1. PLACAS DE CIMENTACION RIGIDAS vs PLACAS FLEXIBLES: COMO DIFERENCIARLAS

Seguiremos el tema de losas y diafragmas rgidos o flexibles por partes para poder insertar grficos.En este artculo veremos cmo podemos diferenciar una losa o placa de cimentacin.Podemos tener diferentes configuraciones de columnas y muros sobre el terreno, pero como saber si la placa es rgida o flexible?.Para que una placa de cimentacin sea rgida:-Debe predominar el Diseo por Corte o Punzonado. Esto es lgico porque cuando diseamos por flexin el elemento adquiere resistencia pero sigue siendo deformable.-El espesor de la placa debe ser lo suficiente grande como para que la placa soporte los esfuerzos tangenciales sin la participacin del acero de corte.-Columnas adyacentes no deben variar en ms de 20% en sus cargas.-El espaciamiento entre columnas adyacentes no sea mayor de 20% y sea inferior a: S .Le/2 + bDonde b es el ancho de la columna y Le = Raiz cuarta(4Ec.I/KB)Debemos darnos cuenta que es incorrecto decir que una placa es rgida o flexible. Lo son con respecto al terreno. Por esa razn en el clculo de Le aparece la constante elstica del suelo.En las zonas sismicas es preferible que las placas y cimientos sean rigidos para que integren los elementos portantes y compatibilicen los desplazamientos laterales. Esto ultimo significa que al estar acoplados los elementos estructurales a un cimiento que no puede alabearse, solo desplazarse, dichos elementos se desplazaran en su base todos al tiempo. El cimiento sera elautobus y los elementos estructurales, los pasajeros.

2. DIAFRAGMAS RGIDOS Y FLEXIBLES

Formas de Desplazamiento y giro de un Diafragma RigidoLo que nos viene a la mente desde que mencionan las palabras Diafragma Rgido es pensar en losas bien peraltadas, no? Sin embargo existen otros factores a tomar en cuenta.Aunque cumplamos los requerimientos de diafragma rgido existen otras condiciones a cumplir como son las condiciones de conexin que deben garantizar la transferencia de las cargas desde el diafragma a los elementos portantes.FEMA exige una relacin entre los lados de las losas no mayor de 5. Otras escuelas asignan 4. En caso de que sea mayor debe realizarse el clculo que demuestre que su comportamiento es rgido. Tambien cuando existen formas no rectangulares recomendaciones de hasta donde se puede permitir (Ver Reglamentos sismicos locales).

Se ha notado en los diferentes sismos ocurridos en los ltimos anos que si esto no se cumple se generan fuerzas que alabean la losa, por lo que es preferible colocar juntas de separacin. Igualmente para los muros.

Tener cuidado con la presencia de huecos (Ver Estructuraciones Recomendadas para Zonas Ssmicas).El espesor en losas planas y nervadas no debe preocupar mucho ya que comnmente los espesores de las planas son mayores oigual a 10 cm y en las nervadas el equivalente es tambin mayor de 10 cm.

Un criterio tambien es considerar diafragma como flexible si la deformacion del mismo es mayor que 2 veces el desplazamiento lateral diferencial del piso, usando las cargas del analisis de cargas laterales equivalentes.Muchos autores dicen que las losas en colaboracin se considere como flexible y hemos ledo investigaciones comparativas (Miguel Rodrguez, Oscar Lpez, Universidad Andrs Bello, Venezuela: Modelo matemtico para incorporar la flexibilidad de losas compuestas). Este estudio arrojo una diferencia de datos desde 6% hasta 23% en las comparaciones de 18 edificios.Sin embargo, muchas personas, a pesar de lo anterior, modelan las losas compuestas en los programas como diafragmas rigidos.

Cuando el diafragma horizontal es rgido todas las transferencias de cargas ocurren en funcin de las rigideces de los elementos portantes como vemos en el grafico superior.En cambio cuando es flexible si las deformaciones que ocurren en el no garantizan esa reparticin que se logra de forma perifrica en los elementos verticales relativamente rgidos.

Esperamos que con este ultimo de las 3 presentaciones realizadas quede entendido el concepto tanto para los entrepisos, techos, muros y cimientos tal como hemos explicado.

3. DIFERENCIAS Y COMPORTAMIENTOS DE DIAFRAGMAS RIGIDOS Y FLEXIBLESDIAFRAGMA RIGIDO vs DIAFRAGMA FLEXIBLE

Realmente me sorprende la forma en que se escriben los libros de texto y las Normas, al menos en el rea Estructural. En cuanto a los libros de texto porque a veces debes tener mucha paciencia para desenmaraar los conceptos que el autor quiere transmitir. En el caso de las Normas, cuando nos vamos al Captulo 21 del ACI considero muy vaga e insuficiente la explicacin sobre el tema de los diafragmas en particular.Tambin en las Universidades dan por valido que el estudiante sabe cosas que muchas veces no aparecen fcilmente o simplemente no aparecen y se van acumulando creando dudas en el profesional.Por esa razn vamos a tocar el tema de los diafragmas, losas y placas de cimentacin.Vamos a dividir el tema en 4 partes: 1.-Que es un diafragma y que es una losa.2.-Que es un diafragma o losa rgido y flexible.3.-Que implicaciones estructurales tiene cada uno.4.-Como podemos saber cundo un diafragma o una losa funciona como rgido y cuando funciona como flexible.Dems est decir que, como en los artculos anteriores que he publicado, expreso en todos ellos mi punto de vista personal sobre el tema. Es decir que es posible que exprese criterios diferentes a textos o criterios que no aparezcan en textos. Por lo que aceptare cualquier observacin contraria, en funcin de llegar a la verdad. Pero mientras no lleguemos a la verdad estaremos en discusin.En este primer artculo abordaremos el tema desde el punto de vista cualitativo yEn el segundo, desde el punto de vista del anlisis estructural.Comenzaremos por las definiciones:Losa es un elemento de geometra tridimensional que recibe las cargas en un plano bidimensional, pero cuyas deformaciones ocurren en el eje de menor dimensin que es la direccion de las cargas . O sea que esta cargada en el plano de menor inercia. La palabra losa la podemos asociar con cargas estaticas.La losa tiene mayor rigidez con respecto a los ejes de las dimensiones grandes y, viceversa, tiene menor rigidez con respecto al eje de deformacin que es el de dimensin menor (Puede parecer capcioso o redundante decirlo, pero es necesario).Un diafragma es un elemento tridimensional que recibe la solicitacin en un plano uniaxial que es uno de los de mayor rigidez.Un diafragma rgido es el que se considera que solo se desplaza en dos direccines que son las de sus dimensiones grandes en el caso de diafragmas horizontales y tiene una rotacion sobre la otra direccion. Cuando el diafragma es vertical, como los muros, igualmente tiene dos desplazamientos pero uno de ellos es en el eje de la dimension menor. La rotacion ocurre sobre uno de los ejes de la dimension mayor. Las cargas estan en la direccion de una de las dos inercias mayores.El diafragma flexible en cambio puede curvearse.En el caso de las losas o placas sobre el terreno por igual.Las implicaciones estructurales que tienen cada cual son:-El diafragma rgido y la losa o placa al desplazarse igual puede trasmitir el desplazamiento a otros elementos como muros los cuales lo harn todos a la vez y de igual forma.-El Diafragma flexible al curvearse tiene diferentes desplazamientos, deformaciones y rotaciones lo cual complica el anlisis. Tambin al ser poco rgido no es capaz de transmitir con eficiencia ni totalmente las solicitaciones.Sin calcularlo sabemos que un techo de lminas como el zinc, madera, etc. no es rgido, por lo que es necesario conectar los muros a travs de vigas (En zonas ssmicas).Igualmente cuando tenemos losas inclinadas, el plano de la geometria no coincide con el de la accion de la carga. Recuerden que en el caso sismico esa carga es ficticia porque lo que sucede es una aceleracion del terreno que sacude al edificio y usamos el concepto de carga para simplificar y las concentramos en los diafragmas. Pero en articulos nuevos veremos que eso tiene implicaciones, cuando les hable del metodo de desplazamiento directo. Igualmente que en el caso de los diafragmas flexibles en las losas inclinadas deberemos usar vigas perimetrales rigidas que conecten todos los elementos que participen para mantener el criterio de desplazamientos iguales.En el caso de placas de cimentacin, si es flexible posibilitara la ocurrencia de asentamientos diferenciales. O sea, que en las distintas partes de la losa podr ocurrir asentamientos diferentes, pero tambin rotaciones en los distintos ejes.En el caso de placas rgidas todos los desplazamientos sern iguales y solo habr una rotacin. Es decir, que el anlisis se simplifica.En un segundo artculo hablaremos de los mtodos para decidir o saber cundo laPlaca o losa es rgida o flexible y veremos la parte analtica ademas de .que pondremos mas graficas para entender el fenomeno.