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Entrepisos Sin Vigas – El avance del diseño y cálculo estructural para los Ingenieros Civiles

La Tierra nos pide a gritos que minimicemos las emisiones de CO2.

Por otro lado, el mercado inmobiliario requiere una optimización cada vez mayor de costos para ser competitivo.

Ambas demandas, la de la naturaleza y la del mercado, en este caso, parecieran ser compatibles, ya que si logramos reducir el consumo de acero y hormigón en las estructuras que nosotros proyectamos, estamos reduciendo la huella de Carbono.

Como diseñadores estructurales, tenemos a nuestro alcance fundaciones, elementos verticales, y entrepisos. Analicemos este último.

Las desarrollistas, para asegurar su rentabilidad, necesitan obtener la mayor cantidad de unidades posibles. Es por ello que demandan trabajar con paquetes estructurales lo menores posibles ya que perder 20 cm por piso, en un edificio de 15 pisos, significa perder un piso completo de departamentos. Así las vigas placa o cinta resultan ser de gran utilidad al tener el mismo espesor que la losa.

Ahora bien, si observamos cómo los entrepisos se deforman tanto in situ como en software de elementos finitos, al igual que sus esfuerzos, es posible visualizar un comportamiento en el cual estos componentes no lograrían tener la rigidez necesaria para que las losas descarguen en ellos. Entonces, si bien estamos acostumbrados a concebir las estructuras como losas que descargan en vigas, vigas que descargan en columnas, y columnas que descargan en fundaciones, en el caso de vigas placas, ¿realmente se comportan así?

Ahora pensemos en el conjunto columna – viga placa – columna. Imaginemos que un agente externo somete a nuestro conjunto a esfuerzos horizontales ¿Realmente ese conjunto ayudará a resistir estos esfuerzos?

Mi objetivo es demostrar que las vigas placa en un entrepiso no aportan significativa rigidez ni ante cargas gravitatorias, ni ante esfuerzos horizontales; que existe un error conceptual en la interpretación de la misma, y que las estructuras que se interpretan de esa forma, en realidad están resistiendo de un modo distinto, si es que pueden.

¿Qué pasa con los entrepisos con vigas cinta?

Ante cargas gravitatorias, el entrepiso se comporta como si las vigas cinta no estuvieran. Esto puede corroborarse rápidamente con un modelo en elementos finitos, pero es suficiente con observar la deformación del entrepiso una vez que se lo desapuntala. La deformación instantánea o elástica evidencia que la losa no encuentra un elemento de mayor rigidez en donde se encuentra la viga cinta.

Ante esfuerzos horizontales, el problema es más complejo ya que si se considera a las vigas cinta aportando rigidez lateral, y en efecto no existe una estructura capaz de absorber los esfuerzos horizontales, la distorsión de piso para el sismo de diseño podría hacer que la estructura colapsara por el efecto P-Delta. Algunos autores afirman que es factible trasladar la estructura de arriostramiento a la periferia del edificio, en donde se puede trabajar con mayores alturas de vigas o con tabiques, dejando que el sistema interior se encuentre limitado principalmente al soporte de acciones verticales (Reboredo, 2016).

El rol del diseño estructural:

Un buen diseño estructural que jerarquice las funciones resistentes permite separar la estructura sismorresistente de aquella que resiste las cargas gravitatorias, garantizando la seguridad estructural y reduciendo en simultáneo el consumo de acero y hormigón.

¿Qué puede pasar?

Se presentan errores conceptuales tanto para el funcionamiento del entrepiso, como para el del edificio. El entrepiso se limita sólo al soporte de acciones verticales. Las vigas cinta no limitan las deformaciones de la losa por su falta de rigidez, con lo cual la carga lineal que les llega es, básicamente, la que le correspondería a esa franja de losa si la viga cinta no estuviera.

Es decir, si la rigidez relativa es baja, la resistencia requerida también lo es.

Esto en un modelo es fácil de ver, y lo que sucede es que las vigas cinta presentan esfuerzos bajos, fácilmente absorbibles con las cuantías mínimas exigidas por el CIRSOC 201.

Aunque resulte obvia la aclaración, el software está funcionando bien, y el problema es conceptual. No es necesario engañar al modelo para que las vigas cinta reciban mayores esfuerzos, porque el entrepiso en la realidad no se va a comportar así. Este error conceptual conduce a deformaciones mayores a las esperadas, que se traducen, por ejemplo, en el estallido de mampuestos y el desprendimiento de zócalos.

El entrepiso sólo puede ser parte del sistema sismorresistente como diafragma. Las vigas cinta son parte del entrepiso.

Los problemas

El principal problema es la falta de seguridad estructural.

El segundo problema es que no se satisface ninguna de las dos demandas que mencioné al principio: la reducción de acero que conduce a minimizar la huella de Carbono no se cumple porque se usa un exceso de acero en el empleo de estas vigas; no se cuida la economía de los desarrollistas al no ahorrar en materiales como acero en una estructura que tampoco va a cumplir su función.

La solución

Nosotros consideramos posible trabajar con entrepisos sin vigas. Realizamos un diseño estructural basado en la comprensión del funcionamiento de las estructuras.

Mediante el análisis estructural de un modelo de elementos finitos, dotando a la estructura de componentes con la rigidez necesaria, pueden utilizarse entrepisos sin vigas y el edificio cumpliría con los requerimientos de la normativa vigente ante cargas gravitatorias y acciones sísmicas, en simultáneo. Logrando fundamentalmente el ahorro en el consumo de acero.

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