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Capítulo 12 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 y 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). 339
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Figura 12-1. Techos tradicionales de diferentes materiales.
340
Figura 12-2. Las cargas en la losa se distribuyen a los apoyos en una dirección.
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
Figura 12-3. Las cargas en la losa de distribuyen a los apoyos en dos direcciones.
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 341
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Figura 12-4. Losas en una dirección.
alargada o los apoyos están dispuestos paralelamente, con
En este capítulo se tratarán solamente losas o techos cons-
separaciones entre sí, pequeñas en comparación con su
truidos por métodos industriales, de geometría plana,
longitud, apoyadas en un solo sentido.
seleccionando el caso de losa maciza de concreto reforza-
342
Figura 12-5. Ejemplo típico de losa de concreto reforzado, que presenta el caso de un tablero rectangular donde todos los bordes reciben carga.
do 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).
Figura 12-6. Losa de vigueta y bovedilla.
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 343
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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.
Figura 12-7. Losa de concreto reforzado. 344
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.
Figura 12-9. Losa de cubierta y entrepiso.
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.
Figura 12.8. Losa cuadrada y rectangular.
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 345
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Tabla 12-1. Determinación de peraltes en losa de entrepiso.
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 346
Tabla 12-2. Determinación de peraltes en losa de azotea.
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 tra-
Tabla 12-3 Número y separación de varillas necesarias en la losa
Dirección claro corto
Dirección claro largo
Claro libre de la losa (m)
Espesor de losa (cm)
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
3.75
4.00
Refuerzo lecho superior borde continuo
8
# 3020
#3020
-
-
-
-
-
10
-
#3020
#3020
#3020
-
-
-
12
-
-
#3020
#3030
#3030
#3030
3020
Refuerzo lecho inferior centro claro
8
#3020
#3020
-
-
-
-
-
10
-
#3030
-
-
-
-
-
12
-
-
-
-
#3030
#3020
#3020
Refuerzo lecho superior borde discontinuo
8
#3020
#3020
-
-
-
-
-
10
-
#3030
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#3020
-
-
-
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-
#3030
#3030
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#3020
#3020
Refuerzo lecho superior borde continuo
8
#3020
#3020
-
-
-
-
-
10
-
#3030
#3020
#3020
-
-
-
12
-
-
#3030
#3030
#3030
#3020
#3020
Refuerzo lecho inferior centro claro
8
#3020
#3020
-
-
-
-
-
10
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#3030
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#3030
-
-
-
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-
-
#3030
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Refuerzo lecho superior borde discontinuo
8
#3020
#3020
-
-
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-
-
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#3030
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#3020
-
-
-
12
-
-
#3030
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#3030
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#3020
Nota: Las celdas de la tabla que no tienen armado corresponden a condiciones no recomendables. 347
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Figura 12-10. Varillas de refuerzo en el lecho superior e inferior de la losa.
bajadores de la construcción mientras el concreto alcanza un fraguado y resistencia final.
Estos bastones se colocarán con las dimensiones mostradas en la figura 12-11.
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.
Se repetirá la misma operación para todos los tableros pero ahora en la dirección perpendicular.
348
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
Figura 12-11. Bastones para una losa de concreto.
adecuada será aquella que corresponde al tamaño máximo
de concreto fabricados especialmente para ese fin con
de la grava (agregado grueso) que se usará, que para
alambre ahogado. No es recomendable el uso de piedras o
casos como losas de uso habitacional es comúnmente de
pedazos de madera (figura 12-12).
15 mm.
El armado del lecho superior se hará con bastones o vari-
La separación debe darse con elementos separadores que
llas rectas dependiendo de la cantidad necesaria, según la
no se muevan fuera de su lugar durante el colado y pueden
tabla 12-3, en cada borde de la losa, con las dimensiones
ser pedazos de varilla amarrado o bien pequeños bloques
indicadas en la figura 12-13. 349
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Figura 12-12. Calzas de varillas del lecho superior.
Figura 12-13. Longitud de las varillas “bastones” para cada borde de la losa. 350
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. figura 12-14. 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) Tabla 12-4. Refuerzo de losa con malla soldada Refuerzo en ambos claros Claro corto (m)
2.50
3.00
3.50 4.00
Claro largo (m)
Espesor de losa (cm)
Lecho inferior Centro de claro
Lecho superior Borde continuo y discontinuo
2.50
8
66-66
66-66
3.00
8
66-66
66-66
3.50
10
66-44
66-44
4.00
10
66-44
66-44
3.00
10
66-44
66-44
3.50
10
66-44
66-44
4.00
10
66-44
66-44
3.50
10
66-44
66-44
4.00
12
66-44
66-44
4.00
12
66-44
66-44
Figura 12-14. Borde de losa de orilla. 351
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Figura 12-15. Silletas para calzar las varillas del lecho superior.
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 352
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
Figura 12-16. Escantillón para controlar el espesor de la losa.
Figura 12-17. Apisonado del concreto
durante siete días, con el objeto de que el material no pierda bruscamente su contenido de humedad, se presenten fisuras indeseables y no alcance la resistencia esperada. (figuras 12-18 a, b y c). 353
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Figura 12-18. a) Curado del concreto por humedecido constante
b) Curado y protección del colado con papel o cartón
Losas de vigueta y bovedilla Se forman básicamente por dos elementos prefabricados, la vigueta y la bovedilla, sobre los cuales se vacía una losa 354
c) Curado y protección del colado con polietileno
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 1219). 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-
Figura 12-19. Viguetas de concreto pretensadas de alma llena o reforzadas de alma abierta. 355
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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 resisten-
Figura 12-20. Viguetas pretensadas de alma llena. 356
cia 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).
Figura 12-21. Tipos de bovedillas
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 12-24 ).
Se colocan las bovedillas, procurando que queden bien asentadas y ajustadas, tanto como sea posible. (figura 1225). Se hacen las instalaciones eléctricas y sanitarias. (figura 12-26) 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 entre 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) 357
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Figura 12-22. Apuntalamiento para las viguetas para claros mayores de 3 metros. 358
Figura 12-23. Es muy importante especificar la carga que resistirá la losa y el claro libre entre apoyos
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Figura 12-24. Alineamiento de las viguetas
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Figura 12-25. Montaje de bovedillas
Figura 12-26. Instalaciones.
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Figuras 12-27. Colocar tablones entre las viguetas.
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Figura 12-28. Colocar la malla electrosoldada y calzarla Figura 12-29 Amarre de la malla a la varilla superior de la vigueta.
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.
Tabla 12-5 Espesor de capa de compresión y refuerzo de malla soldada Claro de la losa (m)
Espesor capa de compresión (cm)
Malla soldada
³ 4.0
3
66-1010
> 4.0 y < 5.50
4
66-1010
> 5.50 y < 8.0
5
66-88
> 8.0
6
66-88 363
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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. (figura 12-31). Figura 12-30. Colado de la capa de compresión.
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 364
Figura 12-31. Entrepiso plano.
Cubiertas
• Cubierta de pabellón: se utiliza cuando la planta tiene forma poligonal y la pendiente es pequeña.
Llamamos cubierta al entramado inclinado que cierra por la parte superior una casa y la protege de los agentes atmosféricos, dando aislamiento acústico y térmico al local.
• Agujas o flechas: con planta poligonal y la pendiente muy pronunciada.
Sus formas pueden ser muy variadas:
• En diente de sierra: se forma por faldones de distinta pendiente.
• A un agua: es la más sencilla, formada por solo un faldón. • A dos aguas: se compone de dos faldones en lados opuestos. • A tres aguas: formada por tres faldones
Figura 12-32. Cubierta con diferentes materiales.
Figura 12-33. Tipos de cubierta. 365
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