Diseo Estructural de Losas

Diseo Estructural de Losas

Objetivos.-

Definir el dimensionamiento de forma constructiva de un plano arquitectural dado.

Realizar la acotacin de vigas, columnas y losas del plano estructural.

Dibujar el plano de losas segn las caractersticas y consideraciones de las mismas.

Realizar el clculo de losas ya sean en dos direcciones, en una direccin, en voladizo segn las especificaciones dadas.

Corregir los momentos en las losas.

Fundamento terico.-PLANO ARQUITECTURAL

Es el plano donde se indica las medidas de las columnas, las vigas, puertas, ventanas en fin toda la parte estructural (es el sostn de hormign, hierro o madera, segn el tipo de construccin) de una obra de arquitectura, vivienda o cualquier tipo de edificio.

Este plano coincide con el desarrollo dimensional de la construccin, se indican referencias con numeracin que en una planilla complementaria figura las medidas de los elementos que la integran

PLANO ESTRUCTURAL

Es el plano que muestra los esquemas y detalles de refuerzo incluyendo: columnas, marcos, vigas, losas, fundaciones, etc. Debe incluir las caractersticas del armado de refuerzo, especificaciones tcnicas del hormign y de todos los elementos estructurales.

Este plano, que aparte de mostrar aspectos arquitectnicos de la edificacin, muestra todo el refuerzo estructural que este necesita para que la construccin soporte las cargas de servicio y accidentales que estn marcadas en los reglamentos de construccin, as como resistencias y especificaciones de los materiales con los que se va a construir.

DEFINICIN DE LOSALas losas son elementos estructurales bidimensionales, en los que la tercera dimensin es pequea comparada con las otras dos dimensiones bsicas. Las cargas que actan sobre las losas son esencialmente perpendiculares al plano principal de las mismas, por lo que su comportamiento est dominado por la flexin.

LOSASLas losas pueden estar soportadas perimetral e interiormente por vigas monolticas de mayor peralte, por vigas de otros materiales independientes o integradas a la losa; o soportadas por muros de hormign, muros de mampostera o muros de otro material, en cuyo caso se las llama Losas Sustentadas sobre Vigas o Losas Sustentadas sobre Muros, respectivamente.Las losas pueden sustentarse directamente sobre las columnas, llamndose en este caso Losas Planas, que en su forma tradicional no son adecuadas para zonas de alto riesgo ssmico como las existentes en algunos pases, pues no disponen de capacidad resistente suficiente para incursionar dentro del rango inelstico de comportamiento de los materiales, con lo que se limita considerablemente su ductilidad. Pueden utilizarse capiteles y bacos para mejorar la integracin de las losas planas con las columnas, y para mejorar la resistencia de las losas al punzonamiento.Las losas planas pueden mejorar relativamente su comportamiento ante los sismos, mediante la incorporacin de vigas embebidas o vigas banda, con ductilidades apropiadas, en cuyo caso se llaman Losas Planas con Vigas Embebidas, que pueden ser tiles para edificios de hasta 4 pisos, con luces y cargas pequeas y medianas.Si la geometra de la losa y el tipo de apoyo determinan que la magnitud de los esfuerzos en dos direcciones ortogonales sean comparables, se denominan Losas Bidireccionales. Si los esfuerzos en una direccin son preponderantes sobre los esfuerzos en la direccin ortogonal, se llaman Losas Unidireccionales.Cuando el hormign ocupa todo el espesor de la losa se la llama Losa Maciza, y cuando parte del volumen de la losa es ocupado por materiales ms livianos o espacios vacos se la llama Losa Alivianada o Losa Aligerada.

Los alivianamientos en losas se pueden conseguir mediante mampuestos aligerados de hormign (son los de mayor uso en nuestro medio), cermica aligerada, formaletas plsticas recuperables o formaletas de madera.

LOSAS UNIDIRECCIONALESLas Losas Unidireccionales se comportan bsicamente como vigas anchas, que se suelen disear tomando como referencia una franja de ancho unitario (un metro de ancho). Existen consideraciones adicionales que sern 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 disean como losas unidireccionales.

Cuando la losa rectangular se apoya en sus cuatro lados (sobre vigas o sobre muros), y la relacin largo / ancho es mayor o igual a 2, la losa trabaja fundamentalmente en la direccin ms corta, y se la suele disear unidireccionalmente, aunque se debe proveer un mnimo de armado en la direccin ortogonal (direccin larga), particularmente en la zona cercana a los apoyos, donde siempre se desarrollan momentos flectores negativos importantes (traccin en las fibras superiores). Los momentos positivos en la direccin larga son generalmente pequeos, pero tambin deben ser tomados en consideracin.LOSAS BIDIRECCIONALESCuando las losas se sustentan en dos direcciones ortogonales, se desarrollan esfuerzos y deformaciones en ambas direcciones, recibiendo el nombre de Losas Bidireccionales.En este tipo de losas Es importante notar que las deformaciones producidas por flexin en una de las direcciones generan esfuerzos flexionantes en la direccin perpendicular debido al efecto de Poisson. Tambin debe tomarse en consideracin de que simultneamente a la flexin en las dos direcciones, aparecen momentos torsionantes que actan sobre la losa.

Las dos primeras ecuaciones son anlogas a la Ecuacin General de la Flexin en Vigas, pero se incluye la deformacin provocada por los momentos flexionantes transversales.

Las solicitaciones de diseo para las losas bidireccionales dependen de las cargas y las condiciones de apoyo. Existen tablas de diseo de losas para las cargas y las condiciones de apoyo (o de carencia de apoyo) ms frecuentes (empotramiento o continuidad total; apoyo fijo con posibilidad de rotacin; borde libre o voladizo), y en casos de geometras y cargas excepcionales se pueden utilizar los mtodos de las Diferencias Finitas o de los Elementos Finitos.

DIFERENCIA ENTRE LOSAS

A las losas las podemos dividir en dos grandes grupos: perimetralmente apoyadas y planas. Las losas apoyadas perimetralmente son aquellas que estn apoyadas sobre vigas o muros en sus cuatro lados, y que por tanto trabajan en dos direcciones, a diferencia de las losas en una direccin que, estructuralmente slo se apoyan en dos extremos. Las losas planas, son aquellas que se apoyan directamente sobre las columnas, sin existir ninguna trabe entre columna y columna.La diferencia entre losas que trabajan en una direccin y losas apoyadas perimetralmente, puede verse tambin en la forma que adquieren las losas cuando se deflexionan bajo la accin de cargas normales a su plano: las primeras se deforman en curvatura simple mientas que las segundas lo hacen en curvatura doble.

Una caracterstica estructural importante de los apoyos de las losas apoyadas perimetralmente es que su rigidez a flexin es mucho mayor que la rigidez a flexin de la propia losa. Las losa apoyadas perimetralmente forman parte, comnmente de sistemas estructurales integrados por columnas, vigas y losas. El comportamiento de stas no puede estudiarse rigurosamente en forma aislada sino que debe analizarse todo el sistema, ya que las caractersticas de cada elemento influyen en el comportamiento de los otros. Sin embargo, por simplicidad y conveniencia en el estudio, se consideran las losas en forma aislada. Esto permitir el planteamiento de mtodos de diseo suficientemente precisos para fines prcticos, siempre que se cumpla la hiptesis mencionada de que los apoyos tengan una rigidez a flexin mucho mayor que el de las losas. La grfica de esfuerzo deformacin en el centro del claro de una losa apoyada perimetralmente, ensayada hasta la falla, tiene una forma, en la que se distinguen las siguientes etapas: una etapa lineal, en la que el agrietamiento del concreto en la zona de esfuerzos de tensin es despreciable. El agrietamiento del concreto por tensin, ocurre bajo cargas relativamente altas. Las cargas de servicio de las losas se encuentran generalmente cerca de la carga correspondiente al punto en el que existe agrietamiento del concreto en la zona de tensin y los esfuerzos en el acero de refuerzo son menos que el lmite de fluencia. La transicin de la primera etapa a la etapa segunda es gradual, puesto que el agrietamiento del concreto se desarrolla paulatinamente desde las zonas de momentos flexionantes menores. Por la misma razn, la pendiente de la grfica esfuerzo deformacin, disminuye poco a poco. La tercera etapa en la que los esfuerzos en el acero de refuerzo sobrepasan el lmite de fluencia. Al igual que el agrietamiento del concreto, la fluencia del refuerzo empieza en las zonas de momentos flexionantes mximos y se propaga paulatinamente hacia las zonas de momentos menores. Por ltimo la cuarta etapa, la rama descendente cuya amplitud depende, como en el caso de las vigas, de la rigidez del sistema de aplicacin de cargas. Para ilustrar el avance del agrietamiento y de la fluencia del refuerzo en distintas etapas de carga, se tiene las configuraciones de agrietamiento en la cara inferior de una losa cuadrada simplemente apoyada sujeta a carga uniformemente repartida en su cara superior, para distintos valores de la carga aplicada.ESPECIFICACIONES DE LAS LOSAS

Armadura de losas

Si la relacinly / lx 2Se tratan de losas armadas en cruz

Si la relacinly / lx > 2Se trata de una losa armada en una sola direccin

Donde:

ly es la longitud mayor de la losa

lx es la longitud menor de la losa

La altura mnima de una losa segn la Norma es igual a:

h = l / 40

Donde:

h es la altura mnima de la losa

l es la menor dimensin de la losa (cm)

Peso Propio de la losa:

* h

Donde:

h es la altura de la losa

es el peso especifico del hormignContinuidad de Losas

Para la continuidad de losas existen algunas especificaciones:

En los apoyos en donde el nivel entre las losas es el mismo se considera continua y se toma como empotrada. En los apoyos continuos donde existe diferencia de nivel entre las losas vecinas que pueden ser por el proyecto arquitectnico o por rebajamiento no se considera la continuidad y se toma como apoyo simple.

Cuando a lo largo de un apoyo existe por lo menos 2/3 de su tamao con continuidad o menos se considera apoyo simple y cuando la longitud continua es mayor a 2/3 de su tamao se considera empotrado.

Para losas pequeas que se encuentren entre losas grandes no se las considera continuas cuando tienen un largo menor a 1 metro.

Resolucin de losasPara losas armadas en una direccin la resolucin se la hace como si esta fuera una viga.

Para losas armadas en dos direcciones se utiliza tablas para la resolucin de estas (tablas de Czerny).Se debe corregir los momentos negativos de las losas cuando estos momentos no son iguales entre losas.

Una vez corregidos los momentos negativos se deber corregir los momentos positivos.