· 2012-08-16 · libre máxima de 422 y mínima de 245 centímetros 1.3. la solución proyectada...

Oficina Técnica

Proyecto "GAL\VAU"

de renovación de viguetas Centro Comercial Plaza de Sta.

Barbara Vitoria-Gasteiz

Referencia GV-12238,4 P0

19 de julio de 2012

Sistemes de Reforç Actiu, S.L. Avd. Via Augusta nº15-25 08174 Sant Cugat del Vallès

Teléfono 93 796 41 22 Fax 93 755 31 07 e-mail: [email protected]

Distribuidors oficials

Nº 271R/11

Soci Protector de:

Nº 3 / 09-593

Amb el suport

tècnic de:

Muntadors

certificats amb la

marca ApTO per

ITEC

Propuesta "GAL\VAU" Referéncia GV-12238,5 P 0

De renovación de vigas, Centro Comercial Plaza de Sta. Barbara de Vitoria-Gasteiz para DEPARTAMENTO DE URBANISMO Ayuntamiento de Vitoria-Gasteiz

Proyecto "GAL\VAU" . Ref. GV-12238,5P0 S.R.A., SL Oficina tècnica – Página 2

0. Tabla de contenidos. 1. Memoria 3 1.1. Objeto del proyecto. 1.2. Descripción de la obra antigua. 1.3. La solución proyectada. 1.4. Descripción de la obra a realizar. 1.4.1 La preparación 1.4.2 La obra previa 1.4.3 El montaje “ GAL\VAU” 1.4.4 La obra final

2. El cálculo de las vigas “GAL\VAU” 13 2.X.1. Datos del material. 2.X.2. Estado de cargas. 2.X.3. El cálculo de una viga “GV” tipo X. 2.X.4. Análisis del refuerzo "GV"

3. Detalle de la solución 34

4. Soluciones especiales de NOU\BAU 35

5. Propuesta de refuerzo de Jácenas 53

6. Planos 65




1. Memoria 1.1. Objeto del proyecto Se proyecta la reparación de 515 viguetas del techo del edificio situado en el Centro Comercial Plaza de Sta. Barbara de Vitoria-Gasteiz.

1.2. Descripción de la obra antigua

El objeto de la intervención es un techo formado por viguetas unidireccionales de hormigón, con un intereje máximo de 50 centímetros y un entrevigado de bovedillas cerámicas. La reparación que se describe en este proyecto afecta un total de 515 viguetas, que tienen una luz libre máxima de 422 y mínima de 245 centímetros 1.3. La solución proyectada Como método de reparación se proyecta la substitución funcional de las viguetas en mal estado, con el montaje, debajo de cada una de ellas, de una viga de refuerzo “GAL\VAU”, de acero galvanizado, , realizado con la tecnología y la metodología propias del sistema “NOU\BAU”. Las vigas de refuerzo “NOU\BAU” son las únicas que con su método de preflechado consiguen descargar el forjado antiguo desde el momento del montaje.




1.4. Descripción de la obra a realizar 1.4.1. Preparación Antes del inicio de las obras se procederá a la preparación del local para que puedan ser realizadas con el mínimo de molestias y ocasionando el mínimo de desperfectos. Mueble. Es preciso retirar todos los muebles que puedan interferir las operaciones de montaje. Los que no puedan ser retirados deberán ser agrupados y protegidos convenientemente. Piezas del baño. Las piezas de material sanitario deberán protegerse de los golpes. Andamios. Si las vigas a reparar están a una altura superior a los 3 m, se necesitará un andamio situado a 170 cm del techo a reparar. Puntales. Antes de retirar los puntales existentes, si los hay, se tomarán todas las medidas de precaución que recomiende la prudencia técnica. Cuando haya dudas sobre la seguridad, se apuntalarán los centros de las bovedillas contiguas a la vigueta que se esté reparando. Reconocimiento del piso superior. Se procederá a la revisión del piso superior en el ámbito de la actuación para detectar la existencia de cargas especiales sobre las viguetas en las que se va a actuar. (tabiques, puntales muebles, máquinas, .... ) Precauciones en el piso superior. Antes de iniciar las operaciones, se deberá informar de lo que se va a realizar a los vecinos del piso inmediato superior para que observen las precauciones necesarias. Si fuera preciso, se dispondrán tableros o talones sobre el pavimento de la zona sobre la viga en que se va a actuar.




1.4.2 La obra previa ( a cargo del constructor, no de NOU\BAU )

Trabajos previos al montaje de la viga NOU\BAU

(A cargo del constructor)

11.. En el caso de que sea necesario (mas de 2,5m de altura) se tiene que suministrar un andamio homologado adecuado a la zona de trabajo.

22.. Protección de marcos, puertas, suelos y todo aquel mobiliario que no pueda ser retirado de la zona de trabajo.

33.. Romper el actual falso techo para así tener acceso a las viguetas a reforzar:




44.. Picar el yeso o enlucido del techo, longitudinalmente, a lo largo de todas las vigas a reforzar y con el ancho necesario, tal como se muestra en la figura:

d

d = 15

55.. Desviar las posibles instalaciones que debido a su ubicación molesten para realizar el montaje de la viga de refuerzo o la colocación de sus soportes en las paredes de carga o jácenas.

66.. Preparar las dos cabezas de viga dejando la zona del soporte para el perfil de refuerzo limpia y plana. Ésta no deberá presentar restos de pasta de yeso ni podrá tener ningún saliente. Si fuera necesario se hará un reboque de cemento pórtland en dicha zona (una vez se haya picado el yeso en caso de existir éste). Las medidas aproximadas son las que se indican en el siguiente croquis:

a

b

a = 30cm b = 45cm




77.. Romper linealmente la parte superior de los tabiques que debido a su ubicación no permitan el paso o la colocación de los perfiles de rerfuerzo NOU\BAU.

88.. Realizar unos pequeños agujeros en la parte superior de la tabiquería para permitir el paso de los perfiles de refuerzo cuando éstos la atraviesen, las medidas serán aproximadamente las que se indican en el siguiente croquis:

a

b

a = 30cm

b = 45cm




Trabajos posteriores al montaje de la viga NOU\BAU

(A cargo de NOU\BAU)

99.. Rejuntado con mortero Pórtland de la aleta del perfil NOU\BAU contra el techo:




1.4.3 El montaje “GAL\VAU” Realizados por el constructor los trabajos previos, se procederá por el personal de "NOU\BAU", al montaje de las vigas y sus soportes, siguiendo los procedimientos, la tecnología y con los controles propios del sistema. En esquema el proceso para cada viga NB será el siguiente:

1. Presentación de los soportes.

2. Calibrado de la contraflecha.

3. Soldar los caballetes rigidizadores a los perfiles extremos y central. Queda incluido el decapado con cepillo de púas metálicas y pintado.




4. Colocación de los perfiles extremos (sobre puntales y con los prismas separadores).

5. Presentación del perfil central (soportado mediante puntales).

6. Comprobación de las alineaciones.

7. Soldadura del elemento lineal.




8. Colocación de los gatos hidráulicos y retirada de puntales provisionales.

9. Proceso del pretensado NB hasta conseguir la tensión de cálculo.

10. Comprobación de la tensión.

11. Perforación de la pared para los pernos de fijación y sacar el polvo.

12. Colocación de resina y fijación de los pernos.

13. Tensado controlado de los pernos, una vez producido el endurecimiento de les resinas.

14. Retirada de los gatos y puntales restantes.

15. Retirada de todo el equipo.




1.4.4 La obra final Después del montaje de las vigas el constructor realizará las necesarias reposiciones y la reconstrucción de los acabados. Falsos techos nuevos. Se colocará por debajo de las nuevas vigas, un falso techo de placas de yeso o similar con resistencia al fuego RF-60 que cumpla la actual normativa de protección contra incendios NBE-CPI-96, procurando que la pérdida de altura útil de la vivienda sea la mínima posible. Cuando el cielo raso tape viguetas no reparadas, se tendrá que hacer con placas registrables. Reposición de las instalaciones. Se repondrán todas las instalaciones que se hayan desmontado o desplazado con motivo del montaje. Reconstrucción de los tabiques. Se reconstruirán los fragmentos de tabique que se abrieron para permitir el montaje. Se atracarán al techo y a las nuevas vigas para evitar los puentes acústicos. Reposición de los alicatados. Cuando se hayan reconstruido los techos, se repondrán los azulejos arrancados con motivo del montaje. Reconstrucción de los acabados superficiales. Se procurará la reconstrucción de todos los acabados con materiales de las mismas características y calidades que los existentes. En el caso de ser imposible, la Dirección Facultativa indicará los que se consideren más adecuados.




2. El cálculo de las vigas “GV”.

2.1. Viga tipo 1 Luz 245 cm. Intereje 50 cm. 2.1.1. Datos del material: 2.1.2. Estado de cargas:

Tipo de acero = Galvanitzat DX 51 D+Z Módulo de elasticidad E = 2.100.000 Kp/cm2 Límite elástico sigma = 2.750 Kp / cm2 Factor seguridad mín.Fs = 1,41

Pesos muertos peso propio del forjado 200 kp/m2

peso del pavimento 80 kp/m2

peso del cielo raso 20 kp/m2 peso tabiquería 100 kp/m2

Total cargas fijas 400 kp/m2 Sobrecargas de uso 500 kp/m2 Carga total 900 kp/m2

2.1.3. El cálculo de una viga "GAL\VAU" tipo 1 Momento máximo calculado M= 337 mkp Wx= 17,28 cm3

Perfil NB: "GVg+5-120" (Ix= 243,34 cm4 Wx= 36,8 cm3)

Fuerza prefl. P= 163 Kp Def. inicial dy = 1,66 mm

Reacción total R= 551 Kp Tensión tornillos= 82 Kp

Límite elástico = 2.750 Kp/m2

Comprobaciones:

Sigma trabajo 915 kp/cm2 F.seg. FS = 3,01

Flecha remanente 0,23 Cm Luz / flecha = 1.065,22 Del tipo 1 se necesitan: 154 vigas "GAL\VAU": GVg+5-120 (ES25ES)K/245




2.1.4 Análisis del refuerzo "GAL\VAU" tipo 1. Se acompañan los gráficos de esfuerzos cortantes y de momentos flectores:

� En azul las solicitaciones totales sobre la viga vieja antes del montaje del refuerzo � En rojo las solicitaciones restantes a la viga vieja tras la descarga del preflechado � En verde las solicitaciones absorbidas por la viga GAL\VAU tras el preflechado (puesta en

carga) Las vigas con el refuerzo GAL\VAU En el diagrama de momentos flectores de la viga vieja, tras el preflechado, se puede comprobar cómo han disminuido los requerimientos a que está sometida. El momento máximo correspondiente a los pesos muertos (que son los permanentes) es sólo del orden del 10% del que tenía antes del preflechado. En lo referente a las sobrecargas, la parte que soportará la viga vieja estará en proporción a la rigidez relativa del techo viejo y la viga de refuerzo. Normalmente es de 4 a 1, o sea que soportará el 20% menos del que soportaba antes. Si la viga vieja todavía no se había roto soportando la totalidad de las cargas, es prácticamente imposible que lo haga tras el preflechado porque la carga permanente que tiene que soportar es sólo del orden del 10% de la que soportaba y en el momento de máxima sobrecarga le corresponderá sólo el 30% de la que venía soportando.

Cálculos hechos con el programa N. B. de elementos finitos para cada viga propuesta. La viga NOU/BAU soporta dos cargas puntuales (las de descarga de la viga vieja a través de los prismas separadores) provocadas en el preflechado y su diagrama de momentos (un trapecio) se parece mucho al de los pesos muertos de las solicitaciones totales. En el supuesto de que la viga vieja llegara a romperse (prácticamente imposible como hemos visto) el

incremento de requerimientos seria sólo de una parte de las sobrecargas y, por lo tanto, el incremento de

la flecha sería muy pequeña.

Con el refuerzo NOU/BAU es imposible la futura apar ición de grietas en el piso superior.




La misma viga con cualquier otro refuerzo. Si el mismo refuerzo se hubiera hecho por el método tradicional, colocando en la viga vieja una viga de” refuerzo” (sea del material que sea y con la forma que se quiera) sin el preflechado controlado N. B., los diagramas de esfuerzos serian los siguientes:

La viga vieja continúa soportando permanentemente la totalidad de los pesos muertos, porque no ha habido ningún esfuerzo de descarga, y continuará soportando, también, la mayor parte de las sobrecargas. La viga de refuerzo sólo la aligerará el 20% de las sobrecargas, o sea de l’orden del 6,6%. Esto quiere decir que con “el refuerzo”, la viga vieja continuará soportando un 93% de las cargas totales. Si el refuerzo se hizo porque no se confiaba en la viga vieja, ahora que continúa forzada a soportar más

del 90% de la carga peligrosa, no será extraño que, por poco más que se degrade, se llegue a romper.

La viga de ”refuerzo”, que antes de la rotura de la viga vieja, estaba prácticamente descargada (el 6,6%), pasa a tener de soportar toda la carga y, consecuentemente, tendrá que flechar. Si ha estado bien calculada, soportará perfectamente la carga total y se deformará hasta lograr una flecha del orden de 1/500 de la luz. La flecha de la viga de “refuerzo” se sumará a la que ya tenía la viga vieja en el momento de reforzarla

para dar una deformación muy importante (1/500 + 1/500 = 2/500 = 1/250) que no podrá ser absorbida

por los elementos constructivos que descansen (alicatados, tabiques,...), haciendo inevitables las grietas en

la obra soportada.

Con un “refuerzo”, sin preflechado controlado, las grietas al piso de arriba son inevitables.















Comprobaciones:

Sigma trabajo 1.008 kp/cm2 F.seg. FS = 2,73

Flecha remanente 0,28 Cm Luz / flecha = 924,46 Del tipo 2 se necesitan: 45 vigas "GAL\VAU": GVg+5-120 (ES30ES)K/257










la obra soportada.
















Comprobaciones:












la obra soportada.












Perfil NB: "GVn+5-160" (Ix= 491,4 cm4 Wx= 56,21 cm3)




Comprobaciones:


Flecha remanente 0,68 Cm Luz / flecha = 564,06 Del tipo 4 se necesitan: 45 vigas "GAL\VAU": GVn+5-160 (ES40ES)K/383









la flecha sería muy pequeña. Con el refuerzo NOU/BAU es imposible la futura apar ición de grietas en el piso superior.










la obra soportada.












Perfil NB: "GVn+5-160" (Ix= 491,4 cm4 Wx= 56,21 cm3)




Comprobaciones:


Flecha remanente 0,78 Cm Luz / flecha = 510,31 Del tipo 5 se necesitan: 45 vigas "GAL\VAU": GVn+5-160 (ES40ES)K/396









la flecha sería muy pequeña. Con el refuerzo NOU/BAU es imposible la futura apar ición de grietas en el piso superior.










la obra soportada.
















Comprobaciones:












la obra soportada.











2.7.3. El cálculo de una viga "GAL\VAU" tipo 7 Momento máximo calculado M= 1.001 mkp Wx= 51,32 cm3





Comprobaciones:


Flecha remanente 0,79 Cm Luz / flecha = 534,85 Del tipo 7 se necesitan: 46 vigas "GAL\VAU": GVg+5-160 (ES15/15/15ES)K/422










la obra soportada.





3. Detalle de la solución "GAL\VAU"




4. Soluciones especiales de NOU\BAU.

Los Salvatubos de NOU\BAU (SE 004) Descripción del problema . La gran anchura de los perfiles NOU\BAU, para poder reducir los entrevigados y, así, optimizar la manera de recibir las cargas del forjado, puede representar un problema para los bajantes y otras conducciones verticales que pasen cerca de las viguetas que hay que reforzar. Para resolver también este problema se han diseñado los Salvatubos NB.

El Croquis del caso concreto con las medidas necesarias. El grado de problema que representa y, por tanto, la solución que se deberá utilizar, dependerá de la distancia “D” entre el bajante y la viga vieja y, también del perfil que hay que utilizar para la reparación. La solución tiene que ser para cualquier distancia y para cualquier perfil. Las cargas previstas por el técnico de la obra . La solución tiene que ser genérica, para ser utilizada con cualquier perfil y en cualquier situación, y, por eso, es necesario que la solución no represente, en el punto de paso del bajante, ningún tipo de minoración de las características de la reparación y, en todo caso, restituya totalmente las características del perfil de refuerzo. Fotos de la localización del problema.

D




Los Salvatubos de NOU\BAU Los casos que se pueden presentar son los siguientes:

• Sin problema. Si la distancia D es superior a A, que depende del perfil a utilizar, no habrá ningún problema y, por tanto, no hace falta ninguna solución especial. Los perfiles se podrán montar normalmente.

• Con solución de montaje. Si la distancia D es

inferior a A pero es superior a B, la solución

consistirá en recortar la aleta del perfil y

complementarlo con una varilla soldada en la parte

inferior. Es una operación a realizar en el montaje y

no requiere ninguna pieza especial.

• Con pieza Salvatubos. Si la distancia D es interior a B, quiere decir que el recorte afectará a la aleta del perfil y también a su

pared inclinada. Entonces será necesaria una pieza especial que sustituya las

características del perfil en la zona afectada.

Sin problema Con solución de montaje Con pieza Salvatubos

Los Salvatubos

medidas límite

mm. perfil

A B

NB-120 75 30 NB-140 80 35 NB-160 90 40 NB-180 101 41 NB-200 110 40 NB-220 115 40

A B




El Salvatubos de montaje

Con Salvatubos de montaje. La solución consistirá en

recortar la aleta del perfil y complementarlo con una varilla soldada en la parte interior. Es una operación a realizar durante el montaje y no requiere ninguna pieza especial. La longitud máxima del recorte a realizar en la aleta será de 10cm en el límite con la pared inclinada, pudiéndose abrir a 45º el ancho de la aleta. Se recomienda usar siempre la varilla según la siguiente tabla, que corresponde al equivalente en sección del material que se les recorta a los perfiles gruesos. La longitud máxima de la varilla será de 50cm.

364,0086 mm2

NBg-220

281,7591 mm2

NBg-200

237,0185 mm2

NBg-180

NBg-160157.3221 mm2

NBg-140147.3186 mm2

NBg-120119,6360 mm2

Ø12

113,0973 mm2

2

2.5

2.5

3

3

3.5

Ø14

153,9380 mm2

Ø16

201,0619 mm2

Ø18

254,4690 mm2

Ø20

314,1593 mm2

Ø22

380,1327 mm2

Molt just, vàlid si no és al centre de la biga

D Aleta

Varilla

Soldadura

Muy justo valido si no es el centro de la viga Muy justo valido si no es el centro de la viga




La pieza Salvatubos Cuando el bajante está muy cerca de la vigueta, para poder colocar la viga NB será necesario realizar un recorte en la aleta y, también, de la pared inclinada hasta la base. Entonces, habrá que complementar la viga recortada con una pieza especial, el Salvatubos. El Salvatubos es un perfil con forma de Z que ser suelda por un extremo al interior de la base del perfil NB i, por el otro lado, encima de la aleta. La cara superior tiene un recorte con una longitud de 10cm i los lados a 45º, compensada por una varilla soldada en la cara vertical. Con el Salvatubos, el perfil recupera las características que tenía el perfil original, sin recorte, y, por tanto, se puede poner en la viga sin cálculos especiales.

Medidas en milímetros

Las medidas de los Salvatubos perfil A B H D

NB-120 45 35 118,5 12 NB-140 45 35 138 14 NB-160 50 40 158 16 NB-180 55 45 177,5 18 NB-200 60 50 197,5 20 NB-220 60 50 217 22

H

D

3

El Salvatubos




Fotos




Salvatubos en el extremo de la viga (SE 005) Descripción del problema. La solución especial presentada se plantea por el conflicto que genera tener un bajante muy cercano a la cabeza de la viga.

Cabe la posibilidad de encontrarse

con casos diversos dentro de la misma

situación y eso hace que cada refuerzo

sea un caso a parte. El tubo bajante

puede estar más o menos cerca de la

vigueta a reforzar, y esto provocará

que la solución del “Salvatubos”

tenga un dimensionado

individualizado para cada refuerzo. El Croquis del caso concreto con las medidas necesarias. El grado de problema que representa y, por tanto, la solución que se deberá utilizar, dependerá de la distancia “D” entre el bajante y la viga vieja y, también de la distancia entre la pared y el bajante. La solución tiene que ser para cualquier distancia y para cualquier perfil. Las cargas previstas por el técnico de la obra . La solución tiene que ser genérica, para ser utilizada con cualquier perfil y en cualquier situación, y, por eso, es necesario que la solución no represente, en el punto de paso del bajante, ningún tipo de minoración de las características de la reparación y, en todo caso, restituya totalmente las características del perfil de refuerzo.

D




La solución especial. Esta solución especial consta de un soporte y un perfil recortados, un tubo estructural, una braga rigidizadora y una “ele” de refuerzo. El hecho de encontrar un bajante pegado al apoyo, justo al lado del extremo de la vigueta, nos impide colocar el soporte estándar de la solución NOU\BAU y no da cabida al perfil de refuerzo debido a su anchura. Esto obliga a recortar ambos elementos para adaptar el refuerzo a las condiciones de la obra. El soporte se tiene que recortar ajustando al espacio que existe entre la vigueta y el bajante y mayoritariamente se prescindirá de todo su lateral, tal como muestra la figura adjunta:

Soporte recortado

De la misma manera que se recorta el soporte, se tendrá que hacer con el perfil de refuerzo, adaptándolo a las dimensiones del bajante. Una posible disposición se muestra en la siguiente figura:

Perfil recortado




Para solventar la pérdida de sección del perfil NOU\BAU en la zona del extremo de vigueta, se reforzará el sistema mediante un tubo estructural, calculado a medida para cada caso concreto. La posición de este tubo dependerá de la situación del conjunto y de los requerimientos de la obra, de manera que se podrá colocar por dentro o por fuera del perfil y en posición plana u horizontal. A su vez, se debe soldar una braga rigidizadora en el perfil, justo en la zona de recorte, que es la más vulnerable a posibles abolladuras en el momento del preflechado. Dichos elementos se muestran a continuación:

Braga rigidizadora Tubo estrucutural Finalmente, para contrarrestar la pérdida de dos de los anclajes del soporte estándar se tiene que colocar una “ele” de refuerzo por debajo de la solución especial y fijarla al apoyo con dos anclajes químicos.

Ele

La “ele” de refuerzo compensa la modificación del soporte a nivel de anclaje y el tubo estructural lo hace con la pérdida de sección del perfil de refuerzo. El conjunto de la solución especial requiere que los elementos estén soldados entre ellos creando un cuerpo monolítico al extremo de la viga. Metodología. El montaje de la solución especial deberá seguir un orden concreto. La primera operación es realizar los recortes de soporte y perfil ajustados a las dimensiones del bajante conflictivo.




A continuación se soldará la braga al perfil justo al límite del recorte, para asegurar la rigidez en el punto afectado por el cambio de sección. Una vez rigidizado el conjunto, se presenta el conjunto de soluciones especiales, y se colocará el tubo por la parte inferior, o en el interior del perfil NB (dependiendo de la situación y de los requisitos de la obra). Se soldarán todos los elementos para que pasen a formar un cuerpo único. Posteriormente, se realiza el preflechado de la viga. Y en el momento que se llegue al esfuerzo calculado se realizará el anclaje del soporte partido y se colocará la ele soldada en la parte inferior del tubo (en el caso que se haya colocado por debajo) o en la base del soporte partido (si el tubo va por dentro), y se anclará al apoyo mediante dos tacos químicos. El esquema de montaje se muestra en la siguiente figura:

braga

Tubo estructural

Ele

Soporte recortado

perfil

Elementos de la solución especial (vista lateral 1)




Recorte perfil

Elementos de la solución especial (vista lateral 2)

Elementos ensamblados de la solución especial

Cálculo. Para saber qué tubo se tiene que colocar, se hará un estudio individualizado para cada




caso, dependiendo de las medidas del bajante, las cargas sobre el forjado, el perfil NOU\BAU seleccionado, etc. Se calcularán los esfuerzos sufridos por el refuerzo en la zona de recorte del perfil y se compensará con la colocación del tubo. Desde el punto de vista de cálculo, se considerará la sección conjunta del perfil recortado y el tubo de refuerzo (ver figura) para garantizar la resistencia de la solución especial. Para cada caso se detallará cual es la disposición final, ajustada al cálculo.

Sección conjunta del perfil recortado y el tubo estructural En función de las solicitudes del conflicto se estudiaran diferentes posibilidades respecto a la colocación de los tubos de refuerzo. Se realizará el cálculo y se determinará cual es la mejor opción.




Otras posibles disposiciones de los tubos:

Tubo en horizontal exterior

Tubo en horizontal interior

Dintel interior para perfiles con pliegue

Tubo en vertical exterior

Dos tubos en vertical exteriores

Tubo en vertical interior

Dos tubos en vertical interiores




Fotos




Soporte “U” en jácena metálica (SE 009)

Descripción del problema. La situación que tenemos que encontarnos para aplicar esta solución especial será una vigueta a reforzar apoyada en una jácena de perfil metálico (IPN, IPE…). El conflicto surge porque el soporte estándar de la viga NOU\BAU necesita un apoyo completamente plano y vertical para poderse anclar, y en este caso se encuetra con el ala del perfil y con superficies a diferentes niveles para anclarse.

Croquis del caso concreto. En la figura adjunta se puede apreciar el esquema de la situación que nos origina el problema. La parte superior del perfil de refuerzo se encuentra, en su apoyo, con el obstáculo del ala del perfil metálico. Esto comporta la aplicación de una solución especial que implicará modificar el soporte estándar.

Capacidad resistente de la solución. Es necesario garantizar la capacidad resistente frente a los requerimientos tal como lo haría el soporte estándar que le correspondiera. Habrá que tener en cuenta la modificación de la sección del soporte de refuerzo, así como el estado final de la pieza soporte. La solución especial Esta solución especial consta de un soporte especial con forma de “U” que encaja por debajo del perfil extremo del refuerzo NOU\BAU y que va soldado al perfil metálico que actúa de paramento.




El apoyo de la viga de refuerzo sobre el soporte trabajará de la misma manera que en la aplicación estándar, es decir, con el extremo apoyado (articulación estructural). En esta solución se respeta este montaje ya que el perfil NB irá únicamente apoyado sobre el soporte “U”. Por su parte, la “U” irá empotrada al perfil metálico mediante soldadura, sustituyéndose así la función de los pernos químicos de la versión normal de anclaje del soporte. El encaje entre la base del refuerzo y el soporte en “U” será perfecto para transmitir las fuerzas de la manera más homogénea posible.

Soporte “U”

Perfil NB

Elementos que conforman el soporte especial




sodadura

Elementos del soporte especial ensamblados

Metodología El montaje se iniciará de la misma manera que habitualmente hasta el momento de aplicar el esfuerzo de preflechado en los extremos. Una vez está aplicada esta fuerza, el perfil se encontrará en la posición exacta calculada y en ese momento se le tiene que encajar el soporte “U” por la base de éste y se ajustará al alma del perfil metálico de la jácena para poder proceder con la soldadura. El cordón de soldadura debe ser continuo y a lo largo de todo el contorno del perfil del soporte “U”, garantizando la máxima solidaridad entre los dos elementos soldados. En este momento se considera que el soporte está anclado al paramento resistente y que el perfil de refuerzo NB está apoyado, siendo el nudo una articulación. Preparación previa Será necesario que la jácena metálica que soporta la solución se encuentre en perfecto estado y que la superficie de soldadura esté despejada y limpia.




Cálculo Habrá que tener en cuenta la manera de soportar el momento flector de la sección del perfil “U” y la capacidad de resistencia de las soldaduras, tanto transversales como longitudinales. Por lo que respecta al módulo resistente del perfil “U” está comprobado que para toda la gama de perfiles NB cumplirá con creces los requisitos del conjunto estructural. El hecho es que en el extremo de las vigas, el momento flector que debe soportar la viga es mínimo, por lo tanto tendrá unas exigencias muy pequeñas y muy asequibles para cualquier perfil “U”. A continuación se muestra un ejemplo del módulo resistente y el aspecto de la sección de un soporte “U” para un perfil NB de 180mm de canto.

Wx= 20,31 cm3

Para estudiar la resistencia de la soldadura nos basamos en unas pruebas experimentales realizadas en ECA (Entidad Colaboradora de la Administración) para el análisis de soldadura de chapa de 2mm en posiciones de solape y testa y en orientaciones transversales y longitudinales. Las resistencias de soldadura son aproximadamente las siguientes: Soldadura transversal: 760 kp/cm Soldadura longitudinal: 385 kp/cm Esto ocasiona que la rotura de la soldadura sea siempre en el metal base. Si hablamos de soldaduras de, como mínimo, unos 20cm de cordón de soldadura entre horizontales y verticales, la reacción R del elemento biga debería ser del orden de 8.000kp, una situación muy poco usual en aplicaciones de la construcción. Limitaciones de uso Esta solución se podrá aplicar siempre que hablemos de refuerzos NOU\BAU en posición vista, ya que si se encasta, la base del refuerzo quedaría a la altura del ala del perfil metálico-jácena. De esta manera sería imposible acceder al alma de la IPN o IPE.




Fotos




6. Propuesta de refuerzo de jácenas

Jácena reforzada para la recepción de las vigas de refuerzo activo Nou Bau. Mercado de Vitoria.

Esquema de la jácena Mediante el programa de elementos finitos Sap2000 se ha realizado la modelización de la jácena mixta existente en el mercado, a la que ahora se les pretende añadir un refuerzo inferior, que recibirá las viguetas Nou Bau de sustitución funcional del elemento lineal resistente existente.

Se pretende analizar los esfuerzos sobre el perfil mixto existente, al que se le añaden dos L metálicas de dimensiones 150*100*4 mm, fijadas a la viga principal mediante pernos químicos de fijación. Será sobre los nuevos perfiles en L donde se fijarán los perfiles Nou Bau de refuerzo del forjado cerámico existente. Se ha tenido en cuenta, para el estudio tensional del modelo, el siguiente estado de cargas: Peso propio: 400kg/m2 Sobrecarga de uso: 500 kg/m2

1,85




CASO 1.- Extremos con giro libre

Esfuerzos de flexión

Esfuerzos de conexión cada 20 cms.

Estos son los esfuerzos rasantes que deben ser resistidos en su totalidad por las conexiones con pernos químicos entre la viga de hormigón existente y los perfiles metálicos de refuerzo.




CASO 2.- Extremo empotrado

Esfuerzos de conexión cada 20 cms

Según el nivel de empotramiento de la viga mixta reforzada con el pilar, tal y como vemos en los dos diferentes modelos realizados, el esfuerzo de conexión varia entre 4,95 T/ 20 cm a 3,22 t/ 20 cm. Los niveles tensionales tanto sobre el hormigón (51 kf/cm2) como sobre los angulares de acero L150*100*4 mm ( 674 kf/cm2) son aceptables y están muy por debajo de los valores estándar. En el caso 1 el valor total del esfuerzo rasante es de 20,95 toneladas i en el caso 2 es de 17,39 toneladas (siempre para la mitad del perfil). Se necesitará un total de 20 pernos de conexión de M12 (con media viga analizada) que resista una tonelada a cortante por unidad, tendiendo a concentrar su densidad hacia los extremos. Para toda su longitud, se colocarán 40 pernos de M12, que se repartirán finalmente entre los dos perfiles en L existentes, a razón de 20 pernos por perfil L150*100. Se podrá reducir el número de pernos siempre que se aumente el diámetro de estos.




En el punto de unión del perfil L150*100*4 mm con el pilar de la estructura portante del edificio, se realizará una unión lateral del perfil contra el pilar mediante 4 tacos químicos de M12. Croquis del sistema constructivo:

1- Viguetas cerámicas armadas (obsoletas).

2- Jácena plana mixta. 3- Perfil embebido con corrosión. 4- Angular de fijación de vigas i de

complemento de armado de la jácena. 5- Soporte de apoyo de la vigueta GV. 6- Vigueta GV invertida.




En cuanto al saneado del perfil metálico existente en la viga mixta de hormigón, es recomendable realizar el saneado de todo el ámbito del perfil metálico que esté afectado por la oxidación de este. El procedimiento puede ser el siguiente: En primer lugar será necesario localizar las zonas de la estructura donde, como consecuencia de las filtraciones de agua y humedades, existan lesiones y patologías estructurales. En las zonas dañadas se seguirá el proceso siguiente de reparación:

I. Saneado del hormigón armado Repicado del hormigón de las vigas que presenten grietas, fisuras y pérdidas de sección como consecuencia de la oxidación del perfil metálico central existente, así como de la oxidación de las armaduras (longitudinales y estribos). El objetivo es dejar el acero dañado visto una longitud suficiente para que no queden zonas dañadas sin poder ser reparadas.

La manera más recomendable de llevar a cabo este proceso es mediante un procedimiento manual. De esta manera, se eliminan las partes sueltas y no las partes resistentes, tal como podría suceder si se utilizara maquinaria neumática.

II. Limpieza

Cepillar el perfil y las armaduras metálicas oxidadas con un cepillo adecuado de púas de acero para eliminar la capa superficial de acero oxidado. En este proceso se eliminan de la superficie del hormigón y del acero cualquier tipo de partícula que pueda disminuir la adherencia de los materiales que se situarán sobre la zona afectada.

III. Suplemento del armado Si hay una pérdida importante de sección del perfil metálico central o de las armaduras oxidadas, se completará esta sección o armado mediante nuevas platinas o barras corrugadas de acero del mismo tipo, diámetro y características que las platinas y armaduras deterioradas, mediante soldadura.

IV. Pasivar las armaduras

Aplicar un producto pasivante, en forma de lechada o imprimación, con el objetivo de evitar la oxidación posterior de las platinas y armaduras reparadas o suplementadas y mejorar la adherencia de estas platinas y armaduras con el mortero de reparación aplicado a posteriori (se deberá, en todo caso, obtener un correcto recubrimiento normativo de éstas). Los productos que se suelen utilizar son lechadas de cemento, imprimación de resinas epoxi y lechadas epoxi-cemento. La aplicación de estos productos se puede hacer tanto manualmente como con la ayuda de pistolas que proyecten la solución. Para pasivar las armaduras se recomiendan los productos SIKA TOP ARMATEC 110 EPOCEN, Betoprim o equivalente.




V. Reconstituir la sección inicial

Colocar mortero de reparación de alta resistencia SIKA TOP 122, BETEC 310 LA o equivalente, sobre las zonas saneadas para reconstituir la sección original de la viga.

Las características que debe tener el producto a utilizar son: una buena resistencia mecánica para soportar los esfuerzos sin fisurarse, una gran adherencia con el material original y una retracción compensada que evite que el producto se desenganche al disminuir si disminuye su volumen.

La forma más habitual de aplicación del mortero es manual, aunque para grandes superficies se puede usar proyección mecánica. Finalmente se recomienda el producto SIKA TOP 121 o equivalente, que es una masa de nivelación y sellado de poro.

Toda la estructura de hormigón armado, una vez reparada, se deberá proteger de los efectos de la humedad ambiental para protegerla de las agresiones del ambiente.

Se pintarán las superficies de hormigón armado con una pintura anticarbonatación, monocomponente, a base de resinas acrílicas en dispersión acuosa tipo SIKA SIKAGARD 670 W Elastocolor, Betopaint 88-89 o equivalente. Una vez finalizado el proceso de saneado de las vigas principales del forjado existente, es igualmente recomendable implementar un sistema industrializado y patentado de protección continua de los perfiles metálicos de la viga mixta.




EXCEL DE CALCULO DEL FORJADO.

Se analiza en la siguiente hoja de cálculo el efecto del preflechado sobre el forjado unidireccional existente. En resumen, se debe cumplir que el momento final que deba soportar el forjado existente, ya reforzado inferiormente mediante el sistema de refuerzo activo Nou Bau (debido al estado de carga total) sea inferior al momento que, actualmente, el forjado es capaz de soportar teniendo en cuenta los pesos propios del forjado.

Los resultados obtenidos indican que: El esfuerzo de preflechado sobre los puntos de aplicación del forjado existente tiene que ser ...0,32 t. La flecha del refuerzo al aplicar el preflechado será de 3,76 mm El momento final en el techo, debido a la porción de pesos propios residual que deba soportar después del preflechado del forjado (M2) y la porción de sobrecarga de uso del forjado (M4) será de 0,48 m·t que es igual al momento M1 que soporta actualmente el forjado sin refuerzo alguno y sin el efecto de la sobrecarga de uso.




Las tensiones normales extremas en el refuerzo con el techo a plena carga es de 559 kfcm2. El efecto sobre el forjado reforzado es el esperado. Finalmente, Nou Bau deberá dimensionar los perfiles a colocar en los diversos tramos de los forjados existentes, teniendo en cuenta las diversas luces existentes, para finalmente, poder descargar los forjados de sus pesos propios y que, esta reserva de capacidad resistente sea suficiente para poder soportar la sobrecarga de uso prevista en el forjado.

Despiece de la solución

Tornillos M12

Angulares de

150x100x4000 mm i

de 4 mmde grueso

JÁCENA PILAR

PILAR

Rigidizadores de

150x300 mm i de 4

mmm de grueso




Solución especial para Jácenas




JÁCENA

PILAR

Tornillos M12

Angulares de

150x100x4000 mm i

de 4 mmde grueso




PASOS DEL MONTAJE DE LAS VIGUETAS GV AL PERFIL

1. Perfil Angular 2. Colocación i preflechado

del perfil GV.

3. Colocación del soporte en “U”

4. Soldado del soporte en

“U” al angular. 5. La vigueta GV ya esta montada


5. Planos.

NOU BAU

Dibujante Proyecto Fecha Escala

Jordi Majó Renovación de vigas, del CentroComercial Plaza de Santa Barbara 19/07/12



3.70 3.70 3.70 3.70 3.70 3.70 4.22 2.45SISTEMES DE REFORÇ ACTIU S.L.

Avd. Via Augusta nº15-2508174 Sant Cugat del Vallès (Barcelona)

2.15

2.83

4.00

3.86

2.50

3.84

4.00

2.83

2.15

"L"

3 m

"L"

3 m

"L"

3 m

"L"

3 m

3.70

· 2012-08-16 · libre máxima de 422 y mínima de 245 centímetros 1.3. la solución proyectada...

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