Es importante como ingeniero civil, arquitecto o aquel interesado en construcción tener conceptos claros acerca las losas de hormigón armado que se utilizan frecuentemente en edificaciones, además, es fundamental tener conocimiento de los diferentes tipos de losas de hormigón armado según sus aplicaciones, puesto que son elementos necesarios en la estructura de cualquier edificación. En este artículo se darán conceptos y se desarrollará información general acerca las losas de hormigón armado, sus principales tipos, características, métodos constructivos generales, ventajas y desventajas, con un enfoque técnico y orientado a la ejecución de diferentes proyectos constructivos.
¿Qué es una losa de hormigón armado?
Es necesario comprender el significado, en este sentido daremos nuestro concepto: Una losa de hormigón armado es un elemento estructural horizontal utilizado como componente dentro la estructura de edificaciones, diseñado y construido para resistir cargas, transmitiéndolas hacia sus apoyos: Vigas, Columnas, Muros; al ser un elemento plano funge como superficie de suelo o techo en las diferentes edificaciones, las cargas que actúan sobre las losas son aplicadas directamente. Está compuesta por una mezcla de hormigón y acero de refuerzo, donde el hormigón proporciona resistencia a la compresión y el acero absorbe los esfuerzos de tracción, flexión.
Habiendo reforzado el concepto de losa de hormigón, a continuación, se citan los tipos de losas de hormigón armado, y se desarrolla información sucinta de cada una:
- Losas macizas de hormigón armado
- Losas aligeradas: reticuladas o nervadas (Losas en dos direcciones – Losas en una dirección)
- Losas postensadas
- Losas prefabricadas
1. Losas macizas de hormigón armado
Características:
• Se componen de una placa sólida de hormigón, son losas llenas o de sección llena con refuerzo de acero distribuido uniformemente en ambas direcciones.
• El espesor comúnmente varía entre 10 cm y 30 cm, dependiendo de la carga que deba soportar y la luz entre apoyos, se debe prestar atención a la normativa base de diseño, misma que hará referencia a las dimensiones mínimas y máximas aceptadas.
• El refuerzo principal se coloca en la parte inferior para resistir los momentos flectores, y en la parte superior es necesario para resistir los momentos negativos presentes.
Método constructivo:
• De manera general se utiliza un encofrado (de madera, encofrado metálico) continuo que cubrirá toda el área de la losa a construir.
• Se coloca la armadura de acero de refuerzo en la parte inferior y superior de la losa según los planos de detalle, esquemas de armaduras, respetando las cuantías definidas por el cálculo estructural.
• El hormigón de resistencia especificada se vierte en sitio, y luego se vibra – compacta, para posteriormente nivelarla asegurando una distribución uniforme en toda la superficie de la losa.
Usos comunes:
• Edificaciones residenciales y comerciales con luces pequeñas a medianas.
• Aplicaciones donde se requieren superficies planas y uniformes, donde se pueden montar depósitos de agua, estructuras y equipos pesados (Ej: Hospitales).
Ventajas:
• Sencillez en el diseño y construcción.
• Mayor soporte y distribución uniforme de cargas.
• Se adapta a una amplia variedad de aplicaciones estructurales dentro diferentes edificaciones.
Desventajas:
• Incremento del peso propio de la estructura, repercutiendo en dimensiones mayores de elementos estructurales inferiores, Ej. columnas y cimentaciones.
• Incremento del volumen de materiales, incrementado directamente el costo en cuanto a hormigón y acero de refuerzo.
• Si se utiliza en luces grandes, el espesor y la cantidad de acero requeridos aumentan significativamente.
2. Losas aligeradas: Losa reticulada en dos direcciones
Características:
• Este tipo de losas combina una serie de nervios de hormigón armado en dos direcciones (vigas de sección reducida en ambos sentidos), formando retículas o entramados, existiendo espacios vacíos entre ellos que pueden llenarse con bloques de material liviano (casetones fijos, poliestireno expandido) o simplemente dejarse como espacios vacíos (aplicación de casetones recuperables); estas losas también se conocen también como losas casetonadas o sistemas de losa con casetón.
• Los nervios actúan como vigas de dimensiones pequeñas, distribuyendo las cargas hacia los apoyos.
• El espesor total varía según la luz, pero se reduce el uso de hormigón sólido al aligerar la losa.
• En la parte final del acabado se utiliza una capa de compresión, aplicada sobre la losa (parte superior) que tiene como función absorber y distribuir esfuerzos sobre la losa, se utiliza acero de refuerzo para efectos de retracción y dilatación.
Método constructivo:
• Se utiliza un encofrado específico (de madera, encofrado metálico), mismo que debe permitir la posibilidad de formar los nervios que serán soportados y los bloques de material ligero.
• Se colocan varillas como acero de refuerzo, que resultan embebidos al momento de verter el hormigón formando los nervios.
• El hormigón se vierte en los nervios y en la capa superior de la losa (capa de compresión).
Usos comunes:
• Edificaciones con luces medianas a grandes (4 a 8 metros), se debe prestar atención a la normativa base de diseño, misma que hará referencia a las dimensiones mínimas y máximas aceptadas.
• Oficinas, centros comerciales, estacionamientos.
Ventajas:
• Reducción considerable del peso propio de la losa aligerada en comparación con una losa maciza (losa llena).
• Permite cubrir mayores luces sin necesidad de aumentar demasiado el espesor de la losa, a diferencia de una losa maciza.
• Menor volumen de hormigón y acero estructural utilizado, lo que resulta en una disminución de costos, trayendo beneficio económico en el proceso de ejecución del proyecto constructivo.
Desventajas:
• Mayor complejidad en la construcción debido a la diferencia en la forma del encofrado y la colocación de bloques ligeros.
• Mayor tiempo de ejecución comparado con una losa maciza.
• Menor soporte a impactos o cargas fijas debido a los vacíos dentro de la losa aligerada.
3. Losas aligeradas: Losa nervada en una dirección – Losa de Vigueta y bovedilla
Características:
• Este tipo de losas combina una serie de nervios de hormigón armado en una dirección, dejando vacíos entre ellos que pueden llenarse con bloques de material liviano o simplemente dejarse como espacios vacíos; en este caso pueden utilizarse también viguetas prefabricadas (Viguetas pretensadas).
• Los nervios actúan como vigas de dimensiones pequeñas, distribuyendo las cargas hacia los apoyos.
• El espesor total varía según la luz, pero se reduce el uso de hormigón sólido al aligerar la losa.
• Al igual que en el caso anterior, también en la parte final del acabado se utiliza una capa de compresión, aplicada sobre la losa (parte superior) que tiene como función absorber y distribuir esfuerzos sobre la losa, se utiliza acero de refuerzo para efectos de retracción y dilatación.
• Las viguetas pretensadas generalmente vienen acompañadas de especificaciones realizadas por el proveedor, incluyen indicaciones acerca dimensiones de bovedillas.
Método constructivo:
• Se instala un encofrado específico que permite formar los nervios y los bloques aligerantes.
• Se colocan varillas de refuerzo dentro de los nervios.
• El hormigón se vierte en los nervios y en la capa superior de la losa (capa de compresión).
• En el caso de losas alivianadas conformadas por viguetas y bovedilla, se elimina el encontrado total de contacto, requiriendo apuntalamiento al centro de ejes de vigueta, haciendo que la construcción se ejecute más rápido.
Usos comunes:
• Edificaciones con luces pequeñas a medianas (hasta 6 metros, según especifique el proveedor de viguetas pretensadas).
• Oficinas, centros comerciales, estacionamientos.
Ventajas:
• Reducción significativa del peso propio de la losa en comparación con una losa maciza.
• Permite cubrir luces sin necesidad de aumentar demasiado el espesor de la losa.
• Menor consumo de hormigón, lo que resulta en una solución más económica.
• Rapidez en la ejecución al utilizarse viguetas prefabricadas.
Desventajas:
• No aplicable en luces grandes.
• Menor resistencia a impactos o cargas concentradas debido a los vacíos dentro de la losa.
4. Losas postensadas
Características:
• Se utilizan cables de acero de alta resistencia, colocados antes de verter el hormigón, se tesarán después del vertido y cumplido un determinado tiempo de fraguado del hormigón (especificado), se debe prestar atención a la normativa base de diseño, misma que hará referencia a las dimensiones mínimas y máximas aceptadas en cuanto a espesores de losa se refiere.
• El postensado someterá a esfuerzos de compresión en la losa, que una vez puesta en servicio contrarrestara los esfuerzos de tracción que normalmente causarían fisuras.
Método constructivo:
• De manera general se utiliza un encofrado (de madera, encofrado metálico) continuo que cubrirá toda el área de la losa a construir.
• El hormigón se verterá cuando los ductos estén colocados dentro de la losa, los cables se instalarán en los mencionados ductos.
• Después de que el hormigón alcance la resistencia especificada, los cables se tesaran mediante gatos hidráulicos, hasta alcanzar las fuerzas de tesado de diseño.
• Los cables tensados se anclan en los bordes de la losa, mediante placas y cuñas de anclaje.
Usos comunes:
• Edificaciones con grandes luces, como puentes, edificios comerciales, estacionamientos, y estructuras sometidas a esfuerzos mayores donde se requiere minimizar el número de columnas.
• Ideal para estructuras con requisitos arquitectónicos que exigen espacios amplios sin apoyos intermedios.
Ventajas:
• Permite reducir el espesor de la losa en comparación con una losa maciza o llena, repercutiendo en una disminución del peso propio de la estructura.
• Excelente comportamiento ante la aplicación de cargas en luces largas (mayores a 8 metros).
• Controla las fisuras al inducir compresión en la losa.
• Menor deformación bajo cargas debido a la acción de postensado.
Desventajas:
• Costo elevado debido al uso de cables de alta resistencia y equipo especializado para el tensado.
• Requiere mano de obra altamente calificada, especializada y equipos específicos.
• Mantenimiento adicional a lo largo de la vida útil, ya que las pérdidas de tensión deben controlarse.
5. Losas prefabricadas
Características:
• Generalmente construidas por proveedores de servicio fuera del proyecto, en fábricas especializadas, para posteriormente transportase e instalarse en la obra.
• Pueden ser macizas o aligeradas, combinadas con una capa superior de hormigón vertido in situ (capa de compresión).
• Los fabricantes pueden tener losas prefabricadas tipo, con especificaciones en cuanto a soporte de cargas y colocación; también pueden fabricarse losas según proyectos específicos.
Método constructivo:
• Las losas son construidas por fabricantes especializados en plantas industriales y luego se transportan al sitio de proyecto.
• Se colocan sobre vigas o muros y, generalmente, se vierte una capa de compresión para integrarlas a la estructura.
Usos comunes:
• Edificaciones con un enfocadas en la reducción del tiempo de construcción, como viviendas de interés social, edificios de oficinas y centros comerciales.
• Proyectos en los que se requiere mayor eficiencia.
Ventajas:
• Reducción de los tiempos de ejecución del proyecto en su integridad.
• Alta calidad de acabado debido a la fabricación controlada según estándares de una planta especializada.
• Reducción de mano de obra en el proyecto.
Desventajas:
• Costo adicional por el transporte de las losas, logística e instalación en el proyecto.
• Limitaciones en el diseño y personalización debido a la producción tipo (en serie).
• Requiere grúas y equipos pesados para la instalación.
Consideraciones para la elección de losas de hormigón armado
Habiendo presentado en párrafos anteriores información general acerca los diferentes tipos de losas de hormigón armado, es necesario tener las siguientes consideraciones para una toma de decisión acertada en cuanto a las distintas opciones a elegir.
• Comportamiento estructural: Las losas deben diseñarse considerando las cargas que soportaran (vivas, muertas, sismo, dinámicas, etc.), las luces, y el comportamiento a largo plazo, definidos por el objetivo a cumplir de la edificación.
• Eficiencia constructiva: El tiempo y complejidad en la ejecución de la losa, definiéndose por el plazo establecido para la conclusión del proyecto.
• Presupuesto y tiempo: La elección entre los tipos de losas de hormigón armado, influirá directamente en el presupuesto global de la estructura de la edificación, tanto en términos de materiales, mano de obra, como en el cronograma de ejecución del proyecto constructivo. Ej: Losas prefabricadas y postensadas pueden ser más costosas, pero reducen los tiempos de ejecución y los costos directos e indirectos.
En resumen, la selección una losa de hormigón adecuada depende de un equilibrio entre la capacidad de soporte estructural, el costo, el tiempo de ejecución y las necesidades específicas de cada proyecto en particular.
