Apartado 6.º Cálculo del forjado  EF96
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6.1 Acciones e hipótesis de carga

Las acciones características se establecerán en el Proyecto de acuerdo con los valores establecidos en la Norma Básica de la Edificación NBE-AE-88, o la norma específica correspondiente. 

Cuando tengan influencia apreciable, se considerarán las cargas derivadas del proceso de ejecución del edificio, en particular las procedentes del apuntalamiento y desapuntalamiento de las plantas superiores que, en ocasiones, pueden producir la hipótesis de carga más desfavorable. 

Las acciones de cálculo se obtendrán multiplicando las acciones características por los coeficientes de ponderación que se establecen en el artículo 31 de la Instrucción EH-91 y en el artículo 41 de la Instrucción EP-93. En los forjados totalmente ejecutados en obra sin viguetas prefabricadas, salvo condiciones particulares, se tomarán los coeficientes de ponderación de cargas correspondientes al control de ejecución a nivel reducido. 

En el caso de que los elementos prefabricados posean un distintivo de calidad reconocido por el Ministerio de Fomento, o por la Administración competente de países que sean miembros de la Unión Europea, o bien que sean parte en el Acuerdo sobre el Espacio Económico Europeo, que tengan un nivel de seguridad equivalente, el valor del coeficiente de ponderación de cargas g f podrá reducirse en 0,1 en los forjados de viguetas y en 0,15 en las losas alveolares. 

En general, se considerará la alternancia de sobrecargas en los vanos contiguos. 
 

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6.2 Análisis de las solicitaciones.  

La luz de cálculo de cada tramo de forjado se medirá, en general, entre ejes de los elementos de apoyo. Cuando el forjado se apoye en vigas planas o mixtas no centradas con los soportes, se tomará como eje el que pasa por los centros de éstos. 

Cuando el canto del forjado sea menor que el espesor del muro en que se sustenta, podrá tomarse como luz de cálculo la luz libre más el canto del forjado. 

El análisis de solicitaciones, en estados límites últimos, puede hacerse de acuerdo con los métodos de cálculo lineal en la hipótesis de viga continua con inercia constante, apoyada en las vigas o los muros sobre los que descansa. 

También puede considerarse una redistribución plástica de momentos, que puede ser, la del 15 por 100 considerada en el artículo 52 de la Instrucción EH-91 o, como máximo, la que resulte de igualar los momentos en los apoyos y en el vano. 

Los estados límites de utilización, fisuración y deformación, se estudiarán siguiendo el cálculo lineal. 

En los apoyos sin continuidad se considerará un momento flector negativo no menor que 1/4 del momento flector máximo positivo del tramo adyacente. En el caso de losas alveolares sin continuidad y con apoyo directo, no será preciso considerar este momento. 

Todos los vanos deberán resistir, como mínimo, un momento positivo igual a 1/2 de su momento isostático. 

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6.3 Comprobación de estados límites.  

6.3.1 Secciones para el cálculo.  

En el cálculo de los forjados con piezas de entrevigado resistentes, tanto para los estados límites últimos, como para los de utilización, puede considerarse que forman parte de la sección resistente los tabiquillos de las piezas en contacto con el hormigón. 

Las zonas de hormigón vertido en obra, situadas bajo un ancho de paso menor de 2 centímetros, no se considerarán en el cálculo [figura 6.3.3.b)]. 

De acuerdo con 5.2, en el caso de forjados y losas alveolares sin sopandas, deberá considerarse solamente la sección de las viguetas o losas para los esfuerzos producidos por el peso propio más la sobrecarga de ejecución y la sección completa para la carga total. 

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6.3.2 Estado límite último bajo solicitaciones normales.  

En los forjados con nervios o viguetas armadas, las secciones sometidas a solicitaciones normales, momentos positivos o negativos, se calcularán según lo establecido en los artículos 36 y 50 de la Instrucción EH-91. Si existe además un esfuerzo axil se considerará en el cálculo. 

En los forjados con viguetas pretensadas y losas alveolares las secciones sometidas a momentos positivos se calcularán según el artículo 47 de la Instrucción EP-93. Las sometidas a momentos negativos se pueden calcular como las de los forjados con viguetas armadas. 

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6.3.3 Estado límite último bajo solicitaciones tangenciales.  

6.3.3.1- Forjados de viguetas.  

En todo forjado de viguetas armadas, el esfuerzo cortante de cálculo Vd, por nervio cumplirá: 

a) Agotamiento por compresión oblicua del nervio:
 

Vd £ Vu1 = 0,3 · fcd · bw · d

b) Agotamiento por tracción oblicua del nervio:

Sin armadura transversal: 

Vd £ Vu2 = 2 · fcv · bw · d

Previa justificación experimental puede aumentarse Vu2 hasta el valor: 

Vd £ Vu2 = x · z · fcv · bw · d

Con armadura transversal: 

    i = n
Vd £ Vu3 = fcv · bw · d + 0,9 · d · ftd · S Ati(sen a i + cos a i)
    i = 1

siendo: 

bw = Anchura mínima del nervio.
d = Canto útil del forjado.
fcd = Resistencia de cálculo del hormigón a compresión.
fcv = Resistencia virtual de cálculo del hormigón a esfuerzo cortante.
Igual a 0,16
Ö fcd, con fcd expresado en N/mm².
x  = Factor adimensional, con d en metros. Igual a 1,6 – d ³ 1.
z  = Factor adimensional, igual a (1 + 50r ) £ 2, función de la cuantía geométrica de la armadura: 
As       fyk
r = ¾¾  · ¾¾¾
bw· d     400

siendo: 
As = Área de la armadura de tracción.
fyk = Límite elástico característico del acero traccionado, en N/mm².
ftd = Resistencia de cálculo a tracción del acero de la armadura transversal. Igual a fyk/g s £ 420 N/mm².
At = Área de la armadura transversal, por unidad de longitud de nervio.
a  = Ángulo que forma la armadura transversal con el eje del nervio, tal como se define en la fig. 39.1.2 de la Instrucción EH-91.



En la comprobación a un nivel con un ancho b se adoptará como resistencia la que corresponde al hormigón de dicho nivel, y cuando la sección corte a dos hormigones se tomará, bien el ancho del prefabricado con su resistencia, bien el ancho total con la resistencia del hormigón in situ [figuras 6.3.3.a) y 6.3.3.b)].
 

Figura 6.3.3.a Comprobación de esfuerzo cortante con piezas aligerantes
 
 
Figura 6.3.3.b Comprobación de esfuerzo cortante con piezas resistentes
  

En los forjados de viguetas armadas con celosía podrá considerarse que ésta colabora en la resistencia a esfuerzo cortante, si el redondo superior se encuentra situado a una distancia de la cara superior del forjado menor que 4 centímetros, para comprobaciones de secciones situadas por debajo del redondo superior y, al menos, a 2 centímetros de éste. 

Los forjados con viguetas pretensadas se comprobarán según el artículo 48 de la Instrucción EP-93, aunque puede utilizarse la misma expresión que para los forjados con viguetas armadas y en zonas de momentos positivos las fórmulas de las losas alveolares pretensadas de 6.3.3.2.
 

Figura 6.3.3.c Comprobación en el perímetro de contacto entre hormigones

Además, tanto en los forjados con viguetas armadas corno con pretensadas, en secciones que sólo contengan superficies de contacto entre hormigón vertido en obra y hormigón prefabricado [figura 6.3.3.c)] debe comprobarse también que:
 

Vd £ Vu2 = b · p · d · fcv

siendo: 
 

fcv = Resistencia virtual de cálculo del hormigón vertido en obra a esfuerzo cortante.
p = Perímetro crítico a rasante de la superficie de contacto [figura 6.3.3.c)], incluyendo, si es preciso, zonas de hormigón vertido en obra.
b  = Coeficiente de valor 1,2 para superficies rugosas eficazmente engarzadas en cola de milano, y de valor 0,6 para el resto de los casos, en particular, para superficies encofradas con molde liso.
d = Canto útil de la sección [figuras 6.3.3.a) y 6.3.3.b)].
 
Podrán admitirse valores de Vu2 mayores que los indicados, justificándolos mediante resultados de ensayo que reproduzcan las peores condiciones que puedan presentarse dentro del campo de utilización del forjado en cuestión. 

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6.3.3.2 Forjados de losas alveolares pretensadas. 

En las losas alveolares la verificación a esfuerzo cortante se efectuará según 48.1.4.2.2 de la EP-93. 

a) Zona en la que Md ³ Mo 

Vd £ Vu = 0,5 · x · z · fcv · bw · d · (1 + Mo/Md)

siendo: 

1 + Mo/Md £ 2.
x  = 1,6 – d ³ 1. 

d = Canto útil de la sección expresado en metros.

z  = Factor adimensional, igual a (1 + 50r ) £ 2, función de la cuantía geométrica. 

r = [(As + Ap · fyp/fyk)/(bw · d)] · (fyk/400) £ 0,02. 

Ap = Área de los tendones situados en la zona de tracción, en mm². 

fyp = Resistencia de cálculo del acero de pretensado, en N/mm². 

As = Área de la armadura pasiva, en mm². 

fyk = Resistencia característica del acero de las armaduras pasivas, en N/mm².

fcv = Resistencia virtual de cálculo del hormigón a esfuerzo cortante. Igual a 0,16Ö fcd, con fcd expresado en N/mm².
bw = Suma de los anchos de los nervios.
d = Canto útil de la sección.
Mo = Momento de descompresión de la sección.
Md = Momento de cálculo de la sección.
b) Zona en la que Md £ Mo 
Vd £ Vu = (I · bw/S)Ö (fct,d² + a · s cpm · fct,d)

siendo: 

I = Momento de inercia de la sección transversal.
S = Momento estático de la sección transversal.
fct,d = Resistencia de cálculo a tracción del hormigón.
a  = Coeficiente igual a x/(1,2 · Ibd) £ 1. 

x = Distancia de la sección al extremo. 

Ibd = Longitud de transferencia del cable de pretensado, que puede tomarse como Ibd = f · s p/21. Siendo: 

s p = Tensión de pretensado, en kN/mm², después de las pérdidas. 

f = Diámetro del cable, en milímetros.

s cpm = Tensión media en el hormigón debida a la fuerza de pretensado.
En las losas alveolares con capa de compresión o con alveolos macizados de hormigón deben considerarse dos situaciones de carga: 

Esfuerzos cortantes resultantes del peso propio de la losa prefabricada y del hormigón vertido en obra, que son resistidos exclusivamente por la losa prefabricada. 

Esfuerzos cortantes resultantes del resto de las cargas permanentes y sobrecargas, que son resistidos por la sección compuesta. 

En estos casos también serán precisas las comprobaciones de la superficie de contacto entre hormigón vertido en obra y hormigón prefabricado indicadas para viguetas en 6.3.3.1. 

Figura 6.3.3.d Esfuerzo cortante en las juntas entre losas alveolares

El esfuerzo cortante vertical en las juntas longitudinales Vd no será mayor que el esfuerzo cortante resistido Vu calculado como el menor de los valores siguientes: 

Vu = 0,25 · fbt,d · S hf 
Vu = 0,15 · (fct,d · h + fct,d · ht) 

siendo: 

fbt,d = Resistencia de cálculo a tracción del hormigón de la losa prefabricada.
fct,d = Resistencia de cálculo a tracción del hormigón vertido en obra.
S hf = Suma de los menores espesores del ala superior e inferior de la losa prefabricada (figura 6.3.3.d).
h = Altura neta de la junta.
ht = Espesor del hormigón de la losa superior.

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6.3.4 Estado límite último de punzonamiento.  

Si existen cargas concentradas importantes debe comprobarse la resistencia a punzonamiento del forjado. 

En las losas alveolares sin capa de hormigón vertido en obra la carga puntual sobre la losa prefabricada no será mayor que:
 

Vu = bw · h · fct,d · (1 + 0,3 · a · s cpm/fct,d) 

siendo: 

bw = Ancho efectivo obtenido como suma de las almas afectadas de acuerdo con la figura 6.3.4.
h = Altura total de la losa.
fct,d = Resistencia de cálculo a tracción del hormigón de la losa prefabricada.
scpm = Tensión media en el hormigón debida a la fuerza de pretensado.
a  = Coeficiente igual a [x/(1,2 · Ibd)] £ 1. 

x = Distancia desde la sección al extremo. 

Ibd = Longitud de transferencia del cable de pretensado.

Figura 6.3.4 Ancho efectivo en losas alveolares

6.3.5 Estado límite de fisuración.  

En los forjados con viguetas armadas, y en la losa superior de los forjados con piezas pretensadas, la comprobación de las condiciones de fisuración se realizará según lo establecido en el artículo 44 de la Instrucción EH-91. 

Los forjados con viguetas pretensadas y las losas alveolares, para prevenir los efectos de la fisuración, se diseñarán de tal forma que, bajo carga total y en la hipótesis de no colaboración del hormigón vertido en obra por debajo de la línea neutra, se verifiquen las condiciones siguientes (figura 6.3.5), según las clases establecidas en los artículos 3 y 4 de la EP-93: 

Figura 6.3.5 Estados límites de fisuración en forjados con viguetas o losas pretensadas
 
    1. En clase I no se sobrepasa el estado límite de descompresión, caracterizado por la existencia de tensión nula en la fibra menos comprimida de la sección. 

    2. En la clase II, no se sobrepasa el estado límite de aparición de fisuras, caracterizado por la aparición de una tracción de valor   0,21 · ( fck )2/3 en la fibra más traccionada de la sección. 

    3. En clase III, no se llega al estado de fisuración controlada, caracterizado por la aparición de una tracción de valor   0,32 · ( fck )2/3 en la fibra más traccionada de la sección. 

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6.3.6 Estado límite de deformación.  

6.3.6.1 Cálculo de la flecha.  

El cálculo de las deformaciones de los forjados se hará atendiendo a los criterios establecidos en el artículo 45 de la EH-91 y en el artículo 55 de la EP-93, teniendo en cuenta tanto los efectos instantáneos como los diferidos, de acuerdo con las características de los materiales y de las secciones y los efectos de retracción y de fluencia correspondientes. 

Dentro del cálculo de la flecha debe distinguirse: 

    a) Flecha total a plazo infinito, producida por la totalidad de las cargas actuantes, tanto las permanentes como las sobrecargas. Está formada por la flecha instantánea producida por todas las cargas, mas la flecha diferida producida por las cargas permanentes a partir de su actuación. 

    b) Flecha activa respecto a un elemento dañable, producida a partir del instante en que se construye dicho elemento. Su valor es igual, por tanto, a la flecha total a plazo infinito menos la que ya se ha producido en el instante en que se construye el elemento. 

6.3.6.2 Deformaciones admisibles.  

Las deformaciones calculadas deben cumplir las condiciones siguientes: 

    a) La flecha total a plazo infinito no excederá al menor de los valores L/250 y L/500 + 1 cm. 

    b) Para forjados que sustentan tabiques: La flecha activa no excederá al menor de los valores L/400 y L/800 + 0,6 cm. 

    c) Para forjados que sustentan tabiques muy rígidos o muros de cerramiento de fábrica: La flecha activa no excederá al menor de los valores L/500 y L/1.000 + 0,5 cm. 

En las expresiones anteriores L es la luz del vano y, en el caso de voladizo, 1,6 veces el vuelo. 

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6.3.6.3 Canto del forjado.  

En los forjados de viguetas con luces menores que 7 metros y en los forjados de losas alveolares pretensadas con luces menores que 12 metros, y sobrecargas no mayores que 4 kN/m², no es preciso comprobar la flecha prescrita en el articulado si el canto total es mayor que h siendo: 

h = d 1·d 2·L/C

donde: 

d 1 = Factor que depende de la carga total y que tiene el valor de (q/7)1/2. Siendo q la carga total en kN/m².
d 2 = Factor que tiene el valor de (L/6)1/4. Siendo L la luz del forjado en m.
L = Luz de cálculo del forjado.
C = Coeficiente cuyo valor se toma de la tabla adjunta.
Tabla de coeficientes C
  Tipo de tramo

Aislado

Extremo

Interior

Forjados armados Con tabiques

18

22

25

Con muros

17

21

24

Cubiertas

20

24

27

Forjados pretensados * Con tabiques.

20

24

27

Con muros.

19

23

26

Losas alveolares * Con tabiques

40

-

-

Con muros

36

-

-

Cubiertas

45

-

-

* Piezas pretensadas proyectadas en clase I o clase II
(véanse artículos 3 y 4 de la EP-93)

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