Losas planas y aligeradas

losas aligeradas
losas aligeradas

TIPOS DE LOSAS

En las construcciones de concreto reforzado las losas se utilizan para proporcionar superficies planas y útiles. Una losa de concreto reforzado es una amplia placa plana, generalmente horizontal, cuyas superficies superior e inferior son paralelas o casi paralelas entre sí. Puede estar apoyada en vigas de concreto reforzado (y se vacía por lo general en forma monolítica con estas vigas), en muros de marnpostería o de concreto reforzado, en elementos de acero estructural, en forma directa en columnas o en el terreno en forma continua. Las losas se pueden apoyar sólo en dos lados opuestos, como en la figura 12.la, caso en que la acción estructural de la losa es fundamentalmente en una dirección, puesto que transmite las cargas en la dirección perpendicular a la de las vigas de apoyo. También es posible que haya vigas en los cuatro lados, como en la figura 12.lb, de modo que se obtiene una acción de losa en dos direcciones. Asimismo pueden suministrarse vigas intermedias, como aparece en la figura 12.1~S.i la relación entre la longitud y el ancho de un panel de losa es mayor que un valor alrededor de dos, la mayor parte de la carga se transmite en la dirección corta hacia las vigas de apoyo y se obtiene, en efecto, acción en una dirección, aunque se proporcionen apoyos en todos los lados. En algunos casos, las losas de concreto se pueden apoyar directamente sobre columnas, como en la figura 12.ld, sin la utilización de vigas secundarias o principales. Estas losas se identifican como placas planas y se utilizan a menudo cuando las luces no son muy largas y las cargas no son particularmente pesadas. La construcción del tipo losa plana, ilustrada en la figura 12.le, tampoco incluye vigas pero incorpora una región con un sobre espesor de losa en la vecindad de la columna y emplea con frecuencia columnas con forma acampanada en la parte superior; ambos son mecanismos para reducir los esfuerzos generados por cortante y flexión negativa alrededor de las columnas; por lo general se llaman paneles con ábacos o sobre espesores y capiteles de columna, respectivamente. En estrecha relación con la placa plana está la losa con viguetas en dos direcciones o losa reticular que ilustra la figura 12.lf. Con el fin de reducir la carga muerta de la construcción con losas macizas, se forman vacíos en un patrón rectilíneo mediante elementos de aligeramiento construidos en metal o en fibra de vidrio. Se obtiene así una construcción nervada en dos direcciones. Por lo general, los aligeramientos se omiten cerca de las columnas de manera que se forme una losa maciza para resistir mejor los momentos y cortantes en estas áreas. Además de los tipos de construcción apoyados en columnas que aparecen en la figura 12.1, muchas losas están apoyadas continuamente sobre el terreno, como en el caso de carreteras, pistas de aeropuerto y pisos de bodega. En tales casos, se proporciona por lo general una capa de piedra triturada o de grava bien compactada para asegurar un apoyo uniforme y permitir un drenaje adecuado del subsuelo. El acero de refuerzo de las losas se coloca principalmente en dirección paralela a las superficies de la losa. A menudo se utilizan barras de refuerzo rectas, aunque para losas continuas las barras inferiores se doblan a veces hacia arriba para proporcionar el refuerzo negativo sobre los apoyos. Comúnmente se utilizan mallas electrosoldadas de alambrón para losas sobre el terreno. Para el mayor refuerzo requerido algunas veces en losas de carretera o pistas de aeropuerto pueden utilizarse barras o mallas de varillas. Las losas también pueden preesforzarse utilizando torones de alta resistencia a la tensión. Las losas de concreto reforzado de los tipos expuestos en la figura 12.1 se diseñan casi siempre para cargas que se suponen distribuidas de manera uniforme sobre la totalidad de uno de los paneles de la losa, limitadas por las vigas de apoyo o por los ejes entre centros de columnas. Las pequeñas cargas concentradas pueden absorberse mediante la acción en dos direcciones del refuerzo (acero a flexión en dos direcciones para sistemas de losa en dos direcciones o acero a flexión en una dirección más acero de repartición lateral para sistemas en una dirección). Por lo general, las grandes cargas concentradas requieren vigas de apoyo. En este capítulo se analizarán las losas apoyadas en los bordes en una o en dos direcciones, como las que ilustran las figuras 12.la, b y c. Los sistemas en dos direcciones sin vigas, como los expuestos en las figuras 12.ld, e y f, al igual que las losas en dos direcciones apoyadas en los bordes. (ver la figura 12.lb), se tratarán en el capítulo 13. En los capítulos 14 y 15 se introducirán métodos especiales basados en el análisis límite para estados de sobrecarga, aplicable a todos los tipos de losas.

(Nilson 2001)

LOSAS NERVADAS O LOSAS ALIGERADAS

Las losas macizas, como ya se ha indicado, son diseñadas como vigas de ancho unitario. Este tipo de estructuras no son convenientes si se trata de salvar luces grandes, pues resultan muy pesadas y antieconómicas. Tienen poca rigidez y vibran demasiado. Debido a su poco peralte, requieren mucho refuerzo longitudinal y si éste se incrementa para disminuir la cantidad de acero e incrementar su rigidez, el peso propio aumenta considerablemente.

Las losas nervadas permiten salvar la situación anterior. Están constituidas por una serie de pequeñas vigas T, llamadas nervaduras o viguetas, unidas a través de una losa de igual espesor que el ala de la viga. En la figura 9.11 se muestra la sección de una losa nervada en la que se aprecia que el refuerzo se concentra en el alma de las viguetas.

Las losas nervadas son más ligeras que las losas macizas de rigidez equivalente, lo que les permite ser más eficientes para cubrir luces grandes. Son elaboradas haciendo uso de encofrados metálicos. Si se prefiere una losa cuya superficie inferior sea uniforme se rellena los espacios vacíos con ladrillos huecos o materiales análogos. En este caso, la sección es similar a la mostrada en la figura 9.12. Este tipo de losas son más conocidas como losas aligeradas y son de uso muy común en edificaciones tanto grandes como pequeñas, pero sobretodo en estas últimas por el ahorro de concreto que se consigue. Las losas aligeradas no requieren el uso de encofrados metálicos pues el ladrillo actúa como encofrado lateral de las viguetas.

Los ladrillos utilizados en losas aligeradas pueden ser de arcilla o mortero. En el mercado peruano se pueden encontrar de las dimensiones presentadas en la Tabla 9.1.

En la figura 9.13 se muestran las características de algunos tipos de ladrillos.

Para el diseño de losas aligeradas con ladrillos, el peso propio de la losa se puede estimar empleando la Tabla 9.2. Las losas aligeradas se calculan por vigueta.

(Harmsen 2002)

Recomendaciones del código del ACI referentes a las losas nervadas

 

El código da algunas recomendaciones acerca de las características geométricas de las losas nervadas o aligeradas que son el producto de las observaciones efectuadas en experiencias constructivas pasadas (ACI-8.11). Entre ellas se tiene:

Las nervaduras o viguetas deberán tener un ancho de al menos 10 cm. y un peralte no mayor que 3 veces y medio dicho ancho.

La distancia libre entre nervaduras no será mayor que 75 cm. Esta limitación permite un ligero incremento en la capacidad de corte del concreto, así como la disminución del recubrimiento del refuerzo.

 

Si la losa tiene embebidas tuberías, su espesor deberá ser por lo menos 2.5 cm. mayor que el diámetro exterior de los tubos.

 

Si se utiliza ladrillos o bloques cuya resistencia a la compresión es menor que la del concreto o no se emplea elementos de relleno, el espesor de la losa no deberá ser menor que 1/12 de la luz libre entre viguetas o nervaduras, ni menor que 5 cm. El refuerzo perpendicular a las viguetas deberá ser diseñado para transmitir las cargas concentradas aplicadas sobre la losa y no será menor que el refuerzo de temperatura definido en sección 9.6.1.

 

Si se emplean ladrillos o bloques cuya resistencia a la compresión es igual o mayor que la del concreto, se considerará que estos elementos aportan resistencia al corte y a la flexión en los apoyos. El espesor de la losa sobre los bloques no será menor que 1/12 de la luz libre entre nervaduras ni menor que 4 cm. Se colocará refuerzo mínimo por temperatura en la dirección perpendicular a las viguetas.

 

Por requisito de integridad estructural (ACI-7.13.2. l), por lo menos un varilla de refuerzo positivo deberá ser colocada a todo lo largo de la vigueta o nervadura y continua sobre los apoyos. De ser necesario será empalmada sobre los apoyos con un empalme clase A y en el extremo se anclará haciendo uso de un gancho estándar.

 

Las losas aligeradas más usadas son de 20 y 25 cm. con un espesor de losa de 5 cm. y un ancho de vigueta de 10 cm. Por cuestiones constructivas, es aconsejable no colocar más de dos varillas de acero por vigueta. Por otro lado, no es conveniente emplear refuerzo en compresión en estos elementos pues al ser poco peraltados, su efectividad es casi nula. Si las recomendaciones del código no son satisfechas, la losa nervada deberá diseñarse como un conjunto de losas y vigas. Si por el contrario, éstas son satisfechas, la resistencia al corte del concreto podrá incrementarse en un 10% pues es posible la redistribución de la sobrecarga entre viguetas adyacentes. Si aún así la resistencia al corte no es suficiente para resistir las cargas aplicadas se puede tomar alguna de las siguientes medidas:

 

1. Hacer uso de refuerzo transversal calculado siguiendo el procedimiento convencional.

2. Incrementar el ancho de las nervaduras en la cercanía del apoyo (ver figura 9.14).

3. Retirar los ladrillos o bloques de relleno cercanos al apoyo reemplazándolos por concreto hasta que éste pueda resistir el corte.

El tercer recurso será explicado con mayor detalle. En la figura 9.15, se muestra el principio en que éste se basa. En él se presenta dos aligerados, uno en el que se ha retirado un ladrillo cada dos viguetas y otro en el que se ha retirado toda una hilera de ladrillos. Debajo de cada uno se aprecia el diagrama de fuerza cortante correspondiente a una vigueta. Se llamará Vv a la resistencia al corte de una vigueta y Vb, a la resistencia al corte provisto por una sección de concreto de un ancho igual al ancho de un bloque y peralte igual al de la losa.

En el primer caso, el corteVu, a d de la cara de la viga es menor que Vd/2 + Vv y mayor que Vv, por lo que ha sido necesario retirar medio ladrillo por cada vigueta o, lo que es igual, un ladrillo cada dos viguetas. Por ello, en la primera hilera de ladrillos se ha quitado una unidad alternadamente. En el segundo caso, se observa que Vd/2 + Vv no es suficiente para resistir el corte Vu / Φ, siendo necesario considerar el aporte de todo un bloque a la resistencia al corte. De este modo, la primera hilera de ladrillos ha sido eliminada. En la mayoría de los casos, este procedimiento es suficiente para satisfacer las solicitaciones de corte, por lo es muy rara la utilización de estribos en losas aligeradas. Un procedimiento similar se emplea para incrementar la resistencia del aligerado a la flexión en los apoyos.

(ACI CODE)