Aprobada por el Ministerio de Vivienda RM. N 092-2003-VIVIENDA

Mara Ins Castillo AravenaIng. Civil- Departamento Tcnico

MANUAL DE DISEO, PROCESO CONSTRUCTIVO Y DE DETALLESMarzo 2004

GENERALIDADES La losa es un elemento de gran importancia en la construccin de edificaciones no solo porque transmite las cargas de gravedad hacia las vigas y asegura que la estructura se desplace uniformemente ante las solicitaciones ssmicas (diafragma rgido), sin que representa dos factores que pueden determinar la programacin y la calidad de la obra: tiempo y costo. En la bsqueda de dar alternativas econmicas e innovadoras, Firth trae al mercado las viguetas prefabricadas pretensadas. El concreto pretensado con su zona precomprimida neutraliza las tracciones, antes que ellas se manifiesten, constituye un material que trabaja en su totalidad y sin zonas inertes. El ejemplo de la fila de libros que se transportan precomprimindolos con las manos, es una forma muy simple de comprender la precompresin. Las viguetas proporcionadas por FIRTH son viguetas prefabricadas de concreto pretensado, hecho que le otorga una serie de ventajas ya conocidas en relacin a cualquier otra vigueta prefabricada de concreto armado. En efecto, la cualidad de ser pretensadas determina que nuestras viguetas se encuentren en capacidad de abarcar espacios ms grandes con menor espesor de losa, lo que genera tener menos peso y menos concreto x m2. Adems , el hecho de ser pretensadas determina que tenga menores deflexiones, est fabricada con materiales de alta resistencia ( concreto de 350 y 420 Kg/cm2 y cable de 18000 y 19600 Kg/cm2 a diferencia de los 4200 Kg/cm2 de un acero corrugado para concreto armado), que tenga mayor capacidad de carga, y que sean ms durables y resistentes que cualquier vigueta prefabricada de concreto armado. Si reunimos las bondades que ofrecen los elementos prefabricados y los pretensados, se puede llegar a obtener ahorros importantes de tiempos y materiales, siendo ste el caso de la vigueta FIRTH. MEMORIA DESCRIPTIVA GENERAL DEL SISTEMA Con el Sistema de Viguetas Pretensadas Firth, se busca reemplazar un sistema de losa aligerada tradicional, pudiendo cubrir paos ms grandes con menor espesor de losa, dada las ventajas que ofrece el pretensado. El sistema est constituido por viguetas prefabricadas pretensadas , bovedillas de arcilla y/o poliestireno y una losa vaciada in situ de 5 cm. El espaciamiento entre viguetas de eje a eje es de 50 60cm. Las viguetas tienen una forma de T invertida, en cuyas alas se apoyan las bovedillas de arcilla, evitndose el fondo de encofrado. Sobre las bovedillas se coloca la losita de 5cm , que forma una seccin compuesta en conjunto con las viguetas, en la cual van embebidas las instalaciones elctricas, sanitarias, malla de temperatura y acero negativo. La losa final, est conformada por viguetas de seccin compuesta en forma de T, que forman un diafragma rgido y cuyos componentes estn integrados mediante una adherencia mecnica. Las alturas de las losas pueden ser de distintas dimensiones: se tienen losas de 17, 20, 25 y 30 cm. Con el espaciamiento @ 50 cm las soleras van cada 2.00m y los puntales cada 1.50m Con el espaciamiento @ 60 cm, soleras y puntales van cada 1.50m.

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VIGUETA PRETENSADA FIRTHSECCION DEL ALIGERADOLosa de 5 cm. Bovedilla de arcilla o poliestireno

Vigueta pretensada Firth

Acero negativo

Acero de temperatura

50 60 cmEndentado mayor a 6 mm

.25Concreto de alta resistencia fc=350 Kg/cm2 420 Kg/cm2 Acero pretensado de alta resistencia 18000 y 19600 kg/cm2

.

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ANCLAJE MECANICO VIGUETA PRETENSADA FIRTH LOSA IN SITU

Forma Cnica de la vigueta : Mayor Anclaje mecnico Mayor superficie de contacto : Mas adherencia Forma Cnica de la seccin : Mayor resistencia al corte

Endentado en toda la superficie : Garantiza que no se deslice. Endentado mayor a 6 mm

Concreto de alta resistencia fc=350 Kg/cm2 420 Kg/cm2 Acero pretensado de alta resistencia 18000 y 19600 kg/cm2

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VENTAJAS DEL SISTEMA CON VIGUETAS PRETENSADAS FIRTH VS OTROS SISTEMAS VENTAJAS ECONOMICAS:

DESCRIPCION

ALIGERADO CON VIGUETAS PRETENSADAS FIRTH

ALIGERADO CONVENCIONAL

PREFABRICADAS DE CONCRETO ARMADO

LOSA MACIZA

Paos ms grandes con menor peralte.

X

X

X

Menos cantidad de acero .

X

X

X

Menos ensanche debido al corte. La vigueta pretensada tiene mayor corte admisible: 45% mayor. Se reduce el tiempo de desencofrado, dado la inercia de la vigueta y la propiedad del pretensado, sin necesidad de aumentar la resistencia del concreto vaciado in situ. Debido mediante al proceso una de fabricacin mquina

X

X

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X

X

X

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X

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vibrocompactadora y autopropulsada, se cuenta con una buena capacidad de abastecimiento. Las cuadrillas pueden trabajar ----X simultneamente rendimientos. Se elimina el entablado, slo se usa soleras y puntales. Las viguetas son lo suficientemente resistentes como para soportar mejor la manipulacin desperdicios . Se reduce cantidad de concreto x m2. X --X y no tener mayores --X --X --X aumentando

Ahorro de tiempo.

X -----

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VENTAJAS TECNICAS:ALIGERADO CON VIGUETAS PRETENSADAS FIRTH ALIGERADO CONVENCIONAL PREFABRICADAS DE CONCRETO ARMADO LOSA MACIZA

Certificada por el Ministerio de Vivienda y Construccin con Resolucin Ministerial N 0922003-VIVIENDA Se garantiza una vigueta de calidad, de ancho y recubrimientos correctos, eliminando problemas de oxidacin, ms an por tratarse de un concreto muy denso. Los materiales que componen la viguetas son de alta resistencia: fc=350 y 420 Kg/cm2 y2 aceros de fpu= 18000 y 19600 Kg/cm .

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X

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X

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X

X

X

X

La losa como seccin compuesta tiene mayor capacidad de carga, ms resistencia al corte y menos acero negativo. Se disminuyen deflexiones que muchas veces causan fisuras en la propia losa y en los tabiques de ladrillo. VENTAJAS FUNCIONALES:ALIGERADO CON VIGUETAS PRETENSADAS FIRTH

X

X

X

X

X

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ALIGERADO CONVENCIONAL

PREFABRICADAS DE CONCRETO ARMADO

LOSA MACIZA

Una mayor altura de losa proporciona mayor proteccin acstica. En un vaciado por etapas muros-losa con viguetas pretensadas , se reduce la --probabilidad de fisuras en los muros. Una mayor altura de losa proporciona mayor proteccin trmica. Las instalaciones que se encuentran en losas con viguetas pretensadas, tienen por lo menos 4 cm de recubrimiento (espesor de la bandeja sanitaria), garantizando que no habr roturas de caeras por colocacin de anclajes . Dada la separacin entre puntales se tiene un rea ms limpia y aprovechable. X -----

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X X

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X X

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CUADROS COMPARATIVOS DE LOSAS

Peraltes de losas VS. Luces Mximas

9.00 8.00 7.00 Luz mxima (m) 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 10 12 13 17 Peralte (cm) 20 25 30

Losa maciza Losa convencional Doble Sentido Viguetas @60 Viguetas @50

Cuadro Comparativo de Costos ($US/m2)30.00 26.50 25.00 19.48 19.48 19.48 17.79 15.28 19.48 15.28 19.48 17.31 24.38 22.32 18.03 19.09

Losa Maciza Losa Convencional Viguetas @60 VIguetas @50% Ahorro Firth @60 Vs Convencional

20.00 Costos ($US)

15.00

17.04 15.55 15.18 15.18

10.00

5.00

22.07%0.00 0-3

22.07%3-3.5

21.55%3.5-4

21.55%4-4.5

11.12%4.5-5.5

26.02%5.5-6 6-7.5 7.5-8.4

Rango de luces (m)

Incluye costos de izaje No incluye acabados

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ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL SISTEMA Viguetas pretensadas (que reemplazan el acero corrido) Poliestireno y/o Bovedillas de arcilla y sus accesorios: Media bovedilla Bandejas sanitarias Bandejas para viga costura o ensanches Cajas elctricas Acero (slo para los negativos y malla de temperatura) Instalaciones elctricas y sanitarias Losa de concreto de 5 cm

VIGUETAS PRETENSADAS: Las viguetas pretensadas Firth cumplen con los requerimientos de la Norma Peruana de Estructuras captulo 18- Concreto Preesforzado y con el Cdigo De Concreto Estructura ACI 318-02. Tienen la Aprobacin del Ministerio de Vivienda, Construccin y Saneamiento segn Resolucin Ministerial N092-2003-VIVIENDA. Constitudas por los sgtes. materiales: Cemento:

Cemento Portland Sol tipo I suministrado por Cementos Lima S.A., el cual cumple con las especificaciones de la norma ASTM C-150 Standard Specification for Portland Cement. Arena gruesa: La arena gruesa proviene de la cantera La Gloria. Esta arena cumple con las especificaciones de la norma ASTM C-33 Standard Specification for Concrete Aggregates. Confitillo: El agregado grueso utilizado corresponde al confitillo (huso N8) de la norma ASTM C-33 proveniente de la cantera Flor de Nieve. Este confitillo cumple con las especificaciones de la norma ASTM C-33 Standard Specification for Concrete Aggregates. Acero pretensado Cables de 3 x 3 mm Acero de baja relajacin Cumplen con la norma ASTM 416 y UNE-36-096 Alambres de 3mm y 4 mm Acero de baja relajacin Tridentados. Cumplen con la Norma ASTM 421 y UNE-36-095

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SERIES

SERIES V100 V101 V102 V104

Area (cm2) 0.284 0.394 0.504 0.848

fpu (Kg/cm2) 18000 18000 18000 19600

fc(kg/cm2) 350 350 350 420

BOVEDILLAS DE ARCILLA: Los ladrillos cumplen con los requisitos especificados en la Norma Tcnica Peruana Itintec 331.017 en cuanto a lo que se refiere a materia prima y con la Norma Itintec 331.040 para techos y entrepisos aligerados. Se admitir una tolerancia de +- 2% de las dimensiones nominales. Los ladrillos ensayados a la flexotraccin segn la Norma Tcnica ITINTEC 331.018 debern cumplir con los valores sgtes: Resistencia mnima por ladrillo = 2.00 daN /cm2

CARACTERISTICAS ALTURA DE BOVEDILLA (cm) 12 12 15 15 20 20 25

ALTURA DE LOSA (cm) 17 a 60 17 a 50 20 a 50 20 a 60 25 a 50 25 a 60 30 a 50

LARGO (cm) 49 39 39 49 39 49 39

PESO APOYOS (cm) ANCHO (cm) MAXIMO (Kg) 1,74 20 8,5 1,74 25 8,5 1,74 25 9,5 1,74 20 9,5 1,74 25 12,5 1,74 20 12,5 1,74 25 13,1

BANDEJAS SANITARIAS , PARA VIGA COSTURA O ENSANCHES

CAJAS ELECTRICAS

Son las mismas bovedillas que incluyen una caja liviana.

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BANDEJASTienen las mismas dimensiones, salvo en los anchos: Bandeja sanitaria: 25 y 20 cm Bandeja para viga costura e ensanches : 10 cm

LOSA DE CONCRETO DE 5 cm

RESISTENCIA DEL CONCRETO Longitud de vigueta L 4.50m ESPECIFICACIONES fc mn 175 Kg/cm2 210 Kg/cm2

Agregado grueso:

Piedra N67, N56 N57

Slump de diseo mx:

3" a 4" Segn la densidad de acero se deber soltar con un aditivo superplastificante.

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ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL SISTEMA

CANTIDADES DE VIGUETAS Y BOVEDILLAS POR METRO CUADRADO Descripcin Espaciamiento @ 50 Espaciamiento @ 60 Viguetas /m2 2.07 un 1.60 un Bovedillas/m2 8.00 un 8.52 un

Hay que considerar un 2% de desperdicio en la bovedilla.

PERALTES Y ESPACIAMIENTOS DE LOSA RECOMENDADOS PARA LOS ENTREPISOS SEGN LAS LONGITUDES A EJES DE LOS PAOS

Losa LMAX a ejes(m)

17 a 60 4.80

20 a 60 5.50

25 a 60 6.80

17 a 50 5.50

20 a 50 6.00

25 a 50 7.50

30 a 50 8.40

CUADRO COMPARATIVO DE CONSUMOS DE CONCRETO SISTEMA DE LOSA CON VIGUETAS FIRTH VIGUETA VIGUETA DOBLE SIMPLE (m3/m2) (m3/m2) 0.0575 0.06 0.060 0.07 0.068 0.08 0.070 0.09 0.088 0.11 0.090 0.12 0.110 0.15 LOSA TRADICIONAL % AHORRO SIMPLE @40 cm (m3/m2) 0.080 0.080 0.090 0.090 0.100 0.100 0.113

ALTURA DE LOSA (cm) 17 @60 cm 17 @50 cm 20 @60 cm 20 @50 cm 25 @60 cm 25 @50 cm 30 @50 cm

28% 25% 25% 22% 13% 10% 2%

CUADRO COMPARATIVO DE PESOS DE LOSA LOSA TRADICIONAL SISTEMA DE LOSA CON VIGUETAS FIRTH LOSA CON VIGUETA SIMPLE LOSA CON VIGUETA DOBLE POLIESTIRENO 2 (Kg/m ) 175 180 210 250 295 ARCILLA 2 (Kg/m ) 270 295 340 420 500 POLIESTIRENO 2 (Kg/m ) 205 245 285 355 410

ARCILLA 2 2 (Kg/m ) @40 cm ARCILLA (Kg/m ) ALTURA DE LOSA (cm) 17@60 cm 270 245 270 245 17@50cm 300 275 20 @60 cm 300 280 20 @50 cm 350 345 25 @50cm 400 400 30@50 cm

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DISEO DE LOSA CON VIGUETAS PRETENSADAS Se usa la Tabla de Momentos Admisibles ( ver Tabla 1) cuando la losa es una losa continua. Los Momentos admisibles se comparan con el Momento ltimo de la losa compuesta y se determina la serie de la vigueta Si la losa es simplemente apoyada, puede usarse la Tabla 2 que est en funcin de la luz y la sobrecarga.

Pasos para calcular series de la vigueta y los aceros negativos: 1.- Seleccionar el pao a calcular. 2.- Determinar las cargas que actan en la losa: Peso propio (Indicadas en la Tabla de Momentos Admisibles) Peso piso terminado Sobrecarga Cargas adicionales (tabiques, etc) 3.- Amplificar las cargas 4.- Calcular en base a un Cross, Mtodo de los Coeficientes o de un programa de Diseo, los momentos y cortantes ltimos. (Muclc, Vuclc,) como si se tratase de una losa convencional. 5.- Clculo de los momentos y cortantes para la losa compuesta con viguetas pretensadas (Muvig, Vuvig): Clculo del Momento Negativo en la losa:

Muvig negativo= Muclc negativo x 0.95

Clculo del Acero Negativo en la losa: donde:

Asvig negativo= f (bw, d, fc, Muvig negativo) bw= 11 cm d= altura de la losa 2 cm fc= 210 Kg/cm2

Clculo de la Serie de la Vigueta:

Muclc positivo Vc , retirar intercaladamente las bovedillas hasta que Vuvig 0.85 ( 1.3 x fc^0.5 x bw x d) 0.85 ( 0.53 x fc^0.5 x bw x d)

VIGUETA DOBLE

VIGUETA SIMPLE

Limitaciones:

Las viguetas tienen longitudes mximas admisibles por efecto de transporte y manipulacin.

LUZ MAX DE VIGUETA (m)

V100 4.00

V101 4.50

V102 5.50

V104 8.40

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Tabla 2. Tabla Luz vs. Sobrecarga

VIGUETAS PRETENSADAS CONSIDERACIONES: PESO PROPIO, PISO TERMINADO Y S/CALTURA DE LOSA DIST. ENTRE EJES COMPLEMENTO 17 cm 50 cm LADRILLO DE ARCILLA Sobrecarga (kg/m2) LUZ TOTAL DE VIGUETA (m) 2.50m usar 02 soleras intermedias

V101

V102

V104

Firth Industries Per S.ALas viguetas V100,V101, V102 y V104 son autoportantes hasta 2.00m Soleras (3" x 4") @2.00m y puntales (3x4") a 1.50m a excepcin de lo indicado NOTA: ESTAS TABLAS CONSIDERAN UNA LOSA SIMPLEMENTE APOYADA LOSAS CONTINUAS, VER TABLA DE MOMENTOS ADMISIBLES.

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VIGUETAS PRETENSADAS CONSIDERACIONES: PESO PROPIO, PISO TERMINADO Y S/CALTURA DE LOSA DIST. ENTRE EJES COMPLEMENTO 17 cm 50 cm POLIESTIRENO S/C(kg/m2) LUZ TOTAL DE VIGUETA(m) 10 cm 1/4"@.25

Detalle 23.-Los bordes deben estar confinados con Detalle 24.-Siempre debe haber una viga en el borde vigas para evitar posibles fisuramientos. de la losa. Los voladizos van de 0.80 a 1.50m El acero negativo debe anclar 1.5 veces la longitud del voladizo en el pao contiguo. En caso la losa adyacente vaya en sentido contrario al sentido de las viguetas del voladizo, deber macizarse 50 cm tal como se ve en la figura.

DETALLE EN ZONA DE DUCTOS

Detalle 25.-Este detalle es para ductos de hasta 60 cm, ductos de mayor dimensin deberan estar confinados por vigas o dobles viguetas, que quedan a decisin del ingeniero proyectista.

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FIJACIN DE TUBOS DE VENTILACIONLosa Fierro Anclaje Bovedilla

Aceros pretensados

Fig a

Fig b

Detalle 26.- Para fijar sistemas de ventilacin, contraincendio, bandejas elctricas, tuberas de gas, etc. se sugiere usar anclajes de expansin para elementos pretensados. Los agujeros se harn en los dos tercios de las viguetas (aproximadamente a 4 cm de los extremos) como se ve en la fig. a. Tambin las tuberas pueden quedar fijadas a la losa sin necesidad de tocar la vigueta tal como se ve en la fig.b.utilizando un fierro de 3/8 o de .

TRASLAPE

v

r

As-

Detalle 27.-Los translapes de viguetas se realizarn Detalle 28.- Translape de viguetas considerando: r v En donde: r es la distancia entre ejes de vigas v es la distancia entre caras de concreto de las viguetas En conexiones con vigas chatas o en voladizos, es mejor que las viguetas conserven la continuidad y no se traslapen.

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PROCEDIMIENTO PARA OBTENER CABLES VISTOS EN LA VIGUETA

1. Viga sobre listones

2. Huella de vigueta (con amoladora o cincel) zona superior

3. Huella de vigueta (con amoladora o cincel) zona inferior

4. Picado de vigueta zona inferior

5. Picado de vigueta zona superior

6. Picar hasta tener los cables vistos

7. Cables vistos

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