Los forjados sanitarios

Los forjados sanitarios, que se han venido utilizando con profusión desde los años cincuenta en viviendas unifamiliares y en el medio rural, son uno de los materiales estructurales menos reconocidos, incluso para los técnicos. En el siguiente artículo, el autor reivindica la atención que merecen y analiza los errores más frecuentes en su ejecución que es preciso evitar.

Domingo Infante Chozas
Arquitecto Técnico

ntendemos por forjados sanitarios o de saneamiento aquellos que se colocan en el suelo de planta baja de los edificios para aislar éstos del terreno natural.

Estos forjados se empezaron a colocar a finales de los años cincuenta, en edificios de construcción media, y en sustitución de las clásicas soleras, que tantos problemas causaban en las plantas bajas, por asientos del relleno, abombamientos, humedades, etc.

Desde entonces se han venido usando con profusión, sobre todo en viviendas unifamiliares y en el medio rural, cuando el garaje se dispone al nivel de la calle, y a la planta baja se accede con pocos peldaños. De esta forma queda una cámara de altura inferior a 1m. donde no es posible realizar apuntalamiento y los forjados semirresistentes no son operativos. Pudiendo afirmarse que, en este tipo de edificios, el empleo de los forjados sanitarios llega a ser la tercera parte de la superficie del total delos forjados de la obra. El enorme desarrollo alcanzado por éstos, se explica por sus ventajas aislantes, tanto térmicas como de humedades, por la facilidad de colocación y ausencia de apuntalamiento, que los hacen muy asequibles a los constructores modestos sin especializalización en estructuras, pudiendo encontrarlos en cualquier almacén, incluso de poblaciones medianas. En estos momentos, sin lugar a dudas, han desbancado a las soleras, aún siendo su coste mayor. A pesar de las bondades y ventajas de estos forjados y de su difusión, me atrevería a decir que son, dentro del campo de todos los materiales estructurales, los menos reconocidos. Y lo son incluso para algunos técnicos. Quizá por su carácter humilde, al ser los que primero se colocan y que pasan casi desapercibidos, o tal vez porque no presentan demasiada patología. A veces incluso se les denomina erróneamente por el nombre de forjados autoportantes o autorresistentes, confundiendo la parte con el todo.

Varios son los motivos que me impulsan a escribir estas líneas: uno, reivindicar la atención que se merecen por parte de todos los implicados en el proceso constructivo; otro, para derrocar mitos y errores de ciertos detalles constructivos relativos a ellos que se introducen en los proyectos, y que al no ser necesaria su ejecución tal como se expresan, perjudican tanto al constructor, que no los asimila, como al aparejador, que se ve obligado a exigirlos, en contra de su voluntad, enfrentándole a veces con él. E1 problema se agrava con la implantación de las OCT, a partir de la aplicación de la LOE, que actúan en obra fiscalizando el cumplimiento del proyecto, sin ningún otro tipo de análisis.

Me sentiría satisfecho si contribuyo a rellenar la laguna que existe en la literatura técnica, donde no conozco ningún articulo o monografía que específicamente trate este tema.

El elemento principal de estos forjados es la vigueta autorresistente o autoportante, como indistintamente nombraremos. Así llamada por estar diseñada y construida para trabajar en flexión como elemento lineal aislado y ser capaz por si sola de cubrir un vano. En este sentido, podemos compararla con las vigas de madera y de acero. En sus comienzos se construyeron de hormigón armado, en taller y a veces en obra, pero fue paulatinamente desbancada por la pretensada fabricada en taller, siendo en la actualidad ésta la más usada.

Al principio, la construcción del forjado se completaba con elementos aligerantes, que cuajaban los vanos entre viguetas, disponiéndose éstas simplemente apoyadas en muros u otras vigas de similares características, no siendo necesario nada más para formar el plano resistente, y completándose el relleno de los senos con material granular antes de colocar el solado. En este sentido sí constituían un forjado autorresistente o autoportante y se empleaban en todo tipo de pisos, habiendo quedado, tal vez por eso, la costumbre en algunos de seguir llamando equivocadamente a los actuales por este nombre.

Posteriormente, con el aumento de luces y el abandono generalizado de las vigas descolgadas de hormigón armado, donde las viguetas se colocaban apoyándolas directamente en la cara superior una vez desencofradas, el empleo de los forjados autorresistentes no fue viable, contribuyendo a esto la implantación de normas que hacían necesario añadir otros elementos en la ejecución para conseguir mayores prestaciones mecánicas, acústicas, etc.

En la actualidad su principal uso está en los pisos inferiores, cuando no se puede encofrar, tomando el nombre de forjados sanitarios, aunque su nombre correcto, y por acabar con el léxico, sería 'Forjados de viguetas pretensadas autoportantes o autorresistentes'.

Actualmente, con la difusión de las losas pretensadas alveolares el nombre de forjado autorresistente sí podría usarse con propiedad, siempre y cuando se empleen estas losas y no se necesite capa de hormigón superior. Otros tipos de forjados autorresistentes serían los trenes de viguetas, pero éstos no son el caso que nos ocupa.

Continuando con los elementos que componen los forjados sanitarios, tenemos las bovedillas, que pueden ser cerámicas, de mortero de cemento o de porexpan, siendo éstas últimas quizás las mas usadas en ellos, por añadir a su carácter aislante la facilidad de colocación. A continuación se disponen las armaduras de reparto y de negativos, más la capa de hormigón superior que preconiza la Instrucción, quedando así completada la placa.

El forjado y la vigueta, para poder emplearse en pisos y cubiertas, y en cumplimiento del R.D. 1630/1980 sobre fabricación y empleo de elementos resistentes para pisos y cubiertas y la vigente Instrucción para el proyecto y ejecución de forjados EF-96, debe tener la correspondiente ficha de 'autorización de uso'. En ella quedarán claramente especificadas las características geométricas de los elementos que componen el sistema, la calidad de sus materiales, los coeficientes de seguridad y las características mecánicas resistentes de la vigueta aislada y del sistema en su conjunto.

Cálculo
Fijadas las hipótesis de carga y coeficientes de seguridad, se procederá al cálculo del forjado.

En primer lugar debería estimarse el canto, dependiendo de la luz y cargas, para no tener que calcular flecha, cuando no medien otras necesidades constructivas.

Como primera aproximación, podríamos adoptar los criterios al respecto del apartado 6.3.6.3 de la Instrucción, si bien teniendo en cuenta que son para forjados terminados. Siendo aquí donde radican las diferencias de los sanitarios con el resto de los forjados. La singularidad del cálculo está en que primero hay que efectuar un dimensionado en fase de ejecución, y posteriormente comprobar el forjado en fase de servicio, ya que en principio partimos de un elemento aislado, la vigueta autoportante, con entidad resistente propia, que debe soportar, antes de que fragüe el hormigón de la capa superior, las cargas del peso propio de los elementos que componen su forjado más las de ejecución. A continuación debemos conocer el proceso de ejecución para el resto de las plantas, por ser diferentes las hipótesis de carga si la obra es sobre muros, donde las próximas cargas que soportará el forjado ya ejecutado actuarán probablemente cuando el hormigón haya alcanzado parte o el total de su resistencia de proyecto, o si se trata de estructura a base de pilares y vigas, donde las cargas incidentes actuarán casi inmediatamente. En este caso, el calculista podrá decidir, apoyándose en resultados de rotura de probetas, si calcula como vigueta aislada (cálculo riguroso y pesimista), o como forjado, con la resistencia que den las probetas en la fecha de construcción del forjado inmediatamente superior y cuyo apeo se apoya en éste.

Por tanto, el proceso de cálculo podría esquematizarse de la forma siguiente:

<Adoptar el canto del forjado y de la vigueta autoportante. En este punto conviene recordar que los cantos usuales son 22+4/5 y 25+4/5, a los que corresponderán respectivamente los cantos de vigueta (de las que se fabrican normalmente): 16‑17 o 18‑19 y 22‑23 cm. respectivamente.

<Fijar las hipótesis de carga de proyecto y coeficientes de seguridad.

<Dimensionar el tipo de vigueta aislada dentro del canto elegido, efectuando el cálculo isostático para obtener los esfuerzos de servicio y comparar con los útiles de la misma. Para la luz de cálculo de vigueta, se tomará la indicada en la fig. 1.

Para considerar las cargas, según el proceso de ejecución, tendremos dos casos:

a) Obra con muros de carga:
(p/p forjado sanitario + cargas de ejecución (1 KN/M2) )

Suponemos un proceso de ejecución lento. Cuando se construya el 2° forjado, apeándolo sobre el sanitario, éste habrá alcanzado resistencia suficiente para considerar el conjunto como una placa y no una vigueta aislada. Si no se tiene seguridad sobre esto, rompiendo probetas a siete días si es necesario, pasaríamos directamente al caso

b) Con estructura:
(p/p forjado sanitario + cargas de ejecución (1 KN/M2) + p/p forjado superior)

Proceso de construcción rápido. Sobre el forjado sanitario se carga el siguiente en un plazo aproximado de siete días (tiempo de construcción de una planta) , por tanto la vigueta por si sola debe soportar todas las cargas. O bien hacer la consideración ya indicada de suponer cierta resistencia al hormigón de la capa superior, con lo que ya no se trataría de una vigueta aislada sino de una placa de forjado. En ambos casos las cargas son por el intereje para la vigueta aislada, si así lo indicase la ficha, y por m. para el forjado.

Comprobación en cualquiera de los dos casos que se cumple que:

M*< Mu, y V*<Vu, siendo:
M*: momento positivo isostático máximo de servicio en el vano = 1,25 Mo
V*: cortante isostático máximo = 1,25 Vo
Mu: momento último de la vigueta aislada en vano a 90 días, o el forjado a n días.
Vu: cortante último id. Id.

Además deberá verificarse que:

Cc,i - M*/Wi >= 0
Cc,s +M*/Ws <= 0.625 Fck

Siendo:

Cc,i y Ce,s: tensiones del hormigón en las fibras inferior y superior de las viguetas, después de la transferencia y deducidas todas las pérdidas hasta la fecha de ejecución del forjado.
Wi y Ws: los módulos resistentes de la sección de hormigón de la vigueta, correspondientes a las fibras inferior y superior.
Fck: Resistencia característica del hormigón de la vigueta.

Los valores Mu, Vu, Wi, Ws y Fck, para la vigueta aislada, deben figurar inexcusablemente en la ficha de autorización de uso del forjado, para poder efectuar las comprobaciones indicadas (¡ ojo con esto, no en todas las fichas figuran estos datos!).

Comprobación que en estado límite de servicio, la flecha máxima de la vigueta bajo la acción característica del p/p sea menor de 3 mm. y/o L/1000, con la luz de vigueta ya indicada.

Comprobación del forjado ya ejecutado: El forjado una vez ejecutado, puede pertenecer a un vano aislado o tener continuidad.

Si el vano es aislado se calculará como isostático con la carga de proyecto por m2, luz del forjado indicada en fig. 1 y Mo= qL.L/8. Si es en continuidad puede calcularse por cualquiera de los métodos aceptados por el art. 6.2 de EF 96. En cualquier caso, deberá colocarse armadura pasiva mínima para absorber un M‑ = 0,25 Mo.

Asimismo deberá comprobarse que se cumple M*< Mu, siendo M*=1,6 . M, y Mu el momento último en Ficha para el forjado con el tipo de vigueta elegido en a) o b). Deberán comprobarse también las tensiones en fibra superior e inferior, como se ha indicado antes, y además la flecha, si el canto no ha sido elegido dentro del margen que da la Instrucción.

La elección final del tipo de vigueta corresponderá a la más desfavorable de las dos comprobaciones.

Cuando el forjado de viguetas autoportantes se use en plantas normales de piso, que es su segundo empleo importante, podrá o no sopandarse, dependiendo de la las cargas, de la luz o de otras circunstancias, pudiendo estimarse que por encima de.5 m. casi seguro que necesitará sopandas o nos obligará a adoptar vigueta doble.

En el caso de no llevar sopandas, las comprobaciones serán las ya indicadas.

En caso de sopandarse, se comprobará además la tensión del hormigón sobre sopandas:

        Cc,l +M*/Wi <= 0.625 Fck y

        Cc,s + M*/Ws >= Fcf

Siendo Fcf resistencia a flexotracción del hormigón de la vigueta en

(N/mm2) = 0.37 Fck.

Como luz de cálculo de la vigueta se tomará la distancia entre sopandas.

Vemos que los cálculos, aunque sencillos, son mas engorrosos que para los forjados de viguetas semirresistentes normales.

Si al comienzo hablábamos de la bondad de estos forjados es porque, para luces pequeñas, la ausencia de cálculos detallados no suele traducirse en patología grave. Pero conviene no olvidarlos si no queremos llevarnos sorpresas desagradables.

En los programas de cálculo que normalmente se manejan, los llamados matriciales espaciales que consideran la estructura en su conjunto, se obtienen esfuerzos de forjados que no pueden aplicarse directamente para efectuar las dos comprobaciones descritas y elegir el tipo de forjado sanitario. La razón es que en este método de cálculo suponen una rigidez de placa basada en las características geométricas del forjado, que, aunque discretizada en elementos lineales para las viguetas, no se corresponden con el comportamiento real en fase de construcción sin sopandas, por lo que dichos resultados no servirán para la comprobación de la vigueta aislada.

La ejecución
En el tema de la ejecución es donde más controversia existe. Sobre todo porque a los aparejadores la LOE nos atribuye la máxima responsabilidad, y a veces nos encontramos indefensos en nuestra actuación profesional.

Por una parte disponemos de un proyecto que tenemos que ejecutar, por otra existen unas Normas e Instrucciones de obligado conocimiento y aplicación (en el caso que nos ocupa, las FL 90, EF-96 y EHE) y, además, tenemos nuestra propia experiencia y sentido de la realidad, siendo muchas veces difícil llegar al equilibrio.

Hace años, los proyectos se trabajaban prácticamente a mano, y los proyectistas diseñaban casi todos sus detalles constructivos. Actualmente, con la generalización de los ordenadores, el trabajo se ha simplificado, y en las oficinas de proyectos y estudios se disponen de extensas bases de datos y sofisticados programas de cálculo, que gestionan y producen estructuras con mucha facilidad. A veces se colocan detalles constructivos muy generales, que se repiten de unos proyectos a otros, siendo algunos irrealizables por falta de definición o por exceso de grafismo, que les dan cierto carácter surrealista. Es un problema de acomodación a la rutina y a los mitos, y que me perdonen los responsables.

Concretando en lo que afecta a lo forjados sanitarios, nos centraremos en los detalles de apoyos. Por la ubicación de estos forjados, el apoyo lógico es sobre muro de fábrica de ladrillo o de hormigón, cimentados en zapata o viga corrida. Raras veces sobre vigas (en este caso, lo más práctico sería sobre viga de acero, aunque pueden presentarse problemas de mantenimiento o de otro tipo). En la fg. 2 se indica un detalle de apoyo del forjado sanitario sobre murete de fábrica de los que habitualmente se incluyen en los proyectos.

Rechazo
La primera cosa que sugiere este detalle, en el contexto que se usa, es un rechazo frontal, ya que parecen diseñados para no poderse ejecutar. Y me explico. Si la principal ventaja del forjado sanitario es su facilidad de colocación, por ausencia de sopandas y encofrados, con este detalle ya lo hemos complicado. Porque ¿qué hacemos para conseguir el descuelgue del zuncho y los macizados de cabeza sin colocar baberos y sopandas? Por supuesto que nada es imposible, pero me gustaría que alguien, respondiéndome con sinceridad, me dijera cuantas veces los ha ejecutado así en los forjados sanitarios. Tiene que haber otros procedimientos de apoyo más sencillos, económicos y creíbles para todos, pero más para el modesto constructor, y que además no mermen ni la seguridad ni la calidad de la obra, como más adelante proponemos.

Buscando el fundamento de este detalle, llegaríamos a la NTE-EHU (en los detalles de la fg. 3), o tal vez a una particular interpretación de los artículos 4.5 y 4.6 de la FL 90, sobre apoyos de forjados en muros, ya que en definitiva lo que se recomienda es la conveniencia del empleo de zunchos o cadenas de hormigón armado.

Llegados a este punto, nos gustaría repasar el concepto de zuncho, que es el mito a derribar, tal como se ha descrito, para los forjados sanitarios.

En la ejecución de las obras de fábrica, y concretamente en las de ladrillo, es preceptivo la colocación de zunchos, al ser éstos elementos fundamentales para el arriostrado y encadenado perimetral del conjunto, sirviendo además para mejor repartir las cargas verticales sobre los muros inferiores y uniformar asientos. Sus efectos son beneficiosos siempre, tanto más a medida que subimos en altura, dónde se notarían más los desplazamientos horizontales tan peligrosos para las fábricas. Pero al nivel de apoyo del forjado sanitario, prácticamente menos de lm. del suelo, tan importante o más que el zuncho para la estabilidad del conjunto es la disposición y contrapeado de los paños de forjado y la acción de las cargas verticales de las fabricas superiores, amén de la correcta traba de la propia fábrica.

Para disponer de un buen zuncho no es necesario, ni es la única forma posible, como hemos ya visto en algún proyecto, el ejecutar una pieza perfectamente rectangular y descolgada del forjado, y así lo dice la EF‑90, permitiendo al proyectista, si éste lo juzga necesario, el suprimir las cadenas clásicas rectangulares con 4 ø en cada esquina, adoptando otras soluciones alternativas que no disminuyan los niveles de seguridad establecidos en la norma.

Se trata, en definitiva, de disponer un elemento que ate o una las cabezas de las viguetas, asegurando el arriostramiento transversal al plano del forjado, ya que la otra `virtud' que se les asigna a los zunchos, el reparto de cargas, en este tipo de forjados es nimia. En efecto, si consideramos un caso límite, como puede ser el apoyo de viguetas de 6 m. de luz, para cargas normales de vivienda, la tensión de contacto sin tener en cuenta colaboración alguna del hormigón sería del orden de 1.2 N/mm², frente a la resistencia del ladrillo de > 10 N/mm2. Siendo la tensión media sobre el conjunto de la fábrica del orden de 0.2 N/mm², cuando un pie de ladrillo perforado en su conjunto y para las esbelteces que nosotros manejamos tendrá una resistencia superior a 1.5 N/mmz. Aquella disposición del zuncho quizá era necesaria cuando se construían los forjados sin capa de hormigón superior y sobre ladrillo de mala calidad; hoy creemos que sería suficiente ejecutarlo como indicamos mas adelante.

En cualquier caso, no queremos renunciar a la buena práctica de disponer de un zuncho de igual canto que el del forjado, como recomienda EF 90, pero lo haremos de manera que se pueda construir fácilmente, con los obreros de que disponemos actualmente, sin detrimento de calidad. Se trata, en definitiva, de adoptar una solución realista que permita su correcta ejecución.

Apoyo sobre muretes
Proponemos ejecutar el apoyo del forjado sanitario sobre muretes, como se indica en la fig. 4. Para su confección hemos seguido los criterios que sugiere el prof. De Miguel en sus comentarios a la Instrucción EF 96. Se ha tenido en cuenta que se trata de un 'apoyo directo' de viguetas sobre muros, y que debe cumplirse que:

Vd< 2 Fcv.p.e
Donde: Vd es el esfuerzo cortante de cálculo por nervio
Fcv: resistencia virtual de cálculo del hormigón a esfuerzo cortante
p: perímetro de contacto de la vigueta con el hormigón de obra
e: longitud de entrega de la vigueta en la fábrica.

Adoptando por esta razón para la longitud de entrega e=> 0.10 m. De esta forma se evita el macizado a cada lado del apoyo y el encofrado de fondos.

Para el ferrallado de zunchos, en el caso de viguetas enfrentadas, colocaremos un elemento triangular con 2 ø 8/10 superiores, 1 ø 10/12 inferior y cercos de ø 6 c/20 cm., para evitar el encuentro con la suela de la vigueta. Cuando las viguetas estén contrapeadas, se colocará una parrilla con 4 ø 8/10 y cruces de ø 8 c/20 cm (o bien se colocará ø 8 c/ 15). A propósito de esto diremos que, si se encargan con tiempo las viguetas al fabricante, pueden ser cortadas prácticamente a la medida, excepto casos raros, por lo que casi siempre estaremos en el caso de viguetas enfrentadas. Solamente dejaremos el otro caso cuando tengamos que coger viguetas del stock, para actuaciones límite o de urgencia.

Como comentarios a estos detalles y a la buena ejecución, exponemos:

< Una vez construido el muro, se colocarán las viguetas con el intereje deseado, enfrentándolas a cada lado con la entrega indicada de 0.10 m. A continuación se deposita la ferralla del zuncho con el vértice del triangulo hacia abajo, apoyando en las cabezas de las viguetas los dos 0 superiores.

< No es incorrecto el apoyo directamente " a hueso" sobre la fábrica. Todo lo más que tendríamos que hacer es fratasar con una capa de mortero superior, si queremos un asiento uniforme. Comprobando en caso de duda la tensión de contacto.

< El encadenado con un zuncho natural conseguido con un mínimo de hormigón que cuela entre las viguetas y si queremos con la primera bovedilla rebajada a cada lado, más la disposición de unos redondos atados bajo o sobre los negativos en el caso de que no quepa el zuncho, cuando las viguetas estén contrapeadas (fig 4), es suficiente a nuestro juicio. No siendo necesario retirar la primera bovedilla junto al muro para conseguir el macizado extra, ya que esto implicaría sopandar el forjado.

< Es incorrecta, y se debe rechazar, la ejecución de un sopandado perdido bajo el forjado.

< Esta solución de apoyo obviamente es para muros de fábrica de ladrillo, ya que con muretes de hormigón es suficiente con doblar las esperas de éste y disponer dos redondos superiores horizontalmente. Asimismo puede extrapolarse la solución para el caso de forjados de planta alta.

< Con la solución propuesta creemos cumplir FL 90 y EF 96, y además facilitamos y economizamos la ejecución de la obra.

Consideraciones
Siguiendo con la ejecución del forjado, debemos tener en cuenta el adecuado espesor de la capa superior de hormigón, sobre todo con bovedilla de porex tan corriente con estos forjados, la disposición de la armadura de reparto y la armadura de negativos a pesar del cálculo como apoyado, para solucionar el empotramiento real que en mayor o menor grado se produce.

Respecto al hormigonado y curado rezan las mismas disposiciones que la Instrucción recomienda para todos los forjados.

Es muy importante al construir seguir el proceso que se haya tenido en cuenta en el cálculo del forjado, para evitar que la incidencia de cargas superiores a las estimadas origine fisuras en las viguetas que no vamos a ver y que posteriormente se traducirán en patología de grietas en solados y tabiquerías. Incluso no sería descartable una rotura súbita del forjado en fase de ejecución, sobre todo para luces mayores de 5 m.

Atención a las fichas de 'autorización de uso', que son obligatorias para la vigueta aislada y el forjado completo, teniendo en cuenta los distintos cantos de vigueta para un mismo canto de forjado.

Deberá rechazarse toda vigueta que presente deterioro o defectos en cabeza (grietas, coqueras, cte.), y evitar cortar en obra las cabezas en el caso de que vinieran largas de medida, ya que la manipulación puede afectar al pretensado y disminuir la capacidad resistente de la vigueta. En general hay que prestar atención al aspecto visual de la vigueta. No siempre una viga `bonita' es buena, pero una de mal aspecto casi seguro que puede ser mala.<