Concepcion Estructural de Losas Nervadas o Aligeradas
Losa aligerada En el día a día del trabajo nos topamos con diferentes sistemas o tecnologías de losas aligeradas, hoy día muy común. Sin embargo cuando conversamos con ingenieros civiles y hasta con estructuralista notamos que existe una mala conceptualización respecto a estas losas, incluso sobre el material que se coloca como relleno o molde entre nervios. Una losa, como una viga, en su sección transversal tiene un eje neutro (E.N), que es una línea imaginaria que divide la sección en una parte donde solo existen esfuerzos de tracción y otra parte donde solo existen esfuerzos de compresión. Mientras la losa esta siendo sometida a cargas los valores de Compresion y Traccion van aumentando hasta un limite. Eso implica que el brazo jd entre las fuerzas C y T aumentara con el aumento del momento flexor hasta un limite.
Vista tridimensional de bloques de compresion y traccion
Seccion transversal con E.N. imaginario
Viga simplemente apoyada cargada Si tenemos una viga simplemente apoyada con carga vertical a medida que esa carga aumenta la parte debajo de la viga se flexo traicionándose sus fibras inferiores. A medida que sigue aumentando la carga, la curvatura aumenta y aumenta la tracción en las fibras inferiores. Esto implica que el bloque de compresion arriba, que se inicio de forma triangular, se va convertir en un trapecio o parabola que simplificaremos con un rectangulo equivalente. Lo contrario sucede arriba o fibras superiores. Esa se comprime al tiempo que la de abajo se tracciona.
Acero en el area de Traccion o Area fisurada Si esa misma viga en vez de simplemente apoyada fuera en voladizo, ocurre lo contrario: La parte de arriba se tracción y la de abajo se comprime.
Acero superior (en el lugar de la Traccion)
La implicación de todo lo anterior es lo siguiente: Como el hormigón armado es un material compuesto, lo que se hace es colocar el acero donde se generan las tracciones y donde se genera compresión, no se coloca.
En el caso de la viga simplemente apoyada las tracciones se originaran abajo y en la de vuelo será arriba. Por eso el acero estará abajo en la primera y arriba en la segunda.
Como las tensiones de tracción serán soportadas solo por acero, podemos eliminar el concreto en esa zona y solo dejamos un poco de concreto para darle recubrimiento al acero, que por trabajar por adherencia necesita el concreto para de esa adherencia trasmitir las tracciones. Esos nervios podemos colocarlos a conveniencia a 0.40, 0.50, 0.60, 1.00 m, no importa.
Sección macizada En los vuelos rige lo mismo pero al revés, como dijimos anteriormente. Ahora, como decidir o cuando decidir si usamos una losa plana o aligerada?. Normalmente usamos losas planas hasta 16 cm porque su peso es muy grande, pero nada nos detiene de tener una losa, P. Ej. De 14 cm nervada. Lo importante es que arriba haya una pequeña losa de 4 o 5 cm que es la que recibirá al piso. Otro factor importante es el esfuerzo cortante o punzonado que se presentara con mayor intensidad cerca de muros o vigas y en ese caso podemos tomar 2 caminos: 1.-Absorbemos el cortante con estribos en los nervios cerca de los apoyos (Muros o Vigas). 2.-Eliminamos los huecos en esos lugares cercanos a los apoyos y hacemos la losa plana o maciza. La magnitud del cortante dependerá del tamaño de la losa y las cargas que de ser mayores necesitaran mayor espesor.
Si tomamos una losa de 14 cm plana esa losa la podremos fácilmente usar para llenar espacios con cargas promedio (hasta 1 Ton/m2) de hasta 6.00 m x 6.00 m.
Si tomásemos una losa aligerada para llenar el mismo espacio tomamos el mismo espesor dejando digamos 5 cm arriba, por lo que los nervios tendrán 14-5 = 9 cm debajo del nervio. O podemos escoger un nervio de 4 cm y el nervio de 10 cm debajo de la losa. El ancho del nervio lo elegiremos entre 10 y 15 cm y el ancho entre nervios a conveniencia. El espacio entre nervios puede quedar hueco, pero por la dificultad de sacarlo se deja el poli estireno, cajas de madera, blocks, etc. Lo que debe quedar claro es que ese espacio no es estructural. Siempre las área arriba y debajo del E.N estarán en equilibrio por lo que: Compresión = Tracción C=T 0.85.f’c.a.b = As.fs Como a es la profundidad del bloque de compresión y esta profundidad depende de la distancia del E.N. hasta el extremo de la fibra en compresión, c, a=0.85.c, como la distancia c al E.N. va cambiando según el bloque de compresion cambia. Como debe mantenerse el equilibrio, según vaya cambiando c, cambiara a y según cambie a cambiara el esfuerzo en el acero fs hasta llegar a fy (fs es el valor desde 0 hasta fy, que es el rango elastico). Todo lo anterior lo podemos realizar en un vuelo pero al revés. Lo que va debajo (El acero) en la viga simplemente apoyada va arriba en el vuelo y viceversa. Ya eso lo explicamos. Esperamos que esto esclarezca conceptos, porque en nuestro país vemos que los vuelos los hacen con el acero del nervio abajo.