lunes, 25 de noviembre de 2013

FORJADOS MIXTOS DE HORMIGÓN Y CHAPA DE ACERO

Estos dos elementos pueden trabajar conjuntamente formando una sección resistente mixta, o bien puede utilizarse la chapa simplemente como encofrado perdido, colocando armaduras de tracción como si aquella no existiese.

La solución de chapa colaborante exige que la adherencia entre acero y hormigón sea capaz de resistir los esfuerzos rasantes que se producen entre ambos materiales. Esto se logra mediante pequeños resaltes realizados en la chapa a lo largo de las grecas.

La solidarización ciel foqado a las vigas se consigue por medio de unos conectores metalicos. soldados a las mismas, que quedan embebidos en la losa de hormigón (Fig. 6.2).



El cálculo del forjado se puede realizar como losa biapoyada o como losa continua, disponiendo, en cada caso, las armaduras necesarias.

Las luces máximas habituales en este tipo de forjados, para poder hormigonar sin necesidad de apuntalamiento, son de 2,5 m + 3,5 m, pudiendose reahzar distintas combinaciones de espesores de chapa, espesores de losa y armaduras adicionales para lograr satisfacer una amplia gama de posibilidades. Los suministradores proporcionan las tablas correspondientes a sus fabricados, con todas las variantes.

Con el fin de dar una idea de la relación canto/carga útil de este tipo de forjados, a continuación se muestra, como ejemplo, la tabla correspondiente a un forjado compuesto por chapa perfilada de 0,8 mm de espesor y 76 mm de greca, trabajando como losa continua de dos vanos de 3.5 m, para una flecha máxima de L/400:



Colocando armaduras adiconaes en el centro de los vanos se alcanzan mayores cargas útiles (Fig. 6.3).


Como ventajas de este sistema de forjado se pueden destacar las siguientes:

Ligereza, al aprovechar al rriaxirno el canto útil de la losa, permitiendo disminuir el espesor de hormigón.

Rapidez de ejecución, al eliminar el encofrado tradicional y los apeos. (Se pueden hormigonar, sin apeos, forjados de hasta 3,5 m de luz libre para cantos normales).

Facilidad de sujeción de las instalaciones y falsos techos bajo el forjado, al poder aprovechar las embutíciones en cola de milano que algunos fabricantes incorporan en su perfil.

Cuando se utiliza la chapa exclusivamente como encofrado perdido, el cálculo se realizará como una losa tradicional. La chapa debe garantizar la resistencia suficiente para soportar el peso del hormigón  fresco y las sobrecargas de ejecución durante el hormigonado y fraguado de la losa. En caso necesario se colocarán sopandas intermedias. asta variante es más cara que la anterior para luces iguales, al no considerar la colaboración de la chapa, pero presenta las mismas ventajas funcionales que el forjado de chapa colaborante.

El sistema de chapa colaborante. de uso en ascenso en nuestro país en edificios para oficinas.  goza de gran aceptación en países como USA, donde es uno de los sistemas más utilizados.

lunes, 18 de noviembre de 2013

BASES DE PILARES

La transmisión de los esfuerzos de los pilares a las cimentaciones requiere la existencia de unos etementos que puedan distribuir dichos esfuerzos, de forma que las tensiones alcanzadas en la cimentación, generalmente ejecutadas con hormigón, sean admisibles para este material de resistencia unitaria inferior a la del acero. Estos elementos, normalmente, son unas placas de apoyo que, dependiendo de las acciones a transmitir, pueden precisar de elementos rígidizadores (Fig. 5.17). Como norma general, es más económico disponer una placa de espesor grueso que una placa delgada con rigidizadores.



La unión del pilar a la placa de base se realiza por soldadura en taller, que debe dimensionarse para la transmisión de todos los esfuerzos.

Cuando el esfuerzo que transmite el pilar es de compresión, ya sea centrada o excéntrica, la transmisión se realiza por contacto a través de la placa base. Cuando en la supérficie de contacto existen tracciones estas deben absorberse por medio cJe los denominados pernos de anclaje. Aún en el caso de que no existan tracciones es necesario colocarlos como elementos de fijación y para su colaboración en la transmisión del esfuerzo cortante en el pie de los pilares.

Los pernos de anclaje transmiten su esfuerzo de tracción al hormigón, bien por adherencia, en cuyo caso es preciso calcular su longitud para que las tensiones cJe adherencia sean inferiores a las admisibles, o bien utilizando para su anclaje, bastidores embebidos en el hormigón u otros sistemas (fig. 5.18).


En las estructuras de los edificios considerados, en esta guía, las cargas que los pilares transmiten a la cimentación son, generalmente, esfuerzos de compresión simple o compuesta.

En el caso de compresión simple las placas se dimensionan para que las tensiones que se transmiten al hormigón sean inferiores a la admisible. En este caso, la función de los pernos, es de posicionamiento. La distribución de tensiones se considera uniforme bajo la placa.

En el caso de compresión compuesta que no produzca tracciones la distribución de tensiones bajo la placa será trapezoidal o. a lo sumo triangular. La placa base se dimensionará para que la tensión máxima en el borde no supere a la admisible.

En el caso, no frecuente, de una resultante de compresión de gran excentricidad que produzca tensiones de tracción, la norma admite una aproximación que consiste en considerar que las compresiones se distribuyen uniformemente en un cuarto de la longitud de la placa y las tracciones son absorbidas por los pernos de anclaje (fig- 5.19).

La tracción en los pernos (T) y la tensión sobre el cimiento (σc se obtienen mediante las siguientes tres fórmulas:

Siendo:




B el ancho de la placa

El espesor de la placa se dimensiona con la flexion que sobre ella producen las reacciones del cimiento, considerando la placa empotrada en el pilar y trabajando en voladizo. Su valor es:


Siendo:

M = Momento flector debido a la reacción del cimiento
σu = Resistencia de cálculo del acero
B = Anchura de la placa base

El montaje se realiza utilizando unas tuercas de nivelación en los pernos para igualar la placa en altura. Una vez nivelada, se hormigona la zona entre la placa y el cimiento, lo que debe ser realizado con especial cuidado. En placas de dimensiones superiores a 750 x 400 mm se deben hacer agujeros de control de 50 mm para evitar la presencia de bolsas de aire.

Los agujeros de la placa para el posicionamiento de los pernos, ya anclados en el cimiento, se hacen de un diámetro 3 ó 4 cm superior al estrictamente necesario, para poder posicionar fácilmente la placa. Posteriormente se sueldan a ésta arandelas de ajuste con el diámetro del agujero habitual para dicho perno y con el espesor suficiente para que no se produzca aplastamiento del material.

La existencia de pequeños esfuerzos horizontales es absorbida también por los pernos de anolaje, que deben ser calculados como cualquier elemento de unión (tornillos), sometidos a cortadura y/o tracción. No se recomienda el uso de diámetros inferiores a 20 mm.

La longitud de los pernos de ancraje se determinará en función de la adherencia entre hormigón y acero, si es este el tipo de anclaje previsto.

En el caso de que se dispongan elementos de anclaje (bastidores, placas embebidas, etc.) la longitud del perno es independiente de la adherencia entre hormigón y acero.

Existen casos, como la existencia de grandes flexiones sin carga de compresión, grandes esfuerzos horizontales, etc..., que precisan soluciones particulares y efectivas para cada caso, que no entran en el alcance de esta guía.

lunes, 11 de noviembre de 2013

UNION DE PILAR CON VIGA - EDIFICIOS MODULARES

1. Unión de pilar continuo con viga continua, sin transmisión de momentos.

La solución típica para este caso consiste en el diseño de un pilar compuesto de dos perfiles empresillados, y una viga que cruza interiormente la sección, apoyandose en un perfil de refuerzo. De no ser por su elevado costo y el gran espacio que ocupan las secciones compuestas, la disposición sería perfecta, al no introducir momentos en el pilar por excentricidades de las reacciones de las vigas (fig. 5.10.).



Una solución simple que puede emplearse en fachadas es la del recorte de la mitad de las alas de la viga en su unión con el pilar, y su fijación mediante tornillos (fig. 5.11.). Teóricamente tiene dos inconvenientes: el de la excentricidad del apoyo y, sobre todo, la disminución de la sección de la viga, en un punto en el que el momento f lector puede ser máximo. lo que implicaría su sobreciimensionamiento o su refuerzo con platabandas.



2. Unión de pilar continuo con viga apoyada.

La unión de una viga con un pilar continuo es  básicamente igual al Embrochalado de dos vigas,  con la diferencia de que no hace falta realizar el despalmillado de las alas. Se materializa mediante la unión del alma de la viga con uno o dos angulares a un ala, o al alma, del pilar (Fig. 5.12).  En el caso de realizar la unión soldada, lo mejor es hacerla por medio de angulares, debido a  las razones de exactitud dimensional expuestas en el post anterior. Nunca deben soldarse las alas de la viga al pilar, y la longitud del cordón debe ser la estrictamente necesaria para que la unión pueda considerarse como articulada (Fig. 5.13).





El posicionado previo de la viga puede realizarse dejando un angu’ar o un cuadradillo de apoyo soldado al  pilar. Las uniones de la viga con las alas del pilar, introducen un momento debido a la excentricidad de la unión. Este momento debe ser considerado en el cálculo del pilar.

Una unión interesante, generalmente aprovechada en el caso de pilares formados por dos perfiles en cajón, es la que se realiza por medio de un chapón soldado al pilar y atornillado al alma de la viga. Esta disposición origina siempre un momento por la excentricidad de las cargas (Fig. 5.14).



3. Unión rígida de viga con pilar.

Las uniones rígidas entre vigas y pilares, aunque generatmente ms costosas en su realización, son a menudo necesarias en el diseño de una estructura. Estas uniones pueden ser atornilladas o soldadas.  Las uniones atornilladas mas usuales son las de chapa de testa soldada al extremo de la viga (fig. 5.15.).  Las uniones soldadas se realizan por soldadura directa del perímetro de la viga al ala del pilar (fig. 5.16.).



Debe hacerse una serie de comprobaciones que pueden obligar a la introducción de rigidizadores, por fallos locales del material en el alma de la viga, o en las alas o el alma del pilar.

lunes, 4 de noviembre de 2013

UNIÓN ENTRE VIGAS - EDIFICIOS MODULARES

1 Empalmes.

En el caso de vigas continuas, los empalmes, obligados por las limitaciones de la longitud para el transporte, deben situarse en los puntos en los que, para la hipótesis de carga mas desfavorable, se den las menores solicitaciones. Estos puntos generalmente coinciden con los de momento nulo. Cuando se trata de luces similares, esos puntos se dan a una distancia de los apoyos de entre un 15% y un 20% de la luz. Una primera solución consiste en el empleo de cubrejuntas de ala y alma. En ella, se considera que el esfuerzo cortante es resistido por los cubre- juntas del alma, y el momento flector se distribuye entre cubrejuntas de alas y alma en proporción a las inercias de las alas y el alma de la sección bruta del perfil. Los tornillos se calculan a doble cortadura. Los de las alas según el esfuerzo normal que el momento flector correspondiente produce en ellas, y los del alma con la totalidad del esfuerzo cortante y el momento flector correspondiente (fig. 5.4.)


Una segunda solución es la de chapa de testa, en la que los tornillos trabajan a tracción y a cortadura (Fig 5.5)


Otra solución es la soldadura a tope de alas y alma, que sólo debe realizarse en obra si los medios de control son apropiados.

2. Embrochalado de vigas.

La unión de un brochal con una viga principal se realiza, generalmente, suponiendo que su unión es una articulación. Para ello es preciso realizarla de manera que esta hipótesis pueda válidamente cumplirse.

La forma más habitual de realizarla es atornillando las almas de ambos perfiles mediante angulares. La unión por el alma y el juego de los tornillos permite suponer una transmisión nula del momento, y considerarla como una articulación real (fig.5.6.).



En casos excepcionales puede realizarse la unión soldada entre las almas (fig. 5.7.), procurando que la longitud del cordón sea la menor posible, es decir, la estrictamente necesaria para la transmisión del esfuerzo cortante. Esta disposición no es recomendable, debido a que se precisa una gran exactitud dimensional dificilmente alcanzable en obra.



Otro sistema (mixto entre los indicados), bastante utdizado, es el de unión con angulares soldados en taller a la viga secundaria y posteriormente atornillados a la viga principal.

El posicionamiento de los perfiles se realiza por medio de un angular o cuadradillo de apoyo soldado en taller a la viga principal. Generalmente es necesario efectuar el despalmillado de una o dos de las alas de la viga secundaria, por lo que se deben comprobar los esfuerzos en la sección reducida.

En el caso en que se quiera dar continuidad a dos vigas secundarias en su embrochalamiento a la viga principal, transmitiendo el momento entre ellas, se pueden utilizar cubrejuntas para la transmisión del esfuerzo del ala traccionada como se indica en la figura (fig. 5.8.), mientras que la compresión del ala inferior se transmite por contacto y el esfuerzo cortante por medio de angulares, como en el caso anterior. Los tornillos de unión del cubrejuntas se dimensionrán de unión del cubrejuntas se dimensionarán a cortadura simple. Esta solución puede conseguirse igualmente por medio de soldadura (fig. 5.9).