NORMA CHILENA OFICIAL
NCh804.Of2003
Elementos de construcción - Paneles - Ensayo de impacto
Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. La norma NCh804 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturales siguientes: Cement os Bío-Bío CINTA C S. A . Inst it ut o Nacional de Normalización, INN Min Ministeri terio o de Vivi Vivie enda y Ur Urbanismo mo,, MIN MINVU - DITEC Universidad Tecnológica Metropolitana, UTEM, Dept o. de Ciencias de la Const rucción
Carlos Pineda T. M arlena M urillo S. M auricio Gat ica Z. Daniel Sún úniico H. Cecilia Sot o M .
Esta norma se estudió dentro del marco del Programa de Desarrollo e Innov ación Tecnológica del BID , para establecer los métodos de ensayo para comprobar la resistencia al impacto de paneles y tabiques destinados a ser utilizados como elementos de un edificio. Por no existir Norma Internacional, en la elaboración de esta norma se ha tomado en Standard test of m ethods consideración la norma ASTM E-695-79 (reaprobada en 1997) Standard measuring measuring rela relative tive resistence resistence of w all, all, floor and and roof - Construct ion to impact loading loading , siendo equivalente a la misma con desviaciones menores que consisten en adecuarla al formato de norma chilena.
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NCh804 El Anexo A no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo. Esta norma anula y reemplaza a la norma NCh804.EOf1971 A rquitectura y construcción - Paneles prefabricados - Ensayo de impacto , declarada de Emergencia Oficial de la República de Chile por Decreto Nº132, de fecha 15 de febrero de 1971, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo. Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, en sesión efectuada el 27 de diciembre de 2002. Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto N°229, de fecha 28 de octubre de 2003, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial del 12 de diciembre de 2003.
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NORMA CHILENA OFICIAL
NCh804.Of2003
Elementos de construcción - Paneles - Ensayo de impacto
1 Alcance y campo de aplicación 1.1 Esta norma establece los métodos de ensayos para determinar el comportamiento y resistencia al impacto de paneles que constituyen segmentos de un muro o de una losa en una construcción. 1.2 Los ensayos descritos en esta norma pretenden reproducir condiciones representativas de aquéllas encontradas en servicio, cuando se produce un impacto de un cuerpo pesado. 1.3 Los paneles utilizados en muros se deben ensayar en posición vertical y aquéllos utilizados en la construcción de losas, sólo en posición horizontal.
2 Referencias normativas El documento normativo siguiente, contiene disposiciones que, a través de referencias en el texto de la norma, constituyen requisitos de la norma. NCh806 1)
1)
Element os de co nst ruc ción clasificación y requisitos.
-
Paneles
y
t abiques
-
Term inolog í a,
Actualmente en estudio.
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NCh804
3 Términos y definiciones Para los propósitos de esta norma, se aplican los términos y definiciones incluidos en NCh806 y adicionalmente los siguientes:
3.1 deflexión instantánea: deformación que se produce en el mismo instante en que cambia el estado de solicitación de la muestra 3.2 deflexión residual: deformación plástica y, como tal, no recuperable, que permanece después de haber sido retirada la carga que la produjo
4 Ensayo en posición horizontal 4.1 Generalidades del método de ensayo 4.1.1 Resumen El método de ensayo pretende reproducir condiciones de trabajo representativas del panel en servicio y consiste en someter a paneles de ensayo en posición horizontal a sucesivos impactos generados por un saco que se libera desde alturas incrementales y luego se procede a medir las deformaciones.
4.1.2 Interpretación de resultados Basados en las lecturas efectuadas durante los ensayos se debe dibujar un gráfico en ergía de impacto/def lexión y/o carga de impact o/def lexión . De este gráfico se puede inferir las propiedades de resistencia mecánica y estructural del panel en servicio.
4.1.3 Debido a las diferencias inherentes en el método de aplicación de la carga de impacto, los resultados obtenidos no son necesariamente iguales al método de ensayo con el elemento de posición vertical descrito más adelante.
4.2 Aparatos y accesorios Los aparatos y accesorios deben ser montados como se indica en Figura 1 y deben cumplir con los requisitos siguientes. NOTA - Los aparatos y dispositivos que miden la deflexión pueden ser reemplazados por otros aparatos, siempre que éstos permitan obtener lecturas con una exactitud equivalente a los descritos en esta norma.
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NCh804 4.2.1 Elementos de apoyo Dos rodillos de acero y dos placas de acero, estas últimas de un ancho de 1/20 del largo del panel de ensayo y un largo igual al ancho del panel de ensayo. Los apoyos no deben restringir el grado de libertad longitudinal del panel de ensayo.
4.2.2 Saco de impacto Formado por dos piezas principales de cuero o material similar con las dimensiones y características siguientes (ver Figura 2): a) Cuerpo Dimensiones: 710 mm de altura; 735 mm de ancho; 3 mm de espesor. Ambos bordes verticales del cuerpo deben estar unidos formando un cilindro recto de 230 mm de diámetro, los cuales deben ser cocidos fuertemente por el lado interior y la costura reforzada con una pieza menor de cuero o material similar sobrepuesta de 20 mm de ancho y 3 mm de espesor. b) Base Dimensiones: 230 mm de diámetro; 5 mm de espesor. Unida al cuerpo y cocida fuertemente. El saco de impacto debe ser llenado con perdigones de plomo endurecido de 2,4 mm de diámetro. Para ayudar a su cohesión durante el impacto, el saco debe ser rellenado con dos capas de espuma de caucho o material similar de 75 mm de espesor. La masa total del saco de impacto, incluyendo los perdigones, debe ser ajustado con una exactitud de ± 1%. La masa del saco puede ser ajustada a cualquier masa que se especifique, dependiendo de la información requerida. La boca del saco debe ser amarrada con una correa de cuero o de material similar, de 610 mm de largo, 15 mm de ancho y 3 mm de espesor. Esta correa debe pasar por orificios diametralmente opuestos a 40 mm del extremo superior del saco. Los orificios deben ser reforzados con piezas cuadradas de cuero o material similar de 75 mm de lado y 3 mm de espesor. La correa debe pasar doblemente por una argolla de 50 mm de diámetro y sus extremos deben estar cocidos, remachados o sujetos por medio de una hebilla. Para evitar fallas en las costuras, cubrir la porción inferior del saco por medio de una camisa de 250 mm de altura y de un material similar al utilizado en la confección de la base. El saco de impacto debe ser sostenido por una cuerda flexible de poca elasticidad.
4.2.3 Bastidor Estructura adecuada para sostener y soltar libremente el saco de impacto a la altura requerida por el ensayo.
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NCh804 4.2.4 Varilla de medición Varilla o regla con una división de escala de 150 mm que se utiliza para la medición de la altura de caída del saco de impacto.
4.2.5 Dispositivo para medir la deflexión instantánea Consistente en un deflectómetro ubicado en el centro del lado opuesto a la cara de impacto del panel de ensayo. Este dispositivo puede consistir en un tubo metálico con una base en su extremo inferior y una grapa en su extremo superior que soporte por medio de fricción, a una varilla metálica liviana. La varilla se debe mover al interior del tubo y tener división de escala de 0,25 mm.
4.2.6 Dispositivo para medir la deflexión residual Constituido por un marco rígido liviano y un micrómetro con dial, los cuales deben ser utilizados después de cada impacto. Este dispositivo debe cumplir con las características siguientes: a) Marco Ubicado sobre la cara de impacto del panel de ensayo. Este marco debe llevar tres patas; dos deben descansar próximas al borde del elemento de a lo largo del eje longitudinal de unos de los rodillos de apoyo y la otra en la mitad del eje longitudinal del otro rodillo. La longitud del marco debe ser igual a la luz entre apoyos del panel de ensayo ( ! ). b) Micrómetro con dial Unido al marco, de tal manera que su husillo debe descansar en el centro de la cara de impacto del panel de ensayo. El micrómetro debe tener una mínima división de escala de 0,02 5 mm.
4.3 Paneles de ensayo 4.3.1 Características constructivas Los ensayos se deben realizar sobre paneles de ensayo similares en tamaño, material y procedimiento constructivo similares al elemento en servicio.
4.3.2 Cantidad Tres paneles de ensayo.
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NCh804 4.3.3 Edad En toda construcción donde las propiedades estructurales del panel de ensayo dependan de su edad, realizar los ensayos entre los 25 días y 56 días después de su fecha de fabricación, como por ejemplo, elementos con revestimientos continuos de mortero, elementos de albañilería y elementos enyesados. Este requisito no se aplica en instancias especiales, como es el caso de paneles existentes (usados). Otras construcciones que son afectadas por la humedad deben ser condicionadas a:
-
peso o contenido de humedad constantes; o
-
por al menos dos semanas a 20°C ± 3°C y 65% ± 5% de humedad relativa.
4.3.4 Largo El largo del panel de ensayo (L) se debe elegir lo más cercano posible al largo del panel en servicio.
4.3.5 Ancho El ancho del panel de ensayo (A) debe ser tal que incluya varios de los principales miembros que resisten la carga para asegurar que su comportamiento simule las condiciones de servicio. El ancho debe ser un número entero multiplicado por el espaciamiento de sus principales miembros que resisten la carga, a excepción de los paneles prefabricados en los cuales el ancho del panel de ensayo (A) debe ser igual al ancho del panel de servicio. Se recomienda un ancho nominal de 1,2 m, para que no exista una gran diferencia entre los anchos de diferentes construcciones cuando se requiera comparar sus propiedades estructurales.
4.3.6 Espesor El espesor del panel de ensayo (E) debe ser igual al espesor del panel en servicio.
4.4 Procedimiento de ensayo 4.4.1 Disposición del elemento de ensayo El panel debe ser ensayado como una viga horizontal simplemente apoyada en sus bordes de menor longitud. La distancia del borde del panel de ensayo al eje longitudinal del rodillo de apoyo debe ser igual a 75 mm (ver Figura 1).
4.4.2 Aplicación de las cargas de impacto Aplicar la carga de impacto al centro de la cara superior (cara de servicio) mediante la caída libre del saco, empezando con una altura de 150 mm y aumentando sucesivamente en incrementos de 150 mm (ver Anexo A).
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NCh804 Si existen miembros estructurales, aplicar las cargas de impacto a cada panel:
-
al menos a uno de sus miembros estructurales; y
-
en la mitad del revestimiento entre dos miembros estructurales.
Asegurar los bordes de menor longitud por algún medio de fijación, para minimizar eventuales rebotes del panel de ensayo. Cuidar que el medio de fijación utilizado no afecte la deflexión del panel. Para la primera caída, la altura del saco se debe medir desde la cara de impacto del elemento de ensayo hasta la base inferior del saco; para las siguientes caídas, desde una cuerda fina y tensa cuya longitud se extiende entre los ejes horizontales de los rodillos de apoyo.
4.4.3 Lectura de datos Tomar lecturas del deflectómetro que mide la deflexión instantánea con una aproximación de 0,25 mm. La varilla metálica del deflectómetro debe estar en contacto con el centro de la cara contraria al impacto del elemento de ensayo para que ésta quede fija en su posición más baja por medio de la grapa de fricción cuando se produzca el impacto. Tomar lecturas del micrómetro que mide la deflexión residual con una aproximación de 0,025 mm. El husillo del micrómetro debe coincidir con el centro de la cara de impacto del elemento de ensayo. Si la deflexión excede el rango de medición del micrómetro, se puede utilizar bloques de medición suplementarios de 300 mm x 300 mm de metal u otro de similar material. Efectuar observaciones parciales después de cada impacto para detectar fallas locales, tales como, fracturas del material de revestimiento, desprendimientos u otras.
4.5 Resultados 4.5.1 Cálculo de la deflexión instantánea Para cada altura de caída, calcular la deflexión instantánea como la diferencia entre la lectura durante el impacto y la lectura inicial del deflectómetro.
4.5.2 Cálculo de deflexión residual Para cada altura de caída, calcular la deflexión residual como la diferencia entre la lectura después del impacto y la lectura inicial del micrómetro.
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4.6 Informe 4.6.1 Identificación del panel de ensayo -
marca, tipo y f echa de fabricación;
-
panel simétrico/asimétrico;
-
dimensiones, materiales y características constructivas;
-
método de selección (aleatoria, fabricado para el ensayo, etc.).
4.6.2 Características del ensayo -
posición del elemento de ensayo;
-
luz entre apoyos;
-
cara de ensayo;
-
masa total del saco de impacto;
-
puntos de impacto;
-
referencia a esta norma.
4.6.3 Gráficos a d e Los resultados obtenidos en los ensayos se deben presentar en un gráfico de en ergí impacto/deflexión y/o c arga de impacto/deformación , similar al indicado en Figura 4.
Los gráficos deben considerar los requisitos siguientes: a) Ejes y unidades Las energías de impacto y/o carga de impacto se deben ubicar en el eje de las ordenadas expresadas en unidades S.I. y las deflexiones en el eje de las abscisas expresadas en milímetros (mm). b) Símbolos Los puntos que representan la deflexión instantánea se deben representar con círculos en blanco y los que representan la deflexión residual con círculos rellenos. c) Curvas promedios Calcular el promedio aritmético de las deflexiones obtenidas en los paneles de ensayo para cada incremento de la altura de caída. Indicar estos valores promedios en el gráfico respectivo. Dibujar una curva con línea continua que pase por estos puntos. Dibujar una segunda curva con línea segmentada, siguiendo el mismo procedimiento anterior, para las deflexiones residuales.
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NCh804 4.6.4 Altura de caída Para cada panel incluir la altura de caída en la cual se produjo la rotura o la interrupción del ensayo.
4.6.5 Mecanismos de falla, grietas y desprendimientos Incluir una descripción de los mecanismos de falla y el valor de la resistencia última y/o carga máxima. Registrar cualquier falla local, grietas y desprendimientos observados durante el ensayo y señalar en qué etapa se produjeron.
4.6.6 Dibujos Dibujar el panel de ensayo señalando sus características físicas, las dimensiones de sus secciones en corte y otros detalles de construcción pertinentes. Cualquier modificación realizada sobre el panel para obtener mediciones o lecturas debe ser consignada. Cualquier característica o condición inusual del panel debe ser descrita.
4.6.7 Identificación -
identificación única del informe;
-
fecha del ensayo;
-
nombre y firma del responsable.
4.6.8 Conformidad con los requisitos Indicar si el panel cumple con los requisitos establecidos en NCh806.
5 Ensayo en posición vertical 5.1 Generalidades del método de ensayo 5.1.1 Resumen El método de ensayo pretende reproducir condiciones de trabajo representativas del panel en servicio y consiste en someter a paneles de ensayo en posición vertical a sucesivos impactos generados por un saco que se libera desde alturas incrementales y luego se procede a medir las deformaciones.
5.1.2 Interpretación de resultados Similar a lo indicado en 4.1.2.
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5.2 Aparatos y accesorios Los aparatos y accesorios se deben montar como se indica en Figura 3 y se deben ajustar a los requisitos siguientes.
5.2.1 Elementos de soporte y apoyo a) Cuatro rodillos de acero y cuatro placas de acero, estas últimas de un ancho de 1/20 de la altura del panel de ensayo y un largo igual al ancho del panel. b) Cuatro bandas de goma para el descanso de los rodillos de soporte de aproximadamente 15 mm de espesor. c) Un rodillo de apoyo basal alojado en un canal de acero para prevenir condiciones de empotramiento. Los soportes y apoyos no deben restringir los grados de libertad longitudinal y transversal del panel de ensayo. Los medios de fijación no deben afectar la deflexión del panel.
5.2.2 Saco de impacto Similar a lo indicado en 4.2.2.
5.2.3 Conjunto estructural Estructura adecuada para sostener el saco de impacto y que permita soltarlo libremente desde diferentes alturas con una trayectoria circular.
5.2.4 Estructura soportante Estructura rígida que apoye y sostenga al elemento de ensayo sin generar ningún empotramiento.
5.2.5 Varilla de medición Similar a lo indicado en 4.2.4.
5.2.6 Dispositivo para medir la deflexión instantánea Similar a lo indicado en 4.2.5.
5.2.7 Dispositivo para medir la deflexión residual Similar a lo indicado en 4.2.6.
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5.3 Paneles de ensayo 5.3.1 Características constructivas Similar a lo indicado en 4.3.1.
5.3.2 Cantidad Tres paneles para el caso de paneles simétricos y cuatro para paneles asimétricos.
5.3.3 Edad Similar a lo indicado en 4.3.3.
5.3.4 Altura La altura del panel de ensayo (H) se debe elegir lo más cercana posible a la altura del panel en servicio.
5.3.5 Ancho Similar a lo indicado en 4.3.5.
5.3.6 Espesor Similar a lo indicado en 4.3.6.
5.4 Procedimiento de ensayo 5.4.1 Disposición del panel de ensayo El panel se debe apoyar verticalmente sobre uno de sus bordes de menor longitud que descansa sobre el rodillo de apoyo basal. La distancia del borde del panel de ensayo al eje del rodillo de soporte debe ser igual a 75 mm. En el momento de impacto, la cuerda que sostiene al saco se debe encontrar en forma paralela a la cara del panel a ensayar.
5.4.2 Aplicación de las cargas de impacto El saco de impacto debe actuar como un péndulo y transmitir la carga en el centro del panel de ensayo. La máxima altura de caída útil se logra cuando el saco y el panel de ensayo están en posición perpendicular. Liberar el saco suavemente, de manera de no alterar su trayectoria de péndulo.
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NCh804 Para paneles simétricos, aplicar la carga de impacto a la cara exterior para un panel y a la interior para los restantes. Para paneles asimétricos, aplicar la carga a la cara exterior para dos elementos y a dos por la cara interior. Si existen miembros estructurales, aplicar las cargas de impacto a cada panel:
-
al menos a uno de sus miembros estructurales; y
-
en la mitad del revestimiento entre dos miembros estructurales.
La altura de caída se debe medir verticalmente entre dos líneas horizontales imaginarias que pasen respectivamente por el punto de impacto y el centro de gravedad del saco por caer (ver Figura 3). El saco se debe dejar caer mediante cualquier mecanismo que no altere su trayectoria. El ensayo debe empezar soltando el saco desde una altura de caída de 150 mm, la cual se debe aumentar sucesivamente en incrementos de 150 mm (ver Anexo A). Impedir los rebotes del saco después del primer impacto.
5.4.3 Lecturas de datos Similar a lo indicado en 4.4.3.
5.5 Resultados Similar a lo indicado en 4.5.
5.6 Informe Similar a lo indicado en 4.6.
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Anexo A (Informativo)
Criterios para detener el ensayo Todo criterio que se utilice para detener el ensayo tiene que ser el resultado de un acuerdo entre el cliente y el laboratorio de ensayo antes de realizarlo. Algunos criterios a considerar son los siguientes: a) Capacidad del elemento para resistir una determinada carga estática, después de un impacto. b) Limitación en la deflexión instantánea o en la deflexión residual. c) Destrucción del panel a definirse. d) Penetración en el elemento. e) Una altura de caída específica. f)
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Un número determinado de caídas por ensayo desde una altura de caída específica.
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NA CIONA L
DE
NCh 804.Of2003
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IN N-CHILE
Elementos de construcción - Paneles - Ensayo de impacto Construc tion element s - Panels and partition-w alls - Impact load test
Primera edición
Descriptores:
: 20 03
materiales de construcción, elementos prefabricados, paneles, ensayos, ensayos de impact o
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