ESTRUCTURA CON DIAFRAGMA RÍGIDO

A un diafragma se le debe considerar como rígido si este puede distribuir las fuerzas horizontales a los elementos verticales en proporción a su rigidez relativa. En el caso de estos diafragmas, la deflexión comparada con la de los elementos verticales será insignificante.

Hay que partir definiendo que un entrepiso es una plataforma horizontal que se apoya sobre un conjunto de vigas y columnas, tabiques, muros de otros materiales o combinaciones de estos. La plataforma se compone de un sistema de vigas secundarias sobre la cual se coloca una cubierta de tablones, duelas o planchas de algún otro material. El entrepiso cuando actúa como diafragma, transmite las fuerzas horizontales a los elementos verticales de la estructura. Se da este nombre, a la estructura que separa un piso de otro en un edificio. Se considerará que una estructura tiene un diafragma rígido si el sistema de entrepiso que transmite las fuerzas de inercia a los elementos verticales resistentes conserva su forma después de la aplicación de una carga lateral cualquiera, es decir, si el sistema de entrepiso no experimenta distorsiones apreciables.

Los sistemas de entrepiso tienen como una de sus funciones el de conectar todos los elementos verticales y distribuir a ellos todas las cargas horizontales de manera uniforme sin deformarse, para esto se considera que el sistema de piso forma un diafragma con rigidez infinita en su plano, lo cual no se aleja de la realidad, ya que los sistemas comunes de losas poseen alta rigidez para resistir fuerzas en su plano.

axialmente ni se flexiona ante cargas contenidas en suplano

Los sistemas de entrepiso tienen como una de sus funciones el de conectar todos los elementos verticales y distribuir a ellos todas las cargas horizontales de manera uniforme sin deformarse, para esto se considera que el sistema de piso forma un diafragma con rigidez infinita en su plano, lo cual no se aleja de la realidad, ya que los sistemas comunes de losas poseen alta rigidez para resistir fuerzas en su plano.

Debe preferirse edificaciones con diafragma rígido y continuo, es decir,edificaciones en los que las losas de piso, el techo y la cimentación, actúencomo elementos que integran a los muros portantes y compatibilicen susdesplazamientos laterales

CRITERIOS PARA DISEÑAR CON DIAFRAGMAS RÍGIDAS

El diseñar con diafragmas rígidos es de gran importancia para el correcto desempeño de una edificación. La falta de estos produce diversos problemas, como lo son:

Las fuerzas de inercia y los cortantes de piso no se distribuyen hacia los elementos resistentes en forma proporcional a su rigidez.

En los sistemas de muros las fuerzas de inercia pueden producir empujes sobres los elementos perpendiculares a la dirección de las fuerzas sísmicas, pudiendo quedar sujetos los muros a fuerzas normales a su plano, para lo cual poseen escasa resistencia.

Se puede generar una distorsión de la estructura en planta y así invalidar la hipótesis de que las fuerzas sísmicas, que actúan en una dirección arbitraria, se puedan descomponer en dos fuerzas aplicadas al sistema ortogonal resistente de la estructura.

rigidizar el sistema, existen métodos de análisis que consideran las deformaciones en su plano de los elementos de piso. Si se considera un entrepiso muy rígido en su propio plano; se puede idealizar como un cuerpo rígido, y describir cualquier coordenada dentro del diafragma. La localización de cualquier punto dentro del diafragma se puede describir a partir de 2 desplazamientos horizontales y un giro.

Podrá considerarse que el diafragma es rígido cuando la relación entre suslados no excede de 4. Se deberá considerar y evaluar el efecto que sobre larigidez del diafragma tienen las aberturas y discontinuidades en la losa.Deformación por flexión en un diafragma alargado, con L/B>4.

Cuando la relación entre los lados del diafragma excede de 4, la losa puede flexionarse ante

cargas contenidas en su plano, como si fuese una viga (Fig.6.3), con lo cual, se pierde la

compatibilidad de desplazamientos laterales en los muros. En estos casos puede optarse por

colocar juntas verticales, dividiendo al edificio en bloques, o analizar al edificio suponiendo

que los diafragmas son flexibles, lo propio cuando el diafragma presente grandes aberturas.

Vista en planta.

Idealización de un entrepiso muy rígido. FUENTE: Estructuras de Madera

CUALES NO SON LOS DIAFRGAMAS RIGIDOZ

. Los techos metálicos o de madera noconstituyen diafragmas rígidos y tampoco arriostranhorizontalmente a los muros, en ellos es indispensable el empleo de vigas soleras que amarren a todos los muros, diseñadas paraabsorber las acciones sísmicas perpendiculares al planode la albañilería (armada o confinada),

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE DIAFRGAMAS RIGIDAZ

Los diafragmas deben tener una conexión firme y permanente con todos losmuros para asegurar que cumplan con la función de distribuir las fuerzaslaterales en proporción a la rigidez de los muros y servirles, además, comoarriostres horizontales.

Para las lozas aligeradas y macizas, el concreto de las soleras se vacía en conjunto con el de la losa, esto provee monolitismo a la conexión albañilería-solera-losa. En este caso la solera no trabaja ante cargas que provienen de la albañilería sujeta a carga sísmica ortogonal a su plano, debido a que el diafragma rígido, integrado a la solera, impide su deformación por flexión.

Los diafragmas deben distribuir la carga de gravedad sobre todos los muros que componen a la edificación, con los objetivos principales de incrementarles su ductilidad y su resistencia al corte, en consecuencia, es recomendable el uso de losas macizas o aligeradas armadas en dos direcciones. Es posible el uso de losas unidireccionales siempre y cuando los esfuerzos axiales en los muros no excedan del valor indicado en la norma.

Los diafragmas formados por elementos prefabricados deben tenerconexiones que permitan conformar, de manera permanente, un sistemarígido que cumpla las funciones indicadas.

OBSERVACIONES DEL DIAFRAGMA RÍGIDO

Al respecto, la Norma E-070: Albañilería del

Reglamento Nacional de Edificaciones dice lo

siguiente:

“Debe preferirse edificaciones con diafragma

rígido y continuo, es decir, edificaciones en las

que las losas (…) actúen como elementos que

integren a los muros portantes y compatibilicen

sus desplazamientos laterales”.

Desafortunadamente en la autoconstrucción es

práctica común construir losas que no cumplen

las características propias de un “diafragma

rígido y resistente”, tal como lo establece la

norma, lo que puede generar diversos problemas

en la estructura.

Por ejemplo, es frecuente la presencia excesiva,

en número y tamaño, de aberturas en las losas

de cada uno de los pisos de una edificación

(Figura 2a), que atenta contra la integridad y

funcionalidad de este importante elemento

estructural. Esto puede producir una deficienteresistencia de la construcción ante los sismosque ocurren en nuestro país.

Los casos más frecuentes con este tipo deirregularidades son los siguientes:. Abertura en extremo de la losa:Se presenta a menudo cuando se construyenviviendas con baños cuya iluminación yventilación se hacen a través de techosdenominados “bajos”. Para ello, se retiran losladrillos de techo de la zona requerida, dejandosólo las viguetas

Abertura en zona interna de la losa:Este caso se presenta cuando la edificaciónnecesita ductos para diversos fines (tragaluces,escaleras, etc.).

Techos de geometría o forma irregular:Otro caso son las formas irregulares de los techosen cada uno de los pisos de una edificación(Figura 2a). En este caso se recomienda construirlosas lo más regulares posibles (Figura 2b).Es preferible evitar cualquiera de los casospresentados a fin de cuidar la integridad yfuncionalidad del diafragma rígido. Pero, deno ser posible, la recomendación es colocarvigas chatas de concreto armado en todo elperímetro de las aberturas (Figura 4). Los detallesespecíficos de estas vigas los encontrarás en losplanos estructurales.Se debe procurar que las aberturas sean lo máspequeñas posible.

Finalmente, una losa podrá ser considerada comodiafragma rígido cuando la relación entre suslados no exceda de 4 Largo máximo = 4 veces el ancho