sistemas estructurales y propuesta para sala habich

7/26/2019 Sistemas Estructurales y propuesta para Sala Habich

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P R E D I M E N S I O N A M I E N T O

ESTRUCTURAL

I N F O R M E

PRACTICA CALIFICADA 2

SISTEMAS Y ELEMENTOS

ESTRUCTURALES

U N I V E R S I D A D N A C I O N A L D E I N G E N I E R I A

F A C U L T A D D E A R Q U I T E C T U R A , U R B A N I S M O Y A R T E S

2016 - I

C T E D R A :I N G . J O S C H A P A R R O M E N D E Z

I N G . C A R M E N P A C O R A P E R E Z

I N T E G R A N T E S :Y A C T A Y O E L I A S , F R A N C O

M A C H A C A Q U I L C A , L O U R D E S

G A M A R R A G A R C I A , R I C A R D O


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En el presente trabajo, consiste en investigar los diferentes sistemas yelementos estructurales, sus caractersticas, ventajas, desventajas, tipos delosas, etc. con el fin de evaluar un posible replanteo de uso de las mismas para

la Sala Habich, lugar asignado por la ctedra.Y con el trabajo de investigacin podremos proponer el diseo en base a unsistema estructural elegido para su adecuado uso. Dando las recomendacionesrespectivas de acuerdo al sistema a usar.

INTRODUCCIN


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Prctica Calificada 2 INFORME 3

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INTRODUCCION 2

ELEMENTOS ESTRUCTURALES 41. Definicin2. Cargas Estrucurales3. Criterios

Dimensionalidad Forma Geomtrica y Posicin

Estado Tensional

SISTEMAS ESTRUCTURALES 61. Albailera

Albailera Confinada Albailera Armada

2. Concreto Armado Prticos

Dual

Muros Estructurales o Corte o Placa

Muros de Ductibilidad Limitada

3. Acero

Prticos Dctiles

LOSAS 14Losa AligeradaLosa MacizaLosa ColaboranteLosa Vigueta y Bovedilla

PROPUESTA 23LUGAR: Sala HabichRecomendacionesConclusiones

INDICE


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ELEMENTOS ESTRUCTURALES

1. DEFINICIN:

Son cada una de las piezas que forman parte de un sistema estructural,poseen un carcter unitario y se muestran de la misma manera bajo la accinde una o varias cargas.

2. CARGAS ESTRUCTURALES

CARGAS ESTTICAS

o CARGAS PERMANENTES O MUERTAS:

Son cargas gravitacionales que actan durante la vida til dela estructura (el peso propio de la estructura).

o CARGA VIVA O SOBRECARGA:

Son cargas gravitacionales de carcter movible, que podranactuar en forma espordica sobre los ambientes del edificio.(peso de los ocupantes, muebles, nieve, agua, puente gra,etc). Las magnitudes de estas cargas dependen del uso alcual se destinen los ambientes.

CARGAS DINMICAS

Vibraciones causadas por maquinarias.

Viento (resonancia de la estructura). Sismos:

Generan aceleraciones en las masas de la estructura y por lotanto, fuerzas de inercia que varan a lo largo del tiempo

Cargas Impulsivas:

Explosiones. Despus que esta solicitacin culmina, se produce elmovimiento en vibracin libre de la estructura


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3. CRITERIOS

Dimensionalidad Del Elemento:

Segn puedan ser modelizados como elementos unidimensionales

(vigas, arcos, pilares, ...), bidimensionales(placas, lminas,membranas) o tridimensionales.

Forma Geomtrica y/o Posicin:

La forma geomtrica concreta afecta a los detalles del modeloestructural usado, as si la pieza es rectacomo una viga o curvacomo un arco, el modelo debe incorporar estas diferencias, tambinla posicin u orientacin afecta al tipo de estado tensional que tengael elemento.

Estado Tensional y/o Solicitaciones Predominantes:

Los tipos de esfuerzos predominantes pueden ser traccin

(membranas y cables), compresin (pilares), flexin (vigas, arcos,placas, lminas) o torsin (ejes de transmisin, etc.).

FlexinCompresinTraccin Torsin

C

O

R

T

E

Traccin


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SISTEMAS ESTRUCTURALES

Constituyen el soporte bsico, el armazn o esqueleto de la estructura total ytransmiten las fuerzas actuantes a sus apoyos de tal manera que se garanticefuncionalidad, seguridad y economa.

1. ALBAILERIAEs la construccin que no tiene direccin tcnica en el diseo y construccinde la edificacin, los muros absorben las limitadas cargas de la estructura,fabricacin artesanal de la albailera.

ALBAILERIA CONFINADAAlbailera reforzada con elementos de concreto armado en todo supermetro, un conjunto de elementos con refuerzos horizontales yverticales, cuya funcin es la de transmitir las cargas al terreno defundacin. Estos muros estn enmarcados por columnas y vigas derefuerzo en sus cuatro lados, vaciado posteriormente a la construccin dela albailera. La cimentacin de concreto se considerara confinamientohorizontal para los muros del primer nivel.

VENTAJAS:-Alta resistencia al fuego por que usa materiales incombustibles.-Es la tcnica ms utilizada en el medio.-Fcil de conseguir la mano de obra que conozca el sistema.

-Buenas propiedades trmicas y acsticas.-Es muy resistente a sismos pudindose construir hasta 5 pisos.


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DESVENTAJAS:-El espesor del muro quita rea a los ambientes.-No se podr realizar modificaciones futuras como vanos nuevos, etc.-No se puede construir ms de 1,20 m de altura por da.

ALBAILERIA ARMADAAlbailera reforzada con armadura de acero incorporada de tal maneraque ambos materiales actan conjuntamente para resistir los esfuerzos.

VENTAJAS:-Alta resistencia al fuego por que usa materiales incombustibles.-No requiere encofrados.

-Requiere poco mortero.-Requiere herramientas convencionales.

DESVENTAJAS:-Espesor del muro importante restando reas a los ambientes.-No se podr realizar modificaciones futuras en los muros de carga.-Requiere mano de obra calificada.-Requiere mayor control de obra.

2. CONCRETO ARMADOEste sistema permite construir muros de concreto armado usando encofradosmetlicos o de madera. Los encofrados estn separados en paneles los cualesse anclan uno con otro alrededor de una malla metlica unida a la platea decimentacin y luego se vierte el concreto esperando que frage y as seguir elmtodo de manera repetitiva. Se utiliza armadura de acero en su interior parasoportar los esfuerzos de traccin.


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VENTAJAS:-Superficie de muros es uniforme y lisa.-Sistema econmico de gran metraje.-Proceso constructivo rpido.

DESVENTAJAS-Luego de su construccin los muros no pueden ser modificados ni retirados.-Encofrado metlico hace que no sea econmico en edificaciones pequeas.

PRTICOSPredominan los prticos conformados por columnas y vigas de concretoarmado, en un mismo sentido, los muros dentro de los prticos se llamarantabiques, puesto solo conforman un elemento de cierre.

80% del cortante en la base acta sobre las columnas de los prticos quecumplan los requisitos de esta Norma.En caso se tengan muros estructurales, estos debern disearse pararesistir la fraccin de la accin ssmica total que les corresponda deacuerdo con su rigidez.


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3.

Est formado por vigas y columnas, conectados entre s por medio denodos rgidos, lo cual permite la transferencia de los momentos flectores ylas cargas axiales hacia las columnas.

La resistencia a las cargas laterales de los prticos se logra principalmentepor la accin de flexin de sus elementos.

VENTAJAS:-Gran libertad en la distribucin de los espacios internos del edificio.-Son estructuras muy flexibles que atraen pequeas solicitacionesssmicas.-Disipan grandes cantidades de energa gracias a la ductilidad que poseenlos elementos y la gran hiperestaticidad del sistema.

DESVENTAJAS:-El sistema en general presenta una baja resistencia y rigidez a las cargaslaterales.-Su gran flexibilidad permite grandes desplazamientos lo cual producedaos en los elementos no estructurales.-Es difcil mantener las derivas bajo los requerimientos normativos.

DUALEs un sistema mixto de prticos reforzados por muros de carga odiagonales de arriostramiento. En este sistema los muros tienden a tomaruna mayor proporcin de los esfuerzos en los niveles inferiores, mientrasque los prticos pueden disipar energa en los niveles superiores.

Similar a los prticos pero cuentan con mayor nmero de muros deconcreto armado, en ambos sentidos.


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Las acciones ssmicas son resistidas por una combinacin de prticos ymuros estructurales. Los prticos debern ser diseados para tomar por

lo menos 25% del cortante en la base.

Los muros estructurales sern diseados para las fuerzas obtenidas del

anlisis, segn la NTE E.030 Diseo Sismoresistente

RECOMENDACIONES:-Tener continuidad de columnas y muros desde el primer nivel al ltimo. El rea mnima para columnas es de 625 cm.-Peralte de vigas principales estimado ser: Luz libre / 10-Segn la irregularidad ser necesario adicionar mayores muros deconcreto armado para control de desplazamientos y corte, desde el primernivel al ltimo; estos tomaran mximo un 75 % de la cortante por nivel.-Simetra en el diseo (para Columnas, muros y Losa). Ductos para redesde servicio para tuberas mayores a 2.-Separacin ssmica mnima con propiedad de terceros, s=3 cm.

FALLAS:-Falla por corte.

-Falla por Flexo compresin.-Discontinuidad de Diafragma.


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MUROS ESTRUCTURALES O CORTE / PLACASistema en el que la resistencia est dada predominantemente por murosestructurales sobre los que acta por lo menos el 80% del cortante en la

base.

Muros de concreto de espesor mnimo de 15 cm reforzada interiormentecon varillas de acero distribuidas vertical y horizontalmente.

Para muros exteriores de stanos el espesor mnimo es de 20 cm.

RECOMENDACIONES:-Tener continuidad de muros portantes desde el primer nivel al ltimo.-Simetra en el diseo (para muros y losa).-No interrumpir estructura con tuberas de instalaciones.-Ductos para redes de servicio para tuberas mayores a 2.-Separacin ssmica mnima con propiedad de terceros, s=3 cm.

FALLAS:

-Falla por Flexo compresin.-Discontinuidad de Diafragma.-Irregularidad de Masa.

MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADAMuros de concreto de espesor mnimo de 10 cm reforzado interiormentecon varillas de acero distribuidas vertical y horizontalmente en una solahilera (o malla electro soldada corrugada), de tal manera que los diferentescomponentes acten conjuntamente para resistir los esfuerzos. Estos

muros tomaran la totalidad de los esfuerzos actuantes.


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Este sistema los muros no pueden desarrollar desplazamientos inelsticosimportantes, por lo que se precisa de extremos confinados (columnas).

RECOMENDACIONES:-Tener continuidad de muros portantes desde el primer nivel al ltimo.-Densidad de muros portantes, equilibrados en ambos sentidos.-El nmero mximo de pisos es 7.-Lograr que los muros portantes sean mayores de 1.2 m y 0.10 cm. en loposible.-Simetra en el diseo (para muros y losa).

-Ductos para redes de servicio para tuberas mayores a 2.-Separacin ssmica mnima con propiedad de terceros, s=3 cm.-Resistencia minima de concreto 175 kg/cm, salvo en los sistemas detransferencia donde deber usarse como mnimo 28 MPa-Se podr usar malla electro soldada como refuerzo repartido en los murosen edificios de hasta 3 pisos y, en el caso de mayor numero de pisos, sepodr usar mallas solo en los pisos superiores, se deber usar aceroFy=420 MPa

FALLAS:-Falla por corte.-Falla por Flexo compresin.


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-Discontinuidad de Diafragma.-Irregularidad de Masa.

4. ACERO

Prticos dctiles con uniones resistentes a momentos. Arriostres excntricos.Arriostres en cruz.

PRTICOS DCTILESPredominan los prticos conformados por columnas y vigas de acero, enambos sentido, con arriostres metlicos como refuerzo para evitardesplazamientos excesivos del sistema; no cuenta con confinamiento demuros en su interior; debido a este sistema los elementos de cierre dentrode los prticos se llamaran tabiques.

RECOMENDACIONES:-Tener continuidad de columnas desde el primer nivel al ltimo.-Segn la irregularidad ser necesario adicionar algunos arriostres

metlicos para control de desplazamientos, desde el primer nivel al ltimo.-Peralte de vigas principales estimado ser: Luz libre / 20-Simetra en el diseo (para Columnas y Losa). Ductos para redes deservicio y tuberas.-Separacin ssmica mnima con propiedad de terceros, s=3 cm.

FALLAS:-Falla por corte.-Falla por Flexo compresin.-Discontinuidad de Diafragma.-Irregularidad de Masa.


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LOSAS

1. Definicin

Es un componente de flexin que distribuye la carga horizontalmente a una o

mas direcciones dentro de un solo plano. Mientras que la resistencia a la

flexin de una losa es parecida a la de una viga, difiere de la de una serie

comparable de vigas independientes en si continuidad en ambas direcciones.

Si esa serie de vigas independientes y paralelas esta sujeta esta sujeta a una

sola concentracin de carga, solo la viga bajo la carga se reflectar. Pero comolas vigas que forman una losa estn unidas y actan integralmente cuando se

aplica una carga en un punto, las partes adyacentes de la losa se activan para

contribuir a su resistencia a la flexin. La carga es distribuida lateralmente

dentro de la losa como resultado de la resistencia de cortante entre la parte

cargada y las reas adyacentes. En consecuencia, las cargas concentradas

dan como resultado una flexin perpendicular localizada en la primera direccin

de extensin causando torsin en la losa. Existen varios tipos de losasclasificadas normalmente por la configuracin del soporte, el cual determina su

conducta de flexin

1.1 Losa aligerada

Son losas constituidas por viguetas de concreto y elementos livianos de relleno.

las viguetas van unidas entre si por una losa o capa superior de concreto.


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1.1.1 Direccin de carga:

UNIDIRECCIONAL

BI

BIDIRECCIONAL

VENTAJAS

Reduccin global del peso de la estructura. Aislamiento trmico entre piso Aislamiento acstico entre pisos. Permite cubrir grandes luces, hasta 14m. Economa en el uso de concreto y acero en la estructura. Las losas aligeradas en una direccin son econmicas en luces

Intermedias, 3-6m. Las losas aligeradas en dos direcciones resultan ser mas econmicas

para luces grandes.


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DESVENTAJAS

Se demora en construir a comparacin de otros sistemas. Requiere de encofrado. No son tan flexibles. Requiere de mas mano de obra pesada.

1.2. Losa maciza

Siendo elementos estructurales de concreto armado, de seccin transversal

rectangular llena, de poco espesor y abarcan una superficie considerable del

piso.

Sirven para conformar pisos y techos en un edificio y se apoyan en las vigas opantallas. Pueden tener uno o varios tramos continuos.

Tienen la desventaja de ser pesadas y transmiten fcilmente las vibraciones, el

ruido y el calor; pero son ms fciles de construir; basta fabricar un encofrado

de madera, de superficie plana, distribuir el acero de refuerzo uniformemente

en todo el ancho de la losa y vaciar el concreto.

Las luces de cada tramo se miden perpendicularmente a los apoyos; cuando

stos no sean paralelos, la luz del tramo ser variable y se considerar en la

direccin que predomina en la placa.

CARACTERISTICAS DEL USO


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La losa maciza se usa principalmente en casas habitacin, en claros

cortos.

Estn apoyadas directamente sobre vigas o sobre muros de carga.

El ancho de la losa o mejor llamado ESPESOR generalmente es de 10cm. hasta los 15cm. Dependiendo la distancias que se quiera cubrir.

Funcionan como diafragma en el momento de transmitir las cargas

laterales de un extremo a otro.

Son funcionales para pisos, entrepisos y techos.

Las varillas que se colocan en ambos sentidos van del No. 3 hacia

denominaciones mayores, segn las caractersticas de peso y claros

que quieras salvar, tambin pueden tener dobleces a 45 para lograrmayor resistencia y la distancia entre ellas generalmente es entre los 5 o

10 cm.

2.3 Losas colaborantes


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Es un sistema constructivo que funciona a base de planchas preformadas

hechas de acero estructural con proteccin galvnica, que le dan a la losa la

inercia que le permite soportar cargas muy altas. Actan tambin como

encofrado en el proceso de construccin.

El sistema cuenta tambin con conectores de corte, y una malla de

temperatura, que al fraguar forman una unidad (sistema compuesto acero-

concreto).

Forjado compuesto colaborante es una tecnologa usada para potenciar la

adherencia entre el acero y el hormign. Esta adhesin se da gracias al acero

galvanizado.


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Tipos:

INSTADECK

La Placa Colaborante Instadeck, se caracteriza por sus excelentes

propiedades estructurales, su diseo geomtrico incorporando un sistema de

unin longitudinal muy eficiente, seguro y de fcil instalacin debido a que

elimina el armado y desarmado de moldaje desmontable y reduce o elimina el

nmero de alzaprimas es una excelente solucin comparado con los sistemas

de losa de hormign armado tradicional. Ahorro de ms del 20% en el uso de

pernos conectores, con respecto a otras placas. El largo mximo est limitado

por la condicin de transporte y manipulacin (Mn. 1,50mMx. 15m), largos

superiores sujetos a consulta.


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PV3-RX

La Placa Colaborante PV3-RX se caracteriza por sus excelentes propiedades

estructurales orientada a proyectos de alta especificacin, lo que permite

alcanzar mayores luces sin alzaprimas, a la vez de conseguir mayor capacidad

de carga.

Su diseo geomtrico recoge los criterios internacionales incorporando un

sistema de unin longitudinal muy eficiente, segura y fcil de instalar.

El largo mximo est limitado por la condicin de transporte y manipulacin

(Mn. 1,50mMx. 15m), largos superiores sujetos a consulta.


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Ventajas:

Las placas de acero funcionan como estructura y encofrado a la vez. Esto

ahorra tiempo y material ya que evita la necesidad de los tradicionalesencofrados de madera.

-Reduce el espesor mnimo de una losa, por ello, la cantidad de concreto ycomo consecuencia, se ahorra en costos de material y mano de obra.-El techo puede tener formas no horizontales para fines arquitectnicos yseguir siendo igual de eficiente.-Es capaz de trabajar a traccin y compresin.-Se acomoda a un gran nmero de aplicaciones prcticas y a muchassituaciones diferentes de entrepiso para edificaciones.

-Resistencia estructural con menos peso.-Apariencia atractiva.-Construccin en todos los climas.-Calidad uniforme.-Facilidad constructiva.

Desventajas:

-La seguridad estructural: Que es la capacidad que tiene la losa para resistirbajo las cargas de servicio que se producen durante la exposicin al fuego.

-El aislamiento: Que es la limitacin del aumento de temperatura sobre la carano expuesta de la losa.-La integridad: Que es la capacidad de la losa de resistir la penetracin dellamas o gas caliente debido a la formacin de fisuras y aberturas.

1.3 SISTEMA VIGUETAY BOVEDILLA :

El sistema constructivo de vigueta y bovedilla est constituido por dos

elementos prefabricados, la vigueta y la bovedilla junto con la malla electro-soldada y con un recubrimiento de concreto.


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Vigueta:

Es una pieza prefabricada longitudinal resistente, que es ocupada para

soportar cargas en forjados de las cubiertas

Ventajas:

tiempo ahorro del 25% de tiempo en el armado de losa

madera reduccin del 25% en el uso de madera en obra concreto

concreto ahorro aproximado de concreto de 20% acero ahorro de 5% de consumo de acero corrugado de refuerzo.

Desventajas:

Frgil la bovedilla para luminarias

Requiere ms mano de obra para su ejecucin

Luces hasta 6M


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PROPUESTA

LUGAR : Sala Habich

Para poder plantear alguna modificacin, remodelacin o cambio en unaestructura ya construida; lo primero a tener en cuenta es el estado actual de laestructura de la SALA HABICH.

ESQUEMA ESTRUCTURAL DE LA SALA HABICHEN LA ACTUALIDAD

Hemos identificado sus principales caractersticas fsicas:su estructura; en la que resaltan las columnas, la losainferior y el techo. Las columnas poseen unacaracterstica interesante, varan su seccin de acuerdo alnivel. Las columnas de Sala Habich son continuasestructuralmente, y su ubicacin depende de cmo fueron

definidas en el Hall de la facultad.


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REPLANTEO

Esquema Estructural Propuesto De LosaColaboranteSala Habich

Encontramos en el tipo de losa elementos queson indispensables para su funcin:

1. Chapa colaborante.2. Malla a temperatura.3. Hormign4. Viga de apoyo

Estos cuatro elementos debemos ubicarlos ennuestra estructura para poder justificar nuestrotipo de losa: Losa colaborante.

SISTEMA MIXTO: LOSA COLABORANTE + LOSA MACIZA

Se propone como solucin estructural para el techo de la Sala Habich unsistema estructural mixto entre placa colaborante para el interior y losa macizahacia al borde.El sistema de losa colaborante se ubicar en la parte interna del saln mas noen el voladizo, esta parte interna sera enchapada con un falso techo paracubrir y proteger la placa metlica o chapa colaborante; entre la placacolaborante y el falso techo se colocaran los sistemas de conexin elctrica.


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Se elige la losa maciza comosistema complementario para losvoladizos ya que se busca crearuna sola placa monoltica entre el

concreto de la losa colaborante yla losa maciza aprovechando lamalla de temperatura que espropia del sistema colaborante ylas dos mallas del sistema macizo;e intersectando las mallas en lasvigas. As se busca generar unsolo bloque de concreto superior que en el medio inferior contara con unrefuerzo de placa metlica que es la loza colaborante.

RECOMENDACIONES

Es de suma importancia para cualquierconstruccin trabajar con los mejoresespecialistas en la tecnologa quenecesitamos desarrollar en nuestroproyecto. Por ende trabajaramos coningenieros estructurales con estudios

especializados en esta tecnologa: LosaColaborante.

Anlogo a trabajar con buenos especialistarequeriramos contar con materiales decalidad. En nuestro mercado dichatecnologa llego al Per entre la dcada delos 90 y el ao 2000; y fue insertada almedio por la empresa nacional Aceros

Procesados S.A. (sistema constructivo conplaca colaborante).

Se recomienda colocar un falso techo noinflamable para de este modo poderresolver los problemas que generan lasinstalaciones sanitarias y elctricas, ytambin para proteger la placa colaborante,que es la parte estructural de la losa queest expuesta a cualquier ataque.


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Se recomienda el mayor cuidado en el transporte y almacenamiento delmaterial en especial las planchas de Acero deck; que por ningn motivodeben ser colocadas en la superficie natural o el terreno; por el contrariose deberan colocar sobre maderas elevando de este modo el acero

estructural del piso.

Se recomienda dar uso a la SALA HABICH de sala de exposiciones dela facultad. Por ello, hacer el cerramiento lateral del ambiente con untratamiento tal que permita una excelente iluminacin lateral. Se puedetomar como referencia local el Lugar de la Memoria, que tambin haceuso de losas colaborantes.

Se recomienda un recubrimiento adicional de pintura anticorrosiva sobrelas planchas que deber estar especificado en los planos constructivospor el diseador. Entre estas tenemos: resinas Vinlicas o ImprimantesVinlicos, resinas epxicas Poliamidas y Resinas epxicas con Brea.

CONCLUSIONES

Los forjados de losa colaborante presentan una serie de ventajas derivadassobre todo de la rapidez de ejecucin, lo que los hace ideales paradeterminados edificios tales como construcciones moduladas de escuelas,edificios de oficinas, o cualquier edificio de construccin repetitiva. Tambinpueden usarse los forjados de losa colaborante en obra civil de pasospeatonales, pequeos puentes, cubriciones de depsitos o canales. La losacolaborante se utiliza bastante en todo tipo de edificacin industrial, tanto paraforjados como para cubiertas.

sistemas estructurales y propuesta para sala habich

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