Dise is eño de d e Losas Lo sas de Hormi or migó gón n Armado
Ing. Miguel Jiménez
Losas de Hormigón Losas Hormigón Arma Armado. do. Comporta omportamie miento nto Estructura structural. l.
Losas de Hormigón Losas Hormigón Arma Armado. do. Definic finición ión de Losas de Entrepiso Entrepiso y Techo. 1. Son mie iem mbros est stru ruct ctu urale les s que sirrve si ven n de pi piso so,, en los dif ife ere rent nte es niveles y cubierta de las edificaciones. 2.
Son los elementos que reciben directamente y en primer lugar las carg rgas as de us uso o de la edi diffica caci ción ón,, tanto las cargas permane permanentes ntes como las varia variables. bles.
3.
Reciben las cargas en forma perpendicular a su plano principal.
Losas de Hormigón Losas Hormigón Arma Armado. do. Definic finición ión de Losas de Entrepiso Entrepiso y Techo. 4. Geom Geomét étri rica came ment nte e se de defi fine nen n co como mo mi miem embr bros os es estr truc uctu tura rale les s qu que e se caracterizan por tener sus dimensiones en planta (plano x-y) mucho mayores que su dimensión de altura.
b
h e
Losas de Hormigón Armado. Definición de Losas de Entrepiso y Techo. Las losas y los sistemas de piso y techo en general, son elementos que también cumplen una función importante para la resistencia a cargas laterales. Las losas contribuyen a repartir los desplazamientos de piso proporcionalmente a todos los elementos. En los métodos de análisis sísmico comunes, se asume que los sistemas de techo y piso constituyen diafragmas y infinitamente rígidos capaces de realizar esa distribución de fuerzas sin deformarse.
Losas de Hormigón Armado. Definición de Losas de Entrepiso y Techo. Las Losas en las edificaciones de hormigón armado se clasifican según el armado del refuerzo en:
a) Losas Armadas en una Dirección. b) Losas Armadas en Dos Direcciones.
De ambas clases existen diferentes tipos de losas, según el procedimiento constructivo,
la
geometría
de
constructivos que la conforman.
la
sección
típica
y
los
elementos
Losas de Hormigón Armado. Tipos de Losas.
Armadas en una dirección
Losas Macizas
Armadas en dos direcciones
Armadas en dos direcciones , sobre columnas:
Con Capitel
Sin Capitel
Losas de Hormigón Armado. Tipos de Losas.
Armadas en una dirección
Losas Nervadura
Armadas en dos direcciones con vigas o sin vigas
Losa Reticular: Apoyada sobre vigas o sobre columnas
Losas de Hormigón Armado. Tipos de Losas.
Losas de Hormigón Armado. Escogencia del Tipo de Losa. La escogencia de uno u otro tipo de losa viene determinada por varios factores: ➢
Cargas.
➢
Luces.
➢
Facilidad Constructiva.
➢
Costo de Materiales.
➢
Aislamiento Térmico y Acústico.
Estética.
➢
Losas de Hormigón Armado. Escogencia del Tipo de Losa.
Las losas macizas son mas convenientes para soportar grandes cargas, siendo las placas mas eficientes que las losas. Los sistemas nervados son mejores aislantes del calor y del ruido que los sistemas macizos. La expresión arquitectónica puede ser un factor importante en centro comerciales, salas de exhibición, etc., donde las placas nervadas sin rellenos son preferidas.
Losas de Hormigón Armado. Losas Armadas en una Dirección. Criterios para el Armado de Losas Macizas. Para que una losa trabaje como losa propiamente dicha (flexión en una sola dirección ó como placa (flexión en dos direcciones ortogonales), depende de ciertos aspectos:
1. Relación entre Luces en Planta 1. Si la losa esta apoyada en dos lados paralelos y los otros dos lados libres, necesariamente trabaja como losa armada en una dirección.
Losas de Hormigón Armado. Losas Armadas en una Dirección. Criterios para el Armado de Losas Macizas. 1. Relación entre Luces en Planta 1.2. Si la losa esta apoyada en todos sus contornos puede suceder que trabaje como “losa” o como “placa”, dependiendo de la relación de luces. Si la relación de (luz mayor / luz menor ) es mayor que dos, entonces se comporta como losa, flectando en el sentido de la luz mas corta, pues casi la totalidad de la carga la toma dicha luz.
Losas de Hormigón Armado. Losas Armadas en una Dirección. Relación entre luces en planta:
Conclusión: La carga se transmite en la dirección mas corta.
Losas de Hormigón Armado. Losas Armadas en una Dirección. Criterios para el Armado de Losas Nervadura. 1) Si la losa esta apoyada en todo su contorno pero existen nervios en solo una dirección, entonces se esta obligando a la losa a trabajar en ese sentido, pues en la dirección perpendicular a los nervios no posee suficiente rigidez y en consecuencia no flecta. En este caso la relación de luz mayor a luz menor no tiene importancia. Este es el caso de losas nervaduras armadas en una dirección.
Diseño de Losas Macizas de Hormigón Armado
Diseño de Losas Macizas Reciben su nombre por estar compuesta su sección únicamente de hormigón armado sin espacios vacíos o huecos ni otro elemento constructivo adicional embebido. Características Importantes •
Cubre luces pequeñas a medianas de manera económica: 3.50m ≤ L ≤ 6.00 m
•
Espesores eficientes y económicos: 15cm ≤ h ≤ 25cm
ᵉ menores
Dificultan la colocación del refuerzo.
ᵉ mayores
Hacen que el peso de la placa sea antieconómico.
Predimensionado de Losas Macizas
Losa maciza
Arnal, E. y Epelboim, S. (1985). Manual para el Proyecto de Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones.
Diseño de Losas Macizas Criterio de Diseño: Se considera una franja unitaria de 1m de ancho.
Diseño de Losas Macizas 1) Diseño a Flexión :
Mu = ɸ . As . Fy . ( d – a/2)
2
Diseño de Losas Macizas 2) Refuerzo mínimo a Flexión. CIRSOC 201-05 Art. 10.5:
CIRSOC 201-05 Art. 10.5.3. Si en cada sección, el área A s de la ar mad ur a d e tracción adoptada excede al menos en un tercio (1/3) a la armadura determinada por cálculo, no es necesario aplicar los requisitos exigidos en los artículos 10.5.1. y 10.5.2.
Diseño de Losas Macizas Armadas en una Dirección. 3) Diseño por Rigidez (Estado Límite de Servicio):
ACI 318-14 CIRSOC 201-05
Diseño de Losas Macizas Armadas en Dos Direcciones. 4) Diseño por Rigidez (Estado Límite de Servicio): El espesor de las losas con vig as interior es, apoyadas en todos sus lados, debe satisfacer las exigencias de los artículos 9.5.3.3. ó 9.5.3.4. αf
: relación entre la rigidez a flexión de la sección de una viga y la rigidez a flexión.
Diseño de Losas Macizas 5) Diseño po r Corte:
0,17
Si Vu resultase menor que ØVc no es necesaria armadura por corte en losas macizas.
Diseño de Losas Macizas 6) Acero de Refuerzo por Retracción y Cambio de Temperatura:
• •
ACI 318-14
CIRSOC 201-05
b = 100 cm h = Altura de la losa
Diseño de Losas Macizas
• •
7) Acero de Refuerzo por Retracción y Cambio d e Temperatur a Separación: CIRSOC 201-05 b = 100 cm h = Altura de la losa
ACI 318-14
Losas Nervadas o Losas Nervaduras Armadas en una Dirección.
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. Reciben su nombre por el aspecto característico que presenta su superficie inferior terminada, que muestra claramente los nervios de hormigón que se forman entre las hileras de bloques que le sirven de encofrado y que quedan embebidos en el espesor de la losa.
Estos bloques tradicionalmente huecos y de arcilla aunque actualmente se fabrican también de hormigón ligero y de poliestireno expandido, sirven también para aligerar el peso de la losa y le añaden propiedades muy favorables de aislamiento térmico y acústico.
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. Características Importantes: 1.
Se considera un rango eficiente de luz de diseño de losas nervaduras armadas en una dirección: 3.50m ≤ L ≤ 8.00m
2. El rango de espesores usuales, considerados como eficientes y económicos, utilizados para losas nervadas armadas en una dirección. 20cm ≤ h ≤ 30cm
3. Poseen menor resistencia por corte y momento flector que las losas macizas. La geometría de la sección limita un tanto su capacidad de resistir corte, así como también la cantidad de refuerzo que puede colocarse en la sección, lo cual limita la capacidad de resistir el momento flector. 4.
Se utiliza en proyectos con cargas de baja a mediana magnitud, tales como edificaciones de uso residencial, comercial, oficinas, educacional.
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. Secciones Típicas de Diseño: Para el análisis y diseño de las losas nervadudas se considera una franja unitaria de diseño de 0,50 m de ancho o el ancho del nervio en estudio.
q serv (kN/m) = Q serv (kN/m²) * 0.50m
h losa = h bloque + 5cm
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. Secciones Típicas de Diseño:
Base de pavimento + acabado ó relleno + impermeabilización
b = 50 cm
5 cm loseta
BLOQUE LADRILLO
h
10cm
15, 20 ó 25cm
40cm bw
Revoque
10cm bw
1.5cm
Requisitos Dimensionales para Losas Nervaduras (ACI 318-14 y CIRSOC 201-05): 1. El ancho b’ del nervio, será como mínimo 10 cm.
2. La altura total de la losa será como máximo 3,5 veces el ancho b’ del nervio.
3. La distancia libre máxima entre nervios será de 80 cm para el CIRSOC 201-05 . (Y 75 cm de acuerdo al ACI 318-14).
4. Alrededor de todo elemento estructural se maciza un ancho, el mayor de 10 cm, el ancho del nervio y el macizado calculado.
Requis itos Dimensionales Losas Nervaduras. Macizado 10 cm
1
Vigas
Macizado 10 cm
1
Nervios
Corte 1-1
≤ 80cm
h ≤ 3,5b'
Nervios
b' ≥ 10cm
t
Bloques o relleno
Macizado 10 cm
Requis itos Dimensionales para Losas Nervaduras (ACI 318-14 y CIRSOC 201-05): 5.- Si el relleno o los bloques son permanentes el espesor t de la loseta será el mayor de los siguientes valores: 4 cm •
•
1/12 de la distancia libre entre nervios
t
S'
12
≥
4cm
S’
Loseta
Bloque
Nervio
S’
Espesor de la loseta cuando los bloques o el relleno es
ente
Requis itos Dimensionales para Losas Nervaduras (ACI 318-14 y CIRSOC 201-05): 6.- Si el relleno o los bloques no s on permanentes, el espesor t de la loseta de hormigón será el mayor de los siguientes valores: 5 cm
•
•
1/12 de la distancia libre entre nervios
t
S'
12
≥
5cm
S’
Loseta
Nervio
S’
Espesor de la loseta cuando el relleno no es permanente
Requis itos Dimensionales para Losas Nervaduras (ACI-318-14 y CIRSOC 201-05): Espaciamiento para caños: 7.- Se permite la colocación de caños y conductos en la loseta siempre que el espesor de la loseta sea por lo menos 2,5 cm mayor que el diámetro o lado del conducto. t
Loseta
Ø 2,5cm
Tubería
Nervio
Diámetro de la tubería Ø
Restricción para la colocación de tuberías en la loseta
Predimensionado de Losas Nervadura
Losa nervada
Arnal, E. y Epelboim, S. (1985). Manual para el Proyecto de Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones.
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. 1) Diseño a Flexión:
Momento Positivo
1,4
Momento Negativo
1,4
Mu = ɸ . As . Fy . ( d – a/2) CIRSOC 201-05 Art. 10.5.3. Si en cada sección, el área A s de la ar mad ur a d e tracción adoptada excede al menos en un tercio (1/3) a la armadura determinada por
Diseño de Los as Nervaduras Armadas en una Dirección. 1) Diseño a Flexión: ACI 318-04: Se debe colocar un área mínima de refuerzo para flexión As,min en toda sección donde el análisis requiera refuerzo a tracción:
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. 2) Diseño por Rigidez (Estado Límite de Servicio):
ACI 318-14 CIRSOC 201-05
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. 3) Diseño por Corte:
Vu ≤ ∅Vn
CIRSOC 201-04 art. 11.5.6. Armadura mínima de corte 11.5.6.1. Cuando el esfuerzo de corte mayorado Vu es mayor que la mitad de la resistencia al corte proporcionada por el hormigón, Ø Vc , (Vu > 0,5 Ø Vc) se debe colocar un área mínima de armadura de corte, A v,mín , en todo elemento de h or mi gó n ar mad o, p ret ens ado y n o p ret ens ado , s ol ic it ad o a f lex ió n, excepto en el caso de: a) losas y zapatas, b) losas nervuradas de hormigó n, definid as en el artículo 8.11. c) vigas cuya altura total h sea .. (continua)
Diseño de Losas Macizas Armadas en una Dirección. 3) Dis eño por Cort e CIRSOC 201-05: 8.11.5.3. En las los as nerv ur adas en una di rec ció n, se debe colocar en la losa una armadura transversal a los nervios, de acuerdo con el artículo 7.12. 8.11.6.2. En la losa se debe colocar una armadura perpendicular a los nervios con el fin de cubrir los requerimientos de flexión y considerar las concentraciones de carga, si las hubiera, la que en ningún caso debe ser menor que el valor establecido en el artículo 7.12. 11.12. DISPOSICIONES ESPECIALES PARA LOSAS Y ZAPATAS 11.12.1. La resistencia al corte de las losas y zapatas, en la cercanía de columnas, cargas concentradas o reacciones, está gobernada por la más severa de las dos condiciones que se describen en los artículos 11.12.1.1 y 11.12.1.2.: 11.12.1.1. Compor tamiento c om o v iga, donde cada una de las secciones críticas que se van a investigar se extienden en un plano a través del ancho total. Para este comportamiento las losas o zapatas se deben dimensionar de acuerdo con los artículos 11.1. a 11.5. inclusive (Diseño como viga)
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. 3) Diseño por Corte (Recomendación Reglamento ASCE 7): •
Corte Nominal
Vu ≤ ∅Vn
•
Vu: corte en el centro del apoyo mayorado. q u : carga ultima (kN/m²)
0,17
Longitud neta del macizado medido desde la cara de la viga
X macizado : Distancia desde el centro del apoyo hasta el borde
Diseño de Los as Nervaduras Armadas en una Dirección. 3) Diseño por Corte:
Diseño de Losas Nervaduras Armadas en una Dirección. 4) Acero de Refuerzo por Retracción y Cambio de Temperatura: Se colocará acero en la loseta perpendicular al sentido de armado de los nervios, el que se denomina acero de repartición, para absorber las tensiones por efecto de carga, retracción y cambios de temperatura, por lo menos igual a:
• •
b = 50 cm h = Altura de la loseta
