manual tecnico acerodeck (1)

Sistema Constructivo

Por Universidad de Ingeniería

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PRODUCTOS

ACEROS PROCESADOS S.A.Departamento de Ingeniería e Investigación


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3.1. Perfiles Colaborantes

Tipo : AD-900Peralte : 38.00 mm.Ancho total : 920 mm.Ancho útil : 900 mm.Calibre : Gage 22, Gage 20Acabado : Galvanizado pesadoLongitud : A medida

PLACA COLABORANTE AD-900

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


Tipo : AD-730Peralte : 75.00 mm.Ancho total : 920.00 mm.Ancho útil : 900.00 mm.Calibre : Gage 22, Gage 20Acabado : Galvanizado pesadoLongitud : A medida



Características Técnicas: PERFIL TIPO AD-900

Espesor de Losa (cm)CalibreGage

22

20

Lmetros t = 10 t = 11 t = 12 t = 13 t = 14t = 9

1.251.501.752.002.252.502.753.003.253.50

2000200015521126834625471353262189

2000200018371339998755574437330245

20002000200015531163884677521398301

200020002000176613271013781604467358

200020002000197914911142884681535414

200020002000200016551271987771603470

2000200020002000200015741237981782595425

2000200020002000182814151109877696527371

200020002000200016271256981772610461320

200020002000188614261097853668524397270

20002000200016261225938725654438334222

20002000186613661024779597459352267176

1.251.501.752.002.252.502.753.003.253.503.75

Sobre Carga ADMISIBLE (kg/cm2) con Concreto (f’c=210kg/cm2)

CalibreGage

22 9.16 25.01 16.42 10.99

10.93 30.36 19.92 13.3420

Peso/Áreakg/m2

Icm4/m

Ssupcm4/m

Sinfcm4/m

Propiedades de la Sección Acero

Altura delosa (cm)

Volumenconcreto m3/m2

Cargamuerta kg/m2

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

Propiedades del Concreto (f’c=210kg/cm2)

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

Simbología

t: Espesor de la losa desde la base al valle inferior de la plancha colaborante Acero-Deck® hasta la parte superior del concreto.

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

t

ancho útil 900mm80 90

38

40

68º

40


41



22

20

Lmetros t = 12 t = 13 t = 14 t = 15 t = 16t = 11

1.501.752.002.252.502.753.003.253.503.754.004.254.501.501.752.002.252.502.753.003.253.503.754.004.254.50

2000200016501243952689487364254172

---

20002000196214891035731520368277190

---

20002000191114451112865661475338236157

--

200020002000173113441025741537388276190

--

20002000200016471272995784619465334234156

-200020002000197415371213967716526384274189

-

200020002000184914321124889707562445329231154

2000200020002000173013691095882694516379273189

200020002000200015921253995794635506401314228

2000200020002000192315261224989803652505374270

2000200020002000175313821101882708568453358278

20002000200020002000168213531096892728594482367


CalibreGage

22 9.12 59.04 22.73 17.36

10.88 71.66 27.58 21.0620

Peso/Áreakg/m2

Icm4/m

Ssupcm4/m

Sinfcm4/m


Altura delosa (cm)


Cargamuerta kg/m2

11.0012.0013.0014.0015.0016.00

0.0750.0850.0950.1050.1150.125

180.80204.80228.80252.80276.80300.80


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

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

60 130

6060º

ancho útil 900mm

100




22

20

Lmetros t = 15 t = 16 t = 17 t = 18 t = 19 t = 20t = 14

2.002.252.502.753.003.253.503.754.004.254.504.75

2.002.252.502.753.003.253.503.754.004.254.504.755.00

200015911132816614504396308237

---

2000195914191016809647519446331261

---

200018891324910717567447351272207

--

2000200016231133904726584470377299234

--

2000200014471005793629498393307236

--

2000200017711250999804649524422338267

--

2000200016371099870691550436342265200

-

20002000199113671094883714579468376299234

-

2000200017601193946754601478377294224

-

20002000200014831190961780633514414331261201

20002000196212571022816652520412323248184

200020002000160012851039845688559453364288223

20002000200013821099878704563447352272204

200020002000171713801118910742605491396315246


CalibreGage

22 9.12 95.85 25.56 25.56

10.88 116.32 31.02 31.0220

Peso/Áreakg/m2

Icm4/m

Ssupcm4/m

Sinfcm4/m


Altura delosa (cm)


Cargamuerta kg/m2

14.0015.0016.0017.0018.0019.0020.00

0.1040.1140.1240.1340.1440.1540.164

250.00274.00298.00322.00346.00370.00394.00


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

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

117

117158

7560º

ancho útil 900mm

42


Son pernos tipo Nelson Stud fabricados en una sola pieza de acero grado 2 (SAE 1020) con una protección galvánica electroquímica de zinc.

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3.2. Conectores de Corte Acero-Deck®

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 unamayor área resistente a la compresión,permitiendo disminuir el peralte de la viga metálica y por tanto el costo del sistema.

Dimensiones y Propiedades

5/8" 5/8"1/2" 3/4" 3/4"5/8"

2 ½” 2 ½” 3” 4” 4”3”

1 ¼” 1 ¼” 1 ¼” 1 ¼” 1 ¼”1”

8.5(mm)

8.5(mm)

8.5(mm)

8.5(mm)

10(mm)

10(mm)

DIM

ENSI

ON

ES

CONECTORES DECORTE

Diámetro delVástago (C)

Longitud delVástago (L)

Diámetro dela Cabeza (D)

Altura de lacabeza (H)

NS-500/250

NS-625/250

NS-625/300

NS-625/400

NS-750/300

NS-750/400


Altura : VariablePestaña : 20 mm.Base : VariableEspesor : 1mmAcabado : GalvanizadoLongitud : 2.50 m.

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

Tabla 1 - Topes de Borde

Las características técnicas se encuentran detalladas en los catálogos.

3.3. Topes de Borde

DIM

ENSI

ON

ES

TIPO TB-90/170

90 100 110 120 130 140

60 50 40 60 50 40

20 20 20 20 20 20

170 170 170 200 200 200

20 20 20 20 20 20

Altura (H)mm.

Base (B)mm.

Pestaña (P)mm.

Desarrollomm.

Calibre/Gage

TB-100/170

TB-110/170

TB-120/170

TB-130/170

TB-140/200

DIM

ENSI

ON

ES

TIPO TB-150/240

150 160 170 180 190 200

70 60 50 40 90 80

20 20 20 20 20 20

240 240 240 240 300 300

20 20 18* 18*

* Recomendable.

18* 18*

Altura (H)mm.

Base (B)mm.

Pestaña (P)mm.

Desarrollomm.

Calibre/Gage

TB-160/240

TB-170/240

TB-180/240

TB-190/300

TB-200/300

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

Altura : 40, 60 y 75 mm.Pestaña : 20 mm.Base : 40 mm. y 55 mm.Espesor : 1mmAcabado : GalvanizadoLongitud : 2.50 m.

Tabla 2 - Topes de Cierre

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3.4. Topes de Cierre

DIM

ENSI

ON

ES

TIPO TC-40/100

40 60 75

40 40 55

20 20 20

100 120 150

20 20 20

Altura (H) mm.

Base (B) mm.

Pestaña (P) mm.

Desarrollo mm.

Calibre / Gage

TC-60/120 TC-75/150

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CONTROL 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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4.1. Certificados de Calidad


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.

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4.2. Ensayos

Los ensayos realizados son:

Ensayo de Flexión Estática de losa

Simplemente apoyada

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


49


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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:

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.

Ensayo de Flexión Estática

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.


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 con Apoyos puntuales

Conclusiones

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

Espécimen luego de serensayado.


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.

Ensayo de Flexión Estática de losas apoyadas en vigas de concreto

Colocación de espécimen con vigas de concreto.

Condición final del espécimen.

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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®.

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Ensayo de Flexión Estática de losas apoyadas en vigas metálicas

Espécimen antes decomenzar 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.

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.

Conclusiones


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.

Ensayo de Resistencia al Fuego

Colocación del espécimen sobre la fosa / cámara de fuego.

Espécimen luego de culminado el ensayo.

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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.

Conclusiones

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

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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.

Ensayo Push – Out (resistencia de los conectores de corte)

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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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®.

Conclusiones

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.

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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.

Ensayo de Vibración Forzada

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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.

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.

Conclusiones

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