Resisten cargas transversales en ángulo recto con respecto al eje longitudinal de la viga. Trabaja en flexión, recibiendo las cargas de las losas transmitiéndolas a las columnas y/o muros. Sus apoyos se encuentran en los extremos.
Las vigas pueden ser: peraltada colgante, peraltada invertida, peraltada colgante e invertida y chata.
Las vigas peraltadas son aquellas que tienen su altura o peralte mayor que el espesor del techo. Las vigas chatas tienen su altura o peralte coincidente con el espesor de la losa. Para ambos casos, ver figuras (a) y (b).
Las vigas peraltadas pueden ser peraltadas hacia abajo, o peraltadas hacia arriba, o con el peralte compartido hacia arriba y hacia abajo del techo. En cualquiera de los casos el comportamiento es similar en cuanto a rigidez y resistencia.
El comportamiento de las vigas chatas y las peraltadas es muy diferente. Una viga peraltada es más rígida y tiene mayor capacidad resistente que una viga chata.
En una edificación sismorresistente, el aporte de rigidez de las vigas peraltadas es mucho mayor que el de las vigas chatas. En una edificación conformada por pórticos, ante las fuerzas sísmicas horizontales, esta rigidez es vital para el control de las deformaciones laterales. Además, en las vigas peraltadas, el control de las deformaciones ante cargas verticales es más sencillo de lograr.
En forma simplificada, se puede decir que la rigidez depende del momento de inercia de la sección y éste crece más con el peralte que con el ancho. El aporte del refuerzo interior de acero es despreciable en estos casos.
Como ejemplo de rigidez, se compara una viga chata de 0.50x0.20m con una viga peraltada de 0.20x0.50m; es decir, ambas tienen la misma cantidad de concreto. La
Autor: Ing. WILBER CUTIMBO CHOQUE 44 rigidez de la viga chata es proporcional a (0.20m)3 = 0.008 m3 mientras que la rigidez de la viga peraltada es proporcional a (0.50m)3 = 0.125 m3.
Por lo tanto, la relación de rigideces es de ⁄
En conclusión, se puede lograr mayor capacidad resistente con vigas peraltadas (aún con menos acero de refuerzo) que con vigas chatas con más acero. Asimismo, el aporte de la rigidez es muy superior en vigas peraltadas que en vigas chatas.
Por estas razones, no se recomienda el uso de vigas chatas en los sistemas estructurales sismorresistentes compuestos por pórticos. Sólo pueden usarse vigas chatas cuando el sistema estructural es dual, es decir está conformado por pórticos y muros. Cuando los muros proporcionen adecuada rigidez lateral y sean capaces de absorber la mayor parte de la fuerza sísmica, los pórticos pueden ser conformados por vigas chatas (siempre que la carga vertical lo permita).
Sin embargo, es necesario comentar que existen otras vigas que tienen un trabajo distinto, tales como las vigas apoyadas sobre vigas o las vigas en voladizo.
Las vigas apoyadas sobre vigas se utilizan en las losas para diferentes funciones, tales como, disminuir las luces de los paños de las losas o para soportar directamente cargas que gravitan sobre ellas. Las vigas apoyadas sobre vigas, que se usan para soportar losas, deben ser peraltadas. Las vigas que se usan para soportar cargas directas sobre ellas, como el peso de tabiques o parapetos, pueden ser chatas.
Las vigas en voladizo que cargan techo deben ser peraltadas. Si no cargan techo y sólo son una continuación de los pórticos, pueden ser chatas.
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Figura (b): Vigas peraltadas. Izquierda: Viga peraltada hacia arriba y abajo, derecha: viga peraltada hacia arriba.
2.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS:
Las reglas que se darán para el dimensionamiento de las vigas, serán en concordancia con su función estructural, para los siguientes tipos: vigas sismorresistentes, vigas apoyadas sobre vigas y vigas en voladizo. Ver la figura.
Figura: Configuración y dimensionamiento de una planta estructural típica de 3 pisos.
2.1.1. PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS SISMORRESISTENTES:
El dimensionamiento de vigas sismorresistentes debe garantizar rigidez y resistencia para soportar las cargas de gravedad y las cargas sísmicas. En la figura, estas vigas conforman los pórticos A, B, 1, 2 y 3. Las vigas se dimensionan generalmente considerando un peralte del orden de 1/10 a 1/12 de la luz libre. Debe aclararse que esta altura incluye el espesor de la losa del techo o piso
Autor: Ing. WILBER CUTIMBO CHOQUE 46 El ancho es variable de 1/2 a 2/3 veces su altura, teniendo en cuenta un ancho mínimo de 25cm, con la finalidad de evitar el congestionamiento del acero y presencia de cangrejeras.
Tanto el peralte como el ancho de las vigas serán redondeados a valores inmediatamente superiores múltiplos de 5 cm.
( ) ( ) Forma práctica:
Por ejemplo, en la figura, se observa que las vigas de los ejes A y B, cubren luces libres de 7.70 m. Aplicando las reglas de dimensionamiento se tiene:
Las vigas de los ejes 1, 2 y 3, pueden tener menor peralte por su menor luz. Sin embargo, puede usarse también el mismo peralte que las vigas de los ejes A y B por diseño arquitectónico.
2.1.2. VIGAS APOYADAS SOBRE VIGAS
El dimensionamiento de estas vigas debe garantizar rigidez y resistencia para soportar sólo cargas verticales o de gravedad. Las dimensiones dadas a estas vigas están en función de las cargas de gravedad que van a soportar. Pueden ser para soportar cargas localizadas en la losa del piso o para soportar piso, cuando se trata de disminuir luces. De acuerdo a esto, se toman en cuenta los siguientes criterios de dimensionamiento:
L
b
Autor: Ing. WILBER CUTIMBO CHOQUE 47 o Si las vigas soportan losa de piso, deben tener peralte mínimo de
⁄ , de acuerdo a la carga que soportan. Sin embargo,
generalmente por razones arquitectónicas, se dimensionan con peraltes similares a los de las vigas sismorresistentes que los soportan.
o Si las vigas sólo soportan cargas que actúan directamente sobre ellas, pueden ser consideradas del mismo espesor de la losa.
Por ejemplo, en la figura, la viga de borde del voladizo, está soportando el aligerado comprendido entre los ejes A y A’ y cubre una luz libre de 8.80 m. El mínimo peralte que debería tener esta viga debería ser
; sin embargo, por razones arquitectónicas se ha preferido considerarla con peralte de 0.80 m.
2.1.3. VIGAS EN VOLADIZO
Generalmente estas vigas son dimensionadas para soportar cargas de gravedad y cargas sísmicas verticales. Sin embargo, el dimensionamiento estará en función de la magnitud de las cargas de gravedad que van a soportar.
o Si las vigas en voladizo soportan techo, se pueden usar peraltes comprendidos entre de la luz del voladizo.
o Si las vigas sólo soportan cargas directamente apoyadas sobre ellas o son continuación de los pórticos, pueden ser consideradas chatas.
Por ejemplo, en la figura, las vigas en voladizo de los ejes 1, 2 y 3, que tienen luces de 3m, soportan indirectamente el aligerado comprendido entre los ejes A y A’. La viga de borde del eje A’, transmite el peso del aligerado a cada una de estas vigas en voladizo. Según la regla dada, el peralte que debería tener esta viga es igual a
También por razones arquitectónicas se las ha considerado con peraltes de 0.80m.