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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL “Diseño de Losa Maciza” AUTOR(ES): Alayo Rodríguez, Alberth Ricardo (0000-0002-1796-3001) Diaz Pasco, Ángel Martín (0000-0002-6658-6417) Guarniz Villalobos, Wilder Mingles (0000-0001-9330-0990) Maza Palomino, Katia Milagros (0000-0002-2390-1341) Purizaca Nole, Rubén Eliel (0000-0003-1148-0110) Romero Matencio, Colwert (0000-0002-1420-5555) Valderrama Quispe, Brandon Cristhian (0000-0002-2578-9381)

ASESOR(A): Mg. Ing. Lavado Enríquez, Juana Maribel (0000-0001-9852-4651)

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Diseño Sísmico y Estructural PERÚ (2020)

ÍNDICE I.

INTRODUCCION....................................................................................................................3

II.

MARCO TEORICO..................................................................................................................6 2.1.

Antecedentes................................................................................................................6

2.2.

Losa..............................................................................................................................8

2.2.1.

Según la Distribución del Refuerzo.......................................................................9

2.2.2.

Según su Composición..........................................................................................9

2.2.3.

Según los Apoyos................................................................................................13

2.2.4.

Según su Construcción........................................................................................14

III.

METODOLOGIA...............................................................................................................15

3.1.

Tipo y Diseño de Investigación....................................................................................15

3.2.

Procedimientos...........................................................................................................15

3.2.1.

ACI 318-2005......................................................................................................15

3.2.2.

CONVENIN 1753-2006........................................................................................15

3.2.3.

Diseño de Losa Maciza en una Dirección............................................................16

3.3.

Método de Análisis de Datos......................................................................................23

3.4.

Aspectos Éticos...........................................................................................................24

IV.

RESULTADOS...................................................................................................................24

V.

CONCLUSIONES..................................................................................................................25

VI.

RECOMENDACIONES......................................................................................................26 REFERENCIAS..................................................................................................................27

DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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I.

INTRODUCCION

El ser humano siempre ha tenido la necesidad de refugiarse para contrarrestar las condiciones adversas de vivir a la intemperie. En la prehistoria, para protegerse del clima adverso o las fieras, solía refugiarse en cuevas naturales, con su familia, bien sea nuclear o extendida. Tradicionalmente, en el mundo rural No se encontraron entradas de tabla de contenido.eran los propios usuarios los responsables de construir su vivienda, según sus propias necesidades y usos a partir de los modelos habituales de su entorno y de los materiales disponibles en la zona; por el contrario, en las ciudades urbanas, era más habitual que las viviendas fueran construidas por artesanos o arquitectos especializados. Sin embargo, el diseño de las viviendas ha pasado a ser competencia exclusiva de arquitectos e ingenieros, mientras que su construcción es realizada por empresas y profesionales específicos, bajo la dirección técnica del arquitecto o ingeniero. A nivel internacional se realizó un estudio en Alicante, España respecto a las fallas estructurales críticas en los edificios es el fenómeno de punzonamiento en la conexión losa-columna. En este trabajo se presenta un modelo numérico no lineal para el estudio de este fenómeno en losas de hormigón armado. El modelo está basado en FEM y desarrollado en ABAQUS. El objetivo final es preparar una herramienta de simulación para estudiar las losas existentes, evaluar su resistencia al punzonado y diseñar una armadura si es necesario. El estudio también se refiere a nuevas construcciones, donde la geometría y las relaciones

podrían

optimizarse.

Por

ello,

se

ha

realizado

la

automatización de rutinas en código Python con el fin de mejorar la eficiencia en la creación de una variedad de modelos numéricos. (Navarro et al, 2019) En Guayaquil, Ecuador. Se realizó un tratamiento para las estructuras que hayan sido afectadas por este fenómeno y métodos preventivos para evitar o retrasar el inicio del proceso de corrosión. Para la demostración de los diferentes métodos existentes, ya sean preventivos o correctivos, se han utilizado losas de hormigón armado realizadas

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hace más de 10 años y estas losas se han replicado para que se pueda aplicar algún tratamiento y ver cuál es la reacción en ellas. Con el fin de cuantificar y distinguir los cambios que ocurren en las losas, se realizaron las mediciones del potencial de corrosión, una vez realizadas las mediciones, para las losas antiguas fueron necesarios los valores de las mediciones del potencial de corrosión que se realizaron cuando recién se realizaron. Esto fue posible gracias a que estas losas antiguas formaban parte de una obra de grado anterior y estaban tabuladas en ella. Gracias a ello, se pudieron distinguir los cambios realizados en las losas. Para las nuevas losas se aplicó un tratamiento conocido como MCI (Inhibidores de Corrosión Migratoria), y con la ayuda de las mediciones del trabajo de grado anterior se expusieron las diferencias que se presentaban en el corto plazo. para las losas antiguas eran necesarios los valores de las mediciones del potencial de corrosión que se hicieron cuando recién se hicieron. (Ramos, 2018) A nivel nacional en la ciudad del Callao, Perú. Se realizó una investigación con el objetivo de determinar el comportamiento sísmico en losas macizas de concreto armado con el uso de la fibra metálica para ello mediante la aplicación de la metodología de nivel explicativo y diseño No experimental se ha obtenido los siguientes resultados. En este estudio obtuvieron que un mejor comportamiento sísmico de losas macizas y SI CUMPLE con la Norma Diseño sismo resistente E-030 del RNE 0.007000 en toda la estructura y sin fibra metálica NO CUMPLE en el Piso 1, 2,3. Comportamiento sísmico en momento de volteo de acuerdo a l análisis obtiene un mejor comportamiento en momento de volteo en el sótano S2 una diferencia de: ∆x = 669.369 tn-m (Sótano 2) y ∆y = 15,782.63 tn-m (Sótano 2). Finalmente llegaron a la conclusión que con el uso de la fibra metálica llego a tener un mejor comportamiento sísmico en reforzamiento estructural, lo cual la base de la edificación responde a una mejor respuesta sísmica. (Chahua, 2019) En el departamento de Lambayeque realizaron una evaluación económica y técnica con el fin de determinar la resistencia a la compresión del concreto, por efecto de los diferentes tipos de curado en

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losa macizas de 0.15 cm de espesor. Se realizaron diseños de mezclas, pruebas de granulometría gruesa, pruebas de granulometría fina, cálculo de la humedad, peso específico y peso unitario grueso, así como extracción de probetas mediante equipo de diamantina. De los resultados la resistencia a la compresión que se obtiene al utilizar el método de Arena esparcida sobre el elemento a curar obtuvieron resistencias por encima del valor de diseño 210 kg/cm2, obteniéndose un resultado mínimo de 213.96 kg/cm2 lo cual indica que para esta presente investigación es técnicamente el mejor método. (Chapoñan, 2019) Las losas son los elementos que proporcionan las superficies horizontales y planas donde se aplican las cargas en las estructuras, además se colocan las instalaciones necesarias para el funcionamiento de una vivienda. Por lo tanto, es un elemento primordial en una construcción, la elección depende muchos factores a considerar: estructurales, funcionales y estéticas. De esta manera se señala las características que definen la losa, así como el comportamiento y los tipos de losas que existen para evaluar la selección del tipo a emplear. El informe de investigación se justifica teóricamente con propósito de dar solución a la problemática planteada, donde se dará a conocer el diseño de una losa maciza, teniendo en cuenta que actualmente se necesita ejecutar diseños sostenibles e innovadores. Además, plantear este diseño acorde con las exigencias de las normas vigentes: NORMA E020

CARGAS,

CONCRETO

E-030

ARMADO;

DISEÑO DEL

SISMORESISTENTE,

REGLAMENTO

E-060

NACIONAL

DE

EDIFICACIONES aprobado por (D. S. No. 011-2006-VIVIENDA); con esta iniciativa se pretende que el servicio de seguridad de los personas y familias se verá favorecido en la medida que sus diseños de losas serán bien calculadas, lo que significará que las familias tengan una losa maciza de calidad y aún más que este diseñado por un ingeniero civil para su buena construcción. Asimismo, para ello se planteó la siguiente pregunta: ¿De qué manera diseñamos una losa maciza para una vivienda?

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El objetivo general es analizar de qué manera diseñamos una losa maciza para una vivienda. Y los objetivos específicos son: Evaluar los diferentes tipos de losas para una vivienda y Evaluar el diseño de una losa maciza para una vivienda.

II.

MARCO TEORICO II.1. Antecedentes El empleo de las losas macizas en dos direcciones se ha masificado en el Perú, su proceso de análisis y diseño se puede realizar mediante diferentes métodos, en nuestro país existen pocos estudios en este tema, a continuación, se exponen algunas investigaciones de carácter nacional como internacional: A nivel internacional se realizó una investigación en Guatemala, en el su propósito fue la de comparar ambas técnicas mediante un estudio paramétrico (comparación de momentos flectores, valores de corte y refuerzo) en un techo estructurado con losas macizas bidireccionales, en la investigación se concluyó que el método del marco equivalente considera la interacción entre la viga y la losa, registra variaciones de momentos, incluye en su análisis la influencia de la rigidez de las columnas a diferencia del método 3, además el método del marco equivalente demuestra ser mucho más versátil y aplicativo que el método 3, siendo recomendado su empleo por el investigador. (Ramírez, 2017) En Madrid, España. Realizaron la investigación con la finalidad de desarrollar el procedimiento de obtención de la flecha de una placa (losa maciza bidireccional) sometida a cargas perpendiculares de manera estática y dinámica, mediante tres métodos: el método de Navier, método de elementos finitos y el método de diferencias finitas, para ello analizo tres casos de losas bidireccionales de un solo paño; en el primer caso la placa se encuentra sometida a una carga perpendicular uniformemente distribuida, en el segundo caso a una carga puntual y en el tercer caso a una carga triangular, en la DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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investigación al comparar los resultados obtenidos se llegó a la conclusión que el método con el que se obtienen mejores resultados es el Método de elementos finitos, debido a que en la actualidad es un método muy desarrollado y en casos sencillos se obtienen resultados muy satisfactorios y de manera sencilla sin requerir realizar cálculos complejos. (Ortega, 2017) En Cuenca - Ecuador. Se realizó una investigación en el cual consistió en plantear y reconocer un método de diseño adecuado para tanques de agua enterrados a nivel de la tapa, empleando tres métodos de diseño: método de seccionamiento, el método propuesto por la PCA y el software SAP 2000, en la investigación se planteó dos ejemplos de aplicación; en un caso desarrollaron un tanque rectangular y en el segundo caso un tanque cuadrado, llegando a las siguientes conclusiones: para el tanque rectangular se obtuvo un diseño más económico empleando el método de la PCA y en el caso del tanque cuadrado el diseño más económico se obtuvo empleando el método de seccionamiento. (Arévalo y Barahona, 2018). A nivel nacional en la ciudad de Lima - Perú. Se realizó la investigación en el cual consistió en analizar y diseñar elementos estructurales que componen la edificación (losas, vigas sísmicas y no sísmicas, placas, cimentación, muro de sótano, escaleras y tanque

elevado

y

cisterna),

en

el

diseño

de

las

losas

bidireccionales el investigador emplea las tablas para el cálculo de placas y vigas pared de Richard Bares, la tesis concluye que el espesor seleccionado en la losa maciza cumple los requerimientos de diseño por flexión, corte y temperatura. (Sauñe, 2018) En el departamento de Lima se realizó la investigación en el cual consistió realizar el diseño estructural de un edificio de oficinas de diez pisos con la particularidad de presentarse el diseño de cuatro alternativas distintas para los techos, de entre las cuales se elige la de menor costo directo previo metrado y discusión de las ventajas y desventajas de cada una de ellas, entre una de las alternativas se

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encuentra el empleo de losas macizas bidireccionales, cuyo análisis se realiza mediante el empleo de las tablas de Kalmanok y el método de coeficientes recomendado en la Norma E060, encontrándose diferencias en los momentos positivos de un 35% y en los momentos negativos de 25%. La tesis concluye que la alternativa de techado de menor costo corresponde a la alternativa de techado con losa aligerada de 20 cm de espesor, la segunda alternativa de menor costo ocurre con el empleo de una losa maciza de 15cm de espesor y la alternativa de mayor costo se da con la utilización de una losa maciza de 20cm de espesor. (Pomez, 2016) II.2. Losa Elemento estructural de espesor reducido respecto de sus otras dimensiones usado como techo o piso, generalmente horizontal y armado en una o dos direcciones según el tipo de apoyo existente en su contorno. Usado también como diafragma rígido para mantener la unidad de la estructura frente a cargas horizontales de sismo. Según (Reglamento Nacional de Edificaciones – E.060, Concreto Armado). “Las losas son elementos estructurales que hacen factible la existencia de los pisos y techos de una edificación” (Blanco, 2014), el autor no quiere decir que las losas tienen dos funciones principales desde el punto de vista estructural, una de ellas está ligada a transmitir las carga de gravedad, las cargas propias de la losa, acabados, sobrecarga y eventualmente tabiques u otros hacia las vigas, la segunda función está ligada a las cargas del sismo, que es la obtención de la unidad de la estructura, de manera que esta tenga un comportamiento uniforme en cada piso logrando que las columnas y muros tengan la misma deformación en cada nivel, existen tres tipos de losas macizas, nervadas y aligerada. La clasificación de losas se realiza según varios criterios, en este apartado nombraré los principales (distribución del refuerzo,

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composición, apoyos, construcción) y las características principales de estos elementos. II.2.1. Según la Distribución del Refuerzo II.2.1.1.

Reforzada en una dirección Son aquellas en que la carga se transmite en una dirección hacia las vigas o apoyos verticales, son generalmente losas rectangulares en las que un lado mide por lo menos 1.5 veces más que el otro, siendo esta la más común en nuestro medio. El refuerzo principal en las losas de concreto armado suele disponerse en el sentido del lado más corto de la losa.

II.2.1.2.

Reforzada en dos direcciones Son aquellas en que la carga se transmite en ambas direcciones, para ello se debe disponer de vigas y/o apoyos verticales en los cuatro costados de la losa y la relación entre la dimensión mayor y la menor del lado de la placa suele ser de 1.5 o menos.

II.2.2. Según su Composición II.2.2.1.

Losa Aligerada Es la que se realiza colocando en los intermedios de los nervios estructurales, bloques, ladrillos, casetones de madera o metálicas (cajones) con el fin de reducir el peso de la estructura, y el acero en barras concentrado en puntos llamados nervios. Las losas son elementos estructurales bidimensionales, en los que la tercera dimensión es pequeña comparada con las otras dos dimensiones básicas. Las cargas que actúan sobre las losas son esencialmente Perpendiculares al plano principal de las mismas, por lo que su comportamiento está dominado por la flexión. “Cuando el concreto ocupa todo el ancho de la losa se denomina losa maciza, y cuando parte del volumen de DISEÑO DE CONCRETO ARMADO II

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la losa es ocupado por materiales más livianos o espacios vacíos se la llama losa alivianada o losa aligerada” (Ortega, 2014). Además, una losa aligerada está formada por viguetas de 10 cm de ancho, espaciadas 40 cm entre ejes y tiene una losa superior de 5 cm. En el Perú los aligerados usuales son de espesores: 17 cm, 20 cm, 25 cm, y 30 cm (Abanto, 2012, p. 242). El principio de diseño para la resistencia a la flexión de losas de concreto armado y aligeradas es el “Método por Resistencia”, también llamado “Método de Rotura” indicado por la Norma de Concreto E-060, la propiedad mecánica de resistencia a la flexión de losa aligerada, cuyo elemento está compuesta predominantemente por bloques de 30x30x20, que se colocan entre viguetas de 10 cm. , las viguetas se diseñan por corte sin considerar contribución del acero Vs=0 (Ministerio de Vivienda, 2009), nos trata de explicar que cuando el cortante actuante es mayor que el proporcionado por el concreto se requiere el uso de ensanches; estos ensanches se logran retirando alternadamente ladrillos del aligerado en los extremos de la losa, de manera que se aumente el área de concreto, y consecuentemente aumenta la resistencia al corte. II.2.2.2.

Losa Nervada Este tipo de losas se elaboran a base de un sistema de entramado de trabes cruzadas que forman una retícula, dejando huecos intermedios que pueden ser ocupados permanentemente por bloques huecos o materiales cuyo peso volumétrico no exceda de 900 𝑘𝑘/𝑘 3. Son elementos prefabricados de concreto diseñados con los mejores adelantos técnicos en la industria de la

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construcción. El diseño y la fabricación de estos productos hacen que las losas sean elementos de gran versatilidad en las obras al adaptarse a los anchos y largos requeridos del proyecto. Las losas nervadas, están constituidas por vigas a modo de nervios que trabajan

en colaboración

ofreciendo una gran ri...