Método de diseño de una losa de entrepiso Steeldeck

Método de diseño de una losa de entrepiso del tipo “Steel-deck” o “lamina colaborante” en SAP2000 V.14

Tutorial Por: Ing. Alejandro Marín Fernández Egresado: Universidad Nacional de Ingeniería Managua, Nicaragua 3 de Julio, 2012

I.

Consideraciones previas al diseño.

El siguiente método, es uno de los muchos que permite un programa tan completo como lo es SAP2000, y se puede utilizar solamente si se cumplen las siguientes condiciones: 1- Se cuenta con tablas de sobrecarga permisible (facilitados por alguna empresa o institución cuyos materiales de construcción sean certificados) que nos permita seleccionar el calibre de la lámina y el espesor de concreto en función de la suma de la carga viva y la carga muerta (sin incluir el peso propio de la sección compuesta). 2- Previo al diseño se cuenta con las propiedades de la sección compuesta para un metro de ancho de la lámina colaborante, principalmente el peso por unidad de área que luego será sumado a la carga muerta que supongamos o que estipule algún reglamento de construcción.

Los puntos 1 y 2 se explicarán a fondo en el ejemplo de aplicación .

Observaciones importantes: 

El fin de este pequeño tutorial es aprender una técnica para diseñar un sistema de entrepiso como parte de una estructura completa, la cual no se detalla en este documento y se considera parte esencial de un diseño completo. Se recomienda para personas con conocimientos básicos del programa y que deseen informarse de algún método práctico para diseñar este tipo de sistemas en SAP2000.



Las dimensiones propuestas en este tutorial son meramente didácticas y no deben ser tomadas en ningún momento como referencias para diseños que, por su naturaleza, deben responder a las normas de cada país.

II.

Delimitación del grid y del diafragma.

1- Hacer click en “new” y seleccionar “3D frames”

2- Seleccionar “Use Custom Grid Spacing and Locate Origin”, hacer click en “Edit Grid”

3- Introducir los siguientes valores para el grid, como puede apreciarse la altura supuesta de cada nivel será de 3 metros y la distancia entre cada viga del entrepiso será de 2 metros, esto será clave en la tributación de cargas.

Al finalizar, hacer click en “OK”.

4- Click de nuevo en “OK”. (Si se desea, se pueden definir las secciones transversales de vigas y columnas )

5- El programa por defecto asigna las secciones transversales a todas las líneas del grid, resultando en algo como esto:

6- Seleccionar todas las líneas a como se muestra en la parte izquierda y seleccionar la tecla “Delete”. A la derecha se muestra el Grid sin secciones transversales asignadas.

7- El programa por defecto nos ubica en el nivel mas bajo, para subir al nivel de nuestro entrepiso (Z=3), hacer click en la ventana 2D (que por defecto es la de la derecha) y hacer click en el botón mostrado para subir un nivel

8- Una vez alcanzado el nivel del entrepiso, se comienza a dibujar las secciones que soportarán el mismo. En la figura de abajo se han trazado las vigas longitudinales (laterales que unen los marcos), las vigas transversales y una viga central.

9- Seleccionar todos los nodos del entrepiso a como se muestra en la figura

10- Acceder a “Assign”-----> “Joint” -----> “Constraints”

11- Seleccionar “Diaphragm” y luego “Add New Constraint”

12- Renombrar a “Diafragma Entrepiso” y seleccionar el eje “Z”, finalmente hacemos click en “Ok” dos veces

III.

Cargas de diseño utilizando tablas de diseño

Observación: De este punto en adelante se supone que se han conseguido las especificaciones de sistemas de entrepisos proporcionados por alguna empresa o institución cuyos materiales de construcción han sido certificados. Carga viva (supuestao correspondiente a alguna norma de construcción) Se supone 650 kg/m2 (Página 09 RNC-07 – Bódegas tipo Pesado) Carga Muerta (supuesta o correspondiente a alguna norma de construcción) Ladrillo de cemento = 83 kg/m2 Sistema eléctrico y accesorios = 15kg/m2 Capa de mortero de 2cm = 44kg/m2 Total de Carga Muerta (sin incluir peso propio del sistema compuesto) = 142 kg/m2 

Se calcula una carga total (mayorada según Reglamento Nacional de la Construcción) para comparar con tabla I.

CT = 650 kg/ m2 (1.6) + 142 kg/ m2 (1.2)

Esta mayoración de carga responde a un código de construcción local .

CT = 1210.4 kg/ m2 Tabla I. Sobrecarga permissible (Kg/ m2). SOBRECARGA PERMISIBLE (KG/M2) CALIBRE

22

5

ESPESOR DE CONCRETO (CM) 6 8 10

12

LONG. METROS 1.8

1793

2171

28929

3688

4444

2

1592

1930

2608

3285

3962

2.2

1727

1728

2344

2956

3568

2.4

1198

1414

1932

2624

3238

En nuestro caso la longitud entre vigas de soporte para la sección compuesta es de 2 metros, por lo tanto se selecciona calibre 22, con un espesor de 5 centímetros de concreto ya que: 1592 kg/m2 > 1210.4 kg/m2

Cálculo de carga muerta total. Tabla II. Propiedades de la sección compuesta para un metro de ancho PROPIEDADES DE LA SECCIÓN COMPUESTA PARA UN METRO DE ANCHO CALIBR E

ESPESOR DEL CONCRETO EN CM

22

5 6

PESO KG/M2 221 234

ESFUERZO CORTANTE KG 1809 2170

Ixc Cm4 560 695

Sxc (sup) Cm3 135 153

La carga total muerta es igual a los 142 kg/m2 + 221 kg/m2 = 363 kg/m2 Tributación de cargas Se tiene un ancho tributario de dos metros para las vigas centrales y un metro para las laterales, la disposición de cargas es la siguiente: Cargas vivas 650 kg/m2 X 2 m = 1300 Kg/m para vigas centrales 650 kg/m2 X 1 m = 650 Kg/m para vigas laterales Cargas muertas 363 kg/m2 X 2 m = 726 kg/m para vigas centrales 363 kg/m2 X 1 m = 363 kg/m para vigas laterales

Sxc (Inf) Cm 3 65 76

13- Se seleccionan vigas centrales y se asigna cargas distribuidas (Viva y muerta) a como se muestra en la figura.

14- Se seleccionan vigas laterales y se asignan cargas (viva y muerta) a como se muestra en la figura.

IV.

Disposición final del entrepiso Cargas muertas

Cargas vivas