ESTRUCTURAS METÁLICAS
CARGAS DE DISEÑO PARA LOSAS 1. TIPOS DE LOSAS I.
LOSA MACIZA COLADA EN SITIO.
Una losa maciza es aquella que cubre tableros rectangulares o cuadrados cuyos bordes, descansan sobre vigas a las cuales les trasmiten su carga y éstas a su vez a las columnas. Se supone que los apoyos de todos sus lados son relativamente rígidos, con flechas muy pequeñas comparadas con las de la losa. El refuerzo para estas losas se coloca en dos direcciones ortogonales para soportar los momentos desarrollados en cada uno de ellos. Este tipo de losa es comúnmente usado en la construcción de casas habitación en México, por ser sencillo de construir, económico y por ser fácilmente adaptable a diseños irregulares.
Trabaja en dos direcciones ortogonales (condición del esqueleto), trabaja en ángulos rectos de las trabes a las columnas. Dependiendo de cómo este apoyada, una losa losa maciza maciza debería tener mayor cantidad de refuerzo en un sentido que en el otro. Si la losa dispone de muros de apoyo en los cuatro lados su dirección principal sería la del sentido más corto, si es cuadrada cualquiera de los dos sentidos es igual. Si la losa dispone de muros en solo dos lados (deben ser opuestos) la dirección principal será la dirección perpendicular a la dirección de los apoyos. Se utiliza utiliza acero corrugado para tener tener adherencia, (las cuales son fundidas o vaciadas sin ningún tipo de aligerante). Utilizadas con espesores de hasta 15 cm generalmente.
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II.
LOSA DE ENTREPISO
Deben ser lo suficiente mente rígidas para garantizar que todos los muros se muevan uniformemente en caso de sismo y las cubiertas deben ser estables ante las cargas laterales, razón por la cual es necesario arrastrarlas y anclarlas a los muros o vigas de soporte. Si la losa se construye con elementos prefabricados, estos deben unirse entre ellos y deben conectarse a las vigas que rodean la vivienda. El espesor mínimo de la losa depende del sistema de entrepiso utilizado y el tipo de apoyo o elementos de soporte.
III.
LOSAS UNIDIRECCIONALES
Las Losas Unidireccionales se comportan básicamente como vigas anchas, que se suelen diseñar tomando como referencia una franja de ancho unitario (un metro de ancho). Existen consideraciones adicionales que serán estudiadas en su momento Cuando las losas rectangulares se apoyan en dos extremos opuestos, y carecen de apoyo en los otros dos bordes restantes, trabajan y se diseñan como losas unidireccionales. 2|Página
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Si los esfuerzos en una dirección son preponderantes sobre los esfuerzos en la dirección ortogonal, se llaman Losas Unidireccionales
Cuando la losa rectangular se apoya en sus cuatro lados (sobre vigas o sobre muros), y la relación largo / ancho es mayor o igual a. , la losa trabaja fundamentalmente en la dirección más corta, y se la suele diseñar unidireccionalmente, aunque se debe proveer un mínimo de armado en la dirección ortogonal (dirección larga), particularmente en la zona cercana a los apo yos, donde siempre se desarrollan momentos flectores negativos importantes (tracción en las fibras superiores). Los momentos positivos en la dirección larga son generalmente pequeños, pero también deben ser tomados en consideración.
IV.
LOSAS ALIGERADAS BIDIRECCIONALES • Las losas • Cimentación • Cubierta 3|Página
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• Entrepiso
TRANSMITEN LA CARGA
TRABAJAN
Los materiales con los que se pueden hacer los casetones son los siguientes: .
CASETÓN DE FIBRA DE VIDRIO
CASETÓN DE POLIESTIRENO EXPANDIDO
CASETÓN DE HORMIGÓN
CARACTERISTICAS Ligereza Instalaciones Se amolda al proyecto Costo Aislante acústico térmico Poco desperdicio
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V.
LOSA DE VIGUETA Y BOVEDILLA
El sistema de vigueta y bovedilla está constituido por los elementos portantes que son las viguetas de concreto pres forzado y las bovedillas como elementos alegrantes. Las viguetas se producen en diferentes tamaños (sección geométrica) y diferentes armados, así mismo las bovedillas tienen diferentes secciones tanto en longitud, ancho y peralte, de tal forma que se tiene una gran variedad de combinaciones que pueden satisfacer cualquier necesidad. Podemos asegurar que hasta 6.00 mts. De claro es el sistema más económico de losas. Las viguetas se fabrican por diferentes procesos que pueden ser: colado en moldes múltiples de metal y con máquinas extrusoras. Las bovedillas son componentes de concreto ligero vibrocomprimido para colocar entre las viguetas como cimbra y parte integral de la losa. Con el sistema de vigueta y bovedilla, se pueden cubrir claros hasta de 6.3 mts. con la sección que se muestra. La separación entre viguetas es de 75 cms. de centro a centro de viguetas. En este sistema la vigueta es prefabricada y lleva presfuerzo tipo alambre dentado de 5, 6 y 7 mm. De Ø. El concreto es de alta resistencia f’c = 350 Kg/cm² . Sobre la superficie de la vigueta
y bovedilla lleva un colado complementario de compresión de 4 cms. de espesor que hará trabajar la losa como sección compuesta reduciendo vibraciones y deformaciones. Las cargas del sistema son las siguientes:
Peso propio de vigueta 30 Kg/m. Peso de la bovedilla 20 Kg/pza. Peso del concreto (firme) 130 Kg/m².
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VI.
LOSA PREFABRICADA CON LÁMINA TROQUELADA Y FIRMA DE COMPRESION
La “losacero” es utilizada desde hace años y hasta nuestros días se ha establecido como un producto seguro, eficaz, confiable y económico. Hoy, la mayoría de los edificios de varios niveles usan Losacero en sus entrepisos por la rapidez de ejecución de obra. Se fabrica en varias medidas desde 2.44m hasta 12.50m y en varios calibres dependiendo de sus necesidades. Es utilizada en entrepisos basados en estructuras de concreto o de acero para varios usos como estacionamientos, comercios, bóvedas edificios puentes y muchos otros. Los elementos que conforman este tipo de cubierta se encuentran: El acero galvanizado (proceso electrolítico que permite que no tenga corrosión) El perfil anclado metálico Concreto Malla electro soldada (acero negro)
Es fabricada con un presfuerzo por temperatura para obtener mayor resistencia. Trabaja con concreto fc= 200kg/cm2 Solo es capaz de soportar un cantiléver de 10 cm. Son variables según la condición del material al que se adhieran, las canalizaciones ya que les permiten estirarse (son flexibles)
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2. CARGAS PARA LOSAS 2.1.
CARGAS MUERTAS
Son aquellas cargas que actúan durante toda la vida de la estructura. Incluyen todos aquellos elementos de la estructura como vigas, pisos, techos , columnas, cubiertas y los elementos arquitectónicos como ventanas, acabados, divisiones permanentes. También se denominan cargas permanentes. Su símbolo "D", corresponde a la inicial en inglés de Dead (muerto). La principal carga muerta es el peso propio de la estructura. Sus valores se obtienen considerando el peso específico del material de la estructura y el volumen de la estructura. Aunque es el tipo de carga más fácil de evaluar, su monto depende de las dimensiones de los miembros de la estructura las cuales no se conocen al inicio del proceso. Es necesario recurrir entonces a estimaciones del valor inicial. Esta acción será más o menos aproximada, dependiendo de la experiencia del diseñador. En los casos comunes esta estimación inicial será suficiente; pero en casos no rutinarios, será necesario evaluar de nuevo el peso de la estructura y revisar el diseño. Para elementos longitudinales (vigas), la carga se evalúa por unidad de longitud. Ha sido costumbre evaluarla en sistema MKS: "kg/m , t/m". Sin embargo a partir de la vigencia de la norma NSR-98 se debería hacer en el Sistema Internacional (SI): N/m, kN/m. El control de las cargas muertas es muy importante en estructuras de concreto reforzado construidas «in situ», pues el volumen de los concretos colocados puede ser muy variable, conduciendo a sobre espesores que producen masas adicionales a las contempladas en el diseño, afectando la evaluación de las cargas de sismo. En el acero estructural se controlan más fácilmente, pues los perfiles vienen de fábrica con tolerancias de peso pequeñas.
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Para elementos de gran área, como las placas o pisos se evalúa por metro cuadrado: kN/m2, (kgf/m2 en sistema MKS). Algunos ejemplos corrientes de pesos propios, propuestos por la norma NSR-98 y el Código Peruano de Puentes (CCP-95) son:
MATERIAL Concreto simple Concreto reforzado Mampostería de ladrillo Acero Madera laminada Madera, densa, seca Arena, grava, tierra suelta Arena, grava compactada Macadam Mampostería de piedra Mortero de pega 2.2.
PESO 23 kN/m3 24 kN/m3 18 kN/m3 78 kN/m3 6 kN/m3 7,5 kN/m3 16 kN/m3 19 kN/m3 22 kN/m3 27 kN/m3 21 kN/m3
DENSIDAD 2300 Kg/m3 2400 Kg/m3 1800 Kg/m3 7850 Kg/m3 600 Kg/m3 750 Kg/m3 1600 Kg/m3 1900 Kg/m3 2200 Kg/m3 2700 Kg/m3 2100 Kg/m3
CARGAS VIVAS
Las cargas vivas son cargas no permanentes producidas por materiales o artículos, e inclusive gente en permanente movimiento. Cabinas, particiones y personas que entran y salen de una edificación pueden ser consideradas como carga vivas. Para simplificar los cálculos las cargas vivas son expresadas como cargas uniformes aplicadas sobre el área de la edificación. Las cargas vivas que se utilicen en el diseño de la estructura deben ser las máximas cargas que se espera ocurran en la edificación debido al uso que ésta va a tener y están determinadas con base a una parte variable y a una porción sostenida por el uso diario. Las cargas vivas dadas en los códigos tienen la intención de representar la suma máxima de todas las cargas que pueden ocurrir en un área pequeña durante la vida útil del edificio. En ningún caso las cargas vivas deben ser menores que las cargas vivas mínimas dadas a continuación:
....... .... ....... .…....... ... ....... .... ... 1.80 /2 180 /2 ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .2.00 /2 200 /2 ......................3.00 /2 300 /2 ó 8|Página
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− .............….3.00 /2 300/2 − ...........…..…………………….....5.00 /2 500 /2 − .... .. ... .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .… .. .. ... .. .. .. .. .. 2.00 /2 200 /2 − ...........….......................4.00 /2 400 /2 − í.. .... ....... ... ....... ....... ... ....... ...4.00 /2 400 /2 − ..... .... ... ... ....... ....... ... ....... ....... 5.00 /2 500 /2 − ó ......................…...........…....2.50 /2 250/2 − ..... .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .2.00 /2 200 /2 − , .................2.00 /2 200 /2 − − .. ......................….........…..2.00 /2 200 /2 − ó .............................….....5.00 /2 500 /2 , ......…...….. ó. á í í : − 20% ................0.35 /2 35 /2 − 20% ...............0.50 /2 50 /2 á: − .. .... ... ...... .... ... ... .... ... .... ..5.00 /2 500 /2 − ... ........ ... ... .... ...... .... …......10.00 /2 1000 /2 ó − .. .... ... ....... ... .... ... .....…... ..5.00 /2 500 /2 − .... ... .... ....... ... .... ... ....... ... ..…... .10.00 /2 1000 /2 − ..... .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. …. .. ... .. .3.50 /2 350 /2 − .. .... .... ... ... ....... ....…........ .5.00 /2 500 /2 9|Página
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Las barandas, pasamanos y antepechos deben diseñarse para resistir una fuerza horizontal de 0.75 kN por metro lineal, aplicadas en la parte superior. Se debe diseñar con el efecto más desfavorable de carga viva en los diferentes vanos de la estructura o elemento. Cargas vivas en obra o durante el proceso de construcción deben incluir: materiales de construcción, formaletería y grúas u otras maquinarias. Para cubiertas se deben incluir los trabajadores y materiales de construcción dentro del análisis de cargas vivas.
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3. EJEMPLO PRÁCTICO Para el cálculo de losas, este será realizado mediante el descenso de cargas, para lo cual se procederá a calcular el peso de losa por metro cuadrado, mediante la siguiente metodología: a) Sentido de Viguetas: Se ha determinado el sentido de viguetas debido a que si estas están acomodadas en base al tramo más corto de las vigas maestras generan menor magnitud de Momento, esto implica menor cantidad de acero en el diseño de las vigas, para el proyecto a realizarse se acomodó de la siguiente manera:
Esquema sentido de Viguetas.
b) Área de Influencia Losa sobre Viga. Una vez determinado el sentido de las viguetas se procede a calcular el área de influencia que genera la losa sobre las vigas, este dato será calculado en el sentido contrario a las viguetas, este dato servirá para cálculos posteriores.
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Área de Influencia de Losa sobre Viga.
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c) Peso losa por metro cuadrado: Para poder determinar el peso que se genera en un metro cuadrado de losa debemos especificar cuáles son los elementos que forman o son parte de la losa. Estos son:
Elementos de una Losa.
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c) Peso losa por metro cuadrado: Para poder determinar el peso que se genera en un metro cuadrado de losa debemos especificar cuáles son los elementos que forman o son parte de la losa. Estos son:
Elementos de una Losa.
En cada metro cuadrado se encuentran 2 viguetas, para determinar el peso de las mismas se calcula el volumen que ocupan en el metro cuadrado de losa:
= [2Á∗ 1 ] ∗ ) = 20.1∗ 0.20 ∗ 1 ∗2450(2 = 98 Para determinar el peso de carpeta de compresión se determina de la siguiente manera:
. =[Á∗1 ]∗ ) . = 0.05 ∗ 1∗ 1 ∗2450(2 . = 122.5 . = 123 13 | P á g i n a
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Es necesaria la implementación de una carpeta de nivelación ya que en el momento del vaciado del contra piso hay zonas o sectores de la losa donde se nota un desnivel ya sea por el mal vibrado o la mano de obra, y el peso que influye esta carpeta de nivelación se calcula de la siguiente manera:
.ó =[Á∗1 ]∗ ) .ó = 0.05 ∗ 1∗ 1 ∗2400(2 .ó = 120
á =[Á∗1 ]∗ ) á = 0.02 ∗ 1∗ 1 ∗1800(2 á = 36 Para el revoque de la base inferior de la losa se considerará yeso:
=[Á∗1 ]∗ ) = 0.03 ∗ 1∗ 1 ∗1500(2 = 45 14 | P á g i n a
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El peso de la losa por metro cuadrado es:
.= + . + .ó + á + .=98 +123 +120 +36 + 45 ) .=425 (2
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