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Arquitectura Pura

Losas nervadas: Todo sobre ellas

Las losas nervadas suponen una de las soluciones constructivas más eficientes de la actualidad, con una de las mayores versatilidad de la arquitectura.

Sus características constructivas, de resistencia y de fácil construcción, la hacen una de las losas más usadas en la arquitectura de edificaciones modernas.

Este tipo de losas nervadas se fabrican teniendo como base constructiva a un sistema de entramado de trabes cruzados en forma de retícula.

Se dejan espacios intermedios que se ocupan permanentemente como encofrados perdidos por bloques huecos o materiales similares.

Estos materiales no deben exceder un volumen de 900 kilogramos por metro y deben poseer una capacidad de resistencia de una tonelada métrica.

En las losas nervadas, la mezcla de elementos prefabricados de concreto armado o macizo se establecen como cajones con nervios de concreto reforzado.

De ahí precisamente obtiene su nombre de losas nervadas como una de las losas más utilizadas en la construcción.

Los nervios de concreto reforzado colado deben vaciarse en la forma de una retícula que rodea sus cuatro costados a los bloques de concreto prefabricados. 

Algunos arquitectos plantean colocar temporalmente casetones plásticos a manera de cimbra para el colado de las trabes.

Estos casetones se retiran una vez que el concreto ha fraguado en las losas nervadas.

Es por ello que las losas nervadas son una de las losas más livianas y con un  espesor uniforme.

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Ventajas de las losas nervadas

Las losas nervadas, son una de las soluciones constructivas y estructurales más versátiles, eficientes y económicas de la actualidad.

Su uso extendido en edificaciones de muchos tipos es una de las más usualmente ocupadas en las edificaciones de varias plantas. 

Es además una solución para estructuras con pesos variables como garajes, autopistas a sobrenivel o losas de división piso-techo de edificios.

Dentro de las ventajas más importantes de este tipo de losas nervadas, tenemos:

Ventajas constructivas

  • En las losas nervadas, los esfuerzos de flexión y corte son relativamente bajos.
  • Los pesos se reparten en grandes áreas.
  • Permiten levantar y colocar muros divisorios libremente sin importar su altura.
  • Las losas nervadas pueden apoyarse sobre los pilares sin necesidad de trabes de carga entre pilares.
  • Por su estructura sólida, este tipo de losa resiste fuertes cargas concentradas. 
  • Las cargas se distribuyen de manera uniforme en grandes áreas a través de las nervaduras multidireccionales.
  • Las losas nervadas reticulares son más ligeras y rígidas que las losas macizas.
  • En cuanto a la necesidad de concreto, el volumen del colado es más reducido.
  • Las losas nervadas tienen una mayor duración de la madera de encofrado o cimbra, pues el concreto solo se adhiere a las nervaduras.
  • Por esta razón la madera puede usarse varias veces, lo que repercute en una significativa reducción de costos de construcción.
  • Las losas nervadas con un sistema reticular celulado le da a la estructura un aspecto mucho más agradable, de ligereza y esbelta línea.
  • Los entrepisos son planos por ambas caras y con ello se obtiene una apariencia mucho más limpia.

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Ventajas estéticas

  • Se aprovecha la altura real del piso al techo, lo que permite el paso de luz natural.
  • La superficie de acabados son óptimas para que se adhieran los revestimientos de superficie lisa y  sin grietas.
  • Se puede modular con claros cada vez mayores, esto permite una reducción sustancial del número de pilares en la estructura.
  • Proporciona un aislamiento acústico y térmico.
  • La construcción sin trabes visibles elimina el falso plafón o cielo raso.
  • Este tipo de losas nervadas pueden permitir los voladizos hasta los 3 y 4 metros.
  • Brinda mayor rigidez de los entrepisos.
  • Aporta gran estabilidad de las cargas dinámicas
  • Soporta cargas muy grandes.
  • Puede utilizarse en edificios de pocos niveles y  grandes edificaciones.

Elaboración de Losas Nervadas

Para la construcción de losas nervadas, se hace uso de encofrados de metal, en el caso que el arquitecto requiera de una losa con un lado inferior liso.

Para ello, se deben rellenar los espacios vacíos con bloques a modo de encofrado perdido o materiales de encofrado perdido.

En este caso, se recomienda elegir ladrillos de cemento aligerados que aporten volumen pero no peso.

Si el arquitecto no desea un acabado liso, puede simplemente retirar los casetones plásticos y dejar la obra como una de hormigón visto.

En tal caso, antes de elaborar losas nervadas, se debe seguir un procedimiento de fabricación de la siguiente manera:

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Encofrado

Antes de pensar en el vaciado de concreto o el aspecto final de las losas nervadas, se deben plantear la forma de los encofrados.

Estos se deben posicionar de forma que estén perfectamente nivelados con una superficie plana y resistente.

Es importante que el encofrado sea de una superficie lisa que no produzca trabas en el proceso de retirado del encofrado.

Además que las paredes del encofrado deben ser de tal resistencia que el agua del fraguado no afecte la constitución del encofrado.

Deben tener una fortaleza que permita el vaciado de concreto con grava gruesa, piedras o de mayor viscosidad.

Trazo de la retícula.

Se deben trazar las retículas sobre la cimbra del encofrado. Los espacios que corresponden a las hileras de los bloques deben considerarse.

Además se deben considerar las hileras de los cajones que forman los bloques, algunos constructores colocan reventones tomados desde los extremos.

Colocación de los bloques 

Se deben poner de manera simultánea al trazado de la retícula, con el manejo y la colocación de los bloques de encofrado perdido.

Al mismo tiempo se deben colocar los bloques siguiendo el patrón signado, estos se colocan a mano y se deja que se asienten sobre el encofrado.

Armado

Se puede obtener un recubrimiento ideal para el refuerzo de metal del encofrado antes del vaciado. Para esto, se debe poner una serie de calzas que se dispone una por cada bloque.

Sobre estas hiladas se posicionan las varillas de acero de refuerzo interior, esta disposición se colocan primero en un sentido y luego en el contrario.

A continuación se establecen los estribos en ambas direcciones, posteriormente se coloca el refuerzo superior, con un amarre en los estribos, la posición indicada en los planos constructivos.

La zona del capitel se debe emplazar cuidadosamente a través de la colocación del refuerzo.

Esta es la zona sometida a los máximos esfuerzos y se coloca su armado en  la base de las varillas rectas.

Las nervaduras de capitel que van entre pilares y las dos laterales, se deben colocar entre las dos varillas de abajo y las dos de arriba aumentando en el capitel.

Se deben colocar tantos refuerzos como se necesiten para tomar los esfuerzos en direcciones contrarias.

En las nervaduras centrales se debe disponer de sólo una varilla inferior y otra varilla superior. El armado dependerá principalmente del diseño y cálculo hecho con anterioridad.

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Instalaciones

Para poder introducir las instalaciones eléctricas, tuberías u otros elementos constructivos, se deben disponer sobre el bloque central.

Se deben de colocar las tuberías que requiera la instalación perforando las tuberías y ducterias luego del armado general y antes del vaciado.

Las instalaciones sanitarias se concentran en las zonas definidas y deben alojarse en esta zona.

Se pueden colocar las tuberías de la estructura sin usar plafones a menos que no se deseen tener visibles, en tal caso se recomienda un techo falso o cielo raso.

Colado de concreto

En las losas nervadas centrales, es decir,  las más angostas, se debe tomar en control el colado para asegurarse que se llene todo el ancho de la nervadura.

Una vez que el hormigón llega al nivel del rasado establecido, se debe pasar un elemento de rasado para establecer el nivel máximo.

En los colados interrumpidos deben dejarse juntas en los sitios de menor esfuerzo y aplicar vibración con instrumentos mecánicos o manuales.

Descimbrado 

El retirado del encofrado de las losas nervadas es fácil y rápido. La razón de la facilidad de retirado del encofrado es porque el material se adhiere solamente al concreto de las nervaduras.

Esto permite que se conserven de mucho mejor manera la madera o las formaletas de metal, lo que permite que duren más y que puedan reusarse.

Acabados

Las losas nervadas se pueden cubrir, enyesar, estucar o aplanar directamente sobre  la cara inferior de la losa.

La superficie del bloque y de las nervaduras tienen una excelente adherencia a este tipo de acabados. 

En la cara superior se puede colocar un friso muy delgado para terminar el acabado de la superficie y colocar el suelo definitivo.

Algunas obras se entregan con acabado pulido que se hace con una técnica especial que consiste en el pulido sobre el concreto semi fresco.

En las losas nervadas de azotea la impermeabilización se puede hacer con mantos asfálticos o cualquier material de impermeabilización.

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Losas nervadas: cálculo estructural

En este tipo de losas nervadas, el propósito es aligerar el peso propio del elemento constructivo.

Esto es especialmente importante en aquellos casos en donde el espesor es considerable y se construye con nervios de 70 cm de separación entre ejes.

Estos espacios inter nervios pueden dejarse libres o separados por bloques aligerados de arcilla, concreto ligero o poliestireno.

Los bloques reemplazan el área de concreto de una losa maciza. Por lo tanto aportan volumen pero no aportan peso a la obra. 

Esto permite otorgar a los entrepisos una buena aislación térmica así como acústica.

Una construcción compuesta de losas nervadas es sencilla ya que los bloques se colocan directamente sobre los encofrados y soportados por cerchas.

Estos encofrados deben respetar el nervio central por lo que se colocan bien alineados uno al lado del otro. Posteriormente se vacían las losas nervadas de tal forma que el nervio y la loseta se unan de forma monolítica.

La loseta debe tener un espesor mínimo y una distancia libre entre los bloques. Esta distancia no debe ser inferior a los 10 centímetros y debe ser de tal modo que pueda absorber los momentos de los empotramientos parciales.

Es por ello que se debe colocar una franja maciza entre la losa y la viga o el  muro portante.

Las losas nervadas livianas cuando se empotran a un muro o viga de carga, se deben estructurar de manera maciza para reducir  momentos negativos. 

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Diseño de losas nervadas ligeras

El diseño de losas nervadas ligeras se realiza de la misma manera que las losas macizas.

Se estructura 1 metro en direcciones ortogonales y la diferencia entre las losas se nota en el acero de refuerzo. 

Este acero que no se distribuye de manera uniforme sobre la superficie, por el contrario se concentra en los nervios. En estos nervios se colocan 1 o 2 barras de acero principal.

Las capas de compresión superiores se estipulan a un espesor superior a los 5 centímetros en los que se emplaza una armadura acerada.

La función de este estructurado es establecer una  armadura mínima de repartición, por retracción y por efecto de la temperatura. 

Las losas nervadas de una dirección deben llevar nervios transversales, de la siguiente manera:

  • 4 metros de luz con un  nervio transversal.
  • 6 metros de luz con dos  nervios transversales.

La dimensión de los nervios transversales y la armadura tendrán la mismas medidas que los nervios longitudinales incluyendo los anchos o estribos.

En la estructuración de losas nervadas que llevan bloques de relleno, estos deben diseñarse para cumplir con las normas constructivas.

Estas exigen en la mayoría de los países una  resistencia a la compresión nunca  inferior a la del concreto. Esto se establece así para evitar la rotura por esfuerzos excesivos a compresión.

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Método de Diseño de Losas Nervadas

En las losas nervadas, el método de diseño directo es un procedimiento de aproximación para analizar sistemas de losas en dos direcciones.

En este método se consideran las cargas gravitatorias y  la aplicación de este método se limita a las losas nervadas en dos direcciones.

Para un cálculo más preciso pero a su vez más complejo, muchos especialistas recomiendan usar el método del pórtico equivalente.

Limitaciones del método de diseño directo

  • El Método de Diseño Directo sólo es aplicable como una aproximación al cálculo de las losas nervadas y no como un cálculo preciso.
  • Por lo tanto, este método ofrece los siguientes límites matemáticos y prácticos:
  • La dirección debe tener tres o más tramos continuos
  • Los paneles de las losas nervadas deben ser rectangulares, además deben tener una relación entre la luz mayor y la luz menor no mayor que 2.
  • Las longitudes de las luces sucesivas en cada dirección no deben tener una diferencia mayor a ⅓ de la luz mayor.
  • Los pilares no deben estar desalineados en relación respecto a cualquiera de los ejes  de unión de las columnas sucesivas en más del 10% de la luz 
  • Las cargas deben estar distribuidas de manera uniforme y la sobrecarga no debe ser mayor que el doble de la carga permanente no mayorada.
  • Las losas nervadas en dos direcciones y con todos los lados apoyados en las vigas, la rigidez relativa de las vigas en dos direcciones debe cumplir los requisitos mínimos 
  • Es este método no hay posibilidad de hacer la redistribución de momentos negativos

Otros métodos de cálculo de losas nervadas

En la búsqueda de un cálculo de mayor exactitud, precisión y facilidad para el ingeniero y arquitecto, se plantean otros métodos de cálculo.

Para las losas nervadas de dos direcciones, reticuladas y vaciadas, se pueden utilizar:

Momento estático mayorado total para un tramo

Para losas nervadas de carga uniforme, el momento de diseño total “M” para un tramo de la franja de diseño se calcula combinando:

  • La combinación mayorada de carga permanente y sobrecargas
  • La luz libre, la cual  se define de manera directa entre las columnas u otros elementos de apoyo que tienen sección transversal rectangular.
  • La longitud, entre centros y transversal a la luz libre.
  • La distancia entre el borde y el eje del panel de losa

Momentos mayorados negativos y positivos

El momento estático total de un tramo se divide en momentos de diseño positivos y negativos.

En las losas nervadas los momentos en el tramo extremo de una placa plana o una losa plana sin vigas de borde. Es decir en los sistemas de losa sin vigas entre sus apoyos interiores y sin viga de borde.

Momentos mayorados en las franjas de columna

Los momentos mayorados positivos y negativos de losas nervadas se calculan para ser resistidos por una franja de columna.

Estos momentos dependen de la rigidez relativa de las vigas en relación a las losas y en relación al ancho de la luz del panel en la dirección analizada.

El porcentaje de los momentos mayorados totales negativos y positivos se pueden calcular usando diferentes tablas.

Para calcular las franjas de estos momentos se debe tomar en consideración una franja que contemple momentos negativos interiores, momentos negativos exteriores y momentos positivos.

Momentos mayorados en las vigas 

Cuando en una franja de diseño hay vigas transversales entre los pilares, el momento mayorado asignado a la franja del  pilar se debe distribuir.

Esta distribución se debe hacer entre la losa y las porciones de viga de la franja del pilar.

Momentos mayorados en las franjas intermedias

En las losas nervadas, las fracción de los momentos mayorados no asignados  a las franjas del pilar deben ser resistidos por las dos semi franjas del diseño.

Momentos mayorados en pilares y muros portantes

Los pilares y muros portantes deben resistir cualquier momento negativo transferido por el sistema de losas nervadas.

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