EDIFICACIÓN: DIMENSIONAMIENTO DE FORJADOS

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1 ÍNDICE EDIFICACIÓN: DIENSIONAIENTO DE FORJADOS 1. Forjados unidireccionales de hormigón con viguetas y losas alveolares prefabricadas (Anejo 1 y art. 59.). Resto unidireccionales de hormigón 3. Forjados bidireccionales de hormigón (art. 55) 4. Forjados mixtos de hormigón y chapa grecada Los forjados deben dimensionarse para los esfuerzos más desfavorables a los que puedan estar sometidos, incluidos los esfuerzos derivados del proceso constructivo. Forjados de viguetas, constituidos por: Condiciones geométricas y armadura de reparto Viguetas prefabricadas de hormigón Espesor de la capa de compresión Piezas de entrevigado aligerante o colaborante Armadura colocada en obra, longitudinal, Viguetas armadas Perfil de la pieza de entrevigado Viguetas sin armadura transversal transversal y de reparto Espesor mínimo del ala superior e inferior de las losas alveolares Hormigón in situ para relleno de nervios y formación de losa superior Forjados de losas alveolares, constituidos por: Viguetas pretensadas Forma de las juntas de las losas alveolares allazo de reparto: separación máxima 350 mm y diámetro mínimo 4 mm (5 mm si se considera en el cálculo de los ELU) Losas alveolares prefabricadas y pretensadas Armadura colocada en obra Hormigón in situ para relleno de juntas entre losas y formación de losa superior (no obligatoria) 3 4

2 Análisis de solicitaciones étodo simplificado (anejo 1) Cálculo lineal como viga continua Válido para los ELU y ELS Inercia constante Apoyos simples Alternancia de sobrecargas Se desprecia la rigidez a torsión de vigas de borde Gráfica básica se calcula redistribuyendo los momentos hasta igualdad de máximos momentos positivos y negativos. Cálculo lineal con redistribución limitada Aplicable a los ELU Ductilidad suficiente en las secciones críticas Redistribución del máximo flector negativo: r x d no superior al 30% para aceros de alta ductilidad y al 0% para aceros de ductilidad normal 5 1, 5 p L p L 16 1, 5 4 p L V V p3l3 p3l 3 6 El momento negativo en los apoyos exteriores se toma igual a un cuarto del momento positivo del tramo adyacente o al momento en el voladizo, si existe y es mayor. El momento negativo en los apoyos interiores se toma igual al mayor de los momentos positivos de los tramos adyacentes. La envolvente de flectores se obtiene superponiendo a la gráfica básica la de los momentos flectores de las cargas permanentes de cada tramo, trazada a partir de los momentos negativos considerados en los correspondientes apoyos. Como esfuerzos cortantes se toman los correspondientes a los momentos flectores de la envolvente. Envolvente de momentos flectores Como se redistribuyen momentos, sólo es aplicable para ELU. Ventajas en facilidad de cálculo (tramos independientes) Sólo precisa alternancia de sobrecargas en los voladizos. 7 Dimensionamiento más económico. Ampliamente utilizado y sancionado por la práctica. 8

3 Comprobaciones No es preciso realizar la comprobación de la deformación si: Estados Límite Últimos agotamiento por tensiones normales (art. 4) cortante (art. 44) agotamiento por torsión (art. 45) punzonamiento, en losas alveolares sin losa superior hormigonada in situ (art. 46) rasante (art. 47) Luces menores de 7 m en forjados de viguetas y 1 m en forjados de losas alveolares. Sobrecargas no mayores de 4 kn/m Canto total del forjado mayor que siendo h min 1L C Estados Límite de Servicio fisuración (art. 49) deformación (art.50) vibraciones (art. 51) 9 q q carga total en kn/m L luz de cálculo en m C coeficiente y L 6 10 Coeficiente C Cálculo de la flecha Tipo de forjado Tipo de carga Tipo de tramo Aislado Extremo Interior étodo general de la EHE (art ) étodo simplificado: en cada vano de forjado se tomará un valor único de inercia equivalente Viguetas armadas Viguetas pretensadas Losas alveolares pretensadas Con tabiques o muros Cubiertas Con tabiques o muros Cubiertas Con tabiques o muros Cubiertas En voladizos se tomará 6 si recibe carga de tabiques o muros y 9 en otros casos En vanos aislados: la del centro del vano I e I ec En voladizos: la del empotramiento I e I ee En vanos intermedios I 0,50I 0, 5I 0, 5I e ec ee1 ee En vanos extremos 11 I 0,75I 0, 5I e ec ee 1

4 RESTO FORJADOS UNIDIREC. DE HORIGÓN Incluyen los forjados: Están recogidos en el artículo 55 de la EHE. Losas macizas in situ o prefabricadas Habitualmente, descansan directamente sobre los pilares o capiteles. Losas nervadas realizadas in situ El canto total de la placa no será inferior que: Forjados con piezas TT Placas macizas: L 3 Cálculo de esfuerzos Placas aligeradas: L 8 Cálculo lineal como una viga continua Redistribución del momento flector negativo r x d no superior al 30% para aceros de alta ductilidad y al 0% para aceros de ductilidad normal Para las placas aligeradas se cumplirá: Separación entre ejes de nervios menor o igual que 100 cm. El espesor de la capa superior mayor o igual que 5 cm. Debe disponerse un mallazo de reparto Cálculo de la sección (ELU y ELS) siguiendo la EHE Comprobaciones Cálculo de esfuerzos: Estados Límite Últimos agotamiento por tensiones normales (art. 4) étodo directo o simplificado étodo de los pórticos virtuales cortante (art. 44) Emparrillados planos agotamiento por torsión (art. 45) étodo de los elementos finitos punzonamiento, en losas alveolares sin losas superior hormigonada in situ (art. 46) rasante (art. 47) Estados Límite de Servicio fisuración (art. 49) deformación (art.50) vibraciones (art. 51) Disposición de armaduras (art. 69) 15 Definiciones Recuadro interior Recuadro exterior Recuadro de esquina Banda de soportes Banda central Banda exterior 16

5 étodo directo Se calcula o Válido para calcular los esfuerzos debidos a cargas verticales. Se debe cumplir: alla sensiblemente ortogonal, sin desviaciones mayores del 10%. Relación entre el lado mayor y menor del recuadro menor que. Las luces de dos recuadros consecutivos no deben diferir en más de 1/3 de la mayor. La sobrecarga debe ser uniformemente distribuida y no debe ser mayor del doble de la carga permanente. Como mínimo tres vanos en cada dirección. siendo g d q d l p l 1 0 ( gd qd) lpl 8 1 carga permanente sobrecarga anchura del pórtico virtual distancia entre ejes de soportes en la dirección en la que se calculan los momentos Los momentos en las secciones críticas de los apoyos y vanos se calculan como un porcentaje de o Caso A Caso B Caso C omento negativo en apoyo exterior 30% 0% 65% omento positivo en vano 5% 63% 35% omento negativo en apoyo interior 70% 75% 65% étodo de los pórticos virtuales Válido para calcular los esfuerzos de cargas verticales y horizontales. Se calculan estudiando los pórticos virtuales en cada dirección. Se basa en la no interacción entre pórticos virtuales. Si tal interacción pueda ser significativa, no deben utilizarse: Asimetrías notables en planta o en alzado (de geometría y rigidez). Existencia de brochales. Caso A: Placa elásticamente empotrada en los soportes de borde. Caso B: Placa apoyada en el borde. Caso C: Placa perfectamente empotrada en ambos bordes, o con continuidad en ambos apoyos (vano intermedio). 19 Estructuras sensiblemente traslacionales. Existencia de elementos de rigidización transversal (pantallas, núcleos). Acciones no gravitatorias en estructuras no uniformes. Fuerte descompensación de cargas o de luces. 0

6 Las rigideces a considerar para las cargas verticales son: Para las vigas se considerará la inercia bruta correspondiente al ancho total. Para los soportes se debe tener en cuenta el atado torsional conferido transversalmente por la placa K K K eq c t K c rigidez bruta del soporte (superior+inferior) Kt rigidez de los elementos de atado torsional Distribución de momentos en la placa Debidos a cargas verticales: omentos negativos Soporte interior Soporte exterior Banda de soportes 75% 100% Banda central 5% 0% omentos positivos Banda de soportes 60% Banda central 40% Las rigideces a considerar para las cargas horizontales son menores porque los forjados sin vigas transmiten peor, por flexión, los momentos de las placas a los pilares que otros tipos estructurales. Para las vigas que representan la placa se considerará la inercia bruta correspondiente a un ancho igual al 35% del ancho del pórtico, o bien, la proporcionada por el método de Parme o por el de Darval y Allen. Para los soportes se seguirán los criterios expuestos para cargas verticales. 1 Debidos a cargas horizontales: deben ser absorbidos en el ancho de la banda de soportes. Distribución de momentos entre la placa y los soportes: cuando en la unión entre losa y soporte actúe un momento d, se supondrá que se transmite al soporte por flexión una fracción del mismo igual a k d y la fracción restante (1-k) d se transmite por tensiones tangenciales (torsión). FORJADOS IXTOS DE HORIGÓN Y CHAPA Cálculo mediante ordenador Opciones: Emparrillados planos: asimila una estructura continua a una discreta. Elementos finitos. Condiciones: Libertad en la disposición de la estructura. Incertidumbre en los valores de los módulos de deformación del hormigón a flexión y a torsión. Calidad del programa y adecuación de las hipótesis y simplificaciones. Existen dos soluciones habituales: Vanos simplemente apoyados disponiendo en la losa de hormigón un mallazo de retracción y contracción térmica. Vanos continuos. Las luces admisibles en estos forjados son del orden de los 3 metros. En general, se requiere dos órdenes de vigas 3 4

7 FORJADOS IXTOS DE HORIGÓN Y CHAPA FORJADOS IXTOS DE HORIGÓN Y CHAPA Cálculo de esfuerzos: Ejecución Elemento resistente: chapa. Cargas actuantes: pp chapa, pp hormigón fresco y sobrecarga de construcción. Vanos simplemente apoyados o continuos, según el sistema adoptado. Servicio Elemento resistente una vez realizada la conexión hormigón-chapa: sección mixta. Cargas: pp forjado, solado, tabiquería, sobrecarga de uso, etc. Procedimientos: análisis lineal, análisis con redistribución de momentos negativos o cálculo plástico.