Latifs 2017 México

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CÁLCULOS DE DISEÑO.
Métodos utilizados.
Potencial de diseño ante nuevas cargas y usos
Casos especiales
Agustín Escámez Sánchez
Monofloor
lunes, 01 de mayo de 2017 - Santiago de Chile

2. INTRODUCCION
Soluciones técnicas estructurales para pisos de hormigón:
- Pisos de hormigón en masa
- Pisos de hormigón armado
- Armados con barra (tipo malla o armadura bidireccional)
- Armados con fibras de acero
- Armados con fibras + malla de acero

3. Hormigón en masa
• Pavimentos y viales
• Zonas peatonales
Hormigón armado con fibras
Pisos industriales
Losas armadas
Pavimentos exteriores de instalaciones
Hormigón armado con mallas o armaduras
bidimensionales + fibras
Pisos estructurales
Losas de gran formato
Losas pilotadas

5. Diseño de pisos de hormigón.
1.- Factores intervinientes
1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación
1.2.- Alternancia de cargas. Factores materiales.
1.3.- Subbase o plataforma de apoyo. Coeficiente de fricción.
2.- Métodos de cálculo.
2.1.- Métodos de aplicación directa (Westergaard)
2.2.- Método piso rígido sobre apoyo elástico.
3.- Potencial de diseño.
3.1.- Estantes Móviles. Losas para frío.
3.2.- Autoportantes
3.3.- Pisos sobre pilas.

7. 1.- Factores intervinientes
1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación.
.
SISMO

8. 1.- Factores intervinientes
1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación.
Peso
Aceleración
Cuantas veces paso?
Factor de intensidad
de tráfico
Cómo de rápido?
Factor de velocidad

9. 1.- Factores intervinientes
1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación.
Tráfico pesado
Tráfico ligero

10. 1.- Factores intervinientes
1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación.
Cargas uniformemente
repartidas
Almacenaje sobre piso

11. 1.- Factores intervinientes
1.1.- Cargas de uso. Tipología e identificación.
Cargas Lineales
Estanterías móviles

13. 1.- Factores intervinientes
1.2.- Alternancia de cargas. Factores materiales.
SON MÁS DETERMINANTES LAS
CARGAS QUE SE APLICAN DE
FORMA CÍCLICA (DE POCA
DURACIÓN) Y DE GRAN
INTENSIDAD QUE LAS QUE SE
APLICAN DE FORMA CONTINUA
CONCEPTO DE FATIGA DEL MATERIAL
ROTACION DE LAS CARGAS

14. 1.- Factores intervinientes
1.2.- Alternancia de cargas. Factores materiales.
CONCEPTO DE FATIGA DEL MATERIAL
CARGAS DE CORTA DURACIÓN < 24 HORAS EN EL ESTANTE
MODULO DE ELASTICIADAD DEL HORMIGÓN: MÓDULO INSTANTÁNEO
Ei=300.000 bar
CARGAS DE LARGA DURACIÓN > 24 HORAS EN EL ESTANTE
MODULO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN: MODULO DIFERIDO
Ed=100.000 bar (1/3 del módulo instantáneo)

16. 1.- Factores intervinientes
1.3.- Sub-base o plataforma de apoyo. Coeficiente de fricción
TENSION ORIGINADA POR LA FRICCION DE LA LOSA SOBRE LA SUBBASE

17. 1.- Factores intervinientes
1.3.- Sub-base o plataforma de apoyo.
MODULO DE DEFORMACIÓN DE LA BASE: K= MÓDULO DE WESTERGAARD

20. 0,07 N /mm3 = 7 Kg / Cm3 (bar/Cm) = CBR 20%

21. (EV1(Mpa) / 55)*10 ) = K (bar/Cm)
K750 = K600 / 1.25
EV2 / EV1 < 2,5

22. 300 600 750

26. 2.- Métodos de cálculo
2.1.- Métodos de aplicación directa de fórmula.
MÉTODOS DE WESTERGAARD
CARGAS DE CORTA DURACIÓN < 24 HORAS EN EL ESTANTE
MODULO DE ELASTICIADAD DEL HORMIGÓN: MÓDULO INSTANTÁNEO
Ei=300.000 bar
CARGAS DE LARGA DURACIÓN > 24 HORAS EN EL ESTANTE
MODULO DE ELASTICIDAD DEL HORMIGÓN: MODULO DIFERIDO
Ed=100.000 bar (1/3 del módulo instantáneo)

27. Agustín Escámez










Rr
Rr
P
h
Q
/22,0925,0
/
1
5,3
12



4
Kw).21.(12
3h.E
R


La aplicación de estas fórmulas solo es válida en los casos
donde r < R y además r < 20 cm.

28. Agustín Escámez
s = Tensión de tracción producida en la sección de la solera bajo la
aplicación de la carga puntual en estudio.
a = Coeficiente de colaboración entre pastillas de hormigonado (su
valor oscila entre 1 y 0.666 según sea el tipo de junta empleado. En
nuestro caso, la junta aporta un valor del coeficiente de
colaboración de 0.666)
h = Espesor de solera.
P = Carga puntual
g = Coeficiente de ponderación de las cargas. (Para el ELU (estado
de límite último) su valor oscila entre 1.35 para las cargas de larga
duración (>24 horas de aplicación) y 1.50 para cargas de corta
duración (<24 horas de aplicación))
r = Radio del círculo equivalente a la superficie de apoyo de la carga
puntual.
R = Radio de la rigidez relativa de la solera

29. E = Módulo de Young del hormigón empleado. (hay que diferenciar
entre el módulo de Young diferido 100.000 bars (utilizado para
cargas de larga duración) y el módulo de Young instatáneo 300.000
bars (utilizado para cargas de corta duración))
KW = Módulo de Westergaard del terreno soporte.
u = Coeficiente de Poisson (se utiliza un valor estándar de 0.2)
La aplicación de estas fórmulas solo es válida en los casos donde r
< R y además r < 20 cm.
En todos los demás casos se deben de utilizar otros métodos de
cálculo apropiados, ya que la carga deja de considerarse puntual y
pasa a ser repartida, o de naturaleza similar.

31. 2.- Métodos de cálculo
2.1.- Métodos de aplicación directa de fórmula.
PISO RIGIDO SOBRE APOYO CONTINUO ELASTICOS

32. METODO DE VIGA FINITA SOBRE APOYO CONTIUO ELÁSTICO

33. 2.- DISEÑOS DE PISOS PARA
CÁMARAS DE FRÍO.

34. Se sitúan las cargas en las posiciones fijas y se desarrollan las dos
direcciones del plano.
Se secciona la losa en muchísimas partes y se obtiene la tensión en cada una
de ellas. Se dimensiona para la tensión de mayor valor.

35. O
Y
X

36. O
Y
X

41. 3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:

42. La presencia de este aislamiento nos obliga a recalcular el «módulo
de reacción del terreno» ya que ahora tenemos un elemento
intermedio entre la base granular (o prelosa) y nuestro piso.
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:

43. 









bh.4ihD
D
.
Kw
1
Ki
1
Keq
1 ihEisKi /
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:

44. P1presion de la carga sobre la
losa
P2presion de la carga sobre el
aislamiento (45º)
P2presion de la carga sobre el aislamiento < RCS Resist. a servicio a compresión
del aislamiento
AISLAMIENTO ACEPTABLE
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:

45. P1presion de la carga sobre la
losa
P2presion de la carga sobre el
aislamiento (45º)
P2presion de la carga sobre el aislamiento > RCS Resist. a servicio a compresión
del aislamiento
AISLAMIENTO NO ACEPTABLE
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.1.- Cámaras de frío:

46. Las cámaras de congelación presentan estructuras complejas para
evitar la aparición de hielo bajo la cámara. Podemos encontrar
distintos casos:
CÁMARA CON PRELOSA DE AIREACIÓN POR TUBERÍA
LOSA DE AIREACIÓN

47. CÁMARA DE AIREACIÓN CON FORJADO CAVITI
ELEMENTO CAVITI
PRELOSA
CAPA DE COMPRESIÓN
AISLAMIENTO
LOSA

50. Este tipo de
almacenaje
COMPACTO se
utiliza mucho en
cámaras de
congelación donde
la optimización de
los volúmenes a
refrigerar es
fundamental en el
gasto de consumo
eléctrico
ESTANTERÍAS MÓVILES

51. Las estanterías se
desplazan sobre
unos «carros»
permitiendo el
acceso de las
carretillas por un
solo pasillo. Estos
carros descansan
sobre raíles
anclados al piso
ESTANTERÍAS MÓVILES

52. Los raíles que
soportan los carros
(perpendiculares al
pasillo) deben
quedar
perfectamente
nivelados con el
piso para permitir
el tránsito de los
montacargas

53. ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo.
SECCION GENERAL DE PISO PARA ESTANTERIA MÓVIL
PRELOSA
AIREADA
AISLAMIENTO
TÉRMICO
LOSA PRIMARIA
LOSA
SECUNDARIA
RAIL DE TRÁSITO PUENTE DE UNION ENTRE LOSAS
PRIMARIA Y SECUDARIA

54. ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo.
ESQUEMA DE CARGAS SOBRE UN CARRO DE AVANCE

55. ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo.
ESQUEMA DE CARGAS SOBRE UN CARRO DE AVANCE

56. ESTANTERÍAS MÓVILES. Tipo de cálculo. VERIFICACION DE ESFUERZOS

58. 3.-ALMACENAJE ESPECIAL
ESTANTERIAS MÓVILES
3.- POTENCIAL DE DISEÑO
3.2.- AUTOPORTANTES:
Este tipo de almacenes se
denominan “autoportantes” por el
hecho de que las propias estanterías
sustentan, además de las paletas
almacenadas, la cubierta, los
paramentos verticales y las
instalaciones que conforman el
propio almacén. Podríamos decir que
el almacén se “autosustenta” sin
necesidad de una estructura
tradicional de pilares y vigas, tal y
como las concebimos hoy en día.

60. Los almacenes autoportantes soportan
muy distintas cargas, que transmiten
directamente a la losa de fundación.
Las cargas de las paletas del
propio almacenaje.
Esta carga puede ser de larga
(> 24 h) o de corta (< de 24
h) aplicación.
Dependerá de la rotación de la
mercancía en el interior
almacén.
DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación

61. Las cargas del viento sobre la estructura. Pueden
llegar a ser muy importantes, y dependen de la
altura y de la dimensión de la base. Puede
producirse el fenómeno llamado “vela de barco”
DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación

62. Las cargas procedentes de un sismo.
De naturaleza dinámica, es un factor muy
importante en el diseño y deben ser
ponderadas en función de la normativa
sismoresistente de cada país.
DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación

63. Las cargas de la cubierta.
Pueden ser muy importantes
en aquellos países con
nevadas y presencia de hielo.

64. Las cargas dinámicas
causadas por elemento de
almacenaje. Dependiendo
del tipo de maquinaria y de
la velocidad de operación.

65. ¡TODOS Y CADA UNO DE LOS APOYOS DEL
AUTOPORTANTE SUFREN AL MISMO TIEMPO
TODAS LAS ACCIONES DE LAS ANTERIORES
CARGAS!
Esto quiere decir que debemos ponderar cada una de las
acciones (viento, nieve, paletas..) en función de la naturaleza de
cada una y respetando la normativa de cada país.
Cada apoyo se identifica con un número y su resultante nos
aporta un “mapa de cargas” sobre la losa que, en algunos casos,
puede ser extraordinariamente amplio.
El valor de todas y cada una de estas cargas los aportan los
ingenieros de la empresas que calculan la estructura del
autoportante mediante complejos programas de cálculo
estructural.

67. DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación

68. Este autoportante de 2.500 m2 de superficie tiene
¡840 apoyos de estructura!
DISEÑO DE LOSA DE AUTOPORTANTE. Naturaleza de las acciones. Ponderación

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