LOSAS. Introducción. Definición

Transcripción

1 LOSAS Introducción 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 un edificio. 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. Además se indica la forma de establecer el espesor mínimo para algunos tipos de losas. Definición Las losas son elementos estructurales horizontales cuyas dimensiones en planta son relativamente grandes en comparación con su altura donde las cargas son perpendiculares a su plano, se emplean para proporcionar superficies planas y útiles. Las losas separan horizontalmente el espacio vertical conformando diferentes niveles y constituyen a su vez, el piso de uno de ellos y el techo del otro. La losa es el principal sostén para las personas, elementos, maquinarias que puedan desarrollar de forma segura todas las actividades y a veces de contribuir a la estabilidad de los edificios. Es el elemento que recibe directamente la carga. Las losas de entrepisos y techos, aparte de su función estructural cumplen con otras funciones tales como: control ambiental, seguridad e instalaciones, pavimentos o pisos. Por lo tanto la losa acabada, está formada por la estructura, pavimento, capa aislante, cielo falso o cielo raso (Avalos, 1998; Cuevas y Robles, 1997; Mendez, 1991; Nilson y Winter, 1994). 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. Figura 1. Losa en una dirección. Nota. De Diseño de Estructuras de Concreto por Nilson, A. y Winter, G., 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 (véase Figura 1). Por otra parte si la relación de luces en el panel es menor o igual a 2, la curvatura es en los dos sentidos (véase Figura 2). Universidad de Los Andes, Venezuela 1 Prof. Jorge O. Medina M.

2 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 (González y Robles, 1997; Nilson y Winter, 1994). Figura 2. Losa en dos direcciones. Nota. De Diseño de Estructuras de Concreto por Nilson, A. y Winter, G., Tipos La clasificación realizada sobre las losas se realiza según varios criterios: distribución del refuerzo, forma estructural, composición, apoyos y construcción. Según la distribución del refuerzo Reforzada una dirección. Reforzada en dos direcciones. Según su forma estructural Plana. Reticular. Nervada. Vigas profundas. Vigas realzadas. Según su composición Maciza. Nervada. Bloque piñata. Casetón o Fibra de vidrio. o Metálico. o Combinación de bloques de madera. o Madera recuperable o no recuperable. o Poliestireno expandido. Lamina acanalada de acero. Según los apoyos Sobre muros. Sobre columnas. Según su construcción Vaciadas in situ. Prefabricadas. Losa TT Vigas T Vigueta y bovedilla Spancrete Siporex (Avalos, 1998; McCormac, 1996; Mendez, 1991) Universidad de Los Andes, Venezuela 2 Prof. Jorge O. Medina M.

3 Figura 3. Tipos de losas. Nota. De Diseño de Estructuras de Concreto por Nilson, A. y Winter, G., Criterio de selección Los factores que influyen para seleccionar un tipo de losa esta: cargas a soportar, luces, seguridad contra incendio, aislamiento térmico y acústico, peso propio del piso, aspecto inferior de la losa (liso o con nervios visibles), posibilidad de ubicación de conductos, tuberías, alambrado, mantenimiento, tiempo de construcción, altura permisible del piso, estabilidad, deflexiones mínimas y economía. Figura 4. Espesores de losa según la luz y tipo. Nota: De Manual para el Proyecto de Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones por Arnal, E. y Epelboim, S., De estos factores, la longitud y cargas son los más influyentes en la selección. La resistencia se considera como la posibilidad de soportar cargas sin deformaciones excesivas, además se debe considerar las implicaciones arquitectónicas. La Figura 4, indica una relación entre espesores y luces para diferentes tipos de Universidad de Los Andes, Venezuela 3 Prof. Jorge O. Medina M.

4 losas con fines comparativos, aunque las ecuaciones que se indican posteriormente, corresponden al método más empleado en el diseño estructural (Arnal y Epelboim, 1985; Avalos, 1998; McCormac, 1996). Características de cada losa La losa está subordinada a decisiones de las estructuras que se refieren a los costos, pero edificios de pocos pisos ocurre lo contrario. Losas planas: proporcionar mayor flexibilidad para la ubicación de columnas y reducen la altura estructural pero limita el tamaño de las luces por lo que es adecuado para edificios de apartamentos y oficina. Losas de concreto armado: armada en una o dos direcciones. Las primeras se apoyan en vigas que van en la dirección más larga, mientras las segundas poseen vigas principales en ambos sentidos. Se adaptan a cualquier magnitud de cargas en edificios corrientes cuyas luces máxima entre columnas es alrededor de 10 m. Losas reticulares: ventajosas para cargas pesadas, como estacionamientos, áreas de almacenamiento y edificios con luces muy grandes. Lámina acanalada de acero: adecuada para pórticos de acero, por el poco peso y facilidad de montaje así como la colocación de instalaciones eléctricas, comunicacionales, calefacción y aire acondicionado; además sirven de encofrado para concreto recién vaciado, eliminando la necesidad de colocar los andamiajes temporales. Este tipo de losa no es apropiado para la distribución y resistencia de fuerzas laterales tales como el viento o sismo (Gero y Cowan, 1976; McCormac, 1996; Moore, 2000; Nilson y Winter, 1994). Espesor Mínimo Para establecer el espesor mínimo de losa se emplea el criterio de rigidez, para garantizar deflexiones que no exceden la permisible, ya que este es el factor que por lo general rige el diseño de losas. A continuación se indica los espesores mínimos para losas planas, macizas, nervadas, reticulares y lámina acanalada de acero. Losas planas Losa que no incluye vigas, se utilizan cuando las longitudes no son muy largas y las cargas no son muy pesadas. Una variante incorpora una región con un sobreespesor de losa en la vecindad de la columna denominado ábaco, otra variante emplea columnas con capitel que es una forma acampanada en la parte superior, la Figura 5 muestra estas variantes. Figura 5. Tipos de losas planas. Nota. De Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado por González, O. y Robles, F., Las Ecuaciones 1 y 2 permiten establecer el espesor mínimo de la losa plana (González y Robles, 1997). Universidad de Los Andes, Venezuela 4 Prof. Jorge O. Medina M.

5 d min = c kl l (1) donde: Losa sin ábaco =0, ,025 Losa con ábaco =0,0006 0,02 fs=0,60fy ; fy esfuerzo de cedencia del acero. w carga de servicio; =+; l mayor luz; c dimensión de la columna paralela a l ; Tableros exteriores y losas aligeradas dmin=1,2d. donde: hmin espesor mínimo de losa plana. hmin = 13 cm Losa sin ábaco; hmin = 10 cm Losa con ábaco. h min = d + 3 min (2) Losa maciza y nervada Las losas macizas se construyen en los siguientes espesores: 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 25, 26, 28 y 30 cm. Mientras que las losas nervadas se construyen en: 20, 25 y 30 cm y su uso más empleado es 20 cm para losas de techo sin acceso; 25 cm para techos con acceso o entrepisos y 30 cm para luces grandes en edificios públicos. Para clasificarla según la dirección de armado, se establece la relación indicada en la Ecuación 3. L l MAYOR menor > 1,8 1dirección 1,8 2 direcciones (3) l menor Figura 6. Relación de luces del panel para determinar la dirección de armado. Tabla 1. Espesores mínimos de losas una dirección. Caso de losa Maciza Nervada V 2 extremos discontinuos l/20 l /16 II y III 1 extremo continuo l /24 l /18,5 I 2 extremos continuos l /28 l /21 IV Volado l /10 l /8 Espesor losa una dirección L MAYOR Para establecer el espesor de la losa se aplica la Tabla 1 a cada panel de la losa y se escoge el mayor espesor obtenido. La Tabla 1 hace referencia a los casos de losas indicados en la Figura 7. Cabe destacar que la longitud a emplear debe ser la menor, por lo tanto, se recomienda en la etapa de diseño colocar la mayoría de las luces menores de cada panel en el mismo eje de la planta de la edificación, ya que el armado de la losa se coloca en la menor longitud y debe ser continuo de un panel al siguiente. Universidad de Los Andes, Venezuela 5 Prof. Jorge O. Medina M.

6 Figura 7. Esquema para tipos de apoyo de losa. Nota: De Criterios de Dimensionamiento Estructural por Méndez, F., Espesor losa dos direcciones El espesor de losa en dos direcciones no depende de las condiciones de apoyo, ni la composición. La Ecuación 4 establece el espesor mínimo para este tipo de losa, cabe destacar que el perímetro se refiere al de cada panel, por lo tanto el espesor debe ser el mayor de todos los espesores requeridos para cada panel. e = Perimetro 180 (4) Losa Reticular Las losas reticulares son un tipo de losa nervada que emplea casetones para aligerar la losa, a diferencia con las que emplean bloques piñata, presenta huecos en la parte inferior que forman una retícula. El espesor de la losa depende del tamaño del casetón. El espesor mínimo se determina según la Ecuación 1 si no posee vigas en el perímetro o mediante la Ecuación 4 para el caso contrario. Lámina acanalada de acero Las láminas acanaladas de acero o losacero, en los últimos años han llegado a ser muy popular, sobre todo en edificios de oficina. El acero por lo general es galvanizado por lo que si queda expuesto puede dejarse tal como vino del fabricante. En el caso de la losacero, el procedimiento para determinar el tipo de lámina a emplear consiste en forma general en establecer la separación de los elementos de apoyo (correas) que es capaz de sostener las cargas de servicio (CP+CV) sobre la losa (Carga aplicada en la losa menor a la indicada en la tabla). Cada fabricante proporciona una tabla donde indica la separación de los apoyos y la carga máxima que es capaz de soportar para dicha separación y calibre de placa. La Tabla 2 indica un modelo de la tabla proporcionada por el fabricante, donde se busca que el valor de carga máxima de la tabla sea ligeramente mayor al valor de la carga que se va a aplicar en el proyecto, luego para esta carga se determina el calibre y separación de los apoyos señalado en dicha tabla. La Figura 8, representa la forma en que se coloca las láminas acanaladas sobre los apoyos o correas, destaca que la dirección es perpendicular a la de los apoyos y la separación de las correas es la de los apoyos, obtenida de la tabla del fabricante (tabla similar al modelo de la Tabla 2). Universidad de Los Andes, Venezuela 6 Prof. Jorge O. Medina M.

7 Lámina acanalada Correa Separación de correas Correa Figura 8. Planta de las láminas acanaladas sobre los elementos de apoyo. Tabla 2. Tabla modelo empleada por los fabricantes de láminas acanaladas. Calibre Separación de apoyos en metros 1,00 1,50 2,00 S max Calibre 1 Carga 11 Carga 12 Carga 13 Carga 1m Calibre 2 Carga 21 Carga 22 Carga 23 Carga 2m Calibre n Carga n1 Carga n2 Carga n3 Carga nm Referencias Arnal, E. y Epelboim, S. (1985). Manual para el Proyecto de Estructuras de Concreto armado para Edificaciones. Caracas, Venezuela: Fundación Juan José Aguerrevere Fondo Editorial del Colegio de Ingenieros de Venezuela. Ávalos, E. (1998). Construcción para Arquitectos tomo 2. Medellín, Colombia: Editorial Universidad Pontificia Bolivariana. COVENIN (2003). COVENIN Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural. Caracas, Venezuela: Fondonorma. Gero, J. y Cowan, H. (1976). Design of Building Frames. Essex, Inglaterra: Applied Science Publishers LTD. González, O. y Robles, F. (1997). Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado. México D.F., México: Editorial LIMUSA, S.A. de C.V. McCormac, J. (1996). Diseño de Estructuras de Acero. Método LRFD. México D.F., México: Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V. Méndez, F. (1991). Criterios de Dimensionamiento Estructural. México D.F., México: Editorial Trillas, S.A. de C.V. Moore, F. (2000). Comprensión de las Estructuras en Arquitectura. México D.F., México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Nilson, A. y Winter, G. (1994). Diseño de Estructuras de Concreto. Santafé de Bogotá, Colombia: McGraw-Hill Interamericana S.A. Universidad de Los Andes, Venezuela 7 Prof. Jorge O. Medina M.