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DISEÑO Y CALCULO DE LOSAS Metodología y procedimiento para el cálculo de losas macizas y nervadas armadas en una dirección aplicando la Norma FONDONORMA 1753-2006 Material exclusivo para fines academicos ING. Rubén J. González P. 03/12/2016

CONTENI CONTENIDO DO 1

Definiciones: .......................................................................................................................................................... 4 1.1

Losas ................................................................................................................................................................

1.2

Criterio de selección .................................................................................................................................. 6

1.3

Comportamiento ......................................................................................................................................... 6

1.4

Distribución de las fuerzas...................................................................................................................... 7

1.5

Losas reticulares .........................................................................................................................................

1.6

Encofrado colaborante ............................................................................................................................. 8

1.7

Losas nervadas ............................................................................................................................................

1.8

Losas macizas ............................................................................................................................................ 1

1.8.1

2

Losas macizas armadas en una dirección: ............................................................................ 11

LOSAS: ANÁLISIS Y DISEÑO (ref. NORMA 1753-2006 – cap-8)..................................................... 13

2.1

Metodo de analisis estructural .......................................................................................................... 13

2.2

Modulo de elasticidad y coeficiente de poisson........................................................................... 14

2.3

Luz de calculo ........................................................................................................................................... 1

2.4

Acciones de servicio .............................................................................................................................. 14

2.5

Acciones del sismo o del viento ......................................................................................................... 16

2.6

Otras acciones .......................................................................................................................................... 1

2.7

Distribución de las cargas. ................................................................................................................... 16

2.8

Losas nervadas ......................................................................................................................................... 1

2.9

Resistencia al corte ................................................................................................................................. 1

2.10

Limitaciones dimensionales............................................................................................................ 17

2.11

Nervios transversales ........................................................................................................................ 1

2.12

Elementos de relleno permanente ............................................................................................... 17

2.13

Elementos de relleno removibles ................................................................................................. 18

2.14

Sistema de nervios como conjunto de vigas ............................................................................. 18

2.15

Conductos o tuberías ......................................................................................................................... 19

2.16

Aperturas en losas .............................................................................................................................. 1 Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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3

4

5

REQUISITOS PARA LOS ESTADOS LÍMITES. .......................................................................................... 19 3.1

Método de los estados limites............................................................................................................. 19

3.2

Combinaciones de solicitaciones ....................................................................................................... 20

3.3

Resistencia de diseño ............................................................................................................................. 2

3.4

Espesores Mínimos de losas macizas nervadas y vigas. ........................................................... 21

3.5

Macizado ..................................................................................................................................................... 2

Calculo del acero de refuerzo en los nervios ......................................................................................... 23 4.1

Características balanceadas ................................................................................................................ 23

4.2

Características máximas ....................................................................................................................... 23

Detallado del acero de refuerzo .................................................................................................................. 25 5.1

Diámetro de dobleces ............................................................................................................................ 25

5.2

Separación del acero de refuerzo ...................................................................................................... 25

5.3

Longitudes mínimas del acero de refuerzo en losas .................................................................. 26

5.4

Recubrimiento mínimo del acero de refuerzo ............................................................................. 26

5.5

Refuerzo por retracción de fraguado y variación de temperatura....................................... 27

5.6

Requisitos de integridad estructural ............................................................................................... 28

5.7

Empalmes del acero de refuerzo longitudinal ............................................................................. 28

5.8

Requisitos adicionales para el diseño sismoresistente ............................................................ 29

5.8.1

Empalmes: ......................................................................................................................................... 29

5.9

Practicas constructivas.......................................................................................................................... 29

5.10

Soldaduras ............................................................................................................................................. 3

Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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1

DEFINICIONES:

1.1 Losas Las losas son elementos estructurales que hacen factible la existencia de los pisos y techos de una edificación cuya característica geométrica principal es que su área es relativamente mayor en relación a su espesor, son de carácter superficial es decir que en ellas dos de las dimensiones predominan sobre la tercera, además que las cargas a las que están sometidas por lo general son en dirección perpendicular a la dimensión más pequeña. Las losas son el principal sostén para las personas, elementos, maquinarias, etc., para que estas puedan desarrollar de forma segura todas las actividades a las cuales estén destinadas y muchas veces contribuyen a la estabilidad de los edificios. Es el elemento que recibe directamente las cargas. Están asociadas al concreto armado como el material de construcción más idóneo, o quizás único, para materializarlas. Las losas de concreto armado se diseñan casi siempre para cargas que se suponen distribuidas de manera uniforme sobre la totalidad de uno de los paneles de la losa, limitadas por las vigas de carga o por los ejes entre centros de columnas. Las pequeñas cargas concentradas pueden absorberse mediante la acción en dos direcciones del refuerzo (acero a flexión en dos direcciones para sistemas de losa en dos direcciones o acero a flexión en una dirección más acero de repartición lateral para sistemas en una dirección). Por lo general, las grandes cargas concentradas requieren vigas de apoyo. Tienen dos funciones principales: 

Función arquitectónica: separa los espacios verticales de la estructura formando los diferentes niveles de la construcción; para que esta función se cumpla de una manera adecuada, la losa debe garantizar el aislamiento del ruido, del calor y la visión directa.



Función estructural: Las losas deben ser capaces de sostener las cargas de servicio, lo mismo que su propio peso y el de los acabados como piso, tabiquería, frisos, etc. Además forman un diafragma rígido, para atender la función sísmica del conjunto. Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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Las losas de entrepisos y techos, aparte de su función estructural y arquitectónica cumplen con otras funciones tales como: control ambiental, seguridad e instalaciones eléctricas y sanitarias, pavimentos o pisos. Por lo tanto la losa acabada, está formada por la estructura, pavimento, capa aislante, cielo falso o cielo raso. Para una mejor comprensión del tema, las losas han sido clasificadas en diferentes categorías: Por su uso: 

Cubierta



Entrepiso



Por su forma:



Reticular



Plana



Nervada



Por su composición:



Maciza



Nervada

Por su distribución de fuerzas: 

Armada en una dirección



Armada en dos direcciones

Por su sistema constructivo: 

Encofrado de madera



Encofrado de metálico



Encofrado de colaborante

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1.2 Criterio de selección: Entre los factores que influyen para seleccionar el tipo de losa a construir tenemos: 

Carga a soportar



Aislamiento térmico y acústico



Peso propio del piso



Aspecto inferior de la losa (liso o con nervios visibles)



Tiempo de construcción



Altura permisible del piso



Deflexiones mínimas



Economía



Otras

1.3 Comportamiento: La losa es un elemento plano cuya carga se aplica perpendicular al plano, por lo tanto la deformación es similar a la de una viga con la diferencia de poseer curvatura en las dos direcciones según la relación en las dimensiones de la placa. Las losas donde la relación entre las dos luces perpendiculares del panel es mayor a dos (L MAYOR/ l menor>2), se dice que se comporta como una viga, donde la curvatura es en el sentido de la menor longitud Los apoyos son en los extremos de la longitud mayor (armada en una dirección)

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Por otra parte si la relación de luces en el panel es menor o igual a 2, la curvatura es en los dos sentidos. La fuerza cortante en las losas es pequeña por lo que no requiere suministrar acero para corte, ya que el corte es resistido solo por el concreto, el acero suministrado es para soportar la flexión y el tamaño de las losas obedece principalmente a criterios de rigidez Los apoyos son en todos los extremos (armada en dos direcciones)

1.4 Distribución de las fuerzas: Arm Armad ad ado o de la losa losa:: Se entiende como armado de la losa el sentido de colocación del acero de refuerzo principal (As), de tal forma que el concreto pueda soportar las tracciones generadas por los esfuerzos de flexión a las cuales estará sometida. Para la definir este sentido de armado deben tomarse en cuenta dos aspectos fundamentales: El sentido donde exista la luz o distancia entre apoyos más corta. El sentido donde exista mayor continuidad.

1.5 Losas reticulares Este tipo de losa se conoce así, puesto que en ella se forman "retículas", o huecos, las cuales tienen la función de "aligerar", de disminuir el peso de una losa y por consiguiente, reducir la cantidad de concreto a utilizar en dicha losa (con ello se reduce el costo de la misma). Dichos huecos se logran mediante la colocación de casetones de fibra de vidrio. También se les llaman "losas aligeradas". Este tipo de losas se utilizan principalmente en lugares donde se requiera salvar grandes "claros" (es decir: lugares Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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donde queremos tener un gran espacio y pocos apoyos como columnas). este tipo de losas se reconoce fácilmente y que en la parte inferior éste tiene grandes "huecos",

de

forma

cuadrada,

característicos

de

éste

sistema.

Estas losas, generalmente son calculadas para soportar grandes cargas, y no por ser "reticular" tiene menos resistencia, al contrario, pueden haber losas de este tipo muy resistentes. Un punto más a considerar para decidirse por este tipo de losas, (aparte del ya mencionado ahorro de concreto, y por ende de dinero), es su ligereza, lo que permite construir edificios muy altos, con poco peso de losas.

1.6 Encofrado colaborante Consiste en un sistema de entrepiso metálico que utiliza un perfil laminado diseñado específicamente para anclarse perfectamente con el concreto y formar la losa de techo o entrepiso. Este sistema además de tener una excelente resistencia estructural disminuye los tiempos de construcción generando ahorros en mano de obra y tiempo de ejecución Elementos que la forman: 

Viga de acero



Conectores de cortante



Encofrado colaborante El encofrado colaborante se conecta a la viga de acero por medio de conectores Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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soldados al patín superior de la viga aprovechando al conector como elemento de fijación para e encofrado colaborante y como conector de cortante para la acción compuesta de la viga. 

Refuerzo por temperatura El refuerzo por temperatura es a base de una malla electro soldada. La recomendación del Steel Deck Institute (SDI) es que área de acero mínima deberá ser igual a 0.00075 veces el área de concreto sobre el deck Los relieves (embozado) longitudinales formados en los paneles de cada canal del encofrado colaborante actúan como conectores mecánicos que unen al encofrado colaborante y el concreto, evitando la separación vertical.

Detalle de encofrado colaborante

1.7 Losas nervadas

Están constituidas por una serie de pequeñas vigas “T,” llamadas nervios o viguetas (en

el caso de las losas prefabricadas), unidas a través de una losa de igual espesor que el ala de la viga. Las losas nervadas son más ligeras que las losas macizas de rigidez equivalente, lo que les permite ser más eficientes para cubrir grandes luces.

Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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1.8 Losas macizas Son elementos estructurales de sección transversal rectangular llena y

tienen

espesores pequeños. Este tipo de losas esta hoy en día en desuso por su elevado peso y ser poco económicas, tienen poca rigidez y vibran demasiado. Debido a su poco bajo espesor, requieren mucho refuerzo longitudinal y si éste se incrementa para disminuir la cantidad de acero e incrementar su rigidez, el peso propio aumenta considerablemente. Se podría decir que su uso está restringido para la construcción de escaleras, depósitos, puentes, tanques de almacenamiento de agua, es decir estructuras muy especiales. 1.8.1 Losas macizas armadas en una dirección: Para su cálculo las losa macizas se asemejan a una serie ilimitada de vigas rectangulares paralelas, de ancho unitario (1 metro), usándose las mismas formulas derivadas para las secciones rectangulares sometidas a flexión para b = 1m.

Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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Según el Artículo 6.3 de la Norma COVENIN 1756, en las Zonas Sísmicas 3 a 7, ambas inclusive, no se permiten placas y losas sin vigas, o que todas las vigas sean planas del mismo espesor de las losas o placas. Véase la Sección 18.3.2. Excepcionalmente en las Zonas Sísmicas 1 y 2, se podrán emplear sistemas de piso sin vigas, siempre que la edificación no clasifique como Tipo A en el Capítulo 6 de la Norma COVENIN 1756. Véase Sección 13.4.5. Detalle de losa maciza

2 LOSAS: ANÁLISIS Y DISEÑO (REF. NORMA 1753-2006 – CAP-8) Los miembros de las estructuras de concreto reforzado serán diseñados y construidos para tener la resistencia adecuada, de acuerdo utilizando los factores de mayoración de

cargas y los factores de minoración de resistencia φ que se especifican en el Capitulo 9 o en el Apéndice B.

2.1 Metodo de analisis estructural (cap. 8.2) Todos los miembros de pórticos u otras estructuras continuas se proyectarán para resistir los efectos máximos de las acciones mayoradas, determinados mediante un análisis estructural elástico (Metodo de Cross, kani, matricial, etc.)*, salvo las modificaciones dispuestas en el Artículo 8.3 o el Apéndice A. Como simplificación se pueden utilizar las disposiciones de los Artículos 8.6 y 8.10. En el diseño de vigas y losas continuas, en lugar de métodos más exactos de análisis de pórticos, se pueden emplear los valores aproximados de momentos flectores y fuerzas de corte que se detallan en la Tabla C- 8.2, siempre que se satisfagan las siguientes condiciones: Elaborado por: Ing. Rubén J. González P.

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a. El número de tramos es de dos o más. b. Las luces Ln son aproximadamente iguales sin que la luz mayor de dos tramos adyacentes exceda en más del 20% a la menor de ellas. c. Las cargas que son las más desfavorables de todas...