Losas
- 1. Losas Apoyadas PerimetralmenteMéxico DF. Tlanixco02/07/2009Estructuras de Concreto IElaboro: Agustín Cortina Avalos
- 2. Las losas apoyadas perimetralmente son aquellas que están apoyadas sobre vigas o muros en sus cuatro lados, y que por tanto trabajan en dos direcciones, a diferencia de las losas en una dirección que, estructuralmente sólo se apoyan en dos extremos.Una característica importante estructural de los apoyos de estas losas, es que su rigidez a flexión es mucho mayor que la rigidez a flexión de la propia losa.02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 3. Comportamientos y modos de FallaLas losa apoyadas perimetralmente forman parte, comúnmente de sistemas estructurales integrados por columnas, vigas y losas. El comportamiento de éstas no puede estudiarse rigurosamente en forma aislada sino que debe analizarse todo el sistema, ya que las características 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 permitirá el planteamiento de métodos de diseño suficientemente precisos para fines prácticos, siempre que se cumpla la hipótesis mencionada de que los apoyos tengan una rigidez a flexión mucho mayor que el de las losas. 02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 4. La gráfica Carga – Deflexión en el centro del claro de una losa apoyada perimetralmente, ensayada hasta la falla, tiene la forma mostrada en la siguiente figura, en la que se distinguen las siguientes etapas: a) una etapa lineal desde 0 hasta A, en la que el agrietamiento del concreto en la zona de esfuerzos de tensión es despreciable. El agrietamiento del concreto por tensión, representado por el punto A, ocurre bajo cargas relativamente altas. Las cargas de servicio de las losas se encuentran generalmente cerca de la carga correspondiente al punto A. 02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 5. b) La etapa A-B, en la que existe agrietamiento del concreto en la zona de tensión y los esfuerzos en el acero de refuerzo son menos que el límite de fluencia. La transición de la etapa 0-A a la etapa A-B es gradual, puesto que el agrietamiento del concreto se desarrolla paulatinamente desde las zonas de momentos flexionantes menores. Por la misma razón, la pendiente de la gráfica esfuerzo deformación en el tramo A-B, disminuye poco a pococ) La etapa B-C en la que los esfuerzos en el acero de refuerzo sobrepasan el límite de fluencia. Al igual que el agrietamiento del concreto, la fluencia del refuerzo empieza en las zonas de momentos flexionantes máximos y se propaga paulatinamente hacia las zonas de momentos menores. d) Por último, la rama descendente C-D, cuya amplitud depende, como en el caso de las vigas, de la rigidez del sistema de aplicación de cargas02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 6. Para ilustrar el avance del agrietamiento y de la fluencia del refuerzo en distintas etapas de carga, se presentan a continuación 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. Puede verse en estas figuras que el agrietamiento empieza en el centro de la losa, que es en la zona de momentos flexiónate máximos y avanza hacia las esquinas a lo largo de las diagonales 02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 7. Análisis de LosasSe entiende por análisis de losas la determinación de las acciones internas en una losa dada cuando se conoce la carga aplicada. Esta determinación es más difícil que el caso de vigas, debido a que las losas son elementos altamente hiperestáticos. El análisis de losas puede efectuarse aplicando los métodos de la Teoría de la Elasticidad que se describen brevementemás adelante. Los resultados así obtenidos sólo son válidos en la etapa de comportamiento lineal, o sea, para cargas cuya magnitud es del orden de la correspondiente al punto A de la figura 17.2.Si se plantean las condiciones de equilibrio y compatibilidad de deformaciones del elemento diferencial de la losa mostrado en la figura 17.4, se obtiene la siguiente ecuación*02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 8. La determinación de las acciones internas por el procedimiento descrito es demasiado laboriosa para fines prácticos, además de que tiene las limitaciones indicadas anteriormente. Sin embargo, en casos comunes se han obtenido soluciones, las cuales, con algunas modificaciones, se han utilizado para obtener coeficientes de diseño. Por ejemplo, en la figura 17.5 se muestra la distribución de momentos flexionantes en una losa cuadrada libremente apoyada sujeta a carga uniformemente distribuida. En esta losa los momentos. máximos se presentan a lo largo de las diagonales, lo cual explica la forma de su mecanismo de colapso, ya que el acero de refuerzo fluye siguiendo los ejes de momentos máximos.02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 9. Donde:z = deflexiones de la losa en dirección perpendicular a su plano.x, y = coordenadas en el plano de la losaw = carga aplicadaN = rigidez de la losa, expresada porla ecuaciónh = peralte total de la losaE = módulo de elasticidadp = coeficiente de Poisson02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 10. Existen también métodos aproximados para el análisis de losas. Uno de ellos es el de Marcus [17.2, 17.31 o método de las rigidecesrelativas que permite visualizar el comportamiento de losas apoyadas perimetralmente y que se usó para fines de diseño durante algún tiempo. Supóngase una losa rectangular libremente apoyada en todo su perímetro en la que se han señalado las dosfranjas centrales C1 y L1 que corresponden al claro corto y al claro largo, respectivamente (figura 17.6a). Supóngase también que la losa tiene una carga uniformemente distribuida w. El punto central de la losa forma parte de las franjas C1 y L1 simultáneamente, por lo que se pueden igualar las deflexiones en el punto medio de cada franja, como si fuesen vigas simplemente apoyadas, de la siguiente manera:02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 11. donde wa y wb son las fracciones de la cargaw que corresponden a las franjas Cl y LI, respectivamente.Simplificando esta ecuaciónse obtiene:Figura 17.6 Franjas en el método de Marcus.Ahora bien, por condiciones de equilibrio,la suma de las cargas wa y wb debe serla carga total w:Resolviendo el sistema de ecuaciones17.3 y 17.4 se obtiene:02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 12. Dimensionamiento de LosasLas losas que se dimensionen con los coeficientes de la tabla 17.1 deben considerarse divididas, en cada dirección, en dos franjas de borde y una central, como se muestra en la figura 17.8. La determinación de los anchos de las franjas se hace de la siguiente manera. Para relaciones de claro corto o claro largo mayores que 0.5, las franjas centrales tienen un ancho igual a la mitad del claro perpendicular a ellas, y cada franja extrema tiene un ancho igual a la cuarta parte del mismo. Para relaciones menores que 0.5, la franja central perpendicularal lado largo tiene un ancho igual a a2 - al y cada franja extrema, igual a a1/2,donde al es el claro corto y a* es el claro largo. Los momentos determinados con los coeficientes de la tabla 17.1, corresponden a las franjas centrales. Los coeficientes de las franjasextremas son iguales a los de la tabla multiplicadospor 0.60.02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 13. Para doblar barras y aplicar los requisitos de adherencia y anclaje de acero de momento positivo (capítulo 9), se supone que las líneas de inflexión están localizadas a una distancia de un sexto del claro corto a partir de los bordes del tablero. Para los mismosrequisitos del acero del momento negativo, se suponen localizadas las líneas de inflexión a un quinto del claro corto, a partir de los bordes del tablero.El método descrito puede aplicarse únicamente si se satisfacen las siguientes limitaciones:C) Los momentos negativos en el apoyocomún de dos tableros adyacentesno difieren entre sí en más del 50 porciento del menor de ellos.d) La relación de carga viva a cargamuerta no es mayor que 2.5 para losasmonolíticas con sus apoyos, nimayor que 1.5 en otros casos.a) Los tableros son aproximadamenterectangulares.b) La distribución de las cargas que actúansobre la losa es aproximadamenteuniforme en cada tablero.02/07/2009Estructuras de Concreto I
- 15. Cargas en las vigas de ApoyoPara calcular las cargas que actúan sobre las vigas en que se apoyan las losas, las NTC recomiendan calcular las áreas tributarias sobre cada viga, como se muestra en la figura 17.9. Así, la viga del eje 1 soportará la carga que corresponde al trapecio rayado; y la viga del eje A, la que corresponde al triángulo rayado. Para determinar estas áreas tributarias se trazan líneas a 45" desde los vértices del tablero, las cuales definen los triángulos y trapecios indicados en la figura.Estructuras de Concreto I
- 16. Ejemplo:Diseño de una losas apoyadas perimetralmente por el método de las NTC-04 se ilustra en el ejemplo 17.1.02/07/2009Estructuras de Concreto I