Introducción

Las losas en dos direcciones sin vigas se han ido convirtiendo en un estilo constructivo de moda en zonas urbanas sin alto riesgo sísmico y donde los requerimientos arquitectónicos así lo pidan.

Últimamente la arquitectura en departamentos, por estética ha adquirido un tipo de construcción donde los arquitectos no quieren que en cielos rasos se vean desniveles ni vigas. Para lograr esto el diseño de losas se realiza bajo el concepto de losas apoyadas en columnas sin vigas. El resultado se muestra como en la siguiente imagen

Si bien al fondo de la imagen se puede ver una viga perimetral, esta suele construirse solo en el perímetro de la losa. Las columnas centrales como la mostrada en la imagen no tienen este soporte de vigas.

Diferencia con las losas apoyadas sobre vigas

En la siguiente imagen se ve una losa con vigas, contrapuesta a la primera imágen del artículo.

Las diferencias son obvias a la vista. La losa con vigas parece mucho más rígida y resistente debido a las vigas que a modo de nervios rigidizan la estructura. En la mayoría de los casos, las losas con vigas suelen ser más seguras que las losas sin vigas (en el supuesto de que ambas estén bien diseñadas). Esto se debe a que la resistencia al cortante de las losas sin vigas se ve vulnerada debido al poco espesor con el que cuenta para resistir este efecto.

Por otro lado, el análisis de las solicitaciones también suele realizarse de manera diferente. Por ejemplo en losas apoyadas sobre vigas, el refuerzo en la dirección de la luz más corta de un paño de losa suele ser mayor que el refuerzo en la dirección más larga. Lo contrario sucede en las losas sin vigas, donde la luz más larga de un paño entre cuatro columnas suele llevar más acero que el tramo corto.

Ábacos

Al momento de diseñar una losa de este tipo, los altos esfuerzos concentrados cerca de las columnas obliga a que no se puedan utilizar alivianantes (casetones de plastoform o poliestireno expandido) en estos sectores. Estos sectores de hormigón macizo se llaman comunmente ábacos.

Por otro lado, en los claros entre columnas los esfuerzos se reducen significativamente y es muy conveniente utilizar estos alivianantes pues por un lado reducen esfuerzos al disminuir el peso propio en la losa y por otro lado reducen costos.

El armado de una losa armada en dos direcciones sin vigas se verá entonces así justo antes del vaciado:

Una pregunta frecuente respecto a los ábacos es: ¿qué dimensiones debe tener el ábaco para el diseño de este tipo de losas?

La respuesta está en función a los esfuerzos en el sector. Horizontalmente los esfuerzos de corte y momento flector van disminuyendo a medida que nos alejamos de la columna. Existe un punto donde los momentos flectores cambian de valores negativos a positivos. Este suele ser un muy buen punto de referencia para hacer la transición de losa maciza a losa con alivianantes.

Sin embargo, es muy común escoger una distancia de 1/4 de la luz medida desde el eje de la columna hacia las 4 direcciones para hacer esta transición.

Verticalmente, el espesor de la losa está regido principalmente por los esfuerzos de corte al rededor de la columna. A más fuerza cortante, más gruesa debe ser la losa.

Esfuerzos y solicitaciones

La alta concentración de refuerzo en las proximidades de la columna se debe, como se dijo anteriormente, a los esfuerzos tanto de corte como de momento flector en este sector. Si se analiza la gráfica siguiente, se pueden ver los momentos flectores por metro de longitud en KN-m/m en una porción de la losa:

Los momentos negativos en magenta y rojo obligan a no utilizar alivianantes en este sector pues debilitarían la losa. Dependiendo de hasta donde se extiendan los momentos negativos en la losa, se decide hasta donde se deberá extender la losa maciza a partir de la columna. Como dije antes, por lo general la losa maciza se extiende 1/4 de la luz entre dos columnas cuando las luces entre columnas son uniformes.

Además del diseño a momentos flectores, deberá tenerse en cuenta la verificación de resistencia al corte por punzonamiento y transferencia de momento por corte en las columnas perimetrales. Para estas verificaciones al corte, cuando el hormigón por si solo no es capaz de soportar estos esfuerzos, se deberá aumentar la resistencia del sector con estribos cerrados o abiertos dispuestos de la siguiente manera:

Además por requerimientos sísmoresistentes, las normas recomiendan siempre reforzar la conexión losa-columna con estribos de corte.

En resumen

Entonces en términos técnicos, en hormigón armado al momento de diseñar losas en dos direcciones sin vigas se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

• La losa debe ser capaz de soportar lo momentos flectores producto de las cargas verticales muertas y vivas en la losa
• Las solicitaciones producto de movimientos sísmicos deben ser tomados en cuenta para el diseño de ábacos
• Se debe verificar la suficiente resistencia al corte por punzonamiento entre la losa y la columna
• Se debe verificar la transferencia de momento por corte en caso de momentos desbalanceados en columnas perimetrales

En futuras publicaciones se harán consideraciones más específicas respecto al diseño de este tipo de losas

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