Paso 12 - Diseño de losas de Concreto Reforzado

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Ya estamos acercándonos al final de nuestro diseño estructural, únicamente nos falta diseñar Losas y Cimentación. Es importante recordar que para llegar a este punto hemos recorrido los siguientes pasos:

Aspectos generales

El primer paso en el diseño de losas se refiere al cálculo de solicitaciones, siendo las solicitaciones a flexión y cortante las fuerzas actuantes más importantes.

vista de losa en proyección

Luego, el diseño de losas se realiza de forma similar a lo visto en el paso anterior con las vigas, constando del Diseño de Acero por Flexión y la Verificación por Cortante. Además, si no se respetan los espesores mínimos de losas según las directrices de la predimensión de elementos, o si las cargas son mucho mayores a las convencionales, es necesario además hacer un análisis y verificación de deflexiones.

El diseño de losas se basa principalmente en el diseño de aceros producto de las solicitaciones por flexión.

Como previamente, en el Paso 3 y 10, hemos definido la sección de la losa y verificado que esta cumple con los límites permisibles de deflexión, se procede con el diseño de aceros.

Del predimensionamiento realizado en el Paso número 3, definimos qué tipo de losa usar dentro del diseño: Aligerada o Llenas y sí trabajará en Una o Dos direcciones.

Verificación de resistencia a cortante

En losas, generalmente no se refuerza con estribos a cortante, pues se considera que el hormigón absorberá toda la fuerza de Corte.

En caso tengamos un valor de cortante muy alto, respecto a la resistencia de la losa, se debe incrementar la sección de esta. Si esto ocurre, será necesario actualizar el modelado estructural y verificar que tanto vigas como columnas resistan las nuevas solicitaciones.

Tengo un vídeo y artículo que hablan al respecto:

– ¿Por qué las losas no llevan estribos?

Solicitaciones en losas

Losas en 1 dirección

Para losas en 1 Dirección la carga actuante se determina mediante el Ancho Tributario o Ancho Aportante. Este, es un proceso sencillo, pues, mediante el producto entre la Carga de Servicio y el Ancho Tributario se obtiene la carga lineal que actúa sobre la losa. Generalmente, por facilidad en los cálculos, se toma un Ancho Tributario de 1m.

Para esta franja de 1m de ancho, se modela la losa como un elemento de viga cuyos apoyos son las vigas transversales. Se carga la losa con las respectivas cargas en Estado Límite Último y se obtienen las solicitaciones.

Un ejemplo detallado del proceso de diseño puede verse en:

Losas en 2 direcciones

En este caso, la carga se distribuye en ambos sentidos perpendiculares, por lo que, se deberá calcular las solicitaciones para cada eje. En este tipo de Losas, el uso de solicitaciones por Anchos Tributarios ya no es adecuado. En cambio, se deben analizar las solicitaciones por cuadrantes o paños, siguiendo alguno de los métodos sugeridos por la bibliografía.

Uno de los métodos más antiguos pero aun en uso es el de Coeficientes de Momentos o método de Marcus, que encuentra el momento actuante en función de las condiciones de apoyo lateral del paño analizado. Una explicación más detallada de este proceso se encuentra en Método de Coeficientes (Marcus) – Losas en 2 Direcciones.

Otro método (tal vez el más usado hoy en día) para el cálculo de solicitaciones es el de Elementos finitos, donde a través de la discretización de la losa en elementos de placa se divide la misma en un número discreto de partes para luego resolver las ecuaciones diferenciales que gobiernan su comportamiento y así encontrar solicitaciones aproximadas en todos los puntos de la losa. Este cálculo puede tener complicaciones al momento de discretizar los elementos y deben tenerse los criterios de diseño claros antes de su modelación.

Refuerzo de acero a flexión

El diseño de acero a flexión tiene lineamientos similares a los de vigas. La única diferencia del diseño de aceros a flexión en losas respecto al diseño de acero en vigas es el cálculo de acero mínimo, siendo en el caso de losas, menor que en el caso de vigas.

En el caso de viguetas o nervios, en una o dos direcciones, se diseña el acero a flexión para cada nervio. En el caso de losas llenas, se diseña el acero a flexión por metro de ancho, y la anotación en planos se realiza indicando el diámetro de acero y el espaciamiento entre barras.

aceros en losa Alivianada y Maciza

El diagrama de flujo de diseño de acero a flexión para losas llenas lo podrás encontrar en: Diseño de Losas de hormigón armado – Diagrama de flujo de flexión según la norma ACI 318-14

El diagrama de flujo de diseño de acero a flexión de losas alivianadas con nervios sigue los lineamientos de: – Flexión simple – Diagrama de flujo para acero a flexión. Norma ACI 318-14

Además, dentro de la página web contamos con los programas para el cálculo del acero a flexión para losas macizas y alivianadas:

Verificación de deflexiones

Como se mencionó arriba, la revisión de deflexiones se realiza cuando la losa sea muy delgada, o cuando las cargas sean muy grandes.

El cálculo de deflexiones últimamente se realiza casi exclusivamente mediante software por el método de elementos finitos. En este caso se deben tener en cuenta ciertas consideraciones en el modelado. Conceptos como losa equivalente en el caso de losas alivianadas o el concepto de inercia fisurada para el caso de losas macizas y alivianadas son aspectos importantes a tomar en cuenta en el cálculo de deflexiones. Por tanto su cálculo (a pesar de que sea el programa el que haga los cálculos de deflexiones) no es una situación trivial.

Paso siguiente

Paradógicamente, el último paso en el diseño de la estructura, es el primer elemento que deberá construirse: Los cimientos

autores: Hector Safian Herrera y Marcelo Pardo

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