Hormigon II-losas y Escaleras

DISEÑO DE ESTRUCTURAS EN HORMIGON IIUNIVERSIDAD DEL VALLE

Profesor Ing. Germán Andrés Posso, M.I.C.

ING. GERMAN ANDRES POSSO

Programa• Losas

– Losas en una dirección– Losas en dos direcciones

• Columnas– Flexo compresión uniaxial– Flexo compresión biaxial– Diagramas de interacción– Métodos de diseño– Criterios de despiece

• Análisis sísmico – Fuerza Horizontal

Equivalente– Análisis modal

• Cimentaciones– Cimentaciones superficiales

y profundas– Diseño de zapatas y

distintos tipos– Diseño Zapatas sobre

pilotes• Muros de contención

– Tipos de muros de contención

– Muros de gravedad– Muros en voladizo

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Bibliografía• Norma Sismoresistente de 2010-NSR-10. Asociación Colombiana

de Ingenieria Sísmica (AIS).• Diseño de estructuras de concreto. McGraw Hill. 11 Ed. Winter, G. y

Nilson, A.H.• Diseño de concreto Reforzado. McCormac, J., Brown, R. 8va Ed.

Editorial Alfaomega. 2011.• Estructuras de concreto reforzado. Park, R., Paulay, T. Editorial

Limusa. 1988.• Reinforced Concrete- Mechanics and Design. MacGregor, James.

3th Ed. Prentice Hall.• Análisis y diseño sísmico de estructuras. Rochel, Awad. 2012.• Structural Concrete. Theory and Design. Hassoum, Al-Monasser.

5th Ed. Wiley.• Hormigón Reforzado. Segunda Parte. NSR-98. Rochel, Awad. • Otros

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Evaluación

• Parcial 1: 30%• Parcial 2: 30%• Trabajo Final: 30%• Tareas, quices: 10%

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Losas en concreto reforzado

• Clasificación:– Por su manera de distribuir las cargas

• Losas en UNA dirección• Losas en DOS direcciones

– Por su método constructivo o estructuración• Losas Macizas• Losas Aligeradas

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Losas en una dirección• Placas planas o

aligeradas soportadas en sus lados opuestos por:– Vigas , muros o columnas

de concreto reforzado – Muros de mampostería – Vigas o columnas de

acero estructural– Suelo

• Su comportamiento es como el de una viga a flexión apoyada en dos sus extremos.

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• Excepción: Losas apoyadas en sus cuatro bordes, cuya relación:

Llargo/Lcorto>= 2

se comportaran como losas en una dirección.

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• Generalmente una losa plana en una dirección se diseñada por unidad de longitud.

• Se trabaja como una viga cuya sección transversal es de ancho unitario y la altura escogida para la luz a salvar.

• Se supone que en este caso todas las vigas de ancho unitario colocadas una al lado de la otra conforman la placa en su totalidad.

• Las cargas (tn/m2,kg/m2, kN/m2), incluido el peso propio, se calculan para el ancho de “viga”escogido y para ello se diseña.

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• El refuerzo principal se coloca en dirección de la transmisión de la carga, perpendicular a la dirección de los apoyos.

• En la dirección perpendicular al refuerzo principal, se colocará refuerzo por retracción y temperatura.

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• NSR-10:– C.1.1.7. El título C no cubre losas apoyadas sobre

suelo. Solamente se puede usar para aquellas losas que deban transmitir cargas verticales y horizontales de reacción de una estructura al suelo.

– C.7.6.5. Separación máxima del refuerzo principal:•3.t losa

•45 cm

El refuerzo de temperatura no debe exceder:•5t losa•45 cm

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• C.7.7.1 Recubrimientos– Losas no expuestas a la intemperie

– #14 y #18…4.0cm– <#11….2.0 cm

– Cascarones y placas delgadas…– #6>>>….. 2.0 cm– #5 y <<…1.3 cm

• C.7.7.6 Ambientes corrosivos– 5.0 cm mín.

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• Espesor de losa:– Función directa de

la deflexión permitida, de los esfuerzos de flexión y de cortante.

– C.9.5.2.1 permite el uso de valores dados en la tabla 9.5(a), que depende de la relación entre la luz/altura:

(Solo particiones livianas)

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• Si la losa maciza es continua sobre uno o más apoyos, se puede analizar la “viga” (ancho unitario), como una viga con longitudes entre apoyos las distancias a ejes.

• El refuerzo se debe calcular para el momento positivo máximo y negativo en la cara del apoyo.

• El refuerzo se podrá colocar en una sola malla que mantenga los requerimientos de refuerzo en la cara inferior (refuerzo positivo) y en la cara superior (refuerzo negativo).

• NSR-10 C.13 permite el uso de métodos aproximados siempre y cuando la diferencia entre dos luces continuas no sobrepase cierto límite.

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• C.13 Sistemas de losa en una y dos direcciones

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• C.13.5.5 Método aproximado para análisis de losas en una dirección

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Al usar el método aproximado NOse puede usar la redistribución de momentos, que permite C.8.

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Escaleras• Se proveen en la totalidad de las

edificaciones, ya sean de baja media o gran altura.

• Son obligatorias aún con la presencia de ascensores.

• Esta compuesta de – Placa (elemento estructural)– huellas o pasos (distancia horizontal)– Contrahuellas (distancia vertical)

• Recomendaciones dimensionales:– NTC4145, NTC4140– NSR-10: Titulo K

• Ancho mínimo: 1.20m (0.90m <50 personas)• P>=0.28 m (+/-2cm)• C: (0.10m – 0.18m)+/-2.0 cm• P+C=44 cm máx• P+2C=62-64 cm

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Escalera de luz simple o tramo simple

• Su diseño igual al de una placa maciza apoyada en ambos extremos, con una sobrecarga:– Muerta

• Peldaños• Acabado de piso• Otros

– Viva (NSR-10 Título B)• Residencial: 300 kg/m²• Oficinas: 300 kg/cm²• Reunión: 500 kg/m²• Educativos: 500 kg/m²• Coliseos–estadios: 500kg/m²

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• Escalera de doble o más tramos– Se trata igual que la

de tramo simple, considerando cada uno de los tramos como un elemento independiente.

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• Escaleras en voladizo– Generalmente soportadas

por vigas de concreto o muros estructurales en un costado, generalmente central.

– Cada paso es una viga en voladizo.

– En la dirección transversal se suministra refuerzo de retracción y temperatura.

– Si el soporte es una viga central debe tenerse en cuenta la posible torsión que se genera en ella.

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• Escaleras en voladizo– La estabilidad total del

sistema de esaleradepende de un solo extremo, generalmente ubicado en la losa a la que da servicio la escalera.

– Viga de soporte en la losa estará sometida a torsiones altas.

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• Se consideran tres estados de carga viva sobre ella:– Carga viva en el tramo

superior (flexión y tensión superior- compresión tramo inferior)

– Carga viva en el tramo inferior (tensión tramo superior-flexión y compresión tramo inferior)

– Carga viva en los dos tramos

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• Escalera en fuelle (huella y contrahuella)– Las huellas y contrahuellas

estan rigidamente conectadas.– No existe una viga-losa

maciza que soporte estos elementos.

– Arquitectoçónicamente son agradables

– Se supone que las fuerzas axiales son despreciables

– La carga de la huella es concentrada en sus extremos

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LOSAS ALIGERADAS EN UNA DIRECCION

• Esta losa de común uso en nuestro país, consta de:– Placa superior: usualmente entre 5-10 cm dependiendo del tipo de

carga a soportar.– Vigueta: elemento tipo viga que se encarga de soportar la carga sobre

la placa y transmitir a las vigas de soporte (vigas cargueras, vigas del sistema de resistencia sísmico). Su dimensiones:

• Ancho:10 – 15 o más• Altura: dependerá de la luz entre apoyos

– Placa inferior: (torta inferior) Elemento opcional de la placa, generalmente no se considera estructural. Su espesor, cuando no se considera estructural, 2.0-4.0 cm.

– Aligeramiento: Elemento liviano que aligera el peso total de la losa.• Casetón de guadua• Casetón de lona tendida• Casetón prefabricado de concreto• Casetón prefabricado de icopor

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• Casetón de guadua• Casetón de lona

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• Casetón de icopor(poliestireno expandido-EPS)

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• Casetón de escoria de concreto

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• El sistema es desarrollado teniendo en cuenta la falta de capacidad del concreto a resistir esfuerzos de tensión.

• La altura de la losa es mayor que el sistema de losa maciza.

• El sistema es económico en cierto tipo de estructuras. Cargas sobreimpuesta pequeñas y luces relativamente largas.

• Usado en:– Vivienda– Edificaciones escolares– Hoteles– Hospitales

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• Viguetas (C.8.13):– C.8.13.1 — Los nervios principales y los nervios transversales o riostras, de

losas nervadas en una dirección, no pueden tenerse en cuenta para efectos de rigidez ante fuerzas horizontales del sistema de resistencia sísmica.

– C.8.13.2 — El ancho de las nervaduras no debe ser menor de 100 mm en su parte superior y su ancho promedio no puede ser menor de 80 mm; y debe tener una altura no mayor de 5 veces su ancho promedio.

– C.8.13.3 — Para losas nervadas en una dirección, la separación máxima entre nervios, medida centro a centro, no puede ser mayor que 2.5 veces el espesor total de la losa, sin exceder 1.20 m. Para losas nervadas en dos direcciones, la separación máxima entre nervios, medida centro a centro, no puede ser mayor que 3.5 veces el espesor total de la losa, sin exceder 1.50 m.

– C.8.13.3.1 — Cuando se trate de losas nervadas en una dirección, deben colocarse viguetas transversales de repartición con una separación libre máxima de 10 veces el espesor total de la losa, sin exceder 4.0 m.

– C.8.13.3.2 — Estas viguetas transversales de repartición deben diseñarse, a flexión y a cortante, de tal manera que sean capaces de transportar la carga total (muerta más viva) de cada nervio a los dos nervios adyacentes.

– C.8.13.3.3 — En el diseño de los elementos donde se apoyen estas viguetas transversales de repartición debe considerarse el efecto de la carga que puedan transportar considerando una carga aferente equivalente al doble de la carga total que lleva un nervio típico principal.