TP7 - Losas (2009)

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Práctica de losas

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  • HORMIGN ARMADO I

    TP7- LOSAS

    A)MTODOS Y DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS

    1.- PREDIMENSIONADO

    Como es usual en los clculos estructurales, antes de proceder a cualquiertipo de anlisis es necesario fijar dimensiones tentativas a los distintos elementos.En nuestro caso, (las losas), las alturas se fijan en funcin de las condiciones y dela luz menor de modo de obtener, bajo cargas de servicio, deformacionescompatibles con el uso que se les va a dar.Para losas de edificaciones corrientes, las alturas tiles mnimas se calculan apartir de la expresin:

    d Lmenor / mdonde m se extrae de la figura 1:

    LOSAS ARMADAS EN UNA DIRECCION LOSAS CRUZADAS

    Condiciones de borde m Condiciones de borde m

    12 50

    30

    35

    55

    40 60

    En la tabla anterior se menciona losas armadas cruzadas y armadas en unadireccin. Como se recordara (trabajo practico N 1) esta clasificacin se realiza apartir de la deformada que experimentan al ser sometidas a una carga uniforme.Las losas cruzadas presentan curvaturas del mismo orden en ambas direccionesmientras que las armadas en una direccin acusan una deformada que tiende aser cilndrica (una curvatura nula o casi en una direccin). A los efectos prcticos se acepta que una losa se comporta como cruzadacuando su relacin de luces cae dentro del rango: 0.5 Lx / Ly 2En caso contrario, se la trata como armada en una direccin.

  • A los valores mnimos de d se les debe sumar el recubrimiento y mediodimetro para llegar a la altura total de la losa. En nuestro caso supondremos:

    h = d + 2 cm 7 cmPor razones constructivas no suele asignarse a cada losa la altura que se

    obtiene a partir de la operacin anterior, sino que se procede a uniformar alturaspor sectores o plantas enteras.

    2.- ANALISIS DE CARGAS

    Para el clculo de reacciones y solicitaciones es necesario conocer el valorde las cargas actuantes.

    Los valores de pesos unitarios de los materiales intervinientes (hormign,contrapisos, pisos, etc.) como as tambin las sobrecargas de uso, se extraen delos reglamentos. Para este trabajo prctico son datos los pesos de pisos ycontrapisos, y la sobrecarga por lo que slo restar calcular el valor de pesopropio de la losa como:

    tD losa (KN/m) = h (m) * 24 KN/m

    3.- CALCULO DE REACCIONES SOBRE VIGAS

    Si bien las reacciones de losas sometidas a la accin de cargas repartidasuniformes presentan distribuciones no necesariamente uniforme a lo largo de laviga, a los fines prcticos, trabajaremos con reacciones ficticias que tendrn comocaractersticas:

    v Ser uniformes.v Producir aproximadamente el mismo corte total que las reacciones reales.

    El proceso utilizado para calcular estas reacciones equivalentes consisteen:a) Asignacin de superficies tributarias.

    Se trazan lneas a partir de los vrtices- A 45 si concurren dos apoyos de igual rigidez.- A 60 respecto al apoyo ms rgido (Fig. 2)

    Quedarn conformadas as figuras cuyas superficies tributarn a cada unode los apoyos (vigas perimetrales).

    b) Obtencin de las cargas lineales uniformes equivalentes.

    45

    4560

    60

    Fig.2

  • Se las calcula de modo de que cada viga reciba la totalidad de la carga desu superficie tributaria:

    Reaccin viga (KN/m) = Area Tribut. (m2) * Carga (KN/m2) Longitud Viga (m)

    4.- UBICACIN DE LAS CARGAS PARA EL CALCULO DE SOLICITACIONES

    Generalizando intuitivamente el concepto de cargar las lineas de influenciavisto en el anlisis de vigas continuas encontramos que:

    1.2 tD

    1 2 1.2 tD + 1.6 tL

    Fig. 3.a Fig. 3.b

    v El esquema de cargas de la Fig. 3.a. conduce a los mximos momentos detramo en todas las losas.

    v El esquema de cargas de la Fig. 3.b. conduce al momento mximo en el apoyoentre las losas 1 y 2.

    Sin embargo, hay que sealar que una distribucin en damero estrictamentecomo la indicada tiene una probabilidad de ocurrencia realmente baja, quedisminuye cuanto mayor sea la cantidad de paos.

    5.- METODO DE LAS CARGAS EN DAMERO

    La fundamentacin fsica del mtodo consiste en suponer que si losas deaproximadamente las mismas dimensiones y cargas:

    Fig.4 Fig.5 Fig.6

    - t'u t'u - t'u

    - t'u t'u - t'u

    t'u - t'u t'u

    tu tu tu

    tu tu tu

    tu tu tu

    - t'u t'u - t'u

    t'u - t'u t'u

    t'u - t'u t'u

  • a) Son cargadas en forma total (Fig. 4), las tangentes en los apoyosintermedios no giran, por lo que cada una puede suponerseempotrada en sus bordes continuos.

    b) Son cargadas en forma alternada (Figs. 5 y 6), cada una se deformacomo si se encontrara simplemente apoyada.

    De esta forma, los momentos de tramo pueden calcularse sumando losproducidos por una carga tu = 1.2 tD + 1.6 (tL/2) en el esquema de la Fig. 4, conlos producidos cargando alternativamente con tu = 1.6 (tL/2) en los esquemas delas Figs. 5 y 6.

    Los momentos para los esquemas de las Figs. 4, 5 y 6 se obtienenfcilmente mediante la utilizacin de tablas para el clculo de losas. Al final deeste trabajo prctico se transcriben las obtenidas a partir de las expresionespropuestas por Marcus.

    Los momentos de apoyo se calculan como promedio entre los momentosde empotramiento perfecto para carga total (1.2 tD + 1.6 tL) de las losas que a lconcurren, supuestas stas empotradas en todos sus lados continuos.

    Al exponer el fundamento fsico del mtodo se habl de losas de similaresdimensiones y cargas. Se acepta que la condicin geomtrica se cumple cuandoen cada direccin se cumple que:

    Luz Menor / Luz Mayor 0.80.

    6.- METODO DE LAS FAJAS

    Consiste en una generalizacin del mtodo de Marcus ya visto para elanlisis de losas aisladas.

    El tablero real es representado a travs de dos familias de fajas de unmetro de ancho, una en cada direccin, que sern analizadas como vigascontinuas (Fig. 7).

    1 m

    1 m

  • Las cargas que actan sobre las fajas se obtienen aplicando a la cargaactuante sobre cada losa los coeficientes de distribucin de cargas extrados delas tablas de Marcus.

    Los coeficientes anteriores dependern de la relacin de lados y de lascondiciones de vinculo. A los efectos de poder utilizar las condiciones de vinculode las tablas, los lados continuos se tratarn como empotrados.

    Las fajas se cargan respetando las posiciones de cargas que indican laslneas de influencia de modo de obtener los mximos momentos de tramo yapoyo.

    En el ejercicio de la prctica habr que resolver vigas continuas de dostramos. Se trata de un hiperesttico elemental que puede encararse mediantecualquier tabla, mtodo o programa de computacin disponible.

    Pueden ser tiles las siguientes expresiones.

    A B C L1 L2

    En las estructuras reales, la presencia de vigas con rigidez torsional nonula hace que los apoyos no resulten a libre rotacin (apoyo tipo cuchilla). Porotra parte, el mtodo de las fajas considera solamente la continuidad de las vigasen una direccin sin establecer la compatibilidad de deformaciones en todos lospuntos de cruce. Por estos motivos no es conveniente utilizar momentos dedimensionamiento de tramo menores a los que se obtendran suponiendo laslosas como empotradas en suslados continuos.

    Este mtodo tampoco deberaser utilizado cuando las losaspresentan luces y cargas muydiferentes.

    En la fig. 8 puede verse lajustificacin de la aseveracinanterior. All resulta evidente queanalizando la direccin x el puntoA experimenta un movimientoascendente, mientras que al hacerloen la direccin y, se ve que elpunto desciende poniendo demanifiesto una incompatibilidad dedeformaciones incompatible.

    S1 S2

    MB = S1*L13 + S2*L2

    3

    8*(L1 + L2)

    RA = S1*L1 + MB 2 L1

    RC = S2*L2 + MB 2 L2

    Mmax.tramoAB = RA2

    2 S1Mmax.tramoBC = RC

    2

    2 S2

    Fig. 08

  • 7.- METODO DE LAS LNEAS DE ROTURA

    EL mtodo supone que en el momento de la rotura la losa se transforma enun mecanismo compuesto por zonas que permanecen planas y otras (las lneasde rotura) en las que se localiza todo el trabajo interno.

    De esta forma, los nicos trabajos internos a considerar sern losejecutados por los momentos en la rotacin de las lneas de rotura internas y deapoyo.

    De las infinitas configuraciones de rotura geomtricamente posibles lareal ser la que conduzca al mnimo trabajo interno para las condiciones delproblema (relacin de lados, disposicin de armaduras, vinculacin, etc.).

    Las frmulas que siguen permiten hacer un clculo directo de losmomentos actuantes con el nico requisito previo de establecer relaciones entrelos mismos.

    mm 4xmxe

    Las expresiones anteriores son vlidas para Lx Ly en caso contrario,habr que rotar la losa para su anlisis.

    Se recomienda que la relacin entre momentos de apoyo y tramo estecomprendida entre -0.5 y -2.

    El reglamento no hace comentarios respecto a las relaciones entremomentos de tramo. Dado que para niveles relativamente bajos de cargas (delorden de las cargas de servicio) las solicitaciones en la losa no son muydiferentes a las que se obtendran en un clculo elstico, y para evitar unafisuracin que pueda ser inaceptable, es conveniente adoptar relaciones mx/myque no difieran demasiado de las correspondientes a una losa en la que sereemplacen los lados continuos por empotramientos. En otras palabras, larelacin mx / my no debera ser exageradamente diferente a la obtenida a travsde, por ejemplo, las tablas de Marcus.

    e4* mx

    e2* my

    e3* mx

    e1* my

    mx

    my

    LY

    LX

    G = my/ mx

    e = mapoyo / mtramo

    e siempre negativo.

    ar = (2* LY) / [(1 - e1) + (1 - e2)]

    br = (2* Lx) / [(1 - e3) + (1 - e4)]

    my = (tu * ar * br)* G 8*(1 + ar + G br) G br ar

  • Una regla prctica que tambin conduce a resultados satisfactorios,evitando la ejecucin de un clculo elstico, consiste en tomar :

    mx / my (Ly / Lx).

    Cuando se analiza un tablero de losas es conveniente comenzar por la losade menor momento esttico (en general la ms pequea) tomando para ellavalores altos para la relacin momento de apoyo/momento de tramo (digamos -1,5 a -2)

    Si se comienza por una losa grande y muy cargada se corre el riesgo degenerar momentos de apoyo en bordes continuos con losas pequeas que estasltimas no estn en condiciones de equilibrar ni siquiera utilizando relaciones altasde momentos de apoyo/momento de tramo. De esta manera se alargar elproceso de por s iterativo que lleva a la solucin final.

    En definitiva, el procedimiento de clculo consiste en, partiendo de unalosa, calcular las restantes variando las relaciones de momentos dentro de losmrgenes ya vistos, de modo que en los bordes comunes los momentos de apoyose encuentren equilibrados. Con una calculadora programable o bien con la hojade calculo losas-rotura.xls proporcionada por la ctedra el procedimiento sesimplifica enormemente.

    8.- CALCULO Y DISPOSICION DE ARMADURAS

    Las armaduras se calculan por metro de ancho de losa y se expresan encm/m. Para el clculo de losas llenas, la seccin es siempre rectangular, y conancho bw = 1m

    En la capa inferior se ubican las armaduras destinadas a tomar el mayor delos momentos (mx o my). Las alturas tiles dx y dy difieren entre s en dbx/2 + dby /2,valor que en edificios para viviendas puede tomarse igual a 6 u 8mm.

    Las armaduras debern respetar:

    - Cuantas mnimas para armaduras principales: vale lo visto para vigas.- Cuantas mnimas para armaduras Secundarias: Cuando las losas sea

    armadas en una direccin, debern llevar en la otra una armadura secundariamnima para cubrir efectos de retraccin y temperatura. La cuanta geomtricade esta armadura deber ser como mnimo igual a 0.0018 * (420MPa / fy), esdecir que para fy=420Mpa, queda una cuanta hgeomtrica igual a 0.0018.

    - Separaciones mximas:a) Armadura principal: el menor valor entre [ 2.5h ; 30 cm ; 25 db de

    la barra de menor dimetro]b) Armadura secundaria o de reparticin 3h o 30 cm.

    - Armadura secundaria mnima [cm2/m]: 0.0018*100 cm * h[cm]. - Dimetro mnimo. Adoptaremos 6mm es recomendable utilizar como mnimo

    barras de 8mm.

  • Si bien existen otras distribuciones posibles supondremos que la mitad dela armadura de tramo corre recta entre apoyos y que la otra mitad se dobla alllegar a los mismos. De esta manera, la armadura de apoyos estar constituidapor las provenientes de los tramos adyacentes ms los caballetes especialmentedispuestos. Obviamente, las armaduras dobladas deben prolongarse en la losaadyacente de modo de cubrir la zona negativa del diagrama de momentos.

    B) ENUNCIADOS

    A partir de los siguientes datos particulares:

    1.a) Predimensionarb) Anlisis de cargasc) Calcular las reacciones

    2. Momentos por el Mtodo del Damero

    3. Momentos por el Mtodo de las Fajas

    4. Momentos por el Mtodo de Rotura

    5. Armaduras para uno cualquiera de los Mtodos anteriores.

    6. Comparacin entre resultados de los puntos 2, 3 y 4. Conclusiones por escrito.

    Lx1 Lx2

    Losa1 Losa2Ly

  • DATOS PARTICULARES

    Caso Lx1[m] Lx2[m] Ly[m] tD[KN/m] tL[KN/m]

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    2.7 3.2 3.8 4.3 4.9 4.8 4.45 3.9 3.4 2.8

    3.4 4.0 4.7 5.4 6.1 6.0 5.5 4.8 4.2 3.5

    2.7 3.2 3.8 4.3 4.9 4.8 4.45 3.9 3.4 2.8

    2.58 2.72 2.86 3.00 3.14 3.14 3.00 2.86 2.72 2.58

    3 3 3 2 2 2 2 3 3 3

    En el valor de tD (KN/m) dado como dato NO se incluye el peso propio de la losa,que deber adicionarse una vez que la misma haya sido predimensionada.

  • C) TABLAS PARA CLCULO ELSTICO

    Ly/Lx a b c r nx ny a b c r nx ny0.500.550.600.650.700.750.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.001.021.041.061.081.101.121.141.161.181.201.251.301.351.401.451.501.601.701.801.902.00

    0.00590.00810.01050.01330.01620.01930.02260.02390.02520.02660.02800.02930.03070.03210.03360.03500.03650.03790.03940.04090.04240.04390.04540.04690.04840.04990.05140.05510.05880.06230.06570.06900.07210.07780.08290.08730.09120.0946

    0.09460.08810.08130.07440.06760.06110.05510.05290.05070.04860.04660.04470.04290.04120.03950.03800.03650.03500.03370.03240.03110.03000.02880.02780.02670.02570.02480.02260.02060.01880.01710.01560.01420.01190.00990.00830.00700.0059

    0.05880.08380.11470.15150.19360.24040.29060.31140.32240.35360.37490.39620.41740.43840.45930.47980.50000.51980.53910.55800.57640.59420.61140.62810.64420.65970.67460.70940.74070.76860.79350.81550.83510.86760.89310.91300.92870.9412

    0.94120.91620.88530.84850.80640.75690.70940.68860.66760.64640.62510.60380.58260.56160.54070.52020.50000.48020.46090.44200.42360.40530.38860.37190.35580.34030.32540.29060.25930.23140.20650.18450.16490.13240.10690.08700.07130.0588

    0.80390.76810.73440.70120.67070.64390.62160.61410.60740.60160.59660.59240.58910.58650.58470.58370.58330.58370.58460.58610.58820.59080.59380.59720.60100.60520.60960.62160.63480.64860.66260.67680.69070.71760.74250.76520.78560.8039

    0.80390.76810.73440.70120.67070.64390.62160.61410.60740.60160.59660.59240.58910.58650.58470.58370.58330.58370.58460.58610.58820.59080.59380.59720.60100.60520.60960.62160.63480.64860.66260.67680.69070.71760.74250.76520.78560.8039

    0.00710.00930.01170.01430.01690.01960.02240.02350.02460.02570.02690.02800.02910.03020.03130.03240.03340.03450.03550.03650.03750.03840.03940.04030.04120.04200.04290.04480.04670.04840.04990.05130.05260.05480.05670.05830.05960.0608

    0.08860.08090.07300.06540.05820.05150.04550.04320.04110.03910.03710.03520.03350.03180.03020.02870.02720.02580.02450.02330.02210.02100.02000.01900.01800.01710.01630.01440.01270.01120.01000.00890.00790.00630.00510.00410.00340.0028

    0.13510.18620.24470.30860.37510.44170.50590.53060.55450.57760.59990.62120.64170.66120.67980.69750.71430.73020.74520.75940.77280.78540.79730.80850.81910.82900.83830.85920.87720.89250.90570.91700.92680.94250.95430.96330.97020.9756

    0.86490.81380.75530.69140.62490.55830.49410.46940.44550.42240.40010.37880.35830.33880.32020.30250.28570.26980.25480.24060.22720.21460.20270.19150.18090.17100.16170.14080.12280.10750.09430.08300.07320.05750.04570.03670.02980.0244

    0.74660.71150.68140.65770.64120.63200.62940.63010.63160.63390.63690.64050.64460.64920.65420.65960.66520.67100.67700.68320.68940.69570.70210.70840.71470.72090.72710.74220.75670.77040.78340.79560.80690.82740.84520.86060.87400.8857

    0.81980.79480.77340.75660.74480.73830.73650.73700.73800.73970.74180.74430.74730.75060.75410.75790.76190.76610.77030.77470.77920.78360.78810.79260.79710.80150.80600.81670.82700.83680.84600.85460.86270.87730.88990.90090.91040.9187

    Lx Lx

  • Ly/Lx a b c r nx ny a b c r nx ny0.500.550.600.650.700.750.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.001.021.041.061.081.101.121.141.161.181.201.251.301.351.401.451.501.601.701.801.902.00

    0.00730.00930.01140.01360.01570.01780.01980.02060.02140.02210.02280.02350.02420.02490.02550.02610.02670.02720.02780.02830.02880.02930.02970.03010.03050.03090.03130.03220.03300.03370.03430.03480.03530.03620.03690.03740.03790.0383

    0.08010.07090.06200.05380.04630.03960.03380.03170.02980.02790.02620.02460.02310.02170.02030.01910.01790.01690.01580.01490.01400.01320.01240.01170.01100.01040.00980.00850.00740.00650.00570.00500.00440.00350.00280.00220.00180.0015

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