Distribución de las cargas y diseño de las losas de hormigón

Longitud de las luces.

Para tramos simplemente apoyados, la luz de cálculo es la distancia de centro a centro de los apoyos, pero no debe ser mayor a la luz libre más el espesor de la losa.

Las siguientes luces de cálculo se emplearán para evaluar la distribución de las carga momentos flexores en las losas continuas sobre más de dos apoyos según se detalla en la figura en la que Lc = Luz de cálculo.

En losas monolíticas con sus apoyos y sin cartelas L_c es la luz libre (b).

En losas apoyadas en largueros de acero, L_c es la luz libre más la mitad del ancho del larguero (a).

En losas apoyadas en largueros de madera L_c es la luz libre más la mitad del ancho del larguero (c).

Distancia de la carga de la rueda al bordillo.

En el diseño de losas, el centro de la carga de una de las ruedas traseras debe ser ubicado a 0.3 m. de la cara del bordillo.

Si no se emplean bordillos ni aceras, la carga de la rueda será ubicada a 0.3 m. de la es los parapetos o los protectores de tráfico.

Los esfuerzos combinados de carga muerta, carga viva mas impacto no deben ser mayores a los esfuerzos admisibles.

Se debe aplicar un factor β = 1 en lugar de 1.67 según el cuadro de coeficientes que se da en la tabla, para la acera o losa de cubierta cuando la estructura es calculada en el estado límite último. Las cargas de las ruedas no deben dar esfuerzos mayores a los esfuerzos admisibles.

En el diseño de aceras, losas y miembros portantes, una carga de rueda localizada en la acera debe ir a 0.3 m. de la cara de la baranda. La combinación de carga muerta, carga viva mas importante no debe dar esfuerzos mayores a los admisibles incrementados en 150 % para el estado de servicio

Se debe aplicar un factor β = 1 en lugar de 1.67 para el diseño de la losa de acera cuando la estructura es calculada en el estado límite último. Las cargas de las ruedas no deben ser aplicadas en las aceras protegidas por barreras de tráfico.

Momentos flexores.

El momento flexor por metro de ancho de losa, se calculará por métodos de los casos A y B.

Para lo que:

E = Ancho sobre el que se distribuye la carga de la rueda.

P = Carga de una rueda trasera del camión.

P = 72 kN para camiones M18 y MS18

P = 54 kN para camiones M13.5 y MS13.5

a. Caso A; Armadura principal perpendicular al tráfico.

Para luces de 0.6 a 7.3 m. inclusive el momento por carga viva para tramos simples será determinado por la siguiente fórmula en la que no está incluido el impacto.

(kN-m/m)

Donde:

L_c = Luz de cálculo de la losa en metros.

P = Carga de una rueda trasera en kN.

En losas continuas sobre 3 o más apoyos, se aplicará un factor de continuidad de 0.8 a la fórmula anterior y en este caso se toman los momentos de tramo y los de apoyo (excepto volados) iguales pero con signos diferentes.

b. Caso B; Armadura principal paralela al tráfico.

El ancho de distribución de la carga de la rueda está dado por:

E = 1.22+0,06L_c ; (máximo 2.1 m)

Los momentos en las estructuras continuas serán determinados mediante la aplicación de líneas de influencia con las cargas de una fila de ruedas divididas entre E o si se trata de la carga equivalente, distribuida en un ancho 2E.

Vigas de borde o bordillos de las losas.

En todas las losas con armadura principal paralela al tráfico se deben proveer bordillos de seguridad los que en realidad consisten en una sección de la losa con armadura adicional por lo que esta viga debe ser diseñada para resistir un momento por carga viva de :

0.1 P L_c

Donde:

P = Carga de la rueda en kN.

L_c = Luz del tramo en metros.

Armadura de distribución.

En la parte inferior de todas las losas, se dispondrá una armadura perpendicular a la armadura principal para proveer una distribución lateral de las cargas vivas, esta especificación no se aplicará en alcantarillas o puentes de losa donde la altura del relleno sea mayor a 0.6 m.

La cantidad está dada como un porcentaje de la armadura principal requerida para el momento positivo de acuerdo a las siguientes expresiones:

Para armadura principal perpendicular al tráfico:

(Máximo 0.67)

Para armadura principal paralela al tráfico:

(Máximo 0.50)

Donde:

L_c = Luz de cálculo de la losa en metros.

En losas cuya armadura principal sea perpendicular al tráfico la armadura de distribución se dispone en la mitad central de la luz, pudiendo ser reducida hasta en un 50 % para los cuartos restantes de la misma.

Tensiones de corte y adherencia en las losas.

Las losas diseñadas para el momento flexor de acuerdo con lo anterior, se consideran satisfactoriamente aseguradas al corte y a la adherencia.

Bordes transversales

Las suposiciones para el diseño en este articulo no prevén el efecto de las cargas cercanas a los bordes no apoyados, por lo tanto, en los extremos del puente y en los puntos intermedios donde se corta la continuidad de la losa, los bordes serán soportados por diafragmas u otros medios apropiados. Los diafragmas deben ser diseñados para resistir los momentos y esfuerzos cortantes totales debidos a las cargas de las ruedas.

Losas en voladizo.

Dichas losas se diseñaran con las siguientes formulas que incluyen el efecto sobre elementos paralelos.

Caso A) Armadura perpendicular al tráfico

La carga de la rueda en el elemento perpendicular al tráfico será distribuida por la siguiente expresión:

(en metros)

Momento por carga viva = (en kN-m/m)

Donde:

X = Distancia de la carga al punto de apoyo en metros

Caso B) Armadura paralela al trafico

La distribución de la carga de la rueda en el elemento paralelo al tráfico será como sigue:

(en metros) < 2.1 m.

Momento por carga viva = (en KN-m/m)

Losas apoyadas en cuatro lados.

Para losas rectangulares apoyadas en sus cuatro bordes y con armadura en dos direcciones la porción de carga que lleva la luz menor es la que se da mediante las siguientes expresiones:

Para carga uniformemente distribuida:

Para carga concentrada en el centro:

Donde:

P = Proporción de carga que lleva la luz menor.

a = Luz menor de la losa

b = Luz mayor de la losa

Si el largo es mayor a 1.5 veces el ancho, se supone que la carga total la lleva la armadura transversal.

El ancho E de distribución en cualquier tramo será determinado como para las losas definidas anteriormente y los momentos obtenidos se usaran en el diseño de la mitad central de ambas luces, pudiendo ser reducidas al 50% las armaduras en los cuartos extremos de ambas luces.

En el diseño de las vigas de apoyo se considerara el hecho de que las cargas transmitidas a estas vigas, no son uniformemente distribuidas a lo largo de ellas.

Reducción de momentos en las Losas.

Cuando las losas son vaciadas sobre las vigas prefabricadas o perfiles metálicos se calculan los momentos con relación al eje de la viga de apoyo y luego se introduce una reducción , de acuerdo a la siguiente expresión:

δM

Donde:

δM = Momento a reducir en el eje de apoyo.

V = Esfuerzo de corte en la losa exterior relativo al eje de apoyo.

b = Ancho de apoyo que ofrece el cabezal de la viga.