Los suelos de madera y metal siempre se montan sobre soportes especiales. Estos últimos se denominan vigas. Los pisos de hormigón se pueden colocar en los tramos del marco del edificio sin el uso de dichos elementos de soporte. Después de todo, las losas de este tipo se distinguen por su mayor resistencia y su excelente capacidad de carga.
Un poco de historia
Los suelos sin vigas se utilizaron por primera vez en la construcción de un edificio en 1902 en EE. UU. por el ingeniero Orlano Norcors. En Rusia, tales diseños también se utilizaron a principios del siglo pasado. La primera casa de este tipo en nuestro país se construyó en Moscú en 1908. Era un edificio de cuatro pisos para un almacén de productos lácteos. Fue construido bajo la dirección del ingeniero A. F. Lopeit. Una característica de los edificios de este tipo era que las columnas en ellos tenían una parte superior extendida. Por lo tanto, aumentó el área de contacto entre soportes y placas y aumentó la confiabilidad de la instalación. Por eso, a principios de siglo, los techos de este tipo se denominaban "en forma de hongo".
Dónde se usa
Dichos suelos se pueden equipar en edificios de casi cualquier tipo. Muy a menudo, las estructuras sin vigas se pueden ver, por ejemplo, en edificios de gran altura residenciales de losa urbana. Además, en muchos casos, los suelos se fabrican de esta forma en talleres de producción, almacenes, garajes, etc.
En particular, tales estructuras a menudo están equipadas en empresas de la industria alimentaria. Estos pueden ser, por ejemplo, lecherías, talleres para la producción de productos semiacabados, etc. Es decir, la mayoría de las veces se montan techos sin vigas donde existen mayores requisitos de higiene.
En la construcción de viviendas privadas, las estructuras entre pisos de este tipo rara vez se utilizan. Pero a veces los edificios residenciales suburbanos se construyen de esta manera.
Variedades principales
En la construcción, solo hay tres tipos de tales pisos:
- equipos nacionales;
- monolítico;
- prefabricado-monolítico.
El primer tipo de estructura consta de dos partes: una losa situada sobre la columna y un capitel. Los pisos prefabricados sin vigas tienen una configuración relativamente simple. La losa en este caso descansa sobre estantes especiales dispuestos sobre la columna. Estos últimos, a su vez, se mantienen en los capiteles y se unen entre sí mediante soldadura.
Estructuras monolíticas y prefabricadas-monolíticas
El segundo tipo de pisos sin vigas es monolítico. Se utilizan donde se necesitan techos lisos. Por ejemplo, son muy utilizados.en pasajes subterráneos y el metro. Dichos techos son losas planas inseparables sostenidas por columnas. Estos últimos en este caso también tienen mayúsculas.
Una característica de los techos sin vigas monolíticos prefabricados es que están diseñados con una cuadrícula de columnas cuadrada o rectangular. La mayoría de las veces, en este caso, los soportes se instalan de acuerdo con el esquema de 6x6 m Dichos pisos se colocan sobre paneles prefabricados, de vano y sobre la columna.
Límites máximos sin capital
Este tipo de construcciones entre los constructores también es bastante popular. En este caso, los elementos del piso descansan directamente sobre los pilones y columnas del marco. Las losas en tales estructuras suelen tener un espesor constante.
Dichos techos en la construcción de edificios comenzaron a usarse en 1940. Una característica de las estructuras sin vigas de este tipo es el área reducida de las placas de soporte en las columnas. Para la percepción de los esfuerzos cortantes en este caso se utiliza adicionalmente la técnica de refuerzo transversal de forjados sin vigas. Las varillas de acero aumentan considerablemente la resistencia de las placas en la zona de unión con los soportes.
Además, al diseñar edificios de este tipo, se pueden proporcionar columnas de gran diámetro. Al usar dichos elementos, aumenta el área de contacto entre los soportes y las placas. Y en consecuencia, las cargas no pueden destruir el solape en la zona de las columnas.
Tipos de marcos
Los edificios con techos sin vigas se pueden construir utilizando diferentes tecnologías. Los marcos de tales casas son:
- fotograma;
- enlace;
- marco-enlace.
En los sistemas de la primera variedad, las principales funciones de soporte en los techos son realizadas por columnas y travesaños montados en dos direcciones. Los elementos de marco en tales edificios son marcos rígidos. Estos últimos perciben todas las cargas que actúan sobre el edificio, tanto verticales como horizontales.
En los pórticos de tirantes, las cargas principales recaen sobre los sistemas de columnas y diafragmas, también llamados pilones. El papel de los pisos en sí mismos en tales edificios está aumentando considerablemente. Además de las cargas verticales reales, en este caso, estas estructuras también perciben las horizontales, después de lo cual las transfieren a los diafragmas.
Los pórticos arriostrados combinados suelen utilizarse en estructuras portantes de acero y hormigón armado monolítico. En este caso, los sistemas de diafragma perciben el 85-90 % de las cargas horizontales. Al mismo tiempo, con un pequeño aumento, pueden soportarlos por completo, al 100%.
Beneficios
En comparación con los suelos convencionales, los suelos sin vigas tienen una serie de ventajas incondicionales. Las ventajas de tales estructuras incluyen, en primer lugar:
- baja intensidad de trabajo en el trabajo de acabado;
- reducir la altura y la capacidad cúbica del edificio;
- mejorar el saneamiento.
El acabado de pisos lisos y sin vigas es mucho más fácil que los regulares. En este caso, ni siquiera necesita realizar la presentación del techo. Todo lo que se necesita para terminar tal superposición es enlucir la superficie y pintar más. Además, ambas operaciones no tomarán demasiadohora.
Las losas de hormigón armado sin vigas suelen ser más delgadas que las tradicionales. En consecuencia, con la misma capacidad cúbica, el edificio será más bajo.
¿Qué otras ventajas hay
El cuidado de la superficie de los suelos sin vigas es mucho más fácil. Efectivamente, en este caso, el diseño del techo o del suelo no tiene ranuras donde los escombros o el polvo puedan atascarse. En consecuencia, varios tipos de microorganismos patógenos no comienzan en dichos techos. Por eso es habitual equipar estructuras de este tipo en tiendas de alimentación o, por ejemplo, en hospitales.
Cuáles son las desventajas
Las desventajas de tales superposiciones, por supuesto, también existen. La principal desventaja de las estructuras de este tipo, en comparación con las estructuras de vigas, es su gran peso. Los soportes para suelos de este tipo deben instalarse lo más fuertes posible.
Además, el ancho de luz limitado se considera una desventaja de las estructuras sin vigas. La distancia entre los soportes debajo de las losas de dichos pisos no debe ser demasiado grande. El hormigón armado es un material muy duradero. Pero con un área grande y una carga importante, dicha placa aún comenzará a doblarse e incluso puede colapsar.
Económicamente viable sólo es la disposición de forjados sin vigas en vanos de no más de 5x6 metros de ancho con una carga de 5 kN/m2. En este caso, los diseños suelen resultar bastante fiables.
Diseñar pisos sin vigas es un procedimiento bastante complicado y muy responsable. Sólo una persona con experiencia puede hacer este trabajo.ingeniero altamente calificado. Las dificultades en la elaboración de dibujos, por supuesto, también pueden atribuirse a las desventajas de tales estructuras.
Características del cálculo de un suelo sin vigas
Los pisos de diseño de este tipo, por lo tanto, deben tener el mayor cuidado posible. En estructuras convencionales de este tipo, la carga es absorbida por muchos retrasos relativamente cortos. Las placas, por otro lado, tienen un área grande y, por lo tanto, pueden doblarse más.
¿Cómo se calculan los suelos sin vigas? Como ya se mencionó, tales estructuras son las más utilizadas en la construcción, montadas sobre luces de hasta 5-6 m. Si la distancia entre los soportes es mayor, los diseñadores suelen tener dificultades para garantizar la resistencia de las placas para el punzonado.
El techo comienza a colapsar de esta manera alrededor de la columna. El hormigón en este lugar pierde su integridad, lo que puede provocar un colapso instantáneo de la losa. Hay varias formas de aumentar la resistencia al estallido de una estructura:
- aumentando el espesor de trabajo de la placa;
- aumentando el área de apoyo;
- instalando refuerzo transversal.
Existen varios métodos para el cálculo de losas sin vigas, monolíticas, prefabricadas o prefabricadas-monolíticas. Por ejemplo, en la construcción, a menudo se utiliza la tecnología de cálculo del momento flector total.
Además, el diseño de losas monolíticas sin vigas se puede realizar utilizando tecnologías más precisas y modernas. Por ejemplo, uno de estos métodos se llamamomentos.
Tecnología antigua
Esta técnica para realizar cálculos al instalar pisos sin vigas se usa con bastante frecuencia en nuestro tiempo. En este caso, lo primero que toman como base los ingenieros es que las fuerzas sobre los capiteles se distribuyen sobre un triángulo. En este caso, se toma como luz calculada del panel la distancia entre los centros de gravedad de estos últimos. El momento de flexión total total en este caso se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
M=1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L)
Aquí W es la carga total por celda de un forjado sin vigas, L es la distancia entre pilares, c son las dimensiones de los capiteles.
Esta fórmula fue desarrollada por J. Nichols en 1914. Ya en 1917 fue adoptada como uno de los códigos de construcción de ACI. Esta fórmula se usa para calcular pisos con columnas mayúsculas.
Estimación de momentos
Esta técnica un poco más moderna se desarrolló en base a datos experimentales y teóricos. En nuestro país, VI Murashov y A. A. Gvozdev se dedicaron a su mejora en los años 30 del siglo pasado.
Para un panel cuadrado, la fórmula en este caso es:
M0=1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L)
Para determinar los momentos en las secciones de diseño y en el diseño de armaduras, los forjados con esta técnica se dividen en vanos y franjas sobrepilares en planta. Además, lo hacen de tal manera que el ancho de cada parte es igual a la mitad de la distancia entre los ejes de las columnas en todas las direcciones.
Bcada una de esas tiras durante la operación del edificio hay momentos negativos y positivos. Al mismo tiempo, suelen ser más grandes en los elementos de sobrecolumna que en los elementos de vano. A partir del ancho de las bandas, los momentos se determinan a partir de las curvas. Sin embargo, en la práctica, se utiliza su medición por pasos. En este caso, se supone que los momentos son constantes sobre el ancho de las tiras.
Con varios tipos de deformaciones plásticas, también puede ocurrir la redistribución de M. Por lo tanto, los valores de los momentos en las cuatro secciones de diseño de las placas se determinan para que su suma sea finalmente igual a la viga M0.
Características de la instalación de la placa
La tecnología de montaje de losas sin vigas depende principalmente de su variedad. Cuando se utilizan losas de hormigón armado, la técnica de construcción es la siguiente:
- producción de planchas en la empresa;
- cargarlos en vehículos y entrega en el sitio de construcción;
- descarga de losas con camión grúa en la obra;
- Instalación de placas en las columnas y paredes del edificio con camión grúa.
Se cree que la longitud de las losas de hormigón armado no puede exceder los 9 m.
Instalación de un techo monolítico
Estas estructuras se vierten en encofrados de madera premontados. La parte inferior de esta forma también está hecha de tablones. Desde abajo, se apoya en soportes telescópicos especiales. Después de eso, complete de la siguiente manera:
- instalar accesorios en soportes especiales para hongos;
- la mezcla de hormigón se vierte en el encofrado.
El mortero se prepara en empresas con estricta observancia de todas las tecnologías requeridas en términos de proporciones y uniformidad. Se introduce en el encofrado mediante una manguera de un camión cisterna.
El formulario se elimina de la superposición completada de esta manera después de aproximadamente 2 semanas. Durante todo este tiempo, la placa se riega diariamente con agua de una manguera para evitar la aparición de grietas en la superficie. La construcción adicional del edificio comenzará no antes de otras dos semanas. El hormigón tarda al menos un mes en adquirir la resistencia suficiente.
