Techos y entrepisos Introducción La vivienda tiene como elemento esencial la cubierta, al grado de utilizarse como sinónimo de ésta; la ilusión de toda familia es tener un techo bajo el cual vivir. La edificacion de cimientos muros en la vivienda tienen sus problemas pero el elemento más delicado y expuesto a fallas de servicio o total es el techo, por eso la importancia de pensar bien su solución y ejecución. En la actualidad existe aún gran variedad de cubiertas, unas muy antiguas que han sido heredadas por la costumbre, y otras de nueva creación que se han generado aprovechando el desarrollo de sistemas constructivos e industriales. Por su geometría, las cubiertas pueden distinguirse como bóvedas, losas horizontales, techos inclinados, cascarones, lonarias, etc. Por el material con que se construyen los techos se pueden mencionar los que están hechos con métodos tradicionales como los techos de vigas y cubierta de madera, etc. (figuras 12-1) Los métodos constructivos más usados en la actualidad son las losas macizas de concreto reforzado, de vigueta y bovedilla, etc. (figuras 12-2, 12-3, 12-4, 12-5 y 12-6). La ventaja de las losas planas es que facilita su utilización como entrepiso o azotea, pero las cargas se transmiten por medio de esfuerzos flexionantes, el menos eficiente de los trabajos estructurales, con un consumo de materia inerte muy alto para obtener el peralte que permita ofrecer un momento resistente similar a la demanda solicitada por la fatiga. Las dimensiones aceptables son menores de 5 metros; cuando los claros son mayores se tiene que recurrir a la utilización de trabes o vigas que dividan el trabajo y transmitan los esfuerzos a los extremos. El trabajo estructural en dos direcciones es el más recomendable en cuanto a la eficiencia estructural, y se realiza cuando el techo es de forma aproximadamente cuadrada y se apoya en las cuatro direcciones para transmitir las cargas hacia todos los elementos de apoyo que la soportan. El trabajo estructural en una sola dirección es más desfavorable y se realiza cuando la losa tiene una proporción alargada o los apoyos están dispuestos paralelamente, con separaciones entre sí, pequeñas en comparación con su longitud, apoyadas en un solo sentido. En este capítulo se tratarán solamente losas o techos construidos por métodos industriales, de geometría plana, seleccionando el caso de losa maciza de concreto reforzado como representativa del trabajo estructural en dos direcciones, y el de losa de vigueta de concreto y bovedillas como ejemplo de trabajo estructural en una sola dirección. (ver nota 1). Las losas macizas de concreto consisten en una placa de concreto cuyo espesor varía comúnmente entre 8 y 15 cm, colada monolíticamente con toda o parte de la estructura que la soporta. Esta placa de concreto se refuerza con varillas corrugadas de acero para uso estructural, dispuestas en forma especial de acuerdo con la carga que soportan, las dimensiones de cada tablero, el espesor de la losa y la resistencia del concreto que la constituyen (figura 12-7). Nota 1 . Lo mencionado anteriormente es válido cuando las losas están apoyadas a lo largo de sus bordes, ya sean muros, dalas, cadenas o trabes. Si las losas o techos tienen apoyos sólo en columnas aisladas o en muros y columnas combinados, voladizos, etc., el trabajo estructural será distinto al descrito anteriormente y su descripción queda fuera de los objetivos de este manual. Por experiencias en estructuras destinadas a viviendas, se ha podido comprobar que las dimensiones de los tableros de losas que ofrecen mayor economía en materiales, cimbra y mano de obra son los tableros cuadrados o rectangulares continuos con relación ancho o a largo entre 1 y 2, con dimensiones por lado que varían entre 2.50 y 4.00 m. Estas dimensiones dependerán de la distribución del proyecto arquitectónico, sin embargo, en el proyecto sugerido en el capítulo 4 se utilizan las dimensiones óptimas para losas. ( figura 12-8). El espesor de la losa será el primer parámetro por definir una vez que hayan sido establecidas las dimensiones del tablero. Este espesor podrá definirse dependiendo de las dimensiones del tablero y de la carga a que estará sujeta la losa, donde para los fines del capítulo sólo distinguiremos entre losas de cubierta o azotea y losa de entrepiso (figura 12-9 y tablas 12-1 y 12-2) llamaremos azotea a aquella que recibirá carga viva sólo ocasionalmente, y entrepiso a la que deberá resistir cargas mayores a su propio peso. El peralte se puede establecer utilizando las tablas 12-1 o 12-2, según corresponda. Se escoge la zona donde se unen las líneas que corresponden a las dimensiones de los lados A y B. El siguiente paso será determinar el refuerzo, la cantidad de varillas necesarias de acuerdo con el peralte seleccionado y con la carga que soportará la losa. Para lograrlo, se determinará el refuerzo considerando por separado cada una de las dos direcciones del tablero, usando el claro libre de la losa, es decir, la distancia entre los dos bordes paralelos que sirven de apoyo en esa dirección (tabla 12-3). Para cada dirección se determinará la cantidad de acero en el lecho inferior y en cada extremo del tablero en el lecho superior usando la tabla 12-3; se determinará según el peralte de la losa, el número y separación de varillas necesario (figura 12-10). Para la construcción de la losa, generalmente será necesario construir una cimbra de madera, que sea capaz de soportar el peso del concreto fresco, las varillas y los trabajadores de la construcción mientras el concreto alcanza un fraguado y resistencia final. Sobre la cimbra se colocarán las varillas del lecho inferior, para lo cual se recomienda colocar primeramente en una dirección varillas paralelas a todo lo largo de la losa (en todos los tableros en una dirección) separados por 60 cm. Después, dependiendo de las separaciones de varilla calculadas, se colocarán bastones o varillas rectas en cada tablero para completar las varillas necesarias. Estos bastones se colocarán con las dimensiones mostradas en la figura 12-11. Se repetirá la misma operación para todos los tableros pero ahora en la dirección perpendicular. Habiéndose colocado todas las varillas del lecho inferior en las dos direcciones, se procederá a calzar o levantar las varillas para darles un recubrimiento al separarlas de la cimbra de tal forma que durante el colado pueda penetrar el concreto entre las varillas y la cimbra. La separación adecuada será aquella que corresponde al tamaño máximo de la grava (agregado grueso) que se usará, que para casos como losas de uso habitacional es comúnmente de 15 mm. La separación debe darse con elementos separadores que no se muevan fuera de su lugar durante el colado y pueden ser pedazos de varilla amarrado o bien pequeños bloques de concreto fabricados especialmente para ese fin con alambre ahogado. No es recomendable el uso de piedras o pedazos de madera (figura 12-12). El armado del lecho superior se hará con bastones o varillas rectas dependiendo de la cantidad necesaria, según la tabla 12-3, en cada borde de la losa, con las dimensiones indicadas en la figura 12-13. Para los tableros de losa de orilla en los que el borde de la losa no es continuo, deberá usarse la misma dimensión anterior pero colando un anclaje en escuadra o gancho. Es muy importante que las varillas del lecho superior estén colocadas lo más cercano posible al nivel superior de la losa, para la cual es común habilitar y colocar silletas hechas con varilla doblada y colocada en separaciones lo suficientemente cercanas entre sí para garantizar que permanecerán en el mismo sitio durante el colado del concreto, aunque sean pisadas por los trabajadores durante este proceso. No se recomienda el uso de maderos o piedras para este fin. (figura 12-15) Otra opción es reforzar la losa con malla soldada que tiene la ventaja de requerir poca mano de obra y es más económica que la varilla. (Tabla 12-4) El proceso de colado del concreto se hará en la forma usual según se ha descrito en otros capítulos, sólo que en este caso se recomienda colocar el concreto con más cuidado en los lugares de difícil acceso, por ejemplo sobre las trabes o en lugares donde haya castillos. En estos casos, se recomienda utilizar un vibrador especial mecánico o eléctrico, o utilizar varillas y picar la zona exhaustivamente para evitar que se formen huecos en el concreto. Es de suma utilidad en la nivelación del concreto el uso del escantillón de varilla, con una marca con alambre bien apretado, para controlar que el espesor de la losa sea siempre el mismo.(figura 12-16). El apisonado se realiza con un pisón de mano, golpeando la superficie ligeramente, para cerrar las grietas naturales de fraguado (especialmente en lugares cálidos). (figura 12-17). Al concluir se iniciará el proceso de curado, que consistirá en regar con agua o cubrir con papel o plástico el concreto para que se mantenga húmeda la superficie, como mínimo. Losas de vigueta y bovedilla Se forman básicamente por dos elementos prefabricados, la vigueta y la bovedilla, sobre los cuales se vacía una losa de concreto de pequeño espesor denominada capa de compresión. Las bovedillas pueden ser de diferente material, dimensiones y peso dependiendo del fabricante. Las hay de poliestireno (unicel) que son las más ligeras y más aislantes, de arena-cemento que son las más pesadas pero generalmente las más económicas y también las hay de barro. Las viguetas pueden ser pretensadas de alma llena (ver figura 12-19) o reforzadas de alma abierta (ver figura 12-19). En estas últimas, el fabricante solo les hace un colado en la parte inferior que servirá de apoyo para las bovedillas quedando expuesto el acero de la parte media y superior que permitirá tener mejor adherencia con el concreto colado en la obra. El fabricante surte las viguetas con la resistencia necesaria de acuerdo al claro y cargas de cada losa, de manera, que ya no es necesario colocar más acero en la obra, a excep- ción de la malla soldada que se debe colocar en lo que se denomina capa de compresión. Según sean la forma y el material, las bovedillas ofrecen un buen aislamiento térmico y acústico. Las viguetas pretensadas o de alma llena son elementos largos y esbeltos de sección transversal, en forma de ‘‘I’’ fabricadas industrialmente con concreto de alta resistencia y alambres de acero pretensados. Se adquieren según la medida exacta del claro a centros de los apoyos y no se pueden cortar o ajustar en la obra. (figura 12-20). Las viguetas de alma abierta son armaduras de acero de forma triangular, en donde la base del triángulo se ahoga en un patín de concreto. Su fabricación se hace indistintamente, en la obra o industrialmente pudiéndose ajustar su longitud al recortarlas fácilmente en la obra. (figura 12-21). Los claros en este tipo de losa que ofrecen mayor economía varían desde 2.50 hasta 4.50 m, según el fabricante. Para construir una losa de vigueta y bovedilla no es necesario construir una cimbra completa, sin embargo, es necesario colocar un apuntalamiento para todas las viguetas en los extremos y un apuntalamiento en el centro del claro, sólo para claros mayores de 3 metros. (figura 12-22). Se colocan puntales de madera de 4 pulgadas por 4 pulgadas y largueros de apoyo y nivelación de 4 pulgadas por 4 pulgadas. Este apuntalamiento se coloca a cada 1.50 m y podrá retirarse a los 7 días del colado de la capa de compresión. Se colocan las viguetas paralelas a partir del muro de arranque, apoyándolas por lo menos 5 cm en los muros a una distancia tal que pueda colocarse una bovedilla entre ellas, y después se coloca otra en el extremo opuesto a manera de escantillón. (figura 12-23). Se colocan las bovedillas de los extremos para dar la separción correcta entre viguetas. (figura 1224 ). Se colocan las bovedillas, procurando que queden bien asentadas y ajustadas, tanto como sea posible. (figura 12-25).Se hacen las instalaciones eléctricas y sanitarias. (figura12-26) Debe tenerse el cuidado de colocar andadores o pasillos sobre las viguetas para evitar pisar las bovedillas, ya que pueden romperse y ocasionar un accidente. (figura 12-27). Terminada la colocación de viguetas y bovedillas se procederá a colocar una capa de malla electrosoldada 66-1010 (es decir alambres núm. 10 en ambas direcciones, separados 15 cm entr sí) o bien una parilla de varilla núm. 3 cada 25 cm en ambas direcciones. (figuras 12-28 y 12-29) y se amarra con alambre recocido a la variila superior de las viguetas. La malla deberá colocarse lo más próximo posible al nivel superior de la losa, para lo cual deberá calzarse adecuadamente en la misma forma como se indicó para losas macizas. (figura 12-28) Se tapan los huecos de las bovedillas extremas, se mojan perfectamente las viguetas y bovedillas y se procede al colado de la capa de compresión que tendrá un espesor de acuerdo a la tabla 12-5. (figura 12-31). Las losas de vigueta y bovedilla tienen la ventaja de que requieren muy poca cimbra y se utilizan elementos prefabricados por lo que aumenta la calidad de la construcción, se reducen el costo de la losa y el tiempo de ejecución. Entrepisos El entrepiso, además de la división entre plantas de una edificación, sostiene lo que hay en cada planta. Las vigas ayudan a la sustentación; además de distribuir las cargas hacia las columnas estas vigas o trabes deben soportar las cargas transmitidas por su propio peso, las sobrecargas previstas según su uso y la cubierta. El entrepiso puede ser: • Plano: Es el sistema más sencillo, ya que se realiza sobre una cimbra a base de tarimas o tablas. Además, es bastante económico, aunque, es muy pesado, y se deben hacer las preparaciones necesarias para las instalaciones, para no romper en algunos casos, o pasar por arriba del entrepiso, aumentando su espesor.