ndice

Tema Pgina(s)Introduccin6Objetivos7 Objetivo general7 Objetivos especficos7Losas prefabricadas8 Qu es una losa?8 Cul es la funcin de la losa? 8 Prefabricacin9Tipos de losas prefabricadas10 Losa de vigueta y bovedilla10 Caractersticas 11 Losas simples T11 Losas doble T12 Losa cajn13Condiciones de uso de una losa prefabricada14Requerimiento del Cdigo ACI16Recomendaciones del Cdigo ACI21Cmo se coloca una losa prefabricada?22Conclusiones27Bibliografa28

Introduccin

La construccin por montaje es tan antigua como la civilizacin misma. En Grecia y Roma an quedan vestigios de monumentos y templos en los que todas las piezas, de piedra o mrmol, fueron confeccionadas en talleres. En los aos 60 hubo un marcado desarrollo de la prefabricacin en el rea de obras pblicas, industriales, con la prefabricacin de pilares estructuras, vigas pos-tensadas por secciones, losas pretensadas de seccin TT, cerchas de hormign pos-tensado, con cargas de losa, y luces hasta de 36m. Los ltimos aos han mostrado un rpido desarrollo de la prefabricacin en hormign, dentro de zonas de alta sismicidad. Nueva Zelandia, Japn y Estados Unidos, han sido los focos principales de este crecimiento, se ha dado una mejor comprensin del comportamiento ssmico de las estructuras prefabricadas y de las estructuras de hormign en general. Adems, el desarrollo de conexiones capaces de reunir lo mejor del hormign armado y de la prefabricacin para obtener diseos ms econmicos, rpidos y eficientes. En Nueva Zelanda el uso de estructuras prefabricadas ha aumentado sistemticamente en especial en sistemas de pisos, en marcos y muros sismo resistente. En Japn, despus de 1970, se inici la construccin de edificios altos con paneles prefabricados en conjunto con elementos de acero o de hormign armado. En los aos 90 se construyeron muchos edificios altos con marcos prefabricados. El cdigo ACI 318 del ao 2002 incorpora en el captulo 21, por primera vez disposiciones de diseo ssmico para estructuras prefabricadas de hormign, en la misma lnea el IBC 2000 (International Building Code) haba incorporado disposiciones similares hace algunos aos.

Objetivos

Objetivo general Establecer la importancia de las losas prefabricas como sistema de construccin en la actualidad.

Objetivos especficos Describir qu es una losa prefabricada

Conocer los tipos de losas prefabricadas, as como su funcin, sus elementos y el papel que juegan en una estructura.

Determinar las condiciones de uso para el empleo de losas prefabricadas.

Listar los requerimientos principales del cdigo ACI para el diseo de losas prefabricadas.

Conocer a detalle el proceso constructivo para losas prefabricadas, ventajas y desventajas en su aplicacin, en que ocasiones es necesaria y cuando no, para poder brindar la mejor solucin ante cualquier problema en la colocacin conociendo cada elemento que la conforma.

Losas prefabricadas

Qu es una losa? Son planos en los que una de sus dimensiones es mucho menor que sus otras dos y reciben cargas predominantes en la direccin perpendicular de su plano, su misin principal es recibir directamente las cargas que actan sobre los mismos para transferirlos a las vigas. Frecuentemente la losa se concepta como una sucesin de vigas unidas, la una a la otra; y se pre-dimensiona el espesor. Los elementos ms comunes para la sustentacin de las losas son las columnas, los muros de cargas y las vigas perimetrales, que a su vez se sustentan sobre columnas.

Cul es la funcin de la losa? La principal funcin de una losa es recibir las cargas aplicadas y transmitirlas, de igual modo que hace con su peso propio, al resto de la estructura.

La losa bidireccional, sus cargas, se transmiten a travs de sus propios nervios a la jcena (viga secundaria) y vigas de borde y de sta a los pilares. La losa unidireccional, sus cargas, son transmitidas directamente a los pilares, siguiendo todas las direcciones posibles.

Adems de soportar las acciones verticales, la losa debe absorber las fuerzas horizontales actuantes sobre la estructura. A travs de los pilares las cargas llegan, en ambos casos a la cimentacin.

Figura 1. El esquema de flujo de cargas.PrefabricacinEs un mtodo avanzado y actual de construccin con concreto pretensado o reforzado. La prefabricacin significa que la estructura est formada por piezas elaboradas en condiciones industriales o semi-industriales, en las cuales no solo es importante la productividad que se alcanza sino tambin el control de todos y cada uno de los procesos y materiales que participan en la fabricacin de los elementos. Como consecuencia de ello, se logra tener una mejor calidad en la obra y abatir los plazos, a costo totales muy similares a los de las estructuras en sitio o monolticas. En el caso de los entrepisos prefabricados existen diferentes sistemas de losas, las ms usuales son las losas extruidas pretensadas y las losas T en sus diferentes versiones en cuanto a la cantidad de nervios.

Tipos de losas prefabricadas

1. Losa de vigueta y bovedillaEs un elemento estructural reforzado con electromalla de alta resistencia y se encuentra diseada para resistir fuerzas verticales. La losa prefabricada se analiza y funciona como una losa tradicional continua, armada en un sentido, la luz de diseo es el espaciamiento entre viguetas. Este sistema consiste en empotrar las viguetas a la solera de corona, luego un relleno (bovedilla, molde) coloca el rigidizante (la electromalla) y luego se procede a fundir la losa, el rigidizante se debe colocar en el sentido perpendicular a las viguetas. Las viguetas reciben la carga transmitida por la losa, el refuerzo estructural de la losa ha sido sustituido por una electromalla de acero de alta resistencia, la bovedilla funciona nicamente como formaleta. Este tipo de losas se pueden utilizar para losas finales o entrepisos, ya que las viguetas estn diseadas para soportar diferentes tipos de cargas. Aunque inicialmente se concibi este sistema para su aplicacin en las viviendas, en la realidad se ha aplicado en casi todo tipo de losas entrepisos, debido a su bajo peso, estos elementos permiten que se efecte su montaje manualmente, eliminando el costo de equipos pesados.

Figura 2. Sistema de losa vigueta y bovedilla.

CaractersticasLas losas prefabricadas son el mtodo constructivo que vino a revolucionar los sistemas de losas tradicionales, la losa presenta varias ventajas como el ahorro de madera, concreto, mano de obra, tiempo y la obtencin de losas livianas con respecto a su espesor. Podemos asegurar que hasta 6 m de claro es el sistema ms econmico de losas. Las viguetas se fabrican por diferentes procesos que pueden ser: colado en moldes mltiples de metal y con mquinas extrusoras. Las bovedillas se producen usando mquinas vibro compresoras en donde se intercambian los moldes para los diferentes tipos de secciones, usando por lo general materiales ligeros.

2. Losas simples T

Son piezas estructurales de concreto pre-esforzado prefabricado, fabricadas en tres peraltes nominales diferentes. La fundicin de la losa simple T se realiza en moldes metlicos de 100 metros de longitud, hacindose la transferencia de pre- esfuerzo una vez que el concreto ha alcanzado su resistencia mnima especfica.

El diseo de la losa simple TEE cumple con las normas ACI y fue elaborado con el fin de obtener un elemento estructural con el mximo aprovechamiento de compresin de su losa, que permite una alta capacidad de carga en grandes luces.

Figura 3. Losas prefabricadas simples T.

3. Losas doble T

Son elementos estructurales prefabricados, pre-tensado en moldes metlicos, diseados bajo un estricto control de calidad.

La pieza consta de nervios separados a 0.75 metros que trabajan conjuntamente con una fundicin de 5 cm, obtenindose un ancho estndar por pieza de 1.5 metros y que presenta en dos peraltes diferentes de 0.3 y 0.5 metros dependiendo de la luz.

Por sus caractersticas geomtricas, la losa doble TEE permite alcanzar luces de hasta 18 metros, voladizos de 4 metros y a la vez, vistosos detalles arquitectnicos.

Su aplicacin es muy verstil, ya que puede usarse en entrepisos normales o en losas especiales con cargas fuertes.

Figura 4. Losa prefabricada doble T

4. Losa cajnPiezas de concreto prefabricado con espesor pequeo que se aplican en sistemas de entrepiso de acuerdo a especificaciones de proyecto. A diferencia de la losa alveolar, este tipo de losa es slida y no contiene huecos en su longitud. Se fabrican a la medida en donde se requiere este tipo de losa. Son fciles de transportar, maniobrar y como los otros tipos de losa, permiten mantener orden y limpieza en obra sin la necesidad de colar en sitio y usar cimbras, lo cual genera ahorros en cuestin de tiempos de ejecucin, entre otros.

Figura 5. Losa tipo cajn

Condiciones de uso de una losa prefabricada

Una losa construida de elementos prefabricados, estos deben unirse entre ellos y deben ir conectados a las vigas que rodean a la estructura.

Algunos factores que pueden imposibilitar el uso de estructuras de concreto prefabricado son:

Condiciones especiales de la obra: Accesos con obstculos que imposibilitan el paso debido al insuficiente rea libre para el movimiento del equipo de montaje como cables de alta tensin, cables de telfono y otros elementos que obstruyen el libre movimiento de la pluma o un estrobo. Terraplenes cuya compactacin no es posee la adecuada para la utilizacin de equipo pesado dentro de la zona de construccin.

Generalmente es necesario que los terraplenes posean una compactacin alrededor del 80% 90% de compactacin del ensayo de PROCTOR para soportar las descargas del equipo y el trnsito de los vehculos y equipo pesado. Adems de las condiciones no adecuadas de los apoyos, irregularidades o falta de alineamiento.

Condiciones intrnsecas del proyecto: la cantidad de elementos a utilizar ya que el peso, dimensiones de las piezas, determinan la cantidad posible a transportar pudiendo producir la cantidad de viajes a realizar.

Piezas en declive o desnivel, holguras escasas o nulas entre pieza y pieza. La falta de uniformidad produce que las piezas generen errores, adems de mayor trabajo como maniobras dobles. Ganchos de anclaje fuera del eje de gravedad de la pieza, etc.

Tolerancias: la tolerancia es el margen de imprecisin con el cual se determina si las dimensiones de del elemento prefabricado son aceptables.

Debido a que esto son elementos con elaboracin previa y no en el campo de trabajo estos poseen menores tolerancias a las permisibles en una obra convencional, debido a que los elementos que van a ser ensamblados poseen longitudes predeterminadas por lo que de ser posible el redimensionamiento de estos elementos o su modificacin representa un costo elevado.

Las tolerancias en la fabricacin de elementos prefabricados varan segn ciertos aspectos siendo estos:

Dimensiones del elemento: si el elemento posee dimensiones de gran tamao, las tolerancias incrementan.

Tipo de Construccin: ya sea por razones estticas, arquitectnicas o bien instalaciones y acabados, las edificaciones deben poseer una precisin alta siendo esta mayor a la de los puentes vehiculares.

Tipo de Prefabricado: en el caso de los elementos para fachada se requiere que la tolerancia sea menor.

Dependencia u orden de secuencia: es necesario que los elementos de los cuales recae el apoyo de los dems elementos montados posteriormente requiere de una gran precisin ya que debido a que estos errores son acumulativos.

Los sistemas de apoyo para elementos de piso de concreto prefabricado pueden ser del tipo simple o continuo. El apoyo simple es de gran utilidad en claros largos cuando se dificulta muchoeincrementa el costo parabrindar la resistencia requerida para momento negativo en los nudos. El apoyo continuo, se utiliza ms en construcciones del tipo comercial o residencial ya que con esto se busca la continuidad.

Los tipos de conexin para estos sistemas se puede dividir en tres grupos diferencindose unos de los otros por los en los tipos de apoyo variando el peralte de la viga de soporte:

Tipo I:el uso de concreto colado en sitio,compactado de manera correcta en los bordes del elemento de piso prefabricado,permite lograr la continuidad del momento negativo.

Tipo II:la mala penetracin del concreto colado entre la viga y la losa puede disminuir el desarrollo del momento negativo, disminuyendo el esfuerzo cortante. Adems, el apoyo que brinda la viga de soporte es mayor y se disminuye la necesidad de utilizar paneles precolados

Tipo III: su uso principal radica en vigas perimetrales o muros, no siendo necesario el uso de concreto colado en sitio sobre la viga de soporte con el fin de lograr un diafragma rgido

Un mtodo que permite disminuir las longitudes de apoyo consiste en hacer uso de un refuerzo especial ubicado en los bordes del elemento de piso y la viga de soporte que permita soportar carga vertical al momento los apoyos se pierdan de la losa de piso. Este refuerzo de permitir la transferencia del cortante producido al brote de grietas verticales en el borde de las vigas. Puede ser de forma de gancho o barras en forma de silleta, horizontal o refuerzo traslapado.

Requerimientos del ACI para losas prefabricadas o aligeradas (nervadas)

Deflexiones mximas losas nervadas en una direccin (ACI 9.5.3)Tipo de miembroDeflexin que se ha deconsiderar

Lmite de ladeflexin

Techos planos que no soportan niestn ligados a elementos noestructurales que es posible seandaados por grandes deflexiones

Deflexin inmediata debido acarga viva

L/180

Pisos que no soportan ni estnligados a elementos noestructurales que es posible seandaados por grandes deflexiones

Deflexin inmediata debido acarga viva

L/360

Construccin de techo o piso quesoporta o que est ligada(integrada) a elementos noestructurales que sean daados

Aquella parte de la deflexintotal que ocurre despus de fijarelementos no estructurales (lasuma de la deflexin a largo

L/480

Por grandes deflexiones

plazo debido a las cargassostenidas y la deflexininmediata debida a cualquiercarga viva adicional)

L/240

Construccin de techo o piso quesoporta o que est ligada aelementos no estructurales nodaados por grandes deflexiones

Alturas mnimas para losas en una direccin MiembrosAltura mnima h

Libremente apoyadosAmbosextremoscontinuos

Ambosextremoscontinuos

Envoladizo

Vigas o losasnervadas en unadireccin

L/16L /18.5L /21L /8

L es la luz de la losa en una direccin ACI (9.5.3.2)

Altura mnima de losas sin vigas interiores cuando no se controlan direcciones (ACI 9.5.3.2)Fy kg/cm

Sin bacos

Con bacos

Paneles exterioresPanelesinteriores

Paneles exterioresPanelesinteriores

Sin vigasde borde

Convigas deborde

Sin vigasde borde

Convigas deborde

Panelesinteriores

2800

Ln/33

Ln/36

Ln/36

Ln/36

Ln/40

Ln/40

4200Ln/30

Ln/33

Ln/33

Ln/33

Ln/36

Ln/36

5200Ln/28

Ln/31

Ln/31

Ln/31

Ln/34

Ln/34

Ln: claro libre en la direccin corta en losas con vigas perimetrales descolgadas, y claro libre en la direccin larga en losas sin vigas o con vigas embebidas.

Cuando se tienen losas con vigas en los cuatro bordes, y valores de m menores a 2, se aplica la siguiente ecuacin bsica para establecer una altura mnima genrica de la losa [ACI 9.5.3.3].

Dnde:h: peralte o espesor de la losa maciza o altura de inercia equivalente en la losa nervada

Ln :claro libre en la direccin larga del panel, medido de cara a cara de las columnas en losas sin vigas, y de cara a cara de las vigas en losas sustentadas sobre vigas

Fy: esfuerzo de fluencia del acero en Kg/cm2

m:promedio de los valores de para las cuatro vigas en los bordes del panel, donde = razn entre E. I de la seccin de la viga y E. I del ancho de la losa limitada lateralmente por las lneas de centro de los paneles adyacentes a cada lado de la viga (donde las hubiera)

: relacin de forma del panel = panel largo libre / panel corto libre

Figura 6. Peralte equivalente losa alivianada.

Pero h mn., para esta segunda condicin, deber ser al menos 9 cm.

El ACI [ACI 9.5.3.2] tambin establece que la altura de las losas macizas o la altura equivalente de las losas nervadas que no poseen vigas perimetrales no debe ser menor que los siguientes valores:

Espesores mnimos base en losas sin vigas perimetralesTipo de LosaEspesor mnimo

Losas sin vigas o bacos12.5 cm

Losas sin vigas pero con bacos que cubran al menos unsexto de la luz centro a centro y se proyecten por debajo dela losa al menos h/4

10 cm

Armadura mnima:Armadura Mnima en Losas Nervadas:

En losas nervadas, la cuanta mnima de flexin, exclusivamente para los nervios, mn se debe calcular mediante las siguientes expresiones [ACI 10.5.1], utilizadas en el diseo de vigas:

Donde:

fc: resistencia caracterstica del hormign en Kg/cm2El armado previamente descrito se calcula tomando como ancho de la franja de hormign el ancho de los nervios.

En la loseta de compresin de las losas nervadas debe proveerse de acero de refuerzo para resistir la retraccin de fraguado y los cambios de temperatura, de un modo similar a las losas macizas de espesor constante [ACI 13.3.1].

La diferencia entre las especificaciones para losas nervadas y para losas macizas se produce por que los nervios de las losas nervadas se comportan fundamentalmente como una malla espacial de vigas, y la loseta de compresin se comporta como una combinacin de placa y membrana (losa maciza).

Por otro lado, el armado en losas macizas se coloca en las 2 direcciones para el mismo volumen de hormign, y en losas nervadas se coloca exclusivamente en la direccin de los nervios, lo que duplica la cantidad de acero en losas macizas.

Sin embargo, cumpliendo las disposiciones previas, para aceros de 4200 Kg/cm2, el armado mnimo de los nervios es aproximadamente el doble del de las losas macizas (14/4200 2 x 0.0018), con lo que la cuanta volumtrica mnima de acero es similar en ambos tipos de losas.

Armadura Mxima:Con el objeto de asegurar una ductilidad mnima, no se podr proporcionar ms armadura a una losa que el 75% de la cuanta balanceada [ACI98 10.3.3, CEC 10.3.3] cuando no resisten sismo (losas con vigas descolgadas):

Cuando las losas resisten sismo (losas con vigas embebidas y losas planas) no se debe proporcionar armadura de flexin que supere el 50% de la cuanta balanceada

La cuanta balanceada para secciones rectangulares est definida por [ACI 10.3.2]:

Dnde:

b : cuanta balanceada fc: resistencia caracterstica a la rotura del hormign en kg/cm2Fy: esfuerzo de fluencia del acero de refuerzo en kg/cm2Es: mdulo de elasticidad del acero en kg/cm2

Recubrimiento Mnimo:El acero de refuerzo en losas prefabricadas [ACI 7.7.2] debe tener un recubrimiento mnimo de 2.0 cm.

Recomendaciones del cdigo ACI referentes a losas nervadas

Recomendaciones acerca de las caractersticas geomtricas de las losas nervadas o que son producto de las observaciones efectuadas en experiencias constructivas pasadas [ACI-8.11]. Entre ellas se tiene: 1. Las nervaduras o viguetas debern tener un ancho de al menos 10 cm. Y un peralte no mayor de 3 veces y medio de dicho ancho.2. La distancia libre entre nervaduras no ser mayor que 75 cm esta limitacin permite un ligero incremento en la capacidad de corte del concreto, as como la disminucin del recubrimiento del refuerzo.3. Si la losa tiene embebida tuberas su espesor deber ser por lo menos 2.5 cm mayor al dimetro exterior de los tubos.4. Si se empelan ladrillos o bloques cuyas resistencia a la compresin es menor que la del concreto o no se empela alineamiento de relleno, el espesor de la losa no deber ser menor 5cm. El refuerzo perpendicular de las viguetas deber ser diseado para trasmitir cargas concentradas aplicadas sobre la losa y no ser menor que refuerzo a temperatura 5. Por requisitos de integridad estructural [ACI 7-13.2.1), por lo menos una varilla de refuerzo positivo deber ser colocada a todo lo largo de la vigueta o nervadura y continua sobre los apoyos. De ser necesario ser empalmada sobre los apoyos con un empalme clase A y en el extremo se anclara haciendo uso de un gancho estndar.

Cmo se coloca una losa prefabricada?

Como beneficio extra del sistema de losa prefabricada (vigueta y bovedilla) la fcil instalacin permite tiempos ms cortos de trabajo as como reduccin en la mano de obra durante su instalacin, manteniendo la calidad y mismas caractersticas que una losa tradicional. Por la facilidad y rapidez de colocacin podemos dividir la instalacin de una losa prefabricada en 6 pasos.

1. Colocacin de los apuntalamientos el cual reduce hasta en un 90% contra el proceso tradicional, en cuanto a apuntalamientos se refiere.

Figura A. Colocacin de viguetas

2. Colocacin de viguetas: se colocan las viguetas a partir de los muros principales amarradas al acero de refuerzo o soleras de corona, y a la separacin que se indica en el plano de montaje segn las especificaciones del constructor, por ser un elemento prefabricado se garantiza la calidad y resistencia de la misma, siempre antes de su instalacin se debe verificar que la vigueta no este daara producto de una mala transportacin o de un mal manejo durante su descarga.

Figura B. Colocacin de viguetas.

3. Colocacin de las bovedillas: Para tener la correcta separacin de viguetas se colocan bovedillas en los extremos de cada tramo para alinear cualquier imperfeccin en el montaje, luego de esto se procede a colocar el resto de las bovedillas ajustndolas lo ms posible para logran un asentamiento preciso, cabe resaltar que en el caso de voladizo se debe realizar este con un armado similar al de la losa tradicional en las vigas principales y colocar refuerzos en donde sea necesario.

Figura C. Colocacin de las bovedillas Figura C1. Figura C2.4. Colocacin de instalaciones elctricas e hidro-sanitarios: se debe de seguir las indicaciones de los planos para la colocacin de cajas y artefactos que circularan dentro de la losa, teniendo cuidado especial de no interferir con los elementos estructurales vitales de la misma y no daar por ningn motivo las viguetas.

Figura D. Colocacin de instalaciones elctricas e hidro-sanitarios

5. Colocacin de la electromalla: la electromalla se corta a la medida deseada para cubrir un determinado tramo en caso de que la losa sea de un tamao mayor se deben colocar ms electromallas dejando traslapes de 10 a 15 centmetros y amarradas con alambre, as mismo los extremos de la maya deben ir sujetados perfectamente a las vigas primarias de refuerzo.

Figura E. Colocacin de la electromalla

6. Fundicin de concreto: se debe de cubrir los extremos con formaleta de madera o metal para evitar que el concreto fluya en una direccin no deseada, se tapa con papel los huecos que podran afectar en las instalaciones elctricas e hidro-sanitarios, se debe mojar la superficie de las viguetas y bovedillas y a continuacin se debe verter la mezcla de concreto teniendo en cuenta antes de preparar la mezcla que para este tipo de losas se debe de contar con un agregado grueso de tamao uniforme ya que el espesor de la capa de concreto en ocasiones no supera los 7 centmetros y con un agregado grueso de un tamao no controlado pudiera crear ratoneras en los espacios pequeos.

Figura F. Fundicin de concreto

Figura E1.Figura E2.

Figura E3.

En la actualidad el sistema de losa prefabricada de vigueta y bovedilla permite un ahorro de un 25% de costos contra el sistema de losa tradicional, adems de reducir el tiempo de construccin en un 60%.

Cabe destacar que el procedimiento vara encuanto a colocacin para construcciones de vivienda y para construcciones industriales, que poseen bovedillas de mayores dimensiones.

Conclusiones

Una losa prefabricada: 1ero. Reduccin de costos (de hasta un 25%). 2do Ahorro de tiempo de la construccin. 3ero. Obtencin de losas livianas. 4to Mejor control de material usado. 5to Garantizada su calidad por la empresa que la fabrica.

La misin principal de una losa es recibir directamente las cargas que actuan sobre los mismos para tranferirlos a las vigas, los elementos mas comunes para la sustentacion de las losas son las columnas, los muros de carga y las vigas perimetrales.

Se deben tomar en cuenta diversos factores para el uso de losas prefabricadas debido a que, por ser elementos con previa elaboracin deben poseer dimensiones y tolerancias muy acertadas, las cuales son difciles de mejorar. Adems de disminuir el tiempo de ejecucin de la obra, representa dificultades de transporte, como de empleo, dependiendo de las condiciones de la obra como obstculos para la maniobrabilidad de stas.

Al seguir los lineamientos y recomendaciones que hace el Cdigo ACI se asegura la elaboracin de una losa bajo estndares de calidad que garantizan una estructura segura para el servicio solicitado.

Se determin que la instalacin de losas prefabricadas es funcional en cuanto a tiempo de trabajo y economa, en cuanto a material y mano de obra; adems, que actualmente en la rama de vivienda es la opcin ms elegida por los usuarios y constructores dada la relacin calidad - precio.

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LOSAS PREFABRICADAS5