Postesado de Losas

7/21/2019 Postesado de Losas

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FACULTAD DE INGENIERÍAU.B.A.

Departamento Construccionesy Estructuras

HORMIGÓN II – 74.05Clase Nº: 14

Preparó:R.P.Fecha: 08/03

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POSTESADO DE LOSAS - ENTREPISOS SIN VIGAS

1. Generalidades

Hasta ahora hemos trabajado con elementos pretensados lineales, es decir elementosen donde una dimensión predomina sobre las otras dos. Una barra, o bien según sudenominación técnica más común, una viga. Se trata de un elemento que concentra enun plano que contiene a su eje, las cargas actuantes, llevándolas a sus extremos, y elesfuerzo de pretensado longitudinal.

Una placa bajo cargas exteriores normales al plano que la contiene, lo quedenominamos una losa, posee dos dimensiones predominantes respecto de suespesor. Y también puede pretensarse. Respecto del elemento viga, las principales

diferencias serán la posibilidad de llevar cargas a apoyos según más de una dirección yel reducido brazo elástico interno. Al igual que con la carga, el esfuerzo de pretensadose verá repartido en anchos mayores, consecuentemente los elementos tensorespodrán ser más chicos (menor capacidad de carga) en concordancia con la menoraltura disponible para los mismos. Al igual que en las losas de hormigón armadoconvencional, en la medida que las cargas actuantes no sean muy elevadas, lastensiones de corte no son mayormente importantes. Sin embargo, en entrepisos sinvigas, se deben verificar los esfuerzos de punzonado.

hL avhV

Av

Fig. 1 Fig.2

Fig. 3 Fig. 4

Constructivamente, las diferencias entre pretensado de vigas y de losas sonconsiderables. En tanto que son muy comunes las vigas premoldeadas pretensadas,no lo son de igual manera las losas.



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Las losas premoldeadas pretensadas de uso tan extendido en la actualidad, son enrealidad elementos lineales tipo viga que conforman una losa al adosarsesucesivamente unas con otras. Trabajan exclusivamente en una dirección y con unabaja capacidad de repartir transversalmente las cargas.

Cuando hablamos de losas pretensadas propiamente dichas, nos referimos casiexclusivamente a losas hormigonadas in situ, debido a que las dimensiones yconsecuentemente el peso hacen muy poco práctico su premoldeo. Por lo tanto, sihablamos de losas hormigonadas in situ, nos referimos exclusivamente a Postesado.

En la década del ‘90 el postesado de losas ha comenzado a utilizarse en nuestro paísen forma cada vez más intensiva, principalmente en la ejecución de entrepisos sinvigas. Como veremos más adelante, la combinación de encofrados muy sencillos conavances tecnológicos tales como el incremento de la calidad de los hormigones y el

postesado sin adherencia, permiten reducir considerablemente los tiempos deejecución. Los beneficios económicos surgen mayormente de esta última circunstancia.Este tipo constructivo todavía se encuentra restringido a la construcción de edificios deuna envergadura mediana a grande.

Foto 1



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Foto 2

2. Análisis Estático.

Una losa postesada puede estar formada por un solo elemento losa o por un conjuntode ellos, conformando todo un entrepiso. En los ejemplos que veremos a continuación,con el fin de conceptualizar el problema analizaremos un elemento en forma aislada,pero las conclusiones derivadas de estos análisis son perfectamente válidas paracualquier entrepiso, formado por varias losas adosadas y continuas entre sí. Tambiénaclaramos que no estudiaremos el caso de losas en una dirección, por cuanto suanálisis es idéntico al de una viga.

Consideremos una placa cuadrada con sus cuatro bordes simplemente apoyados y conun sistema de cables de pretensado en dos direcciones (Fig. 5). Los apoyos permitenvariaciones de longitud en el plano de la losa en ambas direcciones. (Punto importante:una eventual restricción de los acortamientos, por ejemplo debido a tabiques o vigas deborde o columnas muy rígidas, haría infructuoso el pretensado debido al esfuerzonormal en la losa propiamente dicha restando solamente el debido a flexión porexcentricidad del cable).

Ya hemos visto que podemos tener en cuenta la acción del pretensado aplicando a laestructura un sistema de cargas equivalentes. Para cada dirección tendremos unacarga distribuida y cargas aplicadas en los apoyos. Consecuentemente tendremos unacarga uniforme total sobre la estructura:

q = qx + qy

Debido a la rigidez torsional, los momentos en la placa producidos por cargasexteriores son menores que los de un emparrillado equivalente de las mismasdimensiones. (Comparar valores extraídos de tablas para losas con y sin rigideztorsional). Consecuentemente, considerando al pretensado como un sistema exterior

de cargas equivalentes, podemos decir que se reducirá la efectividad del mismo.



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pry

pry

lx / ly = 1

prxly e

prx

qypry

lxFig. 5

El ejemplo de la Fig. 5 se encuentra resuelto para una carga uniforme p en unanumerosa bibliografía. Por ejemplo, según Czerny, la distribución de momentos yreacciones se puede graficar de la siguiente manera.

r máx

- R - R

lx / ly = 1

r máx m máx máx r máx

m máx

- R - Rr máx

Para cargas exteriores, la sumatoria de las reacciones distribuidas y concentradas consus correspondientes signos, equilibra la resultante de la carga sobre la superficie de lalosa. Las reacciones concentradas R en las esquinas surgen por la imposibilidad delevantamiento de los apoyos, de acuerdo al esquema estático adoptado (los apoyospermiten giros pero no desplazamientos normales al plano de la losa). Es interesanteanalizar el signo de las reacciones (tracción / compresión), según se trate de cargasgravitatorias u opuestas de pretensado.



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Carga exterior: q

r máx = - q x l / 2.19R = q x l² / 10.80m máx = q x l² / 22.20

En el caso de pretensado, la suma de las reacciones en cada línea de apoyo es nula, locual es lógico ya que el pretensado, al ser un sistema solicitaciones internas, no puedeprovocar reacciones de vínculo. Tampoco existen restricciones a las deformaciones enlos apoyos, lo que agregaría coacciones.

De lo analizado vemos que podemos calcular solicitaciones por pretensado en unaplaca, muy fácilmente con el auxilio de las tablas mencionadas anteriormente y lascargas equivalentes de pretensado.

Qué pasaría en el ejemplo anterior si quitáramos uno de los sistemas de pretensado?.Razonando con el mismo criterio, la carga equivalente actuando se reduciría solamentea la que representa el sistema que queda. Pero observemos que esta carga, dada larelación de lados planteada para la losa, provoca solicitaciones en ambas direcciones yreacciones en los cuatro lados. Si quisiéramos obtener solicitaciones por pretensado deorden similar al caso anterior, deberíamos incrementar el valor del mismo en laproporción que han variado las cargas equivalentes. La efectividad del pretensado enuna y otra dirección variará de acuerdo a la relación de lados de la losa.

No debemos olvidarnos que queremos aplicar estos conceptos a estructuras de

hormigón. Por lo tanto, si disponemos pretensado en una sola dirección, en la otra seráimprescindible disponer por lo menos armadura convencional, para permitir que laplaca pueda seguir trabajando en dos direcciones.

Conclusión: el funcionamiento de la estructura en una o dos direcciones depende enprimera instancia de las condiciones estáticas de la misma, pero puede ser modificadoarbitrariamente según la disposición de las armaduras, ya sean pretensadas o no.

3. Entrepisos sin vigas con postesado.

Si adosáramos entre sí varias placas como la del ejemplo del punto anterior,obtendríamos estructuras continuas en dos direcciones. Las líneas de apoyo interioresen ambas direcciones podrían representar vigas con suficiente rigidez como paraefectivamente constituir los vínculos del esquema estático previsto, que a su vezdescargarían sobre columnas ubicadas en los cruces de las mismas.

Si por razones constructivas o de proyecto eliminamos esas vigas interiores,obtenemos lo que hemos denominado un entrepiso sin vigas. Una losa continua en dosdirecciones sobre apoyos puntuales. Si bien se pierden las líneas de apoyo rígidas, lasfranjas sobre los puntos de apoyo concentran más carga actuando como apoyos paralas direcciones transversales. Ya hemos visto cómo se procede a calcularsolicitaciones, dimensionar armaduras y verificar tensiones de punzonado en este tipode estructuras, mediante métodos simplificativos pero que arrojan resultadossatisfactorios.



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Pero en qué se diferencia esta metodología de análisis si introducimos en la misma elpretensado?

Básicamente en nada. Utilizamos los mismos procedimientos de cálculo, pero sumandolas solicitaciones derivadas del pretensado, tanto las directas en cada sección como lassecundarias debidas al hiperestatismo. (Coacciones)

Excepto algunas situaciones particulares donde por requerimientos de las condicionesgeométricas del problema se debiera recurrir a métodos sofisticados de cálculo(elementos finitos, resolución de placas con métodos de elasticidad clásica, teoría delíneas de rotura, etc.), la forma más práctica y efectiva para diseñar entrepisos sin vigasen dos direcciones bajo cargas gravitatorias y pretensado es la de modelar filas depórticos planos (franjas de losas/columnas) en cada dirección. (Fig. 6, 7 y 8)

Placa dintel del pórtico

Franja de análisis

Fig. 6 Planta Típica

Placa dintel del pórtico

Columnas Pisos inferior y Superior

Fig. 7 Esquema estático para cargas gravitatorias y pretensado

Fig. 8 Esquema estático para cargas horizontales



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La Fig. 7 representa el pórtico equivalente, formado por cada línea de columnas juntamente con la losa de piso gravante o tributaria. Cada nivel se analizaindependientemente como un entrepiso aislado, con los tramos de columnasasociados, las que se consideran empotradas en sus extremos en correspondencia conlos niveles superiores e inferiores. Este modelo simplificado introduce solicitaciones porflexión en las columnas mayores que las que ocurrirán en la realidad. Suele reducirsela rigidez de la columna o bien aumentar la de la losa considerando un ancho efectivomayor que el ancho de la faja tributaria o gravante.

Para cargas horizontales, será necesario considerar un esquema estático como el de laFig. 8. Al contrario que en el caso anterior, debido a la alternancia de solicitaciones, lasfisuras pueden reducir considerablemente la rigidez de la placa, por lo que en este casoel ancho efectivo de la misma para el pórtico equivalente será menor que el ancho

tributario.

De la resolución de estos esquemas para las cargas actuantes, obtendremos lascombinaciones más defavorables para cada sección.

g p g: cargas permanentesp: sobrecargas

H H: cargas horizontalesV: postesado

V

Mg

Mp

MVo

MVh

MH

Mp

Fig. 9



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Bajo combinaciones que incluyen solicitaciones por cargas horizontales, no se verificantensiones, realizándose solamente verificaciones de seguridad a la rotura. Por lo tantoen estos casos no se sumará el momento de pretensado primario o isostático.

En los reglamentos de uso corriente para este tipo de estructura, por ejemplo el A.C.I.,no es necesario repartir los momentos calculados entre fajas de columnas y fajasintermedias, como es habitual en el análisis de entrepisos sin vigas convencionales. Esasí como en definitiva se termina analizando un esfuerzo de pretensado necesario porancho unitario de entrepiso.

Los requerimientos de diseño de un entrepiso postesado son: a) asegurar el estado deservicio y b) asegurar la resistencia última. El primero se logra verificando tensionesnormales, básicamente para controlar la fisuración, verificando deformaciones ytomando recaudos constructivos que garanticen la durabilidad. Y el segundo

verificando a la rotura las secciones críticas, garantizando un coeficiente de seguridaddistinto según se trate de cargas gravitatorias o combinaciones de gravitatorias yhorizontales.

Respecto a la forma de distribuir los elementos tensores, existen varios esquemastípicos para entrepisos postesados en dos direcciones. El esquema más común es elde distribución por bandas. Estas bandas donde se concentran los elementos tensoresse corresponden con las franjas sobre columnas, de ancho entre 1.00 y 1.30 m (VerFoto 2) completando las franjas centrales con un número mínimo de tensoresuniformemente espaciados. En otros casos se adoptan bandas en una sola dirección, ydisponiendo tensores uniformemente espaciados en la dirección perpendicular. (Foto

3). Por último, pueden también adoptarse distribuciones uniformes en ambasdirecciones.

Foto 3

Si bien en la fotografía superior, no se ven armaduras convencionales, las mismas sonabsolutamente imprescindibles, sobre todo si se utiliza pretensado sin adherencia. Lasarmaduras no tesas, surgirán de las verificaciones a rotura. Estas armaduras puedenser necesarias tanto en zonas traccionadas como comprimidas.



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Como dijimos anteriormente el postesado puede ser con o sin adherencia. En esteúltimo caso, es decir sin inyección de lechada en la vaina, los elementos tensoresvienen armados en vainas plásticas y totalmente embebidos en una grasa que cumplela doble función de protección contra la corrosión y disminuir la fricción en el interior dela vaina. Esta alternativa brinda grandes ventajas operativas, al eliminar la necesidadde inyectar numerosísimos cables, generalmente de considerable longitud. Comocontrapartida, los requerimientos de armadura no tesa serán mayores. También esmucho más probable la aparición de fisuras de mayor abertura. Es tambiénimprescindible enfatizar los recaudos para garantizar la durabilidad de estos elementostensores sin inyectar. En determinados casos, puede llegar a ser inconveniente el usode postesado sin adherencia. (Losas de cubiertas, estructuras expuestas a posiblesataque químicos, cargas elevadas, etc.)

Por último, mencionaremos rápidamente una serie de situaciones de proyecto quepueden generar conflictos en el diseño de entrepisos postesados.

El esfuerzo de pretensado puede dispersarse sin actuar completamente sobre las losassi existen elementos que por su gran rigidez impiden el acortamiento de las mismas.Estos pueden ser tabiques, columnas de grandes dimensiones, o vigas dispuestas enla dirección del esfuerzo de pretensado.

También existe dispersión localizada en la zona de los anclajes de cables, que debeser adecuadamente armada tanto para la correcta introducción del esfuerzo como parasuplir la falta del mismo.

Las deformaciones de las losas por el pretensado pueden introducir daños en otroselementos, estructurales o no. Por ejemplo, muros de mampostería adheridos, ocolumnas en sectores con gran transición de rigidez (torre – basamento).

Las irregularidades en la geometría de la planta deben ser cuidadosamente analizadas.Es conveniente a veces desvincular los pequeños apéndices del entrepiso mayor. Lasaberturas en las losas, si son de dimensiones apreciables, generan puntos de desvío yde concentración de las tensiones.

La disposición de los anclajes no siempre se corresponde con zonas de fácil acceso.

Pensemos por ejemplo en un edificio entre medianeras.

Por último, debemos tener en cuenta que una estructura postesada ya ejecutada,requiere un detenido y cuidadoso análisis si se quieren introducir modificaciones a lamisma. Pensemos por ejemplo si quisiéramos ejecutar un pase en una losa. El mismorazonamiento debe aplicarse si se quisiera demoler una estructura postesada. Esopinión del que escribe, que muchas estructuras con un diseño comprometido deberíancontar con un manual de procedimientos para su demolición o desmontaje.

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