🕑 Tiempo de lectura: 1 minuto
Se presenta el diseño de losa bidireccional con el método de diseño directo según ACI 318-11, el procedimiento paso a paso y las limitaciones del método de diseño directo para losas bidireccionales. Generalmente hay dos tipos de losas: losas unidireccionales y losas bidireccionales. Una losa unidireccional se flexiona en una dirección y el refuerzo primario se flexiona en una dirección, mientras que una losa doble se flexiona en dos direcciones y el refuerzo primario se flexiona en dos direcciones. El código ACI 318-11 ofrece dos métodos de diseño de losa bidireccional. Uno de ellos es el método de diseño directo. En la siguiente sección se describe un método de diseño directo, llamado método de análisis directo, para determinar o prescribir los momentos de las diversas partes del panel de losa sin necesidad de un análisis estructural.
Tabla de contenido
Procedimiento para el cálculo de losas bidireccionales por método de diseño directo
- Determinar el tipo de losa y el diseño
- Elija un espesor de losa que sea suficiente para evitar una deflexión excesiva y para satisfacer el cortante en las columnas internas y externas.
- Seleccione un método de diseño (método de diseño directo en este caso)
- Calcular los momentos positivos y negativos de la losa.
- Distribuya el momento a través del ancho de la losa
- Especifica la parte del momento de la viga, si hay una viga presente
- Calcule el reforzamiento de los momentos encontrados en los dos puntos anteriores
- Confirmación de la resistencia al corte
Limitaciones del método de diseño directo
- Requiere al menos tres tramos consecutivos en cada dirección. Con un pequeño número de paneles, los momentos negativos internos tienden a ser demasiado pequeños.
- Los paneles deben ser rectangulares y la relación de luces largas a luces cortas dentro del panel no debe exceder 2.
- En cada dirección, las longitudes de los vanos consecutivos no deben diferir en más de un tercio de la longitud máxima del vano.
- No se permiten desplazamientos de columna (dirección de desplazamiento) de más del 10 % del tramo desde cualquier eje entre las líneas centrales de columnas consecutivas.
- Este método se puede aplicar a losas que están sujetas a cargas de gravedad únicamente.
- La carga viva no factorizada de un servicio no debe exceder el doble de la carga muerta no factorizada.
- Si se utiliza una viga f, la rigidez relativa de la viga entre las dos direcciones perpendiculares debe estar entre 0,2 y 0,5.
Diseño de losa en dos direcciones por método de diseño directo
Antes de comenzar a diseñar una losa bidireccional, se debe determinar el canto de la losa además de especificar la columna y franjas intermedias. Este artículo asume que se ha determinado el espesor de la losa, pero los cálculos para columnas y franjas intermedias se cubren en la siguiente sección.
columna y franja central
Debido a que el momento varía continuamente a lo largo del panel de la losa, el momento de diseño se promedia a lo largo de la columna y las tiras intermedias para facilitar la colocación de los elementos de acero. Las tiras de columnas se colocan encima de las columnas, el ancho a cada lado de la línea central de la columna es igual a la dimensión del panel más pequeño dividida por 4, y la tira del medio se coloca entre las dos tiras de columnas. La Figura-1 y la Figura-2 muestran las tiras del medio y de la columna en las direcciones larga y corta del panel.
Figura-1: Filas transversales de paneles y tiras intermedias
Figura-2: Filas longitudinales y franjas intermedias de paneles
Momento estático total del tramo (Mo):
espacio libre (yonorte) se extiende de cara a cara del muro o pilar en la dirección del momento y se utiliza para calcular el momento estático total en el panel. Los momentos considerados como vanos se calculan según la siguiente fórmula:
dónde:
wtú: Carga última por unidad de área de losa
yonorte: espacio libre (Mo) medido cara a cara del muro, columna, ménsula o capitel, y debe ser de al menos 0,65.yo1
yo1: (Longitud de tramo en dirección Mo)
yo2: longitud del vano perpendicular a yo1
Los parámetros anteriores se muestran para las direcciones corta y larga de la losa en la Figura-3
Figura-3: Columnas y franjas intermedias a ambos lados de la losa, incluidos los parámetros necesarios para calcular el momento estático total
Distribución de momentos estáticos totales en momentos positivos y negativos
1. Para vanos internos:
El momento estático total se distribuye entre momentos positivos y negativos según la siguiente relación: momento elemento negativo -Mtú = 0.65Mo
momento factorial positivo +Mtú = 0.35Mo
2. Para vanos de borde:
El momento estático total se distribuye en momento externo negativo, momento interno y momento interno negativo según la Tabla-1.
Tabla-1: Coeficientes Aplicados a Momentos Estáticos de Momentos Positivos y Negativos
Las losas del vano final y del vano interior se muestran en la Figura 4.
Figura 4: Distribución de los momentos estáticos totales en las secciones críticas de los vanos internos y finales
Distribución lateral del momento entre la columna y la franja central
Después de asignar el momento estático total a los momentos positivo y negativo, necesitamos distribuir estos momentos a las tiras del medio y de la columna. Para fines de diseño, se supone que los momentos se distribuyen uniformemente en columnas y tiras intermedias, excepto cuando hay vigas presentes. Las distribuciones de momentos positivos y negativos en las columnas y franjas intermedias dependen de una serie de parámetros que se describen en la siguiente sección.
A. (Relación de l2/l1),
B. rigidez relativa (apedo) Para vigas y losas divididas en cada dirección:
dónde:
imagenCB y imagencs: Módulo de elasticidad del hormigón de normalmente la misma viga y losa
Ib y Is: Momento de inercia de cada viga y losa.
af1 y af2: se utiliza para especificar el cálculo (apedo) dirección yo1 y yo2 Cada. Las figuras 5 y 6 muestran cómo determinar el momento de inercia para vigas de borde, vigas internas, losas internas y de borde, respectivamente.
Figura-5: Porciones de la losa incluidas en el cálculo del momento de inercia, viga de borde (izquierda) y viga interna (derecha)
Figura-6: Dimensiones de las losas interior y exterior para el cálculo del momento de inercia
C. grado de rigidez a la tracción Proporcionado por vigas de borde parametrizadas por :
dónde:
Is: momento de inercia de la losa de la losa a través de la dirección yo1 rodeado por líneas centrales del panel en la dirección de yo2.
Ja: está relacionado con la rigidez efectiva a la tensión de la viga transversal, dada por la Ecuación 4 y mostrada en la Figura 7.
dónde:
X y y: dimensiones pequeñas y grandes respectivamente
Figura 7: Dos posibles subdivisiones de una sección en L rectangular con constante torsional C
La definición de estos parámetros asigna momentos positivos y negativos a las columnas y la franja central. La Tabla 2 se usa para especificar las partes de momento positivo y negativo para tiras de columna e interpolaciones según sea necesario.Si la viga está en la dirección a lo largo de la línea de la columna yo1el 85% del momento de separación de la columna es resistido por la viga si: Además, si el valor está entre 0 y 1, se debe utilizar la interpolación para estimar el momento resistido por la viga. Después de determinar los momentos de las tiras de la columna, los momentos restantes se transfieren a la tira del medio.
Tabla-2: Momento de tira de columna, porcentaje del momento total en la sección crítica
Los momentos ahora se asignan a diferentes partes del panel de losa y puede encontrar fácilmente las proporciones de las barras de refuerzo para esos momentos.