas muertas que actúan de forma continua y sin cambios significativos, pertenecen a este grupo el peso propio de la estructura, empujes de líquidos (como en un dique) o sólidos (como el suelo en un muro de contención), tensores (como en puentes), pres fuerzo, asentamientos permanentes; cargas vivas que son aquellas que varían su intensidad con el tiempo por uso o exposición de la estructura, tales como el tránsito en puentes, cambios de temperatura, maquinaria (como una prensa), acumulación de nieve o granizo, etcétera; cargas accidentales que tienen su origen en acciones externas al uso de la estructura y cuya manifestación es de corta duración como lo son los eventos sísmicos o ráfagas de viento.
Elementos estructurales
Normalmente el cálculo y diseño de una estructura se divide en elementos diferenciados aunque vinculados por los esfuerzos internos que se realizan unos sobre otros. Usualmente a efectos de cálculos las estructuras reales suelen ser divisibles en un conjunto de unidades separadas cada una de las cuales constituyen un elemento estructural y se calcula de acuerdo a hipótesis cinemáticas, cuaciones de comportamiento y materiales diferenciados.Los elementos estructurales lineales y bidimensionales más comunes son:
Unidimensionales Bidimensionales
rectos curvos rectos curvos
Flexión dominante viga recta, dintel, arquitrabe
viga balcón, arco
placa, losa, forjado
lámina, cúpula
Tracción dominante cable estirado Catenaria
membrana elástica
Compresión dominante pilar
muro de carga, muro de contención
Cemento portland
El cemento portland es un conglomerante hidráulico que cuando se mezcla con áridos y agua tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción.
Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.
El cemento portland es el tipo más utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto.
Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Pórtland, en el condado de Dorset.
Fabricación del cemento de portland
La fabricación del cemento de portland se da en tres fases:
• preparación de la mezcla de las materias primas,
• producción del clinker y
• preparación del cemento.
Las materias primas para la producción del portland son minerales que contienen:
• óxido de calcio (44%),
• óxido de silicio (14,5%),
• óxido de aluminio (3,5%),
• óxido de hierro (3%)
• óxido de manganeso (1,6%).
La extracción de estos minerales se hace en canteras, que preferiblemente deben estar próximas a la fábrica, con frecuencia los minerales ya tienen la composición deseada, sin embargo en algunos casos es necesario agregar arcilla, o calcáreo, o bien minerales de hierro, bauxita, u otros minerales residuales de fundiciones.
Esquema de un horno.
La mezcla es calentada en un horno especial, con forma de un gran cilindro (llamado kiln) dispuesto casi horizontalmente, con ligera inclinación, que rota lentamente. La temperatura aumenta a lo largo del cilindro hasta llegar a unos 1400°C, que hace que los minerales se combinen pero sin que se fundan o vitrifiquen.
En la zona de menor temperatura, el carbonato de calcio (calcáreo) se disocia en óxido de calcio y dióxido de carbono (CO2). En la zona de alta temperatura el óxido de calcio reacciona con los silicatos y forma silicatos de calcio (Ca2Si y Ca3Si). Se forma también una pequeña cantidad de aluminato tricálcico (Ca3Al) y ferroaluminato tetracálcico (Ca4AlFe). El material resultante es denominado clinker. El clinker puede ser conservado durante años antes de proceder a la producción del cemento, con la condición de que no entre en contacto con el agua.1
La energía necesaria para producir el clinker es de unos 1.700 julios por gramo, pero a causa de las perdidas de calor el valor es considerablemente más elevado. Esto comporta una gran demanda de energía para la producción del cemento y, por tanto, la liberación de gran cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, un gas de efecto invernadero.
Para mejorar las características del producto final al clinker se agrega aproximadamente el 2% de yeso y la mezcla es molida finamente. El polvo obtenido es el cemento preparado para su uso.
El cemento obtenido tiene una composición del tipo:
• 64% óxido de calcio
• 21% óxido de silicio
• 5,5% óxido de aluminio
• 4,5% óxido de hierro
• 2,4% óxido de magnesio
• 1,6% sulfatos
• 1% otros materiales, entre los cuales principalmente agua.
Cuando el cemento portland es mezclado con agua, se obtiene un producto de características plásticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas después y endurece progresivamente durante un período de varias semanas hasta adquirir su resistencia característica. El endurecimiento inicial es producido por la reacción del agua, yeso y aluminato tricálcico, formando una estructura cristalina de calcio-aluminio-hidrato, estringita y monosulfato.
El sucesivo endurecimiento y el desarrollo de fuerzas internas de tensión derivan de la reacción más lenta del agua con el silicato tricálcico formando una estructura amorfa llamada calcio-silicato-hidrato. En ambos casos, las estructuras que se forman envuelven y fijan los granos de los materiales presentes en la mezcla. Una última reacción produce el gel de silicio (SiO2). Las tres reacciones generan calor.
Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcáreo o cal) se obtiene el cemento plástico, que fragua más rápidamente y es más fácilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.
La calidad del cemento de portland deberá estar de acuerdo con la norma ASTM C 150.
Reacciones de formación del clinker
Las reacciones de la formación del clinker, por fases de temperatura, son:
de 1.000 a 1.100°C
3CaO+Al2O3 → 3CaOAl2O3
2CaO+SiO2 → 2CaOSiO2
CaO+Fe2O3 → CaOFe2O3
de 1.100 a 1.200°C
CaOFe2O3+3CaOAl2O3 → 4CaOAl2O3Fe2O3
de 1.250 a 1.480°C
2CaOSiO2+CaO → 3CaOSiO2
La composición final será de:
• 51% 3CaOSiO2
• 26% 2CaOSiO
• 11% 3CaOAl2O3
• 12% 4CaOAl2O3Fe2O3
Reacciones de hidratación
Las reacciones de hidratación, que forman el proceso de fraguado son:
2(3CaOSiO2) + (x+3)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + 3Ca(0H)2
2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2
2(3CaOAl2O3)+ (x+8)H2O → 4CaOAl2O3xH2O + 2CaOAl2O38H2O
3CaOAl2O3 + 12H2O + Ca(0H)2 → 4CaOAl2O313H2O
4CaOAl2O3Fe2O3 + 7H2O → 3CaOAl2O36H2O + CaOFe2O3H2O
Estas reacciones son todas exotérmicas. La más exotérmica es la hidratación de 3CaOAl2O3, seguida de la de 3CaOSiO2, y luego 4CaOAl2O3Fe2O3 y finalmente 2CaOSiO2.
Reacciones de formación del clinker
Las reacciones de la formación del clinker, por fases de temperatura, son:
de 1.000 a 1.100°C
3CaO+Al2O3 → 3CaOAl2O3
2CaO+SiO2 → 2CaOSiO2
CaO+Fe2O3 → CaOFe2O3
de 1.100 a 1.200°C
CaOFe2O3+3CaOAl2O3 → 4CaOAl2O3Fe2O3
de 1.250 a 1.480°C
2CaOSiO2+CaO → 3CaOSiO2
La composición final será de:
• 51% 3CaOSiO2
• 26% 2CaOSiO
• 11% 3CaOAl2O3
• 12% 4CaOAl2O3Fe2O3
Reacciones de hidratación
Las reacciones de hidratación, que forman el proceso de fraguado son:
2(3CaOSiO2) + (x+3)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + 3Ca(0H)2
2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O → 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2
2(3CaOAl2O3)+ (x+8)H2O → 4CaOAl2O3xH2O + 2CaOAl2O38H2O
3CaOAl2O3 + 12H2O + Ca(0H)2 → 4CaOAl2O313H2O
4CaOAl2O3Fe2O3 + 7H2O → 3CaOAl2O36H2O + CaOFe2O3H2O
Estas reacciones son todas exotérmicas. La más exotérmica es la hidratación de 3CaOAl2O3, seguida de la de 3CaOSiO2, y luego 4CaOAl2O3Fe2O3 y finalmente 2CaOSiO2.
Cementos portland especiales
Los cementos portland especiales son los que se obtienen de la mismo modo que el cemento portland normal, pero tienen características diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo conforman.
Tipos de cementos portland
• Cemento portland normal (CPN), o común, sin aditivos, es el más empleado en construcción.
• Cemento portland blanco (PB), compuesto por materias primas pobres en hierro, que le dan ese color blanquecino grisáceo. Se emplea para estucos, terrazos, etc.
• Cemento portland de bajo calor de hidratación (CBC), produce durante el fraguado una baja temperatura de hidratación; se obtiene mediante la alteración de los componentes químicos del cemento portland común.
• Cemento portland de elevada resistencia inicial (CER), posee un mayor contenido de silicato tricálcico que le permite un fraguado más rápido y mayor resistencia. Se emplea en muros de contención y obras hidráulicas.
• Cemento portland resistente a los sulfatos (CPS), tiene bajo contenido en aluminato tricálcico, que le permite una mayor resistencia a la acción de sulfatos contenidos en el agua o en el terreno.
• Cemento portland con aire ocluido, tiene un aditivo especial que produce un efecto aireante en el material.
Brochas
Las brochas redondas te permitirán realizar los trabajos corrientes de pintura (temple o plástica). Son muy útiles para alcanzar los rincones a los que no llega el rodillo o para espacios pequeños.
Las planas se utilizan principalmente para lacar, barnizar y para acabados de calidad, aunque, puesto que las hay de muchos y muy diferentes tamaños y grosores (en ocasiones, las brochas más pequeñas son llamadas pinceles y paletinas), se pueden utilizar para casi todo.
En grandes espacios, es conveniente usar brochas planas de gran anchura y grosor, ya que dejan la pared más homogénea.
En general, ambos tipos, con sus correspondientes medidas, son ideales para pinturas al agua.
Tipos de brochas
Existen dos tipos de brochas: planas y redondas. Por supuesto, las hay de distintos tamaños y grosores, algo muy importante a la hora de decidirse por una u otra. Pero, otra característica fundamental es el tipo y distribución de las cerdas.
La distribución circular de las cerdas es muy práctica para trabajar.
Si las cerdas son duras, al pintar con ellas se dejarán estrías en la superficie.
Si son brochas muy baratas, con cerdas de mala calidad y mal sujetas, sólo son recomendables para trabajos de preparación de superficies, como dar minio, extender cola, aplicar líquido tapaporos, etc.
Puesto que la pintura de paredes exteriores se deteriora con facilidad, no inviertas en brochas de cerda natural, utiliza cerdas de nylon.
Para paredes que requieran un buen acabado, utiliza bochas de cerda natural.
Encontrarás brochas con las cerdas acabadas en punta. Son muy útiles para superficies pequeñas o muy estrechas. Cómo es una brocha
Las brochas están formadas por tres partes, el mango, que suele ser de madera y más o menos largo según el fin para el que esté hecha la brocha; la virola, pieza metálica que une las cerdas al mango, y las cerdas, que están hechas con pelos de animales (jabalí, cerdo, marta, etc.), aunque también las hay sintéticas.
Consejos
Tira de las cerdas antes de estrenar una brocha, de forma que se desprendan aquellos pelos mal sujeto.
Deja los pelos de la brocha, si es posible, toda la noche sumergidos en aceite de linaza, si son de cerda natural, o en agua, si son de nylon. Trata de que la parte metálica que sujeta los pelos no quede sumergida para que no se oxide y manche las cerdas, y de que éstas no lleguen al fondo. Antes de ponerte a pintar, lava las cerdas con agua y jabón.
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