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Manual Técnico PC - Naves industriales
Naves industriales
Capítulo 12
Naves
S.
A.
industriales
cr
e
El sistema constructivo está diseñado para proyectos de más de 1000 m2 y
es sumamente flexible. Sus grandes claros entre columnas (hasta 31 m en
los marcos principales y 12 m en los marcos de amarre), permiten espacios
interiores sumamente amplios. Con ello se logra una distribución de planta
de gran amplitud, limpieza y funcionalidad. Pueden construirse naves
industriales con luces entre columnas aún mayores, en caso de que sea
conveniente para el proyecto específico.
to
El sistema de naves industriales y bodegas es un sistema de
construcción prefabricada para el techado y cerramiento de
grandes áreas, para su uso como bodegas de almacenamiento
e instalaciones industriales de todo tipo (por ejemplo: supermercados e instalaciones industriales).
Ahorro de formaleta en sitio
•
Reducción de mano de obra en sitio
•
Reducción del plazo constructivo así como de los
costos financieros y administrativos asociados.
on
•
Altos controles y estándares de calidad que además
posibilitan el uso rutinario de concretos de alto
desempeño tales como: concretos de alta
resistencia (CAD) de hasta f´c= 700 kg/cm2 para la
reducción de las secciones o incremento de la
rigidez; concretos autocompactantes (CAC), para la
mejora de los acabados, etc.
•
Uso rutinario del concreto preesforzado para la
económica solución de problemas difíciles de
resolver con concreto reforzado: vigas de grandes
luces, grandes voladizos, reducción de secciones,
control de agrietamiento y control de rigidez.
de
C
Los sistemas prefabricados para naves industriales y bodegas se basan en la
prefabricación independiente y ensamble en sitio de diversos elementos de
concreto de gran tamaño y con diseño estructural altamente optimizado. La
estructura primaria de este sistema está constituida por largueros de
concreto pre-esforzado, vigas de carga de techo postensadas de hasta 31 m
de luz entre columnas, vigas de amarre de techo, vigas canoa, columnas y
placas de fundación prefabricadas.
•
Pr
od
ut
os
Adicionalmente se emplean tensores de varilla en el techo para conformar
un diafragma flexible. Las naves industriales y bodegas pueden ser cerradas
empleando paneles estructurales y no estructurales según se requiera por
razones estructurales, arquitectónicas o funcionales.
Pueden emplearse otros componentes prefabricados cuando se requiera,
tales como fundaciones de pilotes, muros de retención para andenes y
mezzanines o entrepisos prefabricados.
A través de un apropiado análisis estructural puede identificarse la
idoneidad de integrar dichos subsistemas a la estructura primaria de las
naves, para evitar la construcción de más placas y columnas de las
requeridas.
Para detalles acerca de los subsistemas de pilotes, entrepisos, paneles de
cerramiento y muros de retención, refiérase a los capítulos 5, 8, 9 y 10
respectivamente. Este capítulo se centra en la descripción de la estructura
primaria del sistema de naves industriales y bodegas. Se presentan también
ayudas para el diseño y especificación, así como recomendaciones para el
almacenaje de las piezas y el proceso de construcción.
Los elementos que conforman los sistemas para naves industriales tienen
todas las ventajas que ofrece la prefabricación:
Las conexiones entre los componentes prefabricados de
las naves industriales pueden realizarse de acuerdo con
los cuatro tipos de conexiones que establece el Código
Sísmico de Costa Rica en su capítulo 12: Estructuras y
componentes prefabricados de concreto. No obstante,
el sistema ha sido concebido para que las conexiones
entre los elementos estructurales sean del tipo
húmedo, de tal manera que se cuente con un
comportamiento monolítico y redundante (para más
detalles, véanse tipos de conexiones, en el capítulo 13
sobre sistemas para edificios).
Productos de Concreto S.A. también ofrece soluciones
de naves industriales para casos especiales en los que la
operación y funcionamiento requiere de claros mayores
entre columnas. Con algunas variaciones al sistema y
empleando conexiones postensadas, pueden alcanzarse luces de hasta 36 m entre columnas.
143
Mediante el empleo de vigas I, se han construido
instalaciones de hasta 50 m de luz, además de
pendientes mayores en los techos y conexiones
postensadas.
•
ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and
Commentary: Establece los requisitos mínimos para el diseño
estructural de elementos de concreto reforzado y preesforzado sujetos
a cargas de flexocompresión, torsión, tensión y cortante.
•
Normas de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE 37-02).
•
Manual de Diseño del Instituto del Concreto Prefabricado (PCI
Handbook).
S.
A.
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
12.3 Criterios para uso y especificación
Concreto reforzado y concreto preesforzado
Concreto: El concreto utilizado en la planta de
Productos de Concreto S.A. tiene una resistencia
mínima a la compresión a los 28 días de 280 kg/cm2
para fundaciones reforzadas y de 350 kg/cm2 para
otros elementos reforzados. En el caso de los
elementos pretensados (con excepción de la Losa
Lex) la resistencia a los 28 días es de 700 kg/cm2. En
el caso de la Losa Lex la resistencia mínima a la
compresión es de 420 kg/cm2 .
to
Fig. 12.1 Diseño sin agrietar de elementos preesforzados para cargas de servicio
y
C
•
cr
e
12.1 Materiales
on
Nave industrial Abopac, récord nacional en concreto, por sus
luces de 50 metros
Los sistemas prefabricados para naves industriales hacen uso extensivo de
la tecnología del preesforzado para la solución de los problemas de
ingeniería. Algunos componentes, como las vigas de techo, los largueros de
techo, las vigas de entrepiso, los paneles de cerramiento y los entrepisos
utilizan de rutina el acero preesforzado, ya sea para el control de
deflexiones, control de agrietamiento, reducción de las secciones y del peso,
incremento de la rigidez o una combinación de los anteriores. Existen
diversas filosofías para el diseño de elementos del concreto preesforzado,
pero la más usual consiste en garantizar que las secciones estén sin
agrietamiento por flexión para las cargas de servicio (ACI 3018-08, Capítulo
18).
Cemento: El cemento está conforme a la especificación del Reglamento Técnico de Cementos de
Costa Rica RTCR 383:2004.
Agregados: Los agregados están conforme a la
especificación ASTM C-33.
Pr
od
ut
os
•
•
Refuerzo: El acero de preesfuerzo está conforme a
la especificación ASTM A-416 (Grado 270) y el acero
de refuerzo de acuerdo con ASTM A-706 y ASTM A615 y sus equivalentes en las normas nacionales
INTECO.
e
cgc
cgs
P
y
x
x
cgc
Pec
I
P
A
P Pec
+
I
A
e
=
+
cgs
P
y
=
+
P
de
•
x
x
P
P
A
Pec
I
Mc
I
•
Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-2010):
Establece las cargas vivas mínimas, los requisitos
sísmicos de diseño de componentes prefabricados y
edificaciones.
Esto tiene importantes implicaciones en la economía de las soluciones y en
los supuestos de los métodos de análisis estructural. Una primera
consideración será que para el análisis estructural para cargas
gravitacionales, será apropiado usar en vigas el momento de inercia de la
sección sin agrietar (Ig). Para el análisis sísmico por los métodos estático o
dinámico puede usarse un momento de inercia de alrededor de 0.80Ig, con
el objeto de tomar en cuenta que existe agrietamiento localizado en las
zonas de rótulas plásticas.
•
Código de Cimentaciones de Costa Rica, Editorial
Tecnológica de Costa Rica, 2 edición: Establece los
requisitos de diseño geotécnico de cimentaciones
superficiales, cimentaciones profundas y muros de
retención para su uso en edificios.
En relación a la rigidez, es importante mencionar que los concretos de los
componentes preesforzados usualmente tendrán resistencias a los 28 días
superiores a los concretos normales, en el orden de los 420 a 700 kg/cm2. El
módulo de elasticidad del concreto debe ser empleado en forma apropiada
en el análisis estructural.
12.2 Normativa vigente
144
Manual Técnico PC - Naves industriales
Vigas de techo y pendientes de techo
Diafragmas de entrepiso
Las vigas de techo, que pueden ser de alma abierta o cerrada, son
sumamente esbeltas debido al uso del concreto preesforzado y
poseen un alto valor estético. Cuando son de alma abierta
facilitan a la vez las instalaciones eléctricas y mecánicas. Estas
vigas soportan los largueros preesforzados de sección T, los que a
su vez soportan la cubierta metálica (que por lo general es de
canaleta estructural o sistemas similares con o sin capas de
aislante térmico). Dependiendo de la capacidad hidráulica y
juntas del sistema de cubierta empleado, se puede trabajar con
pendientes de techo de entre un 6% y 14%. Si se emplea el sistema
con vigas de alma abierta se requiere fijar la pendiente a un 14%.
La cubierta de techo descansa en sus puntos más bajos en vigas
canoa, que cumplen una doble función como canoas y como vigas
de amarre del sistema estructural.
Cuando se proyectan mezzanines es importante tener en
consideración que los diafragmas compuestos por entrepisos
prefabricados PC y sobrelosa colada en sitio pueden ser
considerados como diafragmas rígidos. Como en todo diafragma,
su resistencia debe ser verificada con los métodos establecidos en
el Código sísmico de Costa Rica o el capítulo 21 del ACI 318-08.
to
cr
e
Viga de techo de alma abierta al 14%.
Viga canoa
Viga canoa
de
Conexiones viga-columna
Fig. 12.3 Nave industrial con luces de hasta 31 m y marcos cada 12 m
Viga canoa
Viga canoa
Columna típica
Tipologías constructivas básicas
C
Viga canoa
12.4 Ayudas de diseño para naves industriales
on
Fig. 12.2 Marco típico con vigas de alma abierta
y pendiente del 14% en techos
S.
A.
El buen comportamiento de sencillas conexiones en concreto
contrasta con el complicado detallado que se requiere para
garantizar conexiones apropiadas en sistemas compuestos por
elementos de acero estructural. Es fundamental rigidizar el
diafragma flexible de techo mediante el empleo de tensores de
techo.
Pr
od
ut
os
Productos de Concreto S.A. ha demostrado a través de pruebas
estructurales de nudos viga-columna realizados en el Laboratorio
Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LANAMME) que
las uniones viga-columna con base en elementos prefabricados
detalladas adecuadamente pueden alcanzar ductilidades iguales
o superiores a las estructuras coladas en sitio, con niveles de daño
consistentemente menores. La experiencia a nivel mundial
respalda estos resultados.
En el caso de las naves industriales de PC, el diseñador puede
emplear ductilidades globales como las especificadas por el
Código Sísmico de Costa Rica para estructuras de concreto
reforzado.
Pruebas estructurales realizadas en el LANAMME.
Columna
Viga canoa
Viga canoa
Columna portón PV
cúspide invertida
Columna portón
PV-PH cúspide
Columna
Columna PV
cúspide plana
PV
Viga portón
Nave industrial con luces de hasta 31 m y marcos cada 12 m, con viga de
techo de alma abierta en colocación invertida y paneles verticales de
cerramiento en los ejes externos.
145
Naves industriales
El uso del preesfuerzo en los sistemas de naves industriales
permitirá la solución económica de espacios con grandes luces o
grandes voladizos que de otra forma presentarían deflexiones
significativas si se resuelven con concreto reforzado
convencional.
Fig. 12.3 (continuación)
Tabla 12.1 Geometrías disponibles para la losa de la placa
Pendiente 6% a 14%
Viga Amarre
Viga Techo
Columna
Lex
Panel
Viga Techo
Doble Tee
Vigas Canoa
Columna
Proyección de placas prefabricadas
S1 (m3)
S2 (m3)
1.80
1.80
3.24
0.97
0.97
2.10
2.10
4.41
1.54
1.54
2.40
2.40
5.76
2.30
2.30
2.70
2.70
7.29
3.28
3.28
3.00
3.00
9.00
4.50
4.50
2.10
2.40
5.04
1.76
2.02
2.40
2.70
6.48
2.59
2.92
2.70
3.00
8.10
3.65
4.05
Ap = Área de la placa S1 = Módulo de sección, dirección corta
S2 = Módulo de sección, dirección larga
A
Dimensiones
para referencia
a la tabla y
geometría de
un manguito
B
En naves industriales de concreto es usual y conveniente que los
apoyos al terreno se consideren empotrados. Por lo tanto, se
requiere una conexión de momento entre las columnas y las
placas de fundación, la cual se logra a través de un manguito o
especie de candelero previsto en la placa en el que se inserta la
columna. La junta se llena con concreto fluido con aditivo
estabilizador de volumen. Alternativamente, puede emplearse
una conexión húmeda ciega (véase capítulo 13 sobre edificios
prefabricados).
de
C
on
Advertencia: Las tablas y figuras siguientes constituyen
ayudas de diseño para el dimensionamiento preliminar. Es
responsabilidad del diseñador estructural la revisión de
demandas ante carga laterales de viento y sismo, así como la
verificación de los desplazamientos laterales permitidos. Entre
sus opciones, el diseñador puede incorporar al sistema paneles
verticales que actúen como muros estructurales prefabricados
en aquellos puntos donde lo juzgue apropiado.
Ap (m2)
to
A continuación se presentan los principales elementos que
conforman el sistema de naves industriales, con ayudas de
diseño y detalles pertinentes para la proyección de estructuras.
B (m)
cr
e
Nave industrial con luces de
hasta 31 m y marcos cada 12
m, con viga de techo de alma
llena invertida y Lex-panel
como cerramiento en los ejes
de amarre.
A (m)
S.
A.
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
Placas de fundación
Pr
od
ut
os
Son elementos capaces de transmitir las cargas axiales los
cortantes y los momentos flectores al suelo. Se fabrican en
sección variable de 15 a 30 cm de espesor. Las dimensiones de
estas placas se han estandarizado y se muestran en la siguiente
figura.
Las dimensiones B x L de las placas de fundación dependerán de
la capacidad soportante del suelo y de las fuerzas que son
transmitidas por la estructura. Serán críticas las combinaciones
de carga que induzcan altas cargas axiales, altos momentos
flexionantes en combinación con altas cargas axiales y altos
momentos flexionantes en combinación con bajas cargas
axiales (volteo).
Fig. 12.4 Dimensiones de placas de fundación
3.000 m
Fig. 12.5 Detalle típico de fundación con placa prefabricada
para nave industrial
0.550 m
0.550 m
Columna
prefabricada
NPT 0+000
0.650 m
0.300 m
1.450 m
0.650 m
3.000 m
1.250 m
0.900 m
0.850 m
0.300 m
0.050 m
Relleno con mortero
estabilizador de volumen
Caja de registro
Calza para nivelar
Placa de fundación
prefabricada
0.020 m
5 cm de concreto pobre
colado inmediatamente
después de la excavación
Variable
Columna principal
146
Manual Técnico PC - Naves industriales
0.175 m 0.175 m
NPT
Columna de pared
prefabricada
0.200 m
S.
A.
Rellenar
con mortero
con estabilizador
de volumen
Calza para nivelar
de 2 cm
1.000 m
to
0.800 m
NPT
0.050 m
Como cada vez son más frecuentes altas cargas de
techo, se presentan en la figura 12.7 diagramas de
interacción para columnas de 40x40 cm, 40x55 cm y
55x55 cm de sección llena. Cuando se emplean paneles
horizontales no estructurales, las columnas se fabrican
con una llave que permite la inserción de los paneles.
Estos diagramas de interacción pueden usarse en forma
segura para predecir la capacidad a flexión de columnas
con llaves (sección I), si las cargas axiales son bajas.
Cuando se comporten como columnas, rara vez se
requerirán cuantías de acero superiores al 1 - 2%.
cr
e
Sello de concreto pobre
1.280 m x (0.830 m)
Columna de pared
de
C
on
Una vez establecidas las dimensiones de las placas puede emplearse la
tabla 12.2 para determinar si las placas estándar pueden resistir las fuerzas
internas de: a) flexión de la losa, b) cortante en la losa y c) capacidad por
punzonamiento. En caso de que la capacidad a flexión sea insuficiente
pueden construirse placas con cuantías de acero longitudinal mayores. En
naves industriales rara vez controlan los criterios de punzonamiento.
Columnas
Pr
od
ut
os
Pueden ser detalladas como elementos de ductilidad local moderada u
óptima. La unión con la viga de techo y con las vigas de amarre se detalla
como una conexión húmeda según el apartado 12.4b del CSCR-2010.
Las columnas de naves industriales con frecuencia tienen cargas axiales
bajas, por lo que se comportan esencialmente como vigas, según la
definición del CSCR. Las dimensiones de las columnas están controladas
principalmente por aspectos constructivos (dimensiones mínimas del nudo
para la instalación de las vigas) y por las limitaciones a los desplazamientos
laterales producidos por las acciones sísmicas.
Dependiendo de la tipología constructiva (con viga de
techo colocada normalmente o en forma invertida) las
columnas pueden tener una cúspide plana o cúspide
invertida, como se muestra en la figura 12.8.
En la figura 12.9 se presentan los accesorios estándar
para columnas: gazas para el izaje y ductos u otros
dispositivos para el apuntalamiento temporal.
El acabado de las columnas es rugoso en la base, para
mejorar la adherencia entre la columna y el concreto de
relleno de los manguitos de las placas prefabricadas.
Tabla 12.2 Capacidades de las placas estándar
Sección de la
columna
Ancho externo del
manguito (cm)
Largo externo del
manguito (cm)
Capacidad máxima a
flexión de la losa fMn
(T-m/m)
Capacidad a cortante por
punzonamiento fVn (Ton)
Capacidad máxima a
cortante de la losa fVn
(Ton/m)
40 x 40
80
80
9.28
122
14.5
40 x 55
80
95
9.07
128
14.1
55 x 55
95
95
9.07
136
14.1
La resistencia de las placas es de f´c = 280 kg/cm2. Las capacidades a flexión y cortante de la losa se dan en la cara del manguito. Se emplean factores de reducción de carga de 0.9
para flexión y 0.75 para cortante. EL espesor de la placa y su refuerzo corresponden al diseño estándar.
147
Naves industriales
Fig. 12.6 Columnas llenas sin llaves
y columnas sección I (con llaves)
Fig. 12.5 (continuación)
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
Pr
od
ut
os
de
C
on
cr
e
to
S.
A.
Fig. 12.7 Diagramas de interacción para columnas según cuantía de acero
Las columnas pueden construirse con ménsulas para el
soporte de vigas que permiten el tránsito de grúas
viajeras. Las secciones estándar de columna se
muestran en la tabla 12.3.
Fig. 12.8 Cúspide de las columnas
Cúspide de las columnas:
a) plana
b) invertida
148
Manual Técnico PC - Naves industriales
Propiedades de la sección
Área
transversal
Ac (cm2)
Sección transversal
Inercia lxx (cm4)
lxx = 5.55 x 105
0.550 m
0.40 x 0.55 m
2200
lyy = 2.93 x 105
Peso por
metro
lineal
(kg/m)
xc = 20.0
350
550
350
756
350
175
350
126
yc = 27.5
cr
e
lxx = 7.63 x 105
0.55 x 0.55 m
0.550 m
de
0.350 m
xc = 27.5
3025
on
0.550 m
C
Columnas (C)
Resistencia a
compresión f´c
(kg/cm2)
to
0.400 m
Ubicación
del
centroide
yc (cm)
S.
A.
Elemento
Especificación
lyy = 7.63 x 105
yc = 27.5
lxx = 7.15 x 105
xc = 10.0
700
lyy = 2.33 x 105
yc = 17.5
lxx = 6.70 x 105
xc = 10.0
0.200 m
Pr
od
ut
os
De pared
0.090 m
0.005 m
0.350 m
0.005 m
0.090 m
502
0.200 m
lyy = 1.30 x 105
0.060 m
yc = 17.5
Usada cuando se requiere buques de
portón.
0.550 m
variable
0.550 m
0.640 m
0.550 m
variable
0.400 m
149
Naves industriales
Tabla 12.3 Secciones estándar de columnas
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
Fig. 12.9 Accesorios para izaje y apuntalamiento provisional de las columnas
G1
G2
0.84
parte rugosa
Gazas de izaje
S.
A.
Ducto de apuntalamiento
D1
Ductos de apuntalamiento
D2
2.50m
cr
e
Puntal
Puntal
to
D1
D1
NPT2
2.50m
hcalza
h desplante
hcalza
h losa
on
h losa
NPT 1
Apuntalamiento provisional de las columnas
Las posiciones de los ductos y gazas son establecidas según se requiera
en el proyecto específico, e indicadas en los planos de taller de las columnas
La viga de techo de alma abierta es
un elemento muy versátil y
eficiente desde el punto de vista
estructural y de alto valor estético.
Pr
od
ut
os
Las vigas de techo se pueden
disponer en diferentes orientaciones, según las necesidades de
cada proyecto. Puede ser empleada
en posición normal o en forma
invertida, de tal manera que se
eliminen las canoas internas o se
reduzca su cantidad. Siempre se
emplea una pendiente de techo del
un 14% cuando el alma es abierta.
La viga de alma abierta permite resolver luces
desde los 18 m hasta los 31 m. La geometría de
las vigas de alma abierta se muestran en las
tablas 12.5 y 12.6. Para luces superiores a los 24
m se utilizan bracones para estabilización
lateral de la cuerda inferior (fig. 12.10). La
cuerda inferior de la viga de techo se postensa
antes del montaje y se diseña para mantenerse
sin agrietamiento, incluso para las cargas del
servicio.
de
Vigas de techo de alma abierta
C
Acabado rugoso de la base
de la columna
En caso de ser necesario, debido a
uso mixto de las instalaciones o por
otras razones, las vigas pueden ser
rellenas. En ese caso y si la lámina
de techo seleccionada lo permite
pueden emplearse pendientes de
techo aún menores (véanse vigas
de techo de alma llena “VTL”).
ancho ala
(m)
0.50
altura en
transición
Viga de techo de alma abierta (Virendel)
Tabla 12.4 Geometría de los elementos de viga de techo alma abierta
Cuerda superior
espesor
alma (m)
0.12
altura ala
(m)
0.08
Cuerda inferior
altura en
transición (m)
0.05
ancho del ala
ancho
(m)
0.12
altura
(m)
0.20 y 0.30
La altura cambia a 0.30 m cuando
a VT es de 24 m o mayor
altura del
alma
ancho
altura
espesor del alma
150
altura
total (m)
0.35
Manual Técnico PC - Naves industriales
Altura máxma (m)
Al centro, constante en la familia
Orientación
normal
Familia 20 a 23
m
Luz c.a.c. de
columnas (m)
Altura de la cuerda
inferior (m)
Luz libre (m)
Lv: Longitud de
la viga (m)
hext: Altura en bext: longitud del
el extremo (m) bloque extremo (m)
20
0.20
19.45
9.7
0.837
0.415
21
0.20
20.45
10.2
0.767
0.915
22
0.20
21.45
10.7
0.697
1.415
23
0.20
22.45
11.2
0.627
1.025
2.195
S.
A.
Familia de
vigas
0.300 m Proyección
de vértice
0.130 m
2.195 m
Proyección
de vértice
hext
to
0.100 m
0.090 m
7.520 m
bext
Orientación
normal
Familia 24 a
28 m
Luz c.a.c. de
columnas (m)
Altura de la cuerda
inferior (m)
Luz libre (m)
24
0.30
23.45
11.7
0.837
0.415
25
0.30
24.45
12.2
0.767
0.915
2.596
26
27
Proyección
de vértice
hext
Altura máxima (m)
Al centro, constante en la familia
Orientación
normal
Familia 20 a 23
m
25.45
12.7
0.697
1.415
0.30
26.45
13.2
0.627
1.025
0.30
27.45
13.7
0.678
1.375
0.300 m
2.766
Proyección
de vértice
0.130 m
2.596 m
0.150 m
0.090 m
9.670 m
Pr
od
ut
os
bext
Familia de
vigas
0.30
de
28
Lv: Longitud de la hext: Altura en el bext: longitud del
viga (m)
extremo (m)
bloque extremo (m)
on
Altura máxima (m)
Al centro, constante en la familia
C
Familia de
vigas
cr
e
Lv
Herraje para bracón
Lv
Luz c.a.c. de
columnas (m)
Altura de la cuerda
inferior (m)
Luz libre (m)
Lv: Longitud de la
viga (m)
hext: Altura en el bext: longitud del
extremo (m)
bloque extremo (m)
29
0.30
28.45
14.2
0.778
0.63
30
0.30
29.45
14.7
0.708
1.13
31
0.30
30.45
15.2
0.638
0.63
Proyección
0.300 m de vértice
0.130 m
2.766 m
hext
0.150 m
bext
10.120 m
0.090 m
Herraje para bracón
Lv
151
Naves industriales
Tabla 12.5 Familias de vigas de alma abierta para su colocación en posición normal
Se consideran a) una junta central de 10 cm, b) columnas de 55 cm de ancho y c) apoyo de 2.5 cm dentro de la columna
Tabla 12.6 Familias de vigas de alma abierta para su colocación en posición invertida
Se consideran a) una junta central de 10 cm, b) columnas de 55 cm de ancho y c) apoyo de 2.5 cm dentro de la columna
Altura máxima (m)
bext: longitud hext: Altura htop: Altura btop: longitud
Familia de
Luz c.a.c. de Altura de la cuerda
Luz libre
Lv: Longitud de
del bloque
Al centro, constante en
del bloque
en el extremo en el extremo
vigas
columnas (m)
inferior (m)
(inclinada) (m)
la viga (m)
superior (m)
extremo (m)
la familia
extremo (m)
superior (m)
Orientación
invertida
Familia 24 a
28 m
2.596
24
0.20
23.68
11.81
0.831
0.449
0.831
0.211
25
0.20
24.69
12.32
0.761
0.949
0.761
0.731
26
0.30
25.70
1282
0.791
1.449
0.791
1.223
27
0.30
26.71
13.33
0.721
28
0.30
27.72
13.83
0.651
Lv
Proyección
de vértice
0.300 m
9.670 m
0.130 m
S.
A.
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
1.059
0.721
0.853
1.559
0.651
1.372
to
2.596 m
bext
0.090 m
Proyección
de vértice 0.300 m
0.130 m
9.670 m
Lv
on
2.596 m
cr
e
hext
htop
0.090 m
C
btop
29
Orientación
invertida
Familia 29 a
31 m
30
0.30
28.73
14.34
0.877
0.834
0.877
0.584
0.30
29.74
14.84
0.807
1.334
0.807
1.104
30.75
15.35
0.737
0.834
0.617
0.630
Pr
od
ut
os
2.766
de
Altura máxima (m)
bext: longitud hext: Altura htop: Altura btop: longitud
Familia de
Luz c.a.c. de Altura de la cuerda
Luz libre
Lv: Longitud de
Al centro, constante en
del bloque
en el extremo en el extremo
del bloque
vigas
columnas (m)
inferior (m)
(inclinada) (m)
la viga (m)
la familia
extremo (m) superior (m)
superior (m)
extremo (m)
31
0.30
Lv
0.300 m
10.105 m
Proyección
de vértice
0.130 m
2.76 m
hext
bext
0.090 m
Proyección
de vértice
0.130 m
0.300 m
10.105 m
Lv
2.76 m
htop
0.090 m
152
btop
Manual Técnico PC - Naves industriales
Las vigas de techo usualmente se transportan en mitades y son
ensambladas y postensadas en sitio como se muestra en la figura 12.11.
Eje principal
0.050 m
Fig. 12.11 Ensamblaje y postensado en sitio
0.025 m
Viga de techo
prefabricada
Viga techo
prefabricada
0.10 m
Tubo cuadrado
to
Herraje previsto
en viga techo
0.120 m
0.350 m
2 Var. #4 a
colocar en sitio
cr
e
Fig. 12.12 Detalle de unión central de las vigas alma abierta
0.300 m
Viga de techo
prefabricada
on
Viga de techo
prefabricada
2 var.#4 a
colocar
en sitio
S.
A.
Larguero
prefabricado
2 Var. #4 a
colocar en sitio
de
Pr
od
ut
os
Var. #3 a colocar
en sitio
C
Viga de techo
prefabricada
Herraje previsto
en viga de techo
para bracón
La viga de techo de alma abierta posee varillas de refuerzo
en los extremos, según sea necesario, para realizar una
conexión húmeda con las columnas en detalles de conexión
tal como el que se muestra en la figura 12.13.
0.100 m
Fig. 12.13 Conexión viga-columna típica
2 cabos de
var. #3 (L=0.31 m)
Junta a colar
en sitio
0.025 m
Refuerzo según diseño
0.010 m
Herraje previsto
en canoa
Proyección de
viga canoa
3 aros #3
@ 0.10 m
Aros a colocar
en sitio
Refuerzo
según diseño
Varillas previstas
en viga canoa
Viga techo
prefabricada
Columna prefabricada
153
Naves industriales
Fig. 12.10 Detalle de instalación de bracones al centro del
claro para luces mayores que 24 m.
Vigas de techo de alma llena
Tabla 12.7 Familia de vigas de alma cerrada para su colocación en posición normal
Por todo esto, cuando se empleen vigas de alma llena
con pendientes bajas, son recomendables las láminas
de tipo cosido con conexión mediante clips.
Largueros
Orientación
normal
Familia 19 a
23 m
1.40
Orientación
normal
Familia 24 a
28 m
1.55
Orientación
normal
Familia 29 a
31 m
1.70
hext
bext
31
Fig. 12.14 Dimensiones de los largueros
Espesor del ala
Altura
del centro
Altura
del extremo
Ancho de ala
Ancho del alma
Dimensiones (m)
Extremo
Centro
Altura
0.20
0.40
Ancho del alma
Variable
0.05
Ancho del ala
0.35
0.35
Espesor del ala
0.05
0.05
154
7.2
7.7
8.2
8.7
9.2
9.7
10.2
10.7
11.2
11.7
12.2
12.7
13.2
13.7
14.2
14.7
0.818
0.788
0.758
0.728
0.848
0.818
0.788
0.758
0.728
0.848
0.818
0.788
0.758
0.728
0.848
0.818
30.45
15.2
0.788
0.300 m
hmax
Herraje para bracón
Lv
Tabla 12.8 Familia de vigas de alma cerrada para su colocación en posición invertida
Altura máxima
Luz c.a.c. de
Familia de (m) al centro,
columnas
vigas
constante en la
(m)
familia
Orientación
normal
Familia 15 a
18 m
1.25
Orientación
normal
Familia 19 a
23 m
1.40
Orientación
normal
Familia 24 a
28 m
1.55
Orientación
normal
Familia 29 a
31 m
1.70
de
Pr
od
ut
os
Usualmente se emplean con láminas de techo del tipo
canaleta estructural o bandeja cosida con o sin
asilamiento. Pueden ser empleados en luces menores si
esto resulta necesario. Pueden ser diseñados para
cargas mayores cuando así se requiera.
14.45
15.45
16.45
17.45
18.45
19.45
20.45
21.45
22.45
23.45
24.45
25.45
26.45
27.45
28.45
29.45
0.090 m
C
Los largueros son elementos de concreto pretensado de
sección variable T altamente optimizados para
distancias entre marcos de 12 m, separaciones de 3 a
3.42 m y cargas normales (hasta 35 kg/m de sobrecarga
permanente y 40 kg/m de carga temporal).
1.25
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
S.
A.
Además, cuando las pendientes son bajas, la succión
ocasionada por el viento se vuelve crítica y puede
ocasionar el barrido de los tornillos de fijación de la
lámina.
Orientación
normal
Familia 15 a
18 m
to
Esta viga de techo permite bajar las pendientes de
techo a 6%. En dicho caso, el diseñador debe seleccionar
un tipo de lámina de techo adecuado para la pendiente
y longitud de techo de tal manera que inhiba las
filtraciones. La lámina de techo debe sellar
adecuadamente y tener una capacidad hidráulica
apropiada.
Lv: Longitud hext: Altura
Altura máxima (m) al
Familia de
Luz c.a.c. de
Luz libre (m) de la viga
centro, constante en la
en el
vigas
columnas (m)
(m)
familia
extremo (m)
cr
e
La viga de techo de alma cerrada es conveniente cuando
el uso de la nave industrial implica particiones livianas
ubicadas sobre los ejes de los marcos. Mediante el uso
de esta viga se reduce el área a cerrar, así como la
necesidad de cerrar los buques que existen en la viga de
alma abierta.
on
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
htop:
hext: Altura
Altura en el
en el
extremo
extremo
superior
inferior (m)
(m)
Luz libre
(m)
Lv:
Longitud de
la viga (m)
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
14.48
15.48
16.48
17.48
18.48
19.48
20.49
21.49
22.49
23.49
24.49
25.50
26.50
27.50
7.21
7.71
8.21
8.72
9.22
9.72
10.22
10.72
11.22
11.72
12.22
12.72
13.22
13.72
0.812
0.782
0.752
0.722
0.842
0.812
0.782
0.752
0.722
0.842
0.812
0.782
0.752
0.722
0.818
0.788
0.758
0.727
0.848
0.818
0.788
0.758
0.727
0.848
0.818
0.788
0.758
0.727
29
28.50
14.23
0.842
0.848
30
29.50
14.73
0.812
0.818
31
30.50
15.23
0.782
0.788
hmax
hext
bext
0.090 m
Herraje para bracón
Lv
htop
0.090 m
hmax
Lv
Herraje para bracón
btop
Manual Técnico PC - Naves industriales
Eje principal
Soldadura continua
tipo filete E-6013
de 3/16” espesor
Herraje previsto
en larguero
prefabricado
0.05 m
0.025 m
Los principales accesorios de los largueros son uno o dos tubos industriales
instalados en su ala, para la conexión con la cubierta de techo, y cajas o
aberturas en aquellos largueros que se ubican entre los tensores de techo,
para que estos puedan pasar sin problemas entre ellos.
Fig. 12.16 Detalles de ubicación del tubo industrial
para la lámina de techo
Larguero
prefabricado
0.060
0.025
Viga techo
prefabricada
Sección por
línea de centro
Var. #5
cr
e
Angular de
0.0381 x 0.0381
x 0.00635 m
0.200 m
Var. #5
Var. #5
Soldadura
continua
E-6013
Sección por
extremo
to
Detalle de conexión larguero-viga de techo
S.
A.
Larguero
prefabricado
on
0.200 m
C
Eje de simetría
0.08
0.36
de
Caja para la ubicación
de tensores
0.20
Viga canoa
0.075 m
0.00635 m
Pr
od
ut
os
0.06 m
0.038 m
0.015 m
Angular de
X0.00635m
0.05x0.05
Soldadura continua
tipo flete E-6013
de 3/16” espesor
La viga canoa cumple una doble función, pues también funciona como viga
de amarre estructural. Es un elemento pretensado que se mantiene en
compresión para las cargas de servicio. Esto le provee de mayor rigidez que
un elemento reforzado y además impide las filtraciones del agua que
canaliza. Incluye previstas para la conexión de los bajantes.
Agujero o0.01905m
Fig. 12.17 Vista transversal de la viga canoa
0.550m
Herraje previsto en
larguero prefabricado
Proyección
de cubierta
0.380m
Herrajes a
colocar en sitio
Tensor de
Var. #5
de 0.080m
a 0.110 m
1.200m
Herrajes a colocar
en sitio
Larguero prefabricado
0.121m
Viga de techo
prefabricada
155
Naves industriales
Fig. 12.15 Detalles de conexiones de largueros y tensores
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
Fig. 12.18 Detalles típicos de conexión viga canoa - columna
Junta a colar en sitio
Viga techo
prefabricada
Ganchos #6 @0.100m
a colocar en sitio
antes de ubicar canoas
1 #6 Long=0.350m
0.480m
0.025m
0.480m
Acero según diseño
Varillas previstas
en viga canoa
Viga canoa
prefabricada
Acero según diseño
Viga techo
prefabricada
0.030m
0.025m
0.025m
0.360m
0.085m
0.030m
Viga canoa
prefabricada
cr
e
to
Columna
prefabricada
1 #6 Long = 0.350m
S.
A.
Aros a colocar en stiio
Viga canoa
prefabricada
Viga de amarre
on
Se utilizan cuando la viga de techo se emplea invertida para amarrar los marcos en su cumbrera. En estos casos usualmente es necesaria
la utilización de vigas de amarre cerca de las cumbreras de los pórticos para controlar los desplazamientos producto de cargas sísmicas.
Las vigas de amarre son elementos reforzados sección I.
ancho, b
(m)
altura de sección,
hs (m)
0.28
0.60
0.40
0.915
longitud, L
(m)
C
Fig. 12.19 Detalles de vigas de amarre
Pr
od
ut
os
de
variable
proyección
panel vertical
2U#8 a
traslapar
4 varillas según diseño
a colocar en sitio
L = 2.80 m
2.35
0.45
Junta
a colar
en sitio
Viga amarre
prefabricada
Aros
a colocar
en sitio
Columna principal
prefabricada
156
Inyectar ductos
con mortero
Inyectar ductos
con mortero
Manual Técnico PC - Naves industriales
Se utilizan cuando se requiere emplear paneles horizontales de 6 m de longitud o bien para crear buques de portones en paredes de
paneles horizontales. Es un elemento auxiliar para soporte lateral de paneles. Se inserta en una placa de fundación y se conecta a la
viga de amarre o a la viga canoa.
Fig. 12.20 Detalles de columnas de pared
D1
Ducto de apuntalamiento
Herraje previsto
en viga canoa
Ducto de izaje
Ducto de izaje
Pañuelo 1.27cm
de espesor
1 barra lisa #6 L=0.400m
con rosca, arandela y tuerca
en el extremo
Viga canoa
prefabricada
Herraje previsto
en columna pared
Placa de 0.10m x 0.125m
en 0.0127m (½”) de espesor
0.175m
Placa de 0.150 m
0.0150 m en 0.0127 (½”) de espesor
Viga amarre
prefabricada
cr
e
0.365m
0.035m
0.175m
0.150m
Proyección
columna pared
Viga amarre
prefabricada
Angular
2”x2”x3/8”
0.010m
0.055m
to
Angular
2”x2”x3/8”
Ducto para inyectar
mortero fluido
Columna
de pared
prefabricada
0.70
S.
A.
0.70
Herraje previsto
en columna pared
Conexión típica viga de
amarre-columna de pared
on
Columna pared
prefabricada
1 Barra lista #6 L = 0.425m
con rosca, arandela
y tuerca en el extremo
C
Conexión típica viga canoa-columna de pared
0.100m
0.125m
Pr
od
ut
os
Viga canoa
prefabricada
de
Columna de pared
prefabricada
Acabado
rugoso en la
parte inferior
de la columna
Pañuelo 1.27 cm
de espesor
Ojo chino de
0.06m x 0.025m
Conexión típica viga canoa-columna de pared
Columnas de pared
Fig. 12.21 Detalle de viga portón
Viga portón
Sobre la viga portón se colocan más
paneles verticales para conformar
el dintel. Dichos paneles pueden
fijarse a la viga portón mediante
conexiones soldadas o húmedas
mediante acero de refuerzo en
ductos.
Det-1
L-3
Herraje previsto
en panel
Panel vertical
prefabricado
Var #6 en ducto de
panel, luego inyector
con mortero
0.95m
Se emplea en conjunto con los
paneles verticales para hacer
aberturas en las paredes de más de
2.30 m de ancho para uso como
accesos y portones. Se une a los
nervios de los paneles adyacentes a
través de una conexión húmeda
colada en sitio.
Var. #6 en ducto de panel
luego inyector con mortero
Var. previstas
en viga portón
N. 0+3.450
0.250m
0.010m
N. 0+3.225
0.450m
N. 0+3.000
Viga portón
prefabricada
4 aros #3
en sitio
Junta a color en
sitio f´c=280 kg/cm2
4.166m
0.350m
Vista en elevación
0.350m
Viga portón
prefabricada
4.867m
4.166m
0.010m
0.350m
Eje de construcción
0.115m
0.210m
0.300m
0.085m
Proyección de
panel vertical
prefabricado
0.080m
Vista en planta
Junta a colar en sitio
f´c=280 kg/cm2
Altura (h)
0.40
157
Ancho (b)
0.30
Naves industriales
Columna de pared
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
Tabla 12.9 Secciones estándar de vigas para naves industriales
Propiedades de la sección
Elemento
Sección transversal
Especificación
Área
transversal
Ac (cm2)
Inercia lxx
(cm4)
Ubicación del
centroide yc
(cm)
Resistencia a
compresión
f´c (kg/cm2)
Peso por
metro lineal
(kg/m)
2058
2.27x106
69.7
700
515
4179
4.60x106
70.3
700
293
350
341
0.550 m
0.070 m
0.119 m
0.350 m
0.820 m
de 0.080 m 1.000 m
a 0.110 m
Viga canoa
(VCa)
0.110 m
0.654 m
0.654 m
1.255 m
0.013 m
0.212 m
0.304 m
0.050 m
0.600 m
0.100 m
Acentro =
1050
lcentro = 4.38
x 105
on
0.600 m
cr
e
0.845 m
to
0.420 m
S.
A.
0.380 m
ycentro = 30.0
0.280 m
0.280 m
Extremo
Centro
Aextremo =
1050
lcentro = 5.04
x 105
yextremo =
30.0
1833
1.95x106
45.75
350
458
1063
1.44x105
22.4
350
266
1200
1.60x105
1.60E+05
20
350
300
1232
2.47 x 105
29
350
308
2032
1.40 x 106
51.5
350
508
C
De amarre
(VA)
0.400 m
0.078 m
0.150 m
0.915 m
de
0.100 m
Pr
od
ut
os
Vigas (V)
0.100 m
Ménsula (VM)
0.150 m
0.400 m
0.250 m
0.215 m 0.135 m
0.400 m
Portón (VP)
0.300 m
0.350 m
0.134 m
0.500 m
0.031 m
0.204 m
0.250 m
Carrilera (Vc)
0.350 m
0.134 m
0.031 m
0.900 m
0.150 m
0.250 m
158
Manual Técnico PC - Naves industriales
Viga ménsula
Se fabrica en longitudes de hasta 12 m. Es una viga
especialmente diseñada para soportar el tránsito de
grúas viajeras. Se coloca simplemente apoyada en
ménsulas previstas en las columnas.
Es una pieza auxiliar de concreto reforzado empleada para el soporte de los
largueros en las paredes de panel vertical cuando el panel se emplea con las
nervaduras hacia adentro. Alternativamente, puede emplearse una viga de
techo de alma abierta o cerrada.
Fig. 12.22 Viga carrilera
Se nota la pendiente del 14% para la cubierta de techo.
S.
A.
Fig. 12.23 Vigas ménsula con la unión sin colar
Paneles horizontales
Paneles Lex-panel
Otros elementos que pueden adaptarse al sistema son:
• Muros de retención para andén en Losa Lex (capítulo 10).
cr
e
Se fabrican en anchos de 2.31 y de 2.44 m. Pueden
fabricarse paneles con anchos menores (de ajuste) si
resulta necesario para completar la modulación. (Ver
capítulo 9 sobre paneles y fachadas).
to
Los paneles horizontales son elementos pretensados
nervados que pueden ser empleados en luces de hasta
12.5 m como cerramiento no estructural paralelo a los
marcos de amarre. Se colocan superpuestos apoyados en
las llaves previstas en las columnas.
• Entrepisos para andén (vigas, columnas y vigueta o Losa Lex, capítulo 8).
• Fundaciones profundas prefabricadas, como pilotes (capítulo 5).
C
Los paneles horizontales con base en losa Lex son
elementos pretensados alveolares que pueden ser
empleados en luces de hasta 12.5 m como cerramiento no
estructural paralelo a los marcos de amarre. Se colocan
superpuestos apoyados en las llaves previstas en las
columnas. Se fabrican en ancho de 1.22 m. Pueden
fabricarse paneles con anchos menores (de ajuste) si
resulta necesario para completar la modulación (ver
capítulo 9 sobre paneles y fachadas).
on
• Monitores de concreto como el que se muestra en la siguiente fotografía.
de
Paneles verticales
Nave industrial Durman Esquivel, Coyol de Alajuela: uso de monitores de concreto.
Pr
od
ut
os
Los paneles verticales se fabrican con alturas hasta los 18
m y poseen la misma sección transversal de los paneles
horizontales (PH). Se colocan e integran a una placa de
fundación corrida colada en sitio. Se pueden emplear
como cerramiento o pueden ser integrados a la estructura
cuando esto resulte necesario. Poseen una ménsula para
el apoyo de los largueros cuando son empleados en los
ejes externos de los marcos de carga (ver capítulo 9 sobre
paneles y fachadas).
12.5 La construcción de naves industriales
Transporte, manipulación, almacenamiento y montaje
Fig. 12.24 Almacenamiento e izaje de placas de fundación
Los paneles pueden colocarse con las nervaduras hacia
afuera o hacia adentro para lograr acabados de fachada
arquitectónica. Cuando las nervaduras se emplean hacia
adentro se requiere un elemento auxiliar que actúe como
ménsula para los largueros (viga ménsula). Los paneles
pueden producirse con puertas y ventanas pequeñas de
hasta 1.2 m de ancho.
Importante: en caso de requerirse el uso de
buques, éstos deberán ser entre nervaduras. Si se
requieren de mayor tamaño, se debe emplear una
viga portón. Es recomendable que el ancho del
buque sea en múltiplos del ancho del panel.
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Naves industriales
Viga carrilera
Fig. 12.25 Almacenamiento e izaje de columnas
Almacenamiento e izaje de placas de fundación
b)
d)
c)
e)
f)
Instalación de placas: a) Trazado b) Excavación c) Revisión
de niveles d) Sello de concreto pobre e) Montaje y
f) Compactación
Columna
prefabricada
Pieza de madera
de 5x10cmxL=Var.
0.500m
0.100m
Pieza de madera
de 5x10cmxL = Var.
0.500m
Dimensión
mayor
a)
S.
A.
Naves industriales
Manual Técnico PC - Naves industriales
0.100m
Columna
prefabricada
Piezas de madera
de 5x10cmxL = Var.
Pieza de madera
de 5x10cmxL = Var.
0.500m
cr
e
3 Hileras
to
0.500m
de
C
on
Fig. 12.26 Almacenamiento e izaje de columnas
b
Pr
od
ut
os
a
d
e
c
f
Instalación de columnas: a y b) Izaje c) Inserción d) Calzas para
verticalidad e) Revisión del plomo f) Llenado de junta
Como regla general, todos los elementos preesforzados de tipo viga
(largueros, vigas de techo, canoas) siempre deben almacenarse y
manipularse sin rotarlas, nunca en torno a su eje.
Grúa 1
Grúa 2
a) Alineado de las vigas de techo en sitio para el colado de la
junta central y postensado. b) Izaje de las vigas de techo.
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