VIGUETA

TALLER TRESTALLER DE CONSTRUCCIÓN IVVIGUETA Y BOVEDILLA

ESTRUCTURACIÓN CON ELEMENTOS PREFABRICADOS

INTRODUCCIÓN

El empleo de sistemas de piso de concreto prefabricado puede ser un paso importante en la solución del problema de vivienda en México. También son útiles en edificaciones para otros fines como comerciales, industriales u oficinas. En la actualidad, principalmente por la poca difusión en México de este tipo de sistemas de piso, su empleo no ha sido muy amplio. Sin embargo, dada la tendencia actual de cambios asociados a procesos de innovación tecnológica, es de esperarse que en un futuro cercano se utilicen más los sistemas de piso prefabricados.

Los tipos de sistemas de piso más comunes en México que se describen de manera detallada más adelante se pueden dividir en tres grupos:

Vigueta y bovedilla, y doble T de poco peralte (h < 30 cm). Losa alveolar o extruida. T, TT y ATT para claros grandes.

El sistema a base de vigueta y bovedilla, así como la TT de poco peralte, se emplean principalmente en edificaciones habitacionales hasta de cinco niveles, aun cuando es factible su uso en edificaciones de mayor altura.

Las losas alveolares se fabrican en un molde con un proceso de extrusión, quedando una sección transversal hueca. Dependiendo del peralte de la losa, se pueden emplear para cubrir diversos claros, principalmente entre 8 y 12 m, aunque se producen en el país este tipo de losas para claros menores, a partir de 3 m.

Las losas T que se producen en México para edificaciones, cubren claros desde 6 m hasta alrededor de 12 m. Algunas secciones T y TT cubren claros mayores, entre 10 y 25m.

Podemos asegurar que hasta 6.00 m. de claro es el sistema más económico de losas. Las viguetas se fabrican por diferentes procesos que pueden ser: colado en moldes múltiples de metal y con máquinas extrusoras. Las bovedillas se producen usando máquinas vibrocompresoras en donde se intercambian los moldes para los diferentes tipos de secciones, usando por lo general materiales ligeros.

Aunque inicialmente se concibió este sistema para su aplicación en las viviendas, en la realidad se ha aplicado en casi todo tipo de losas y entrepisos, debido a su bajo peso, estos elementos permiten que se efectúe su montaje manualmente, eliminando el costo de equipos pesados.

TRABAJO DE INVESTIGACIÓNEQUIPO VI


Existen tipos de viguetas con conectores para anclar la malla a este sistema lo que permite tener la capacidad necesaria para tomar los esfuerzos razantes por viento o sismo. Así mismo, actualmente se fabrican viguetas sísmicas, que tienen un relieve en la parte superior de zetas formando una llave mecánica que permite un mejor trabajo junto con la losa (capa) de compresión.



VIGUETA Y BOVEDILLA

El sistema de piso denominado vigueta y bovedilla está formado por elementos pretensados portantes (vigueta pretensada), bovedilla de cemento-arena y una losa de compresión hecha de concreto de f’c= 200 kg/cm2, con espesor mínimo de 4 cm. La losa generalmente está armada con una malla electrosoldada 6-6-10-10 y rodeada perimetralmente con una cadena o trabe armada con 4 varillas y estribos en la que la vigueta penetra por lo menos 5 cm.

Este sistema se usa actualmente en casas y edificios de 1 a 5 niveles, básicamente en los proyectos de interés social que ejecutan los organismos oficiales y particulares.

ELEMENTOS QUE COMPONEN EL SISTEMA DE VIGUETA Y BOVEDILLA

El sistema de vigueta y bovedilla ha sido satisfactorio en edificaciones habitacionales de pocos niveles pero su uso no está restringido solamente a estas edificaciones. Se ha utilizado en edificios de 10 y 15 niveles, puentes peatonales y vehiculares, techumbres de naves industriales, losas para tapar los cajones de cimentación, estacionamientos y andenes de carga y descarga, entre otros.



Los fabricantes de vigueta pretensada las producen con distintos peraltes, por ejemplo: h= 11, 13, 14, 15, 16, 20 y 30 cm.

Las bovedillas de cemento-arena se fabrican en alturas de 13, 14, 15, 16, 20 y 26 cm y en cualquier altura cuando se trata de bovedilla de poliestireno.

APUNTALAMIENTO PROVISIONAL

De a cuerdo a sus características, el sistema de vigueta y bovedilla de apuntalamiento provisional se utiliza hasta que el concreto colado en obra alcance la resistencia suficiente. Se recomienda apoyar la vigueta sobre las vigas de madera en sentido perpendicular a las viguetas, colocándolas a cada 1.50 m. Estas vigas de madera se apoyaran sobre polines a cada 1.50 m.

Hay que recordar que el sistema de vigueta y bovedilla elimina la cimbra de contacto, mas no el apuntalamiento.

VIGUETA PREFABRICADA

Es un elemento compuesto por una armadura de acero tridimensional. Consta de tres varillas longitudinales corrugadas, una superior y dos inferiores, unidas por varillas diagonales lisas en forma de zig-zag, soldadas por resistencia eléctrica a cada 20 cm.

Esta armadura esta fabricada de acuerdo a la norma NOM-B-455; la varilla superior y las diagonales se fabrican con acero de grado 50 de acuerdo a la norma NOM-B253 y las varillas inferiores con acero de grado 60 de acuerdo a la norma NOM-B-72.

De esta armadura se cuelan las dos varillas inferiores hasta una altura de 5 cm., formando un patín de concreto, que a la postre servirá para que se apoyen las bovedillas.

Es el elemento mas importante del sistema ya que es estructuralmente el responsable de soportar la losa.

La resistencia del concreto del patín es de f’c = 200 kg/cm2. La vigueta tiene un peso por metro lineal de 14kg ml. La vigueta se coloca a cada 60 - 70 cm., dependiendo de lo que

marque el proyecto o su asesor técnico.



Puede soportar cargas vivas desde 170 kg/m2 hasta 1000 kg/m2; para esto es necesario solicitar asesoría técnica con el proveedor del producto.

BOVEDILLA

La bovedilla son los elementos aligerantes del sistema y pueden ser de diversos materiales; las hay de poliestireno, cemento - arena, etc.

La bovedilla de poliestireno disminuye mucho el peso de la losa e incrementa el aislamiento térmico y acústico de la habitación.

Las bovedillas se apoyan directamente en las viguetas cubriendo en forma conjunta toda la superficie de la losa. Su función es eliminar la cimbra de contacto. No se considera contribución alguna por parte de las bovedillas a la resistencia de la losa.

Las dimensiones de la bovedilla dependen de la carga que se quiera soportar en la losa, se recomienda pedir asesoría técnica.





ACERO DE REFUERZO EN LA CAPA DE COMPRESIÓN

Se requiere colocar acero de refuerzo en la capa de compresión para resistir los esfuerzos de flexión que se llegan a presentar, así como evitar agrietamientos por cambios volumétricos debidos a variaciones de temperatura.

El acero de refuerzo calculado es el mismo requerido por contracción y temperatura. Puede soportar cargas vivas desde 170 kg/m2 hasta 1000 kg/m2; para espesores de 4 a 5 cm. se recomienda manejar malla electrosoldada 6-6-10-10.

CAPA DE COMPRESIÓN

Es la capa de concreto colado en obra que queda encima de las bovedillas. Su espesor varia de 4 a 5 cm.

Actúa como una pequeña losa apoyada sobre las viguetas prefabricadas, de tal manera que podríamos retirar sin ningún problema las bovedillas después de secado el concreto.

Cuando se realiza el colado, las diagonales de la armadura funcionan como conectores entre el concreto recién colado y el patín de la vigueta con la capa de compresión.La resistencia del concreto colado en obra será de f’c =200 kg/cm2.

VENTAJAS

Economía Reducción de cargas Rapidez de instalación, ahorros en mano de obra Reducción de acero y concreto Confort por aislamiento térmico y acústico Acabados variados Compatible con lo tradicional Versátil (volados, edificios, casas, cimentación) Fácil colocación de instalaciones (eléctricas y sanitarias) Losa monolítica



CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA VIGUETA Y BOVEDILLABOVEDILLA DE CONCRETO

CLARO MÁXIMO RECOMENDADO CON S = 67 cm

SEPARACIÓN ENTRELARGUEROS DE

APUNTALAMIENTO

hb (cm) t (cm) h (cm)CLARO MAXIMO

ARMADURADEACERO*

PESO PROPIO (kg/m2)

SEPARACION

10 3 13 3.25 10-36 ó 10-64 180 a 200 1.40

12 4 16 4.00 12-36 ó 12-64 215 a 270 1.45

15 5 20 5.00 14-36 ó 14-64 260 a 320 1.50

BOVEDILLA DE POLIESTIRENOCLARO MÁXIMO RECOMENDADO

CON S = 67 cm

SEPARACIÓN ENTRELARGUEROS DE

APUNTALAMIENTO

hb (cm) t (cm) h (cm)CLARO MAXIMO

ARMADURADEACERO*

PESO PROPIO (kg/m2)

SEPARACION

10 3 13 3.25 10-36 ó 10-64 110 1.70

12 4 16 4.00 12-36 ó 12-64 135 1.75

15 5 20 5.00 14-36 ó 14-64 170 1.80



VIGUETAS

Peralte (h) Ancho (b) Longitud (l) Peso/ M.L Claro Libre *10 cm 12cm A la medida 9.6kg 4.3m15cm 12cm A la medida 10.0kg 6.5m

21.5cm 12cm A la medida 10.5kg 8.0m*La longitud máxima de fabricación es de 8 metros en cualquier peralte

PESO PROPIO DEL SISTEMA Y CONSUMO DE CONCRETO(CON 4 CM DE RECUBRIMIENTO DE CONCRETO)

Peralte de Losa

Peso *Consumo de Concreto

(10 cm + 4cm) 186 kg/m2 0.049 m3/m2

(15cm + 4cm) 215 kg/m2 0.054 m3/m2

(21.5cm + 4cm)

264 kg/m2 0.065 m3/m2

* No incluye concreto en vigas ni % de mermas.

CORTE ESTRUCTURAL DEL SISTEMA



APLICACIONES DE VIGUETAS Y BOVEDILLAS



ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN SISTEMA DE VIGUETA Y BOVEDILLA

1. DETERMINACIÓN DE LAS CARGAS ACTUANTES

a) Carga muerta (peso propio del sistema).Se debe seleccionar el peralte total del sistema y el tipo de bovedilla a

usar, por ejemplo, de cemento-arena, pómez, poliestireno o sin bovedillas utilizando módulos recuperables b) Acabados.c) Carga Viva

2. SELECCIÓN DEL PERALTE TOTAL DEL SISTEMA

La Norma Oficial Mexicana de Vigueta y Bovedilla NOM-000-SCFI-1995 estipula que el peralte total h del sistema debe ser mínimo el claro de cálculo dividido entre 25, entendiéndose por claro de cálculo la longitud de la vigueta (por ejemplo, para un claro de 500 cm; h = 500/25 = 20 cm).

3. SELECCIÓN DEL PERALTE DE LA VIGUETA A USAR EN EL SISTEMA

La capacidad de carga gravitacional del sistema está dada por dos variables:a) La cantidad y fuerza de tensado del acero de presfuerzo de las viguetas.b) La distancia que hay del centroide del acero de presfuerzo a la fibra superior en compresión (lecho alto de la losa o capa de compresión).

Bajo este razonamiento, cualquier vigueta que tenga la cantidad de acero requerida puede usarse y estará dentro de los límites razonables de costo.

4. PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR SI SE REQUIERE QUE EL SISTEMA SE APUNTALE ANTES Y DURANTE EL COLADO DEL FIRME (LOSA DE COMPRESIÓN)

Las cargas que van a actuar durante el proceso de construcción de un sistema de vigueta y bovedilla son:a) Peso propio de la vigueta y bovedilla (dado por el fabricante de los elementos).b) Peso propio del concreto de la losa de compresión (2,200 kg/m3).c) Carga viva de los trabajadores (se consideran 100 kg/m2).

Con la suma de estas tres cargas se consulta el manual del fabricante para seleccionar el peralte y tipo de viga que se recomienda para cada claro. Se debe tener en cuenta que la distancia del centroide del acero a la fibra superior en compresión corresponde a la de la vigueta como elemento aislado.



5. OBTENCIÓN DEL PERALTE DE LA LOSA DE COMPRESIÓN Y DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MALLA ELECTROSOLDADA A EMPLEARSE

a) Se efectúa el análisis de una franja de losa apoyada sobre las viguetas pretensadas (por ejemplo 70 ó 75 cm). b) Se analiza con las cargas a las cuales va a estar sujeta esta losa de acuerdo a su uso (carga muerta + carga viva). c) Se diseña como si fuera una losa de concreto reforzado calculando el refuerzo por la teoría plástica y revisado por cortante y por deflexiones.

La recomendación en losas para uso habitacional es que la losa de compresión deberá tener un peralte mínimo de 4 cm sobre la bovedilla armada con malla 6x6-10/10 y concreto de f´c= 200 kg/cm2.

Para otros usos el peralte y armado deberá determinarse con el método descrito anteriormente, pero no será menor que 5 cm. El concreto deberá ser de al menos 200 kg/cm2 de resistencia y el refuerzo no debe ser menor que una malla electrosoldada de 6x6-10/10.



ANÁLISIS FINAL

Tableros Aislados

El análisis es relativamente sencillo. Se calculan los elementos mecánicos (momento flexionante y fuerza cortante) en la parte más desfavorable y se observa en la tabla de los fabricantes para encontrar el tipo de vigueta que satisfaga estas condiciones (por ejemplo, franja de ancho unitario).

Tableros Continuos

Para tableros continuos de varios claros, lo que se recomienda es que se distribuya la vigueta de forma tal que sean colineales para entonces analizar una franja de ancho unitario y aplicar cualquier método de distribución de momentos.

Del diagrama de momentos flexionantes se determina el acero superior de la vigueta y se toma el ancho de la vigueta como bloque de compresión, se arma por momento negativo con bastones encima de la vigueta en los apoyos, considerando el peralte total del sistema.

Para momento positivo se busca el tipo de vigueta a usarse como si fuera tablero aislado (buscar en los manuales de los fabricantes).

Ejemplo

Se empleará como ejemplo un edificio de 3 niveles para estacionamiento, con una planta de 24 x 30 m, con separación a ejes de 12 y 10 m respectivamente. Para estos casos lo más recomendable es colocar trabes intermedias para dividir los ejes de 10 m y obtener claros de 5m para el sistema de vigueta y bovedilla, quedando como se indica en la siguiente figura.

CARGAS

Losa de vigueta y bovedillah=500/25=20cm 250 kg/m2

Acabados de piso 100 kg/m2

Carga viva (RCDF) 250 kg/m2



Total 600 kg/m2



PROCEDIMIENTO DE COLOCACIÓN DE VIGUETA Y BOVEDILLA

1.Colocación de los

materiales en obra

10.Vista total superior

2.Colocación de la primer

vigueta

11.Vista parcial inferior

3.Apuntalamiento

provisional de la primer

vigueta

12.Utilizar medias

bovedillas para ajustes

4.Colocación de la primer

línea de bovedillas

13.Bastones en parte

superior de armadura para dar

continuidad

5.Dejar indicadas

nervaduras de temperatura (mínimo 7cm)

14.Instalaciones

sanitarias

6.Colocación de las

viguetas separándolas

con un escantillón de

48 cm

15.Acero perimetral

7.Dejar separación en

la parte inferior entre bovedillas y

viguetas

16.Colocación de acero

por temperatura



8.Apuntalamiento total

17.Utilizar fronteras del

modo tradicional

9.Colocación del total de bovedillas.

Caminar sobre tablones para

mayor seguridad

18.Después de hacer la supervisión

de la instalación

de todos los elementos de

la losa, se procede al colado del concreto

DETALLES CONSTRUCTIVOS



VIGUETA Y BOVEDILLA APOYADAS EN TRABE INVERTIDA

VIGUETAS EN CUMBRERA APOYADAS EN TRABE

VIGUETA EN CUMBRERA

DOBLE VIGUETA PARA CARGAR MURO DIVISORIO

VIGUETA Y BOVEDILLA APOYADAS EN MURO INTERIOR

CUMBRERA CON DOBLE VIGUETA



LOSA EN BAÑO CON RELLENO SOBRE LOSA

LOSA EN BAÑO CON ARMADO DE CHAROLA

VOLADO CON LOSA ARMADA

VOLADO CON VIGUETA

VIGUETA Y BOVEDILLA APOYADAS EN VIGUETA PERALTADA



CADENA Y BOVEDILLA

APOYO DE VIGUETA Y BOVEDILLA EN MURO

VIGUETA EN TRABE

VIGUETAS EN LINEA



CORTE TRANSVERSAL DEL SISTEMA


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