DISENO DE ENTREPISOS DE LOSA NERVADA Y VIGAS

DISEÑO DE ENTREPISOS DE LOSA NERVADA Y VIGAS “T”

Uno de los tipos de entrepiso más utilizados en las edificaciones se basa en la utilización de un bloque de arcilla llamado “piñata”, el cual ocupa espacio, contribuye a mejorar las condiciones térmicas y acústicas, de los techos y entrepisos.

Al construir la losa nervada, se presentan desde el punto de vista estructural, dos situaciones, una en el vaciado simultáneo del entrepiso(o techo), se forman unas vigas llamadas nervios, que adquieren un forma de “T” (Fig. 8), la cual es formada por el nervio y las alas sobre los bloques y debido al hecho de que estos nervios solo se refuerzan al momento positivo del “vano”, deben “macizarse” para los momentos negativos y los esfuerzos cortantes, lo cual se realiza, eliminado hileras de bloques antes de llegar a las vigas de soporte de la losa, generándose también en las mismas una conformación en forma de “T”. La construcción puede apreciarse en las Fig. 9, 10 y 11.

Sin embargo, el hecho de que geométricamente la sección transversal, que se conforme tenga geométricamente forma de “T”, no significa que estructuralmente actúe como tal, sino que puede tener un comportamiento de viga rectangular, la definición de la situación se basa en la relación existente entre el espesor del ala “t” y la altura “ku . d”.

Para que la viga sea propiamente “T”, el eje neutro debe quedar en la zona del nervio.

DETERMINACIÓN DE LA POSICIÓN RELATIVA DEL EJE NEUTRO

De la demostración de la viga rectangular se conoce que el eje neutro queda a una distancia “ku . d” del borde comprimido, por lo tanto se pueden extraer unos valores constantes que definen, la posición teórica del eje neutro con relación a la altura útil “d”, lo cual permitirá definir si la viga es “T”, o rectangular. Para ello, se asume el valor de α = 0,72, y el porcentaje de refuerzo máximo de acuerdo a las normas, con lo cual se obtiene el mayor valor posible de “ku”, de acuerdo a lo siguiente:

De manera que el mayor valor de “ku”, es de 0,555, por lo tanto si t/d ≥ 0,555, la viga se comporta como rectangular.

En la práctica lo que significa y define entonces una viga “T”, con relación a una rectangular, es que la posición del eje neutro en las vigas “T”, cae en el nervio, mientras que en las vigas rectangulares cae en el ala de la viga (Fig. 12 a y b).

Las losas nervadas se fabrican utilizando bloques que tienen dimensiones de ancho y largo estándares (20 x 40 x H), y la altura varía de acuerdo a las exigencias portantes de la losa, lo cual se explicará en el diseño de la misma.

En el Cuadro 6, se precisa, en función de lo antes expuesto, que para cualquier altura de la losa nervada, ésta siempre actuará como Viga “T”, y se dan los pesos de los bloques piñata.

Cuadro 6. Valores de “kud” para cualquier clase de bloque piñata comercial usado, apreciándose para todos los casos que kud > t lo cual demuestra que todas las losas construidas con “bloque piñata” son una vigas “T”.

t (cm) Bloque Peso (kg) d (cm) t/d ku kud “kud” vs.”t”

5 10 X40X20 5 15 0,33 0,555 8,33 kud > t

5 12 X40X20 5,5 17 0,29 0,555 9,44 kud > t

5 15 X40X20 6,8 20 0,25 0,555 11,10 kud > t

5 20 X40X20 8,1 25 0,20 0,555 13,88 kud > t

5 25 X40X20 8,2 30 0,17 0,555 16,65 kud > t

CÁLCULOS DE LA VIGA “T”

Al igual que en las vigas rectangulares las fuerzas de compresión y tracción deben ser iguales. Para el análisis del equilibrio, se considerará primero las salientes de las alas (Fig. 13):

Por lo que:

y como, , se obtiene:

(Expresión adimensional)

Y el momento que puede resistir esa parte de la sección “T”, será:

Tomando en cuenta el acero y el concreto respectivamente:

Para el análisis del equilibrio de la parte correspondiente al nervio, se debe tomar en cuenta la posición del eje neutro, por lo tanto se tiene:

Hay que tomar en cuenta, que se tiene un bloque de concreto en el nervio que será el responsable del esfuerzo de compresión, el cual tiene una altura “a”, y un ancho de b’, como puede apreciarse en la Fig. 14.

El valor de “a”, será:

Por lo tanto:

Lo que es igual a:

El punto de aplicación de la fuerza de compresión, que contrarrestará como “par” a la fuerza de tracción estará ubicado geométricamente en , y el momento que puede resistir esta parte de la sección en “T”, será:

y sustituyendo “a” por su valor:

Por lo que la capacidad última de carga de la sección “T”, estará definida por la suma del aporte de las alas más el aporte del nervio.

En la práctica, se aplica un factor de minoración y sacando factor común se tendría:

Expresión en forma adimensional:

; ; ;

El porcentaje de acero balanceado se calcula:

donde; , y

Simplificación de Whitney:

Para Withney, la fuerza de compresión del concreto se distribuye uniformemente en el ala (= ), y la atribuible al nervio es despreciable, por lo tanto la resistencia última del concreto sería:

Dividiendo toda la expresión entre y aplicando un factor de minoración por fallas en la calidad se obtiene la resistencia última de carga ( ).

Como se parte que esta estructura estará en una condición de trabajo

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