Manual Tecnico Acerodeck (1)

ACEROS PROCESADOS S.A. Departamento de Ingeniería e Investigación

D

P

I

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M S

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d a d d e

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a í r i e

Ing e n

Sistema Constructivo

PRODUCTOS


3.1. Perfiles Colaborantes

PLACA COLABORANTE AD-900

Tipo : Peralte : Ancho total : Ancho útil : Calibre : Acabado : Longitud :

AD-900 38.00 mm. 920 mm. 900 mm. Gage 22, Gage 20 Galvanizado pesado A medida


Tipo : AD-600 Peralte : 60.00 mm. Ancho total : 920.00 mm. Ancho útil : 900.00 mm. Calibre : Gage 22, Gage 20 Acabado : Galvanizado pesado Longitud : A medida


Tipo : Peralte : Ancho total : Ancho útil : Calibre : Acabado : Longitud :

AD-730 75.00 mm. 920.00 mm. 900.00 mm. Gage 22, Gage 20 Galvanizado pesado A medida

39


Características Técnicas: PERFIL TIPO AD-900 Simbología t: Espesor de la losa desde la base al valle inferior de la plancha colaborante Acero-Deck® hasta la parte superior del concreto.

t 38

68º 80

40

90 ancho útil 900mm

L: Luz libre, separación entre apoyos (metros).

Propiedades del Concreto (f’c=210kg/cm 2 )

Propiedades de la Sección Acero Calibre Gage

Peso/Área kg/m 2

cm 4 /m

I

Ssup cm 4 /m

Sinf cm 4 /m

Altura de losa (cm)

Volumen concreto m 3 /m 2

Carga muerta kg/m 2

22 20

9.16 10.93

25.01 30.36

16.42 19.92

10.99 13.34

9.0 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00

0.067 0.077 0.087 0.097 0.107 0.117

161.30 185.30 209.30 233.30 257.30 281.30

Nota: Los valores sombreados requieren apuntalamiento temporal al centro del claro. Luces mayores a 3.5 metros, apuntalar a los tercios.

Sobre Carga ADMISIBLE (kg/cm 2 ) con Concreto (f’c=210kg/cm 2 )

Calibre Gage

22

20

40

Espesor de Losa (cm)

L metros

t=9

t = 10

t = 11

t = 12

t = 13

t = 14

1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75

2000 2000 1552 1126 834 625 471 353 262 189 2000 2000 1866 1366 1024 779 597 459 352 267 176

2000 2000 1837 1339 998 755 574 437 330 245 2000 2000 2000 1626 1225 938 725 654 438 334 222

2000 2000 2000 1553 1163 884 677 521 398 301 2000 2000 2000 1886 1426 1097 853 668 524 397 270

2000 2000 2000 1766 1327 1013 781 604 467 358 2000 2000 2000 2000 1627 1256 981 772 610 461 320

2000 2000 2000 1979 1491 1142 884 681 535 414 2000 2000 2000 2000 1828 1415 1109 877 696 527 371

2000 2000 2000 2000 1655 1271 987 771 603 470 2000 2000 2000 2000 2000 1574 1237 981 782 595 425


Características Técnicas: PERFIL TIPO AD-600 Simbología t: Espesor de la losa desde la base al valle inferior de la plancha colaborante Acero-Deck® hasta la parte superior del concreto.

t 60

60º

100 60

130 ancho útil 900mm




Peso/Área kg/m 2

I cm 4 /m

Ssup cm 4 /m

Sinf cm 4 /m

Altura de losa (cm)


Carga muerta kg/m 2

22 20

9.12 10.88

59.04 71.66

22.73 27.58

17.36 21.06

11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00

0.075 0.085 0.095 0.105 0.115 0.125

180.80 204.80 228.80 252.80 276.80 300.80

Nota: Los valores sombreados requieren apuntalamiento temporal al centro del claro. Luces mayores a 4 metros, apuntalar a los tercios.


Calibre Gage

22

20


L metros

t = 11

t = 12

t = 13

t = 14

t = 15

t = 16

1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50

2000 2000 1650 1243 952 689 487 364 254 172 2000 2000 1962 1489 1035 731 520 368 277 190 -

2000 2000 1911 1445 1112 865 661 475 338 236 157 2000 2000 2000 1731 1344 1025 741 537 388 276 190 -

2000 2000 2000 1647 1272 995 784 619 465 334 234 156 2000 2000 2000 1974 1537 1213 967 716 526 384 274 189 -

2000 2000 2000 1849 1432 1124 889 707 562 445 329 231 154 2000 2000 2000 2000 1730 1369 1095 882 694 516 379 273 189

2000 2000 2000 2000 1592 1253 995 794 635 506 401 314 228 2000 2000 2000 2000 1923 1526 1224 989 803 652 505 374 270

2000 2000 2000 2000 1753 1382 1101 882 708 568 453 358 278 2000 2000 2000 2000 2000 1682 1353 1096 892 728 594 482 367 41


Características Técnicas: PERFIL TIPO AD-730 Simbología t: Espesor de la losa desde la base al valle inferior de la plancha colaborante Acero-Deck hasta la parte superior del concreto.

t 75

60º

117 158 117 ancho útil 900mm




Peso/Área kg/m 2

cm 4 /m

I

Ssup cm 4 /m

Sinf cm 4 /m

Altura de losa (cm)


Carga muerta kg/m 2

22 20

9.12 10.88

95.85 116.32

25.56 31.02

25.56 31.02

14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00

0.104 0.114 0.124 0.134 0.144 0.154 0.164

250.00 274.00 298.00 322.00 346.00 370.00 394.00

Nota: Los valores sombreados requieren apuntalamiento temporal al centro del claro. Luce mayores a 4 metros apuntalar a los tercios.


Calibre Gage

22

20

42


L metros

t = 14

t = 15

t = 16

t = 17

t = 18

t = 19

t = 20

2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00

2000 1591 1132 816 614 504 396 308 237 2000 1959 1419 1016 809 647 519 446 331 261 -

2000 1889 1324 910 717 567 447 351 272 207 2000 2000 1623 1133 904 726 584 470 377 299 234 -

2000 2000 1447 1005 793 629 498 393 307 236 2000 2000 1771 1250 999 804 649 524 422 338 267 -

2000 2000 1637 1099 870 691 550 436 342 265 200 2000 2000 1991 1367 1094 883 714 579 468 376 299 234 -

2000 2000 1760 1193 946 754 601 478 377 294 224 2000 2000 2000 1483 1190 961 780 633 514 414 331 261 201

2000 2000 1962 1257 1022 816 652 520 412 323 248 184 2000 2000 2000 1600 1285 1039 845 688 559 453 364 288 223

2000 2000 2000 1382 1099 878 704 563 447 352 272 204 2000 2000 2000 1717 1380 1118 910 742 605 491 396 315 246


3.2.

Conectores de Corte Acero-Deck® Son pernos tipo Nelson Stud fabricados en una sola pieza de acero grado 2 (SAE 1020) con una protección galvánica electroquímica de zinc. Funciones: El conector de corte permite una unión permanente entre la losa de concreto y la viga metálica de apoyo permitiendo que estos dos elementos trabajen en forman conjunta. Contrarrestar los esfuerzos de corte. Impedir una separación vertical entre la losa colaborante y la viga metálica. La sección compuesta da como resultado una mayor área resistente a la compresión, permitiendo disminuir el peralte de la viga metálica y por tanto el costo del sistema.

Dimensiones y Propiedades CONECTORES DE CORTE

S E N O I S N E M I D

NSNSNSNSNSNS500/250 625/250 625/300 625/400 750/300 750/400

Diámetro del Vástago (C)

1/2"

5/8"

5/8"

5/8"

3/4"

3/4"

Longitud del Vástago (L)

2 ½”

2 ½”

3”

4”

3”

4”

Diámetro de la Cabeza (D)

1”

1 ¼”

1 ¼”

1 ¼”

1 ¼”

1 ¼”

8.5 (mm)

8.5 (mm)

8.5 (mm)

8.5 (mm)

10 (mm)

10 (mm)

Altura de la cabeza (H)

43


3.3. Topes de Borde Las características técnicas se encuentran detalladas en los catálogos. Altura : Pestaña : Base : Espesor : Acabado : Longitud :

Variable 20 mm. Variable 1mm Galvanizado 2.50 m.

Función: Servir como encofrado perimetral de la losa de concreto otorgando un acabado metálico, galvanizado.

Tabla 1 - Topes de Borde TB90/170

TB100/170

TB110/170

TB120/170

TB130/170

TB140/200

90

100

110

120

130

140

Base (B) mm.

60

50

40

60

50

40

Pestaña (P) mm.

20

20

20

20

20

20

Desarrollo mm.

170

170

170

200

200

200

20

20

20

20

20

20

TB170/240

TB180/240

TB190/300

TB200/300

TIPO


Altura (H) mm.

Calibre/ Gage

TIPO


Altura (H) mm.

TBTB150/240 160/240

150

160

170

180

190

200

Base (B) mm.

70

60

50

40

90

80

Pestaña (P) mm.

20

20

20

20

20

20

Desarrollo mm.

240

240

240

240

300

300

20

20

18*

18*

18*

18*

Calibre/ Gage

* Recomendable. 44


3.4. Topes de Cierre

Altura : Pestaña : Base : Espesor : Acabado : Longitud :

40, 60 y 75 mm. 20 mm. 40 mm. y 55 mm. 1mm Galvanizado 2.50 m.

Función: Permitir un cierre permanente del sector de la losa donde la placa colaborante llega a las vigas de apoyo.

Tabla 2 - Topes de Cierre TIPO

TC-40/100

TC-60/120

TC-75/150

40

60

75

Base (B) mm.

40

40

55

Pestaña (P) mm.

20

20

20

Desarrollo mm.

100

120

150

20

20

20

Altura (H) mm. S E N O I S N E M I D

Calibre / Gage

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D

P

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o

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I

C

n

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/

d a d d e

a í r i e Ing e n

Sistema Constructivo

CONTROL DE CALIDAD


4.1. Certificados de Calidad Para realizar el control de calidad de los materiales realizamos, periódicamente, ensayos de tracción del acero como plancha colaborante y pruebas de medición de los espesores del material y su recubrimiento galvanizado según los certificados de los lotes de bobinas para su fabricación.

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4.2. Ensayos Las normas internacionales, como el ASTM (American Society for Testing and Materials), recopilan la normatividad de los ensayos necesarios para garantizar el correcto funcionamiento de este tipo de sistema constructivo. Así, además de los ensayos propios del acero de las bobinas, realizamos ensayos a la unidad del sistema compuesto, conformado por los elementos principales: Plancha Acero-Deck®, conectores de corte, concreto y refuerzo por temperatura. Los primeros ensayos se realizaron el año 2000 en el Laboratorio de Estructuras del Centro Peruano-Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID), institución perteneciente a la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI). El comportamiento de un sistema constructivo con placa colaborante sólo puede conocerse con seguridad en base a los resultados obtenidos de ensayos de resistencia y tienen validez exclusiva para cada fabricante. Las características propias de geometría, muescas, calidad del acero de la plancha, proceso de fabricación y uso de los perfiles Acero-Deck® hacen que su comportamiento ante cada tipo de ensayo sea único para cada caso. Por ello, es de vital importancia realizar continuamente ensayos que avalen la utilización del sistema constructivo en el Perú en las condiciones intrínsecas al país. Contamos con todos los certificados de ensayos que se han realizado a las planchas con losa colaborante AD-900, AD-600 y AD-730 en los calibres Gage 20 y 22 con alturas de losas desde 9cm hasta 20cm de espesor y en las condiciones más desfavorables.

Los ensayos realizados son: Simplemente apoyada Ensayo de Flexión Estática de losa

Apoyadas en vigas de concreto Apoyadas en vigas metálicas

Ensayo de Resistencia al Fuego Ensayo Push-Out (Resistencia de Conectores de corte) Ensayo de Vibración Forzada

48


49


Ensayo de Flexión Estática Siguiendo las especificaciones de las Normas internacionales del American Society for Testing and Materials C-78 (ASTM C-78), se realizaron ensayos de flexión en especímenes de losa colaborantes Acero-Deck®. Este ensayo, conocido como “El ensayo de los tres puntos”, consiste en aplicar sobre un riel de acero una carga externa mediante un gato hidráulico. Dicha carga se distribuye en los tercios de la luz libre de la losa mediante rodillas que se encuentran en dichos puntos. Esto nos permite observar el comportamiento de la losa colaborante Acero-Deck® para distintas condiciones de apoyo en sus extremos; ya sea apoyo simple, con vigas de concreto o con vigas metálicas y conectores de corte. De esta forma se cuantifica la máxima sobrecarga que puede soportar el sistema. A manera de ejemplo, se muestra en la gráfica siguiente el resultado comparativo de un perfil colaborante para las tres condiciones posibles de apoyo:

Se observa que la capacidad de carga tiene relación con la condición de apoyo. En la gráfica mostrada se muestra un orden de cargas máximas que puede variar dependiendo de cada perfil colaborante Acero-Deck y cada caso.

Las Tablas de Diseño de los perfiles Acero-Deck® están basadas en la condición de apoyo simple (condición más desfavorable), otorgando así un buen margen de seguridad para las condiciones reales de carga de cualquier proyecto.

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Ensayo de Flexión con Apoyos puntuales

Losa con plancha colaborante, simplemente apoyada, antes de comenzar el ensayo.

Espécimen luego de ser ensayado.

Conclusiones De las curvas de comportamiento del ensayo se puede observar que la losa con plancha colaborante tiene una sobre resistencia muy superior a la del límite elástico luego que ocurre el desprendimiento de la plancha de acero. Los resultados de ensayos de flexión con apoyo simple, muestran la condición más desfavorable ante cargas máximas, otorgando un buen margen de seguridad para el diseño.

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Ensayo de Flexión Estática de losas apoyadas en vigas de concreto

Este ensayo sigue las especificaciones del ASTM C-78 para ensayos de flexión. La diferencia de este tipo de ensayo con respecto a los de las losas simplemente apoyadas, está en el tipo de apoyo que utiliza la losa colaborante. Éste permite observar el comportamiento del sistema de losa con plancha colaborante Acero-Deck® cuando se encuentra apoyada sobre vigas de concreto armado, lo cual es una condición más real en comparación con el ensayo de flexión de losa apoyada simplemente.

Colocación de espécimen con vigas de concreto.

Condición final del espécimen.

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Ensayo de Flexión Estática de losas apoyadas en vigas metálicas Este ensayo sigue las especificaciones del ASTM C-78 para ensayos de flexión estática, teniendo vigas metálicas como condición de apoyo. El proceso de preparación de los especímenes fue de acuerdo al procedimiento seguido en obra: la perforación de la plancha, la soldadura de los conectores y vaciado del concreto. El objetivo del ensayo es observar el comportamiento del sistema de losa colaborante Acero-Deck®.

Espécimen antes de comenzar el ensayo.

Detalle de la falla de los bulbos de concreto alrededor de los conectores de corte soldados a las vigas metálicas. No fallaron los conectores de corte.

Conclusiones De las curvas de comportamiento de los especímenes ensayados se puede observar que, luego del agrietamiento de la losa de concreto, el sistema recupera su resistencia con carga superior a la del límite elástico, presentando un alto grado de ductilidad hasta la carga última. Los conectores de corte soldados a las vigas metálicas de apoyo, en interacción con el concreto circundante en cada valle -donde son soldados-, otorgan una considerable sobre-resistencia a la flexión en comparación con la condición de apoyo simple.

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Ensayo de Resistencia al Fuego Este ensayo, normado por el ASTM E-119, tiene por finalidad determinar el tiempo máximo de exposición al fuego de sistema de losa colaborante Acero-Deck®, antes del colapso de la losa de entrepiso. El ensayo consiste en preparar una fosa o cámara de fuego, colocar el espécimen de losa colaborante -sin apoyos- sobre esta fosa y aplicar fuego creciente por la cara inferior a través de un lanzallamas. El espécimen de losa colaborante está cargado con sacos de arena, que simulan las cargas máximas de servicio a las que pueden ser cargado, para las luces libres máximas y los menores espesores de losa de cada perfil colaborante; es decir, todas las condiciones más desfavorables. Conforme se incrementa la temperatura en la parte inferior, se miden las flecas que se producen al centro de la luz libre del espécimen. Se han realizado ensayos de resistencia al fuego en losas colaborantes en las condiciones más adversas, utilizando perfiles AD-900, AD-600 y AD-730 en calibre 22 (0.75mm. de espesor) que posee el menor espesor de plancha de acero colaborante.

Colocación del espécimen sobre la fosa / cámara de fuego.

Espécimen luego de culminado el ensayo.

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A continuación, como ejemplo, se muestra la curva de comportamiento de uno de los especímenes ensayados.

Conclusiones

Los especímenes de losas con placa colaborante Acero-Deck® -bajo cargas máximas de servicio- con espesores de Gage 22 sometidas a ensayos de fuego obtuvieron una resistencia de 30 a 40 minutos de exposición al fuego (T = 300ºC). Luego de ensayar los 03 perfiles de colaborantes AD-900, AD-600 y AD-730 en las condiciones más desfavorables, con la máxima luz libre y menor espesor de losa, no se llegó al colapso del sistema en ningún caso.

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Ensayo Push – Out (resistencia de los conectores de corte) Este ensayo, normado por el EUROCODIGO 4, tiene como finalidad observar el comportamiento del conector de corte y conocer su mecanismo de falla una vez soldado a una viga metálica; trabajando en conjunto con el bulbo de concreto circundante al valle de apoyo de la losa colaborante Acero-Deck®. El ensayo consiste en la aplicación de una carga gradual sobre una viga metálica que una a dos especímenes reducidos de concreto, los cuales simulan dos losas con plancha colaborante Acero-Deck®. Al aplicar la carga, se transmiten esfuerzos cortantes al conector –soldado en su base a una viga metálica- que a su vez interactúa con el bulbo de concreto circundante. Se ensayaron todos los tipos de conector Acero-Deck®: NS-500/250 (½”x2 ½”), NS-625/250 (5/8”x2 ½”), NS-625/300 (5/8”x3”), NS-625/400 (5/8”x4”), NS-750/300 (3/4”x3”) y NS-750/400 (3/4”x4”). El mecanismo de falla puede ser por: fluencia del conector, falla en la soldadura o por desprendimiento del bulbo de concreto que rodea al conector de corte tipo Nelson Stud.

Espécimen antes del ensayo Push-Out.

Detalle de la zona contribuyente del bulbo de concreto que rodea al conector de corte. Falla del concreto, mas no del conector.

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En el siguiente gráfico se muestra, como ejemplo, la curva de comportamiento de un tipo de conector de corte cuando se aplica la carga sobre la viga metálica.

Conclusiones

Resultado de los ensayos: Se pudo observar que el mecanismo de falla predominante fue del bulbo de concreto alrededor del conector de corte y del cortón de soldadura en la base. En ningún caso falló el conector de corte Acero-Deck®.

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Ensayo de Vibración Forzada El ensayo de vibración forzada consiste en la aplicación de una carga dinámica externa en las tres direcciones principales. Mediante un motor eléctrico se barren diferentes frecuencias de vibración, hasta llegar a la vibración natural del sistema, alcanzando la resonancia. El objetivo de estos ensayos es determinar el comportamiento del sistema de losa colaborante Acero-Deck® bajo cargas dinámicas. Estas pueden ser causadas por fuerzas de sismo, tránsito peatonal, tránsito vehicular o cualquier otra fuente de vibración. Se realizaron ensayos de vibración forzada de losas, para los perfiles AD-900, AD-600 y AD-730 en calibre 22. Los especímenes empleados para este ensayo fueron losas apoyadas sobre vigas metálicas, con conectores de corte. En el siguiente gráfico se muestra, como ejemplo, la respuesta de un espécimen ensayado bajo diferentes frecuencias del motor.

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Espécimen de prueba durante el ensayo. Se barren distintas frecuencias del motor sobre el espécimen de losa colaborante.

Pantalla donde se visualizan las curvas de las distintas frecuencias aplicadas.

Conclusiones Ningún espécimen de losa colaborante Acero-Deck® presentó desprendimiento de la plancha de acero ni fisuración de la losa de concreto después de las vibraciones máximas, tan características cuando el sistema alcanza resonancia.

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Manual Tecnico Acerodeck (1)

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