Predimensionamiento de Vigas Secundarias: Criterios, Fórmulas y Ejemplo con Excel
Las vigas secundarias son los elementos que reciben de forma directa la carga de la losa aligerada y la transmiten hacia las vigas principales, siendo uno de los pasos más importantes dentro del predimensionamiento del sistema de piso, para así poder definir un peralte que controle las deflexiones de tramos con luces menores sin necesidad de recurrir a secciones tan robustas como las de una viga principal. La Norma E.060 de Concreto Armado, dentro del Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú, no distingue una fórmula exclusiva para vigas secundarias, pero sí mantiene para ellas las mismas exigencias geométricas mínimas que rigen a cualquier viga que forme parte del sistema estructural.
En el ámbito de la ingeniería estructural, el predimensionamiento de una viga secundaria no solo abarca el cálculo de un peralte menor al de la viga principal, si no la forma en que ese peralte responde a una luz libre generalmente más corta y a una función distinta dentro del sistema de piso, considerando que su rol principal es repartir la carga de la losa y no necesariamente aportar rigidez lateral significativa frente a un sismo, y esta diferencia de función es justamente la que constituye la base para que su fórmula de predimensionamiento sea más flexible que la de una viga principal.
Principales criterios de predimensionamiento según la norma
El criterio para vigas secundarias sigue la misma lógica que el de las vigas principales, pero con coeficientes ajustados a una exigencia menor de rigidez:
- h = Luz libre / 14, el criterio más extendido para vigas secundarias, siendo el valor de referencia cuando no se cuenta con información precisa sobre la sobrecarga actuante.
- h = Luz libre / β, donde β varía según la sobrecarga: β = 13 para sobrecargas de 250 kg/m², β = 12 para 400 kg/m², β = 11 para 500 kg/m², β = 10 para 750 kg/m² y β = 9 para 1000 kg/m², reduciéndose el valor de β conforme aumenta la sobrecarga, de forma análoga al criterio usado en vigas principales.
- Ancho de la base: b = h/2, manteniendo siempre un ancho mínimo de 25 cm, el mismo límite que exige la norma para cualquier viga que forme parte de un pórtico sismorresistente.
- Vigas inclinadas o de borde, que por su geometría particular deben verificarse además como si actuaran de viga principal, comprobando que el peralte asumido siga siendo adecuado bajo un criterio más exigente (L/10 a L/12).
La diferencia entre el divisor 12 de una viga principal y el divisor 14 de una secundaria refleja precisamente su distinta función dentro del sistema: mientras la principal forma parte del pórtico y debe aportar rigidez sísmica, la secundaria trabaja principalmente a flexión por gravedad, lo que permite adoptar una sección más esbelta para la misma luz.
¿Se aplica solo en Perú o también en otros países?
Este criterio de L/14 para vigas secundarias, al igual que el de las vigas principales, no es exclusivo de la normativa peruana: se trata de una recomendación práctica extendida en la enseñanza y el ejercicio de la ingeniería estructural en concreto armado en varios países de Latinoamérica que basan su diseño en el ACI 318, incluyendo a México, Bolivia y Ecuador. La variación entre países suele darse en los valores mínimos de ancho exigidos y en si se exige o no que la viga secundaria forme parte del sistema sismorresistente, por lo que, como en el caso de las vigas principales, este criterio debe siempre contrastarse con el reglamento vigente en el país donde se desarrolla el proyecto.
Aplicando el criterio: el caso de una edificación real
Para ilustrar el procedimiento, se tomó como ejemplo el predimensionamiento de las vigas secundarias realizado para la misma edificación desarrollada en los artículos anteriores, evaluando cada tramo según el eje al que pertenece:
En el eje A-A
| Tramo | Luz (m) | h = Luz/14 (m) | Peralte asumido |
|---|---|---|---|
| Entre tramo 1 y 2 | 2.54 | 0.181 | 0.20 m |
| Entre tramo 2 y 3 | 3.20 | 0.229 | 0.25 m |
| Entre tramo 3 y 4 | 2.60 | 0.186 | 0.20 m |
| Entre tramo 4 y 5 | 4.20 | 0.300 | 0.30 m |
| Entre tramo 5 y 6 | 4.00 | 0.286 | 0.30 m |
| Entre tramo 6 y 8 | 3.75 | 0.268 | 0.30 m |
En los ejes D-D, E-E y F-F, con tramos de luces similares a los del eje A-A, se repite el mismo patrón de peraltes entre 0.20 m y 0.30 m, mientras que en los ejes B-B y C-C, con tramos más cortos (3.75 m y 1.67 m respectivamente), los peraltes resultantes fueron de 0.30 m y 0.15 m.
Vigas inclinadas, verificadas además como si actuaran de viga principal:
| Tramo | Luz (m) | h = Luz/14 (m) | Peralte asumido | Verificación como principal (L/12) |
|---|---|---|---|---|
| Entre el eje B y D | 3.70 | 0.264 | 0.30 m | 0.308 m → OK |
| Entre el eje D y E | 3.30 | 0.236 | 0.25 m | 0.275 m → OK |
| Entre el eje C y D | 3.10 | 0.221 | 0.25 m | 0.258 m → OK |
Al comparar todos los tramos de la edificación, el mayor peralte requerido para las vigas secundarias es de 0.30 m, por lo que se uniformiza el peralte de este elemento en 0.30 m, con un ancho de base de 0.25 m, quedando definida como VS-1.
De las vigas al metrado de cargas
Con la losa, las vigas principales y las vigas secundarias ya predimensionadas, la edificación cuenta con todas las dimensiones necesarias para calcular su peso propio real. Este es el punto de partida del siguiente artículo de la serie, donde se desarrolla el metrado de la carga muerta (CM), el primer tipo de carga que se cuantifica sobre cada eje estructural.
Este artículo forma parte de una serie sobre metrado de cargas y predimensionamiento estructural. El ejemplo numérico corresponde a una edificación desarrollada como caso de estudio.