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Cargas de vehiculos en los pisos industriales

Cargas de vehículos en los pisos industriales.

El procedimiento de diseño para cargas de vehículos involucra la determinación de los siguientes factores específicos de diseño:

  • Carga de eje máxima.
  • Número de repeticiones de carga.
  • Área de contacto de la llanta.
  • Espaciamiento de ruedas del eje más pesado.
  • Resistencia de la subrasante.
  • Resistencia de flexión del concreto MR.
  • Factor de seguridad.
  • Transferencia de carga en las juntas.

En los casos con largas separaciones de juntas, digamos juntas separadas a más de 4 ó 4.5 metros, el uso de barras pasajuntas en las juntas de contracción es muy recomendado, debido a que la transferencia de carga por trabazón de agregados no resultará efectiva al tener una junta o grieta que abra demasiado.

Para los casos de separaciones de juntas pequeñas, como de 3 metros pueden proveer una buena transferencia de carga si la junta o grieta no abre demasiado.

Si no se desea proveer transferencia de carga se puede incrementar el espesor de la losa en el área de la junta para mejorar su desempeño bajo la aplicación de la carga.

Normalmente se recomienda incrementar el espesor un 20%, sin embargo, esta práctica que era común en el pasado ya no lo es en la actualidad por lo complicado que esto resulta en la construcción.

El diseño del piso requiere que el tráfico sea estimado de forma correcta, incluyendo la siguiente información:

  • Magnitudes de las Cargas.
  • Frecuencias.
  • Configuraciones de los ejes de los vehículos que circularían en el piso.

La magnitud de las cargas cuantifica la fuerza actuante sobre el piso, mientras que la frecuencia se refiere al número de veces que una magnitud de carga dada es aplicada al concreto.

La falla provocada por la repetición de carga se le conoce como fatiga y también se manifiesta con agrietamiento. Adicionalmente la geometría de las llantas en los ejes afectan en la manera en que los esfuerzos son aplicados a la losa.

Complementos sobre las cargas.

Los datos de tráfico y cargas necesarios para el diseño del piso industrial de cierta nave pueden conseguirse de varias fuentes, por ejemplo, de otra nave o planta ya en operación, del departamento de mantenimiento, de ingeniería, operación y planeación, así como de las hojas técnicas de los fabricantes de los vehículos. Basados en esta información, un adecuado factor de seguridad puede ser seleccionado para determinar los esfuerzos de trabajo permisibles.

Para pisos, el factor de seguridad es la relación de la resistencia a la flexión del concreto (módulo de ruptura) entre el esfuerzo de trabajo a flexión, lo que puede entenderse como la capacidad total admisible que pueda ocurrir antes de la falla, con la resistencia utilizada.

El inverso del factor de seguridad (esfuerzo de trabajo dividido entre la resistencia a la flexión) se conoce como relación de esfuerzos y en estudios de fatiga, los valores de la relación de esfuerzos influyen en el número de repeticiones de carga permisibles.

Mientras la relación de esfuerzos se mantenga por debajo de 0.45, el concreto puede resistir un número ilimitado de repeticiones de carga sin presentar agrietamiento por fatiga (una relación de esfuerzos de 0.45 es equivalente a un factor de seguridad de 2.2).

Para relaciones de esfuerzo mayores de 0.45 (factor de seguridad menor que 2.2), la tabla 5.3-1 presenta el número máximo de repeticiones de carga que puede ser permitido sin causar agrietamiento por fatiga.

El factor de seguridad o su correspondiente relación de esfuerzo depende de la frecuencia de tráfico del montacargas más pesado.

Un factor de seguridad de 2.2 puede ser usado para todas las áreas del piso y en el caso de áreas muy grandes de piso puede resultar más económico el emplear diferentes factores de seguridad. La recomendación de la Asociación de Cemento Portland en materia de factores de seguridad es la siguiente:

Pisos o áreas con un gran número de repeticiones esperadas de montacargas, se recomienda diseñarlos con un factor de seguridad alto ( de 2.0 o superior) .

En otras áreas en donde se espere menor tráfico de montacargas se puede emplear un factor de seguridad entre 1.7 y 2.0.

En áreas no críticas, como áreas de almacenamiento sin un constante tráfico de montacargas, el factor de seguridad podrá ser de 1.4 a 1.7.

Esta flexibilidad en el diseño puede en ocasiones tener ventajas económicas al permitir áreas de menor espesor o el uso de concretos de menor resistencia, sin embargo, habrá también que considerar que este tipo de decisiones puede limitar el futuro uso del piso y posibles ampliaciones al proyecto.

Debido a la gran variación de tamaños, cargas de ejes y espaciamiento de las llantas de los montacargas, no es práctico proveer de gráficas de diseño para cada vehículo en específico.

Por consiguiente, dos gráficas de diseño, figuras 5.3-3 y 5.3-4, fueron preparadas y pueden ser usadas para configuraciones de carga y de ejes de la mayoría de los montacargas industriales que afectan el diseño de los pisos.

Las gráficas de diseño de espesores se presentan en su formato original y en las unidades en las que fueron desarrolladas, por lo que en su caso deben ser convertidas las unidades métricas a libras – pulgada antes de proceder al diseño de espesores por este método.

La figura 5.3-3 se emplea para montacargas equipados con ejes sencillos, es decir, ejes con una sola rueda de cada lado del eje, se entra a la gráfica con un esfuerzo de trabajo permisible por cada 1000 libras de carga en el eje.

Este esfuerzo de trabajo permisible es calculado por la división de la resistencia a la flexión del concreto entre el factor de seguridad y si es necesario entre el factor de junta y después dividir este resultado entre la carga del eje en kips (1 kips=1000 lb).

El factor de seguridad es obtenido por consideraciones de la relación de esfuerzos y las repeticiones de cargas, como provee la tabla 5.3-1

Para el caso de ejes dual, es decir, ejes equipados con doble llanta, las figuras 5.3-3 y 5.3-4 son usadas para determinar el espesor de la losa del piso.

Primero, se usa la figura 5.3-4 para convertir la carga del eje dual a un a carga equivalente de eje sencillo (el eje cargado es multiplicado por el factor F). Después, con la carga equivalente, se usa la figura 5.3-3 para determinar los esfuerzos de flexión en la losa.

El área de contacto de la carga se refiere al área de una llanta en contacto directo con la losa, sin importar el diseño o huella de la llanta.

Si los datos de la llanta no se conocen, el área de contacto puede ser estimada para el caso de llantas neumáticas dividiendo la carga de la llanta entre la presión de inflado y en el caso de ruedas sólidas, el área de contacto puede ser mas o menos estimada multiplicando el ancho de la llanta (en pulgadas) por 3 ó 4. Cuando el área de contacto de la llanta fue determinada, se usa la figura 5.3-5 para encontrar el área efectiva de contacto a usar en las gráficas de diseño.

Esta corrección se hace porque los esfuerzos en las losas provocados por pequeñas áreas de contacto son sobre estimados cuando se calculan por las teorías convencionales. Las bases para este ajuste fueron dadas por la teoría de Westergaard en 1925 (estos mismos ajustes son usados para cargas en postes discutidos más adelante).

En el uso de la figura 5.3-4 es necesario suponer un espesor inicial de losa; esto es un proceso de prueba y error que se debe comprobar al final con el diseño de espesor requerido.

El grado de corrección se incrementa a medida que el área de contacto llega a ser muy pequeña y el espesor de la losa incrementa.

Bibliografía


Referencias, créditos & citaciones APA:
Portal de arquitectura Arqhys.com. Equipo de redacción profesional. (2012, 12). Cargas de vehiculos en los pisos industriales. Escrito por: construccion. Obtenido en fecha , desde el sitio web: https://www.arqhys.com/construccion/cargas-pisos-industriales.html.

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