¿Cómo controlar la flecha de vigas y losas de hormigón armado?

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En la mayoría de los casos, el diseño de vigas y losas de hormigón armado está dictado por la deflexión más que por la resistencia. Este artículo describe varias estrategias para controlar la deflexión de vigas y losas de RCC. Cuando estas opciones se implementan correctamente, los resultados son más rentables en comparación con los elementos que requieren una rehabilitación costosa como resultado de exhibir deflexión o elementos diseñados para deflexión innecesaria. Para evaluar completamente estas técnicas, los diseñadores necesitan conocer los niveles de tensión en los elementos de hormigón armado. Si el elemento de hormigón está fisurado o completamente fisurado. Un elemento de hormigón se considera totalmente fisurado si el momento aplicado a la parte positiva es mayor que el doble del momento de fisuración. Además, se analizan todas las opciones en términos de su impacto en la deflexión, la cantidad aproximada de reducción de la deflexión y la aplicación de estas técnicas en las condiciones adecuadas. Estas opciones se dividen en tres categorías principales, que incluyen técnicas de diseño, técnicas de construcción y selección de materiales. Este artículo analiza las opciones de diseño para reducir la deflexión.

¿Cómo reducir la flecha de las vigas y losas de hormigón armado?

A continuación se presentan técnicas de diseño para reducir la deflexión en vigas y losas de hormigón armado.

• profundizar un elemento
• ampliar la membresía
• Introducir refuerzo de compresión
• añadir refuerzo de tensión
• Aplicar o aumentar el pretensado
• modificar la forma de la estructura
• Revisión de las normas de límite de deflexión

Vigas y losas RCC más profundas

Aunque puede ser difícil o imposible cambiar las dimensiones de los elementos de hormigón después de que se haya establecido el diseño del edificio, existen circunstancias en las que se puede aumentar el canto de la viga. Se afirma que la reducción en la deflexión es aproximadamente igual a la profundidad efectiva al cuadrado. [I = nA_s (1-k) jd² almost = d²] Agrietado y aproximadamente igual al cubo de la relación de las profundidades totales [I = (bh³)/12 almost = h³] Para secciones no fisuradas. El aumento de la rigidez debido al aumento de la profundidad es más efectivo para las secciones transversales rectangulares sin fisuras en comparación con las secciones transversales en T sin fisuras. Esto se debe a que el patín no cambia y el efecto del patín es constante sobre la rigidez sin grietas y no proporcional al aumento de la profundidad. Cuando la profundidad de la sección aumenta hasta un punto que puede conducir a una reducción en la tensión de tracción, la sección fisurada se vuelve parcialmente fisurada o no fisurada y la rigidez del elemento aumenta considerablemente. Finalmente, la rigidez de un elemento no fisurado puede ser tres veces mayor que la de un elemento parcialmente fisurado.

Seleccione la sección de miembro más ancha de la viga RCC

Si no hay grietas en el elemento, aumentar el ancho de la sección aumentará la rigidez proporcionalmente. Sin embargo, aumentar el ancho de un miembro fisurado no aumenta significativamente la rigidez del elemento a menos que se evite que el área se agriete después del ensanchamiento. Este método no se puede implementar para losas o miembros que tienen límites físicos en su ancho. No obstante, esta opción es aplicable y muy eficaz para aumentar la rigidez cuando las consideraciones arquitectónicas impiden cambiar la altura de la viga.

Introducir refuerzo de compresión en vigas y losas de RCC

Agregar barras de compresión de acuerdo con el procedimiento del Código ACI no tiene efecto sobre la deflexión inmediata, pero reduce a la mitad la deflexión a largo plazo. Por ejemplo, si las deflexiones a corto y largo plazo de un elemento son de 25 mm y 12 mm respectivamente (la deflexión total es de 37 mm), agregar un 2 % de refuerzos a compresión reduce la deflexión a largo plazo en un 50 %, la deflexión total de el miembro es de 12.5 mm será 24,5 mm. Si lo coloca cerca de la superficie de compresión aumentará el efecto de refuerzo del acero de compresión. Por lo tanto, este método afecta más a las vigas de gran altura que a las vigas o losas de poca profundidad si ambos miembros tienen el mismo recubrimiento de hormigón. Aunque esta opción funciona para todos los miembros en flexión, es prácticamente efectiva para vigas en T donde el eje del nervio está cerca del plano de compresión y es muy beneficiosa.

Agregar refuerzo de tensión a vigas y losas RCC

Agregar una barra de tensión es bastante efectivo, y aumentar el acero en una sección totalmente fisurada reduce la deflexión (deflexión inmediata y a largo plazo) casi proporcionalmente. Por el contrario, agregar acero de tensión a la deflexión de la sección no fisurada tiene poco efecto. Por ejemplo, si un elemento tiene una deflexión de 3,8 cm, agregar un 50 % de refuerzos de tensión al miembro reducirá la deflexión a aproximadamente 2,8 cm. El límite máximo de refuerzo recomendado por el Código ACI no debe excederse agregando acero de tracción. Este método funciona muy bien debajo de losas macizas y nervadas reforzadas. No adecuado o limitado para vigas fuertemente reforzadas a menos que se agregue acero de compresión. Finalmente, la mejora de la congestión es posible si se decide aplicar esta técnica.

Aplicar o aumentar el pretensado

La mayoría de los elementos pretensados ​​están diseñados para equilibrar las cargas aplicadas. Esto significa que la reacción hacia arriba de los tendones pretensados ​​es aproximadamente igual a las cargas muertas y otras cargas continuas y persistentes. La deflexión debida a la carga viva es la misma para las secciones de hormigón armado normal y pretensado. El pretensado mantiene el elemento sin fisuras, de lo contrario se agrieta pero se flexiona menos bajo la carga viva. Además, reducir el tamaño de los elementos para aprovechar el pretensado da como resultado deflexiones significativamente mayores como resultado de las cargas aplicadas. Por lo tanto, para cargas útiles livianas, las relaciones entre la losa del piso y el techo se limitan a 48 y 52, respectivamente. Si la relación de carga viva a carga muerta es grande, la relación de luz a profundidad debe reducirse proporcionalmente para lograr el rendimiento de deflexión deseado. Finalmente, si el elemento se pretensa solo para proporcionar suficiente deflexión, no es necesario equilibrar la carga muerta total y el elemento puede agrietarse parcialmente.

Modificar la geometría de la estructura

Esta opción le permite agregar elementos de cruce para crear un sistema bidireccional, aumentar la cantidad de columnas para reducir la longitud del tramo y aumentar el tamaño de las columnas para proporcionar una restricción más fuerte en los miembros de flexión. La última opción tiene un impacto particular en los tramos finales.

Confirmación de los estándares de límite de deflexión

En situaciones donde la cantidad de deflexión de un miembro excede el límite de deflexión, una opción es revisar el límite de deflexión para ver si es un límite innecesariamente estrecho. Si el análisis y la experiencia demuestran que se puede aumentar el estándar del límite de deflexión, no es necesario aplicar otras medidas. La mayoría de los códigos de construcción no establecen límites absolutos para la deflexión. El ingeniero debe decidir la utilización de las recomendaciones proporcionadas por los códigos de construcción en la ocupación del edificio o las condiciones de construcción.
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