Pisos monolíticos prefabricados sin vigas

El contenido del artículo

• Dispositivo y funciones
• Designación de pisos sin vigas
• Cálculo y diseño
• Tipos de losas y columnas utilizadas
• Procedimiento de instalación para SMP sin vigas

La construcción con el uso de estructuras de hormigón armado se caracteriza por una gran cantidad de soluciones de ingeniería, cuyo principio de funcionamiento y características son comprensibles solo para los especialistas en arquitectura y diseño de la construcción. Nuestro programa educativo corregirá este descuido al informar a los lectores sobre la tecnología de los pisos monolíticos prefabricados sin vigas (BSMP).

Dispositivo y funciones

Al igual que otros tipos de estructuras prefabricadas-monolíticas, los suelos sin viga tienen una clara separación de las funciones de las partes monolíticas y prefabricadas del macizo general de hormigón armado. Un rasgo característico común es el uso de elementos prefabricados de hormigón de fábrica como una especie de encofrado, cuyos elementos, después del monolito, se combinan para una percepción más eficiente de las cargas e influencias..

Para comprender la diferencia entre techos de vigas y vigas, no será superfluo familiarizarse con el modelo físico de estos últimos. El principal elemento portante en ellos es un sistema de vigas unidireccionales o transversales que descansan sobre columnas verticales. Las losas o tableros de hormigón armado se colocan sobre las propias vigas, por lo que el área de carga aumenta debido al apoyo a lo largo de toda la longitud del lado corto del hormigón armado..

Los techos sin vigas se distinguen por el hecho de que, en lugar de vigas, utilizan paneles por encima de la columna, sobre los que se colocan paneles entre tramos. Cada uno de los pilares en estos casos tiene un ensanchamiento en la parte superior, denominado capitel, cuya función funcional es incrementar el parche de contacto entre elementos estructurales prefabricados. La parte monolítica de la losa puede incluir tanto una cubierta general de hormigón armado como tacos especiales diseñados para inmovilizar los paneles y su fijación rígida a las tapas de las columnas..

Una diferencia característica del BSMP es la negativa a apoyarse en las paredes internas de soporte, los paneles transfieren la carga solo a las estructuras de cerramiento. La parte central del piso está sostenida por una rejilla de columnas de igual luz. Este es un sistema bastante complejo, cuyas funciones se expresan más claramente cuando se utilizan productos de hormigón armado compatibles de un fabricante, cuyo diseño proporciona un número suficiente y la disposición correcta de repisas tecnológicas y tablestacas. Los sistemas de vigas también destacan por ser uno de los pocos tipos de estructuras de hormigón armado en el que la unión de las jaulas de refuerzo de los productos se realiza mediante soldadura..

Designación de pisos sin vigas

La complejidad del dispositivo BSMP se compensa con un uso más racional del volumen de las instalaciones de los pisos inferiores con una resistencia estructural comparable. El techo se libera de un sistema de nervaduras que impiden la libre conducción de las comunicaciones de ingeniería y complican el acabado..

Se han estudiado y descrito con suficiente detalle soluciones constructivas para suelos sin vigas con una distancia entre vanos de hasta 6 metros en ambas direcciones. Sin embargo, el uso de tales estructuras en ingeniería civil está fuertemente limitado por la construcción innecesaria de locales de una longitud tan grande con un diseño libre. Sin embargo, los fabricantes de sistemas de encofrado permanente ofrecen con bastante frecuencia soluciones que se posicionan como BBPS, pero en realidad no lo son. En la realización general, las vigas en dichos techos todavía están disponibles, aunque están ocultas en el espesor de la losa monolítica prefabricada y están representadas por una viga en I de acero..

Sin embargo, la tecnología original se puede aplicar a propiedades residenciales y comerciales privadas. En primer lugar, estos son los pisos del primer piso sobre el zócalo monolítico, así como los pisos entre pisos de los edificios hechos de paneles de hormigón compuesto. Como regla general, en tales casos, la cuadrícula de columnas no incluye más de 4-9 soportes, es decir, el área total superpuesta con este método del dispositivo puede alcanzar los 300 m². Las ventajas adicionales de un sistema sin vigas incluyen un menor consumo de hormigón y, como resultado, un menor peso de la estructura del marco..

Cálculo y diseño

La nomenclatura de los productos de hormigón armado para losas planas prefabricadas monolíticas y los requisitos técnicos para los productos se establecen en GOST 27108–86. Una descripción general del sistema BSMP y las instrucciones para el diseño y el cálculo se describen en detalle en el manual de SNiP 2.03.01–84 «Diseño de estructuras prefabricadas monolíticas de hormigón armado»..

En la práctica, se utilizan sistemas de software CAD especiales para calcular estructuras monolíticas prefabricadas sin vigas.

La disposición de las columnas para el BSMP puede tomarse como equidireccional oa lo largo de las intersecciones de una cuadrícula rectangular, pero en el último caso, la relación de longitudes de luz no debe exceder 1,5: 1. La frecuencia de instalación de los soportes debe estar determinada por la capacidad de carga permisible de las losas de acuerdo con su cálculo de deflexión bajo cargas operativas. La tendencia general es que con un aumento en el paso de las columnas, el grosor de la superposición disminuye y, como resultado, el peso específico de la estructura se reduce. Este hecho debe tenerse en cuenta al diseñar edificios sobre cimientos de tiras que descansan sobre suelo debilitado. El espesor promedio de la losa varía de 1/30 a 1/35 de longitud de luz..

La metodología de cálculo generalmente aceptada se basa en determinar una sección transversal suficiente de elementos portantes de acuerdo con la resistencia requerida para los estados límite del primer grupo. Durante el cálculo, se establece un espesor suficiente de la sección transversal de los elementos, normal al eje longitudinal, dependiendo de varias condiciones. Posteriormente, se realiza el cálculo de las secciones inclinadas al eje longitudinal para resistir cargas de desplazamiento y momentos flectores oblicuos..

Un ejemplo de un cálculo para la distribución de columnas y el tamaño del capital.

Dado que estamos hablando del cálculo de estructuras prefabricadas monolíticas, una sección separada del Apéndice describe la metodología para calcular la resistencia de las juntas de contacto del concreto de lechada por separado para soportes intermedios y extremos. El propósito de este cálculo es determinar tanto el área suficiente del punto de contacto como los métodos de comunicación aplicados de la estructura prefabricada-monolítica: eliminación de elementos de refuerzo, disposición de tacos, asegurando la rugosidad de la superficie en la zona de contacto. Estos cálculos, incluida la determinación de la resistencia, también se llevan a cabo según el método de los estados límite del primer grupo..

Al final de los estudios de diseño, se determina la estabilidad operativa, es decir, el cálculo se realiza utilizando el método de estados límite del segundo grupo. Esto incluye determinar el ancho admisible de la abertura de la fisura y calcular las fuerzas compensatorias de compresión y tracción; en ambos casos, los índices en el plano normal e inclinado al eje longitudinal del elemento de hormigón armado se determinan por separado. El cálculo termina con la determinación de la curvatura y deformaciones permisibles de acuerdo con los requisitos para el equilibrio complejo del sistema de marco..

Tipos de losas y columnas utilizadas

Durante la construcción del BSMP, se pueden utilizar tanto productos estándar de acuerdo con GOST 27108–86 como productos especialmente diseñados. Este último, por supuesto, es muy raro en la construcción privada. Como regla general, estamos hablando de tres tipos de productos estandarizados: columnas, tapas para ellos, así como losas de una configuración especial..

1 – columna; 2 – capital; 3 – losa de piso

Para empezar, las columnas y capiteles adecuados para su uso en techos sin vigas deben tener conexiones ranura-lengüeta y ranura. Este requisito lo dicta el Manual antes mencionado, donde se observa que el cálculo se realiza de acuerdo con el estado de la estructura prefabricada-monolítica antes de que el hormigón colado in situ establezca la resistencia de diseño. De hecho, se permite la fijación temporal de columnas y capiteles con abrazaderas de acero, que se retiran después del endurecimiento final de los tacos de hormigón, pero esta tecnología es más compleja y rara vez se utiliza en la práctica..

Las placas para BSMP se utilizan en dos tipos. Los pilares tienen depresiones especiales que impiden su desplazamiento lateral y están destinados al acoplamiento tecnológico con las tapas de los pilares. Como regla general, las losas de pilares tienen armaduras peladas a lo largo de al menos dos bordes opuestos. Con menos frecuencia, se utilizan placas con bridas, diseñadas para unir con ranuras en capiteles. Las losas de tramo se pueden hacer con la expectativa de incrustar solo costuras tecnológicas y tener un refuerzo desnudo en todos los lados, o se pueden unir con una capa de recubrimiento común, en cuyo caso todos sus extremos serán lisos.

Los productos de hormigón armado para BSMP suelen estar hechos de hormigón pesado de grado no inferior a B25 con refuerzo pretensado. En el curso de pruebas reales, también se estableció la posibilidad de utilizar hormigón sobre un agregado ligero (poroso) con una longitud de luz limitada, así como productos huecos con cavidades esféricas..

Procedimiento de instalación para SMP sin vigas

La construcción de edificios con BSMP se lleva a cabo estrictamente piso por piso. Directamente, el dispositivo de superposición se realiza una vez finalizada la instalación de las columnas, que está precedida por la instalación de partes empotradas en el piso del piso inferior. Las columnas también se pueden montar según el principio de división, sin embargo, esta tecnología a menudo se abandona debido a la considerable longitud de la conexión machihembrada.

Después de instalar y alinear la rejilla de soportes, los cabezales se instalan en sus ensanchamientos. A continuación, se lleva a cabo la instalación del encofrado de cinturón, diseñado para sostener la masa de hormigón al verter los tacos. Sobre los capiteles se colocan pilares sobre la columna y se unen en la forma prevista por la configuración de los productos de hormigón. Sobre las sub-losas se colocan losas entre vanos, generalmente con un estrechamiento en la zona de apoyo para facilitar la realización de trabajos monolíticos..

Una vez instalados los elementos prefabricados, se atan jaulas de refuerzo adicionales en las juntas de lechada y se incrustan debajo de las columnas del siguiente piso, si es necesario, se instalan. Después de eso, las ranuras tecnológicas se vierten con concreto de grado B15, que se encoge por el método de vibración. En esta etapa, toda la complejidad de la construcción de pisos que utilizan la tecnología BSSMP se vuelve obvia: además del hecho de que se requiere seleccionar cuidadosamente los productos de la nomenclatura, en el sitio de construcción es necesario proporcionar todas las condiciones para llevar a cabo el trabajo en dos procesos tecnológicos diferentes utilizando una amplia gama de equipos de construcción, a menudo pesados..