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No solo las resistencias importan

Un paso en el cálculo estructural que muchos pasan por alto es el cálculo de deflexiones en estado límite de servicio en una edificación.

Estas verificaciones muchas veces se pasan por alto gracias a métodos que tienen las normativas para pasar por alto estas verificaciones. Estos procedimientos o métodos consisten en otorgar a los elementos estructurales secciones y peraltes mínimos a vigas y losas que garantizan una deflexión razonable.

Ejemplos del cálculo de estas alturas mínimas las encuentras en los enlaces:
– Cómo predimensionar vigas y losas armadas en una dirección
– Altura mínima de losas en 2 direcciones apoyadas en sus bordes

A pesar de las garantías que ofrece la norma indicando que si se respetan estas alturas mínimas no se deben realizar las verificaciones de deflexiones, no existen muchas explicaciones de la carga típica que deben resistir estos elementos.

Es así que para cargas de tabique un poco fuera de lo convencional o para cargas de tabique cerámico muy usado en latinoamérica, estos elementos se deflectarán más de lo previsto por la norma.

Elementos a verificar

Los elementos propensos a deflectarse son las vigas y losas en cualquiera de sus variantes. Las deflexiones de columnas no caen dentro de esta categoría y además que ya se verificaron a pandeo en el paso 9 anterior.

Deflexiones admisibles

Para que una viga o losa esté bien diseñada, debe cumplir una deflexión admisible máxima que estará en función al tipo de elementos no estructurales que soporte. Así por ejemplo si la viga solo soporta cargas de techo, la deflexión admisible o máxima será L/180 donde L es la luz más desfavorable.

Si la viga o losa sólo soporta cargas vivas (como losas libres o losas de techo) la deflexión admisible será de L/360. En ambos casos se deberá comparar esta deflexión admisible con la deflexión real de la estructura por carga viva.

Por otro lado si la losa o viga soporta elementos no estructurales como tabique pero que no es susceptible a fracturarse o fisurarse ante deformaciones, la deflexión admisible o máxima será L/240.

En cambio si la losa o viga soporta elementos no estructurales frágiles como tabique revocado con yeso, o muros divisorios con vidrio, la deflexión admisible o máxima será L/480. Este es el caso de la mayoría de las estructuras en latinoamérica, por lo que debe tenerse especial cuidado con estos parámetros.

En estos dos últimos casos deberá compararse la deflexión admisible con la deflexión real de la viga diferida en el tiempo luego de colocarse el elemento no estructural, más la carga viva instantanea.

Cabe mencionar que la norma no hace distinción en el tipo de apoyo de las vigas. tampoco hace mención a la curvatura mínima de estos elementos deflectados. Debemos tomar en cuenta que el daño que presenta un elemento no estructural como tabique revocado o tabique de cerámica, estará más en función de la curvatura deformada de la viga sobre la cual se apoya que de la deflexión de la viga como tal. Sin embargo ese es tema de análisis para otro artículo.

Tipos de deflexiones

Existen dos tipos de deflexiones al momento de calcularlas:
– Deflexiones instantaneas
– Deflexiones diferidas en el tiempo

Cuando vamos a calcular las deflexiones en una viga o losa, generalmente son las deflexiones diferidas en el tiempo las que tenemos que compararlas con las deflexiones admisibles, pues serán mayores a las instantaneas en un orden de hasta 2 veces.

Verificación de deflexiones instantaneas

Las deflexiones intantaneas están en función a un cálculo de la sección fisurada de la viga o losa. A partir de esta sección fisurada se calculan las inercias fisuradas que conllevarán finalmente a conocer la deflexión real en el instante mismo en que se carga esta viga.

Más al respecto puede encontrarse en los enlaces
– Introducción a deflexiones en vigas de hormigón armado
Deformaciones inmediatas en vigas

Verificación de deflexiones diferidas en el tiempo

Las deflexiones diferidas en el tiempo suelen ser consecuencia de la fluencia plástica del concreto, y pueden generar deformaciones diferidas hasta 60 meses o 5 años después de construido el elemento.

Es por eso que es importante tomar en cuenta estas deflexiones al compararlas con las deflexiones admisibles de la norma.

Para entender como se comporta la fluencia plástica del concreto respecto al tiempo, podemos analizar la siguiente gráfica:

El factor ξ depende del tiempo y representa la fluencia plástica del concreto a medida que pasan los meses. Luego, este factor sirve para calcular λ_delta que representa las veces que se deflectará la viga con el tiempo respecto a la deflexión instantanea.

Es decir que si λ_delta = 2, y la deflexión instantanea es ed 5mm, entonces la deflexión diferida en el tiempo será la instantanea de 5mm más 2*5mm. en total 15mm.

autor: Marcelo Pardo

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