Entre Piso s

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ENTREPISOS METÁLICOS

1. GENERALIDADES Se denomina sección compuesta a los miembros estructurales formados de dos materiales: acero estructural y concreto reforzado. Pero no todos los miembros conformados por estos dos materiales conforman una sección compuesta. Para esto, es necesario que cumplan unos requerimientos mínimos establecidos por las normas (en este caso seguiremos las normas NSR10 y AISC‐LRFD), que garanticen la adherencia de los dos materiales para que trabajen como tal. A continuación se darán las bases de diseño de vigas y columnas trabajando en sección compuesta teniendo en cuenta los parámetros establecidos por dichas normas. La sección compuesta en entrepisos tiene muchos beneficios, debido a que la losa no solo trabaja como piso, sino que también aporta resistencia a compresión al sistema, proporcionando una mayor rigidez, controlando vibraciones y deflexiones y haciendo que los diseños en acero sean mucho más livianos. Igualmente se pueden reducir espesores de placa. En general, el propósito específico de la sección compuesta es buscar una localización del eje neutro de la sección de tal forma que el concreto trabaje a compresión y el acero, tanto de la lámina colaborante como el de la viga, trabajen en tracción, optimizando de esta forma la sección. Frecuentemente se utiliza lámina colaborante para conformar el entrepiso, ya que además de reforzar la placa de concreto, actúa como formaleta y a su vez trabaja en sección compuesta con el concreto de la losa.

Figura 1. Viga compuesta y Lámina Colaborante

La lámina colaborante es un sistema de entrepiso metálico que parte de una lámina de acero en bobina, que es pasada por una serie de rodillos para su conformado en frío. Esta lámina colaborante, además de servir como formaleta de la losa, proporciona el refuerzo positivo de la misma. Sobre ella se coloca concreto y una malla para controlar los efectos


de la retracción y el fraguado del concreto. El eje neutro de la sección se encuentra localizado por encima de la lámina colaborante de tal forma que el concreto trabaja a compresión y el acero a tensión, aprovechando así las ventajas de cada material. Las sobrecargas verticales que actúan sobre la placa de lámina colaborante, son transmitidas por flexión local a las viguetas y vigas. Las vigas metálicas, independientes de la losa, transmiten los esfuerzos a las columnas. Si el concreto de la placa participa en la flexión de las vigas metálicas se dice que la sección resistente es una sección mixta o compuesta ya que los dos materiales participan en la flexión del conjunto. Con el objeto de que la losa en concreto y la viga metálica participen en conjunto es necesario solidarizarlos por medio de conectores de cortante que garanticen la adherencia. Existen dos sistemas de construcción compuesta en vigas:

a. Viga Embebida en concreto b (1). Placa Superpuesta con viga I

b (2). Placa Superpuesta con viga en Perlín Cajón

Figura 2. Tipos de Vigas en sección compuesta

El primero, en el que los esfuerzos se trasmiten por adherencia de la superficie metálica al concreto, no es muy utilizado debido a la difícil colocación de la formaleta. En el segundo, placas superpuestas, los esfuerzos se trasmiten a través de conectores de cortante y es mucho más fácil de construir. En este caso, haremos énfasis en las placas superpuestas trabajando en sección compuesta placa de concreto ‐ viga metálica.


Durante la etapa de construcción, se puede tener apuntalamiento. Este proporciona un apoyo intermedio a las vigas de acero para obtener secciones más livianas y menores deflexiones en la primera etapa, aunque también se pueden generar inconvenientes de asentamientos al momento de retirar el apuntalamiento. En muchas ocasiones debido a las condiciones de la obra no se pueden tener apuntalamientos, lo que no implica que no se puedan reducir los pesos en la misma proporción. Junto con la viga metálica trabaja una porción de la losa de concreto, denominado ancho efectivo de la losa. Este ancho efectivo, es el menor valor entre ¼ del la luz de la viga y la distancia centro a centro de las vigas ó aferencia. En el caso de puentes, se tiene una consideración adicional y es que el ancho efectivo no puede ser mayor a 12 veces el espesor de la losa.

Figura 3. Ancho efectivo de placa

Se consideran dos etapas de diseño: Etapa de construcción y etapa de funcionamiento. En la etapa de construcción, en la cual la viga metálica y la lámina colaborante resisten las cargas constructivas del concreto húmedo y el peso de los trabajadores fundiendo la losa, la viga se diseña normalmente como una viga de acero simple por el método LRFD y la lámina por el método de esfuerzos admisibles, teniendo en cuenta las propiedades geométricas efectivas, según las Normas NSR10 y AISI 2007. En la etapa de funcionamiento, tanto las vigas como la lámina colaborante trabajan en sección compuesta con la losa de concreto, que ya ha alcanzado su resistencia, y soportan las cargas de funcionamiento como son el peso de la losa, las cargas muertas y las cargas vivas (el valor mínimo para diseño proviene de la NSR 10 según el tipo de edificación.)


2. DISEÑO 2.1 ETAPA DE CONSTRUCCIÓN En la etapa de construcción se debe chequear el perfil metálico tanto a flexión como a cortante y finalmente revisar deflexiones máximas. Debido a que en la etapa constructiva el concreto no ha alcanzado su resistencia total, la sección de acero debe resistir las cargas de diseño y ser lo suficientemente rígida para no superar las deflexiones admisibles. Se calculan los momentos actuantes dependiendo de los tipos de apoyo permanentes y temporales. El Steel Deck Institute establece que las cargas de construcción son de 100 kg/m2 y 230 kg de carga puntual.

2125.0 wlMu

2

2

125.0)(

070.0)(

wlMu

wlMu

2

2

100.0)(

080.0)(

wlMu

wlMu

Figura 4a. Momentos para cargas distribuidas

PlMu 25.0

PlMu

PlMu

094.0)(

203.0)(

PlMu

PlMu

10.0)(

20.0)(

Figura 4b. Momentos para cargas puntuales


Las deflexiones en la etapa de construcción deben ser soportadas por la viga metálica y la lámina colaborante, sin tener en cuenta la losa de concreto. El cálculo de la deflexión debe ser realizado con las siguientes formulas y debe ser comparado con la deflexión máxima permitida.

EIwl

3845 4

max

Figura 5a. Deflexión sin apuntalamiento, una luz.

EIwl 4

max

0054.0

Figura 5b. Deflexión con apuntalamiento a L/2, ó dos luces.

Figura 5c. Deflexión con apuntalamiento a L/3, ó tres o más luces. 2.1.1 DISEÑO DE LA LÁMINA COLABORANTE La lámina colaborante es diseñada por el método de esfuerzos admisibles, teniendo en cuenta las propiedades efectivas de la sección según lo establecido en la NSR10 y en el AISI 2007. El momento resistente de la lámina es entonces SeFyMn 6.0

EIwl 4

max

0069.0


La deflexión debe ser verificada calculando la inercia efectiva de la sección y comparada con una deflexión admisible para las cargas de diseño de la etapa constructiva. 2.1.2 DISEÑO DE VIGUETAS METÁLICAS, LAMINADAS O ENSAMBLADAS (LÁMINA GRUESA) Al no tener una restricción lateral de la viga durante la etapa constructiva, se debe tener en cuenta el pandeo lateral de esta. Para el diseño de la viga en la primera etapa, se deben seguir los parámetros de diseño de vigas de acero simples, para lo cual se sugiere el procedimiento dado en el Capitulo F.2. de la NSR10. Se deben verificar las siguientes condiciones de diseño: A. DISEÑO POR RESISTENCIA A LA FLEXION

a. Determinar si el perfil es compacto o no

b. Revisar pandeo local si el perfil es no compacto o esbelto, de lo contrario verificar pandeo lateral.

En algunos casos, el apuntalamiento proporciona soporte lateral a la viga metálica en la primera etapa, lo que hace que Mn sea igual al momento plástico y el diseño por flexión no esté gobernado por pandeo lateral torsional. Cálculo del Factor Cb:

cbA

mazb MMMM

MC

3435.2

12

max

Donde:

Mmáx: Valor absoluto del momento máximo dentro de la longitud no soportada.

MA: Valor absoluto del momento en primer cuarto de la longitud no soportada.

MB: Valor absoluto del momento en el centro de la longitud no soportada.

Mc: Valor absoluto del momento en el tercer cuarto de la longitud no soportada.

Nota. Para luces simples con carga uniformemente distribuida en toda la luz

Cb=1.14.


B. RESISTENCIA POR CORTANTE El perfil de acero debe asumir las fuerzas cortantes actuantes por si solo. C. CHEQUEO DE DEFLEXIONES

Las deflexiones deben ser chequeadas con la inercia de la sección de acero únicamente. 2.1.3 DISEÑO DE VIGUETAS METÁLICAS, EN PERLÍN CAJÓN A. DISEÑO A FLEXIÓN Generalmente, el apuntalamiento e incluso la misma lámina generan un soporte lateral para las viguetas. Si se considera que se tiene suficiente soporte lateral, el diseño se realiza hasta el límite elástico:

yen FSM

Donde Fy = Esfuerzo de Fluencia

Se = Módulo de sección efectivo (ver Marco Conceptual de Perfiles formados en frío)

90.0b

Cuando no hay soporte lateral suficiente, se puede presentar pandeo lateral torsional, para lo cual se debe verificar si la longitud no arriostrada es mayor a la longitud Lu, definida según el tipo de perfil:

a. Para Elementos con simetría doble o sencilla (Perlín C):

2

2

2

2

11

2

1

2

72.71

22

t

yb

fyy

u

K

CwEC

rC

SFK

EAC

CJG

CC

CJG

L


b. Para Elementos I (Dos Perlínes C espalda con espalda ):

fy

ycbu SF

IdECL

236.0

c. Para Perlínes Z:

fy

ycbu SF

IdECL

218.0

d. Para Perlínes en Cajón:

yfy

bu EGJI

SF

CL

36.0

Donde G = Módulo de Cortante

J = Constante Torsional A = Área Total de la sección Ky = Kt = 1.0 Sf = Módulo de sección de la sección total ry = Radio de giro eje y Cw = Constante de Alabeo d = Altura de la Sección Iyc = Momento de inercia de la sección a compresión Iy = Momento de Inercia en y

CBAb MMMM

MC

3435.2

5.12

max

max

Mmax = Momento máximo en el segmento no arriostrado MA = Momento a 1/4 del punto no arriostrado del segmento MB = Momento en el eje central del segmento no arriostrado MC = Momento a 3/4 del punto no arriostrado del segmento

Si la longitud no arriostrada es mayor a Lu, el Momento Resistente se verá afectado entonces por dicha longitud y podrá calcularse como sigue:


ccn FSM

Donde: Sc= Módulo de sección elástico de la sección efectiva calculada de la fibra extrema a compresión a el Fc.

90.0 b

Para calcular el valor de Fc, se requiere calcular el esfuerzo elástico crítico de pandeo lateral torsional Fe:

22

yyf

ycbe

LKS

EdICF

; Para secciones en I o en C.

22

2 yyf

ycbe

LKS

EdICF

; Para secciones en Z.

; Para secciones Cajón

El valor del esfuerzo Fc será entonces:

yc FF ;

Para ye FF 78.2

e

yyc F

FFF

36

101

10

9 ; Para yey FFF 56.078.2

ec FF ;

Para ye FF 56.0

B. DISEÑO A CORTE La resistencia nominal a corte de un elemento de lámina delgada formado en frío, depende de la relación h/t y de un coeficiente Kv de pandeo:

vwvnv FAV

Donde: nvV Resistencia nominal a corte. Aw = Área del alma del elemento Fv = Esfuerzo nominal a cortante

95.0 v

El esfuerzo nominal a corte Fv, depende de la relación h/t:

yfyy

be EGJI

SLK

CF


Para yv FEkth ; yv FF 60.0

Para yvyv FEkthFEk 51.1 ; th

FEkF

yv

v

60.0

Para yv FEkth 51.1 ;

222

2

904.0112

thEkth

EkF v

vv

Donde: t = Espesor del alma h = Altura del alma medido a lo largo del plano del alma Relación de Poisson = 0.30

Kv= Coeficiente de cortante por pandeo kv=5.34

D. CHEQUEO DE DEFLEXIONES

Las deflexiones deben ser chequeadas con la inercia de la sección de acero únicamente. 2.2 ETAPA DE FUNCIONAMIENTO Durante la etapa de funcionamiento la losa de concreto ya ha conseguido su resistencia total y empieza a trabajar en sección compuesta con el perfil de acero (siempre y cuando se garanticen la adherencia entre los dos materiales). Por este motivo, las cargas sombreimpuestas (muros, acabados, carga viva, etc.) deben ser soportadas por la sección compuesta quien también debe asumir las deflexiones. 2.2.1 DISEÑO DE LA LÁMINA COLABORANTE A. DISEÑO A FLEXIÓN El diseño a flexión para la etapa de funcionamiento se realiza por el método LRFD. El área efectiva de concreto para flexión es la sombreada en la figura 7. Según la localización del eje neutro se calcula el valor del momento resistente.


Figura 7. Sección compuesta lámina ‐ concreto

cf

FyAsa

adFyAsMn

85.0

2/85.0

Donde: ϕMn = Momento Resistente de la sección compuesta As = Área de la sección de acero (lámina colaborante) a = Distancia desde el borde superior de la losa hasta el eje neutro de la sección compuesta d = Distancia desde el eje neutro de la lámina sola hasta el borde superior de la losa.

En el caso que la sección sea sobrereforzada, es decir que la cuantía de acero de la lámina es mayor a la cuantía balanceada de la losa, la formulación para el diseño a flexión es diferente, sin embargo, este caso no es común para los calibres de lamina generalmente usados (calibres 22, 20 16 y 18). B. DISEÑO A CORTANTE

El cortante debe ser asumido por el concreto únicamente, las áreas efectivas de concreto para cortante son las indicadas en la Figura 8.

Figura 8. Áreas efectivas de Concreto para cortante El cortante último se calcula según el número de luces o apoyos permanentes de la lámina:

)luces (10.1

)luces (25.1

) (2

tresWlVu

dosWlVu

apoyadoesimplementWl

Vu

El cortante resistente se calcula como sigue:


253.0 cfvn

Entonces, la relación entre los esfuerzos de cortante resistente y cortante actuante deber ser menor o igual a 1. ,

Donde, Ac = Área de concreto efectiva para cortante

C. DISEÑO POR ADHERENCIA DE CORTANTE La condición de adherencia de cortante es la condición más crítica para el diseño de lámina colaborante. La adherencia entre el concreto y la lámina está dada por el grafado presente en ella (Ver Figura 9)

Figura 9. Detalle del grafado de la lámina para adherencia

La resistencia de una lámina colaborante por adherencia es calculada por medio de ensayos y depende del calibre, espesor de la losa y de la geometría misma del entrepiso metálico. Cada perfil de Lámina Colaborante tiene unas propiedades únicas, por este motivo se deben realizar ensayos de adherencia para cada perfil. El ensayo más común y aplicable es el ensayo k‐m, en el cual se colocan dos cargas puntuales a los tercios de la luz de la lámina y se carga la losa hasta llegar al despedimiento del concreto de la lámina.

vnvu Ac

Vuvu


Figura 10. Esquema de montaje de ensayo k‐m para adherencia

Del ensayo se obtienen los valores k y m, en donde k es el corte con el eje Y y m es la pendiente de la recta (ver Figura11).

Figura 11. Ensayos de adherencia de Cortante ‐ Gráfico k y m Con estos valores k y m se puede calcular la carga máxima de la losa por adherencia de cortante antes de que se pueda desprender el concreto de la lámina, con base en la siguiente fórmula:

Donde: Ф = 0.80

b = Ancho de la losa ρ = Cuantía de acero de la losa (solo lámina)

l

dmfkbdVn c

k

m

'' cfl

d

'cfbd

V

Regresión Lineal


d= Distancia desde el eje neutro de la lámina sola hasta el borde superior de la losa l’ = Distancia entre cargas puntuales

Este cortante resistente, se compara contra el cortante actuante:

CARGAS CONCENTRADAS

Figura 12. Cargas concentradas Se debe chequear la capacidad para cargas concentradas en un marco de 10cm x 10cm en el centro de la luz, esta carga debe ser soportada únicamente por el concreto. Se chequea un cortante por punzonamiento, un cortante vertical y una deflexión admisible causada por la carga puntual. D. REFUERZO NEGATIVO Se debe verificar el acero por retracción y fraguado y la condición de apoyos en los que el momento negativo será tomado por la malla de refuerzo. En muchos casos el refuerzo por retracción no es suficiente, por lo tanto se debe colocar una malla que proporcione mayor área de refuerzo o colocar unos refuerzos adicionales en el sentido de la lámina sobre la malla en la zona de apoyo.

VnVu )luces (10.1

)luces (25.1

) (2

tresWlVu

dosWlVu

apoyadoesimplementWl

Vu


Figura 13. Refuerzo negativo de la losa sobre la vigueta.

E. VERIFICACIÓN DE DEFLEXION

Para deflexiones se utiliza la inercia de la sección compuesta teniendo en cuenta el concreto por encima de la cresta de la lámina.

Figura 14. Sección compuesta para deflexiones

Para calcular la deflexión, se debe hallar la sección transformada de concreto reemplazando el concreto por el área equivalente de acero, igualmente la inercia trasformada de concreto:

c

sc

c

sc

E

En

n

IIeq

E

En

n

AAeq

donde

donde

La siguiente tabla puede ser útil para el cálculo de inercias de la sección compuesta:


Tabla 3. Cálculo de Inercia en Lámina Colaborante – Sección compuesta

A y Ay (ỹ‐y)2 A I0

LAMINA AS d Asd (ỹ‐ys)2 As Ix

PLACA Bet/n d+t/2 (Bet/n)(d+t/2) (ỹ‐ys)2 As Bet3/12n

Σ ΣA Σy ΣAy Σ(ỹ‐y)2 A ΣIo

ỹ = Ay / A , Itotal = Σ(ỹ‐y)2 A + ΣIo

La deflexión calculada para una luz es igual a:

totalscalculado IE

wl384

5 4


2.2.2 DISEÑO DE LA VIGUETA METÁLICA F. DISEÑO A FLEXIÓN

En la mayoría de casos la resistencia nominal por flexión se alcanza cuando toda la sección transversal del acero fluya y el concreto sea aplastado por compresión. La sección compuesta puede presentar tres tipos de falla: por compresión en el concreto, fluencia en el acero o falla por cortante en los conectores. Es decir, la sección fallará por el menor de los siguientes valores, que rigen la localización del eje neutro: El diseño como sección compuesta depende de la localización del eje neutro de la sección ya que puede caer dentro de la losa de concreto (Fig. 14), dentro del patín del perfil de acero (Fig. 15) o dentro del alma del perfil de acero (Fig. 16). La localización del eje neutro se calcula de la siguiente manera:

cf0.85 y

yF

sA entremenor el es

C

eb

cf.

C a ;

850

a. Eje Neutro dentro de la placa de concreto: Si AsFy es menor que 0.85f`cAc, a es menor que el espesor de la losa y el eje neutro se encuentra en la losa de concreto. El perfil de acero esta totalmente en tensión y la losa de concreto parcialmente en compresión. La resistencia máxima a flexión sería:

22a

td

y

yFAMn ysbb

Qn

Af

FA

cc

ys

.3

85.0.2

.1


be

td

e

a

C

T

Fy

0.85f`c

Figura 14. Eje neutro dentro de la placa de concreto

b. Eje Neutro dentro de la viga metálica:

Si AsFy es mayor que 0.85f`cAc, a > t, por lo tanto el eje neutro se encuentra dentro de la viga metálica. En este caso puede estar en la aleta superior ó en el alma, situación que se define de la siguiente manera:

F At bf85.0C yfec

yfs FAAT

Donde: Af = Área de la aleta superior del perfil de acero

As = Área total del perfil de acero

Si C > T el eje neutro está ubicado dentro de la aleta superior. De lo contrario, el eje neutro está ubicado en el alma.

Si el eje neutro está ubicado en la aleta superior, toda la losa y parte del patín se encuentran en compresión. El momento nominal se puede encontrar realizando la sumatoria de momentos en el eje neutro, y el valor de y1 haciendo Compresión=Tensión:

1

12

1

)(

85.0

ybAFT

FybC

tbfC

fsy

yf

ec


1

21

1

1

11211

222

285.0

2

85.0

)(85.0

yd

AFy

Fbyt

tbfMn

bF

tbfAFy

ybAFFybtbfTCCy

syyfec

fy

ecsy

fsyyfec

be

dt

y1

Fy

Fy

T

2C

0.85f`c1C

Figura 15. Eje neutro dentro de la aleta superior de la viga de acero

Por otra parte, el eje neutro se localiza en el alma de la viga solo si la sección no es completamente compuesta, es decir que la sección falla por los conectores de cortante. Esto ocurre cuando se colocan menos conectores de los requeridos para que la sección falle por resistencia del concreto a compresión ó resistencia del acero a la fluencia. En el presente caso solo se trabajarán secciones totalmente compuestas. En este caso, el neutro y el momento nominal se calculan de la siguiente forma:

12

1

11'

'

1

1'

2

22

285.0

2

85.0

2

2285.0

yd

AFtytF

tytbF

tytbfM

tF

tbf

t

tb

t

Aty

AFtytFtbFtbf

syfwy

fffyecp

wy

ec

w

ff

w

sf

syfwyfeyec


be

dt

y1

T

Fy

0.85f`c

FyC2

C1

Figura 16. Eje neutro dentro del alma del perfil de acero.

G. RESISTENCIA POR CORTANTE La sección I3.6 del AISC requiere, conservadoramente, que todo el cortante sea resistido por el alma del perfil de acero tal como se calcula para la primera etapa, pero con las cargas de la etapa de funcionamiento. H. CHEQUEO DE DEFLEXIONES

be

dt

Figura 17. Sección compuesta para deflexiones

La inercia de la sección compuesta es tan alta que hace que las deflexiones sean menores que si se trabajará únicamente con la viga de acero, siempre y cuando el concreto ya haya endurecido totalmente. Para calcular la deflexión, se debe hallar la sección transformada de concreto reemplazando el concreto por el área equivalente de acero, igualmente la inercia trasformada de concreto:


c

sc

c

sc

E

En

n

IIeq

E

En

n

AAeq

donde

donde

La siguiente tabla puede ser útil para el cálculo de inercias de la sección compuesta:

Tabla 4. Cálculo de Inercias en vigas compuestas

A y Ay (ỹ‐y)2 A I0

PERFIL AS d Asd (ỹ‐ys)2 As Ix

PLACA Bet/n d+t/2 (Bet/n)(d+t/2) (ỹ‐ys)2 As Bet3/12n

Σ ΣA Σy ΣAy Σ(ỹ‐y)2 A ΣIo

ỹ = Ay / A , Itotal = Σ(ỹ‐y)2 A + ΣIo

La deflexión calculada para una luz es igual a:

totalscalculado IE

wl384

5 4

Esta deflexión calculada debe ser comparada con una deflexión admisible que generalmente es igual a L/360 para entrepisos, para evitar vibraciones mayores. I. CONECTORES DE CORTANTE Para asegurar la sección compuesta, se deben colocar conectores de cortante adecuados. Los conectores usados comúnmente son espigos tipo perno de cabeza redonda o canales y sus formulas de cálculo han sido obtenidas experimentalmente. Si se desea usar otro tipo de conectores se deben realizar ensayos que validen su uso. La fuerza cortante horizontal por trasmitirse entre el concreto y el acero, es igual a la fuerza de compresión C en el concreto. Denotamos está fuerza cortante horizontal como Vh que está dada por la menor de las cantidades AsFy , 0.85 f’c Ac para acción compuesta total. El número de conectores de cortante requeridos entre los puntos de momento nulo y momento máximo es:


n

h

Q

VN 1

Donde Qn es la resistencia nominal por cortante de un conector. Los N1 conectores deben distribuirse en forma uniforme dentro de la longitud donde ellos son requeridos. Conectores tipo perno:

FuAEfAQ scccscn 5.0

Donde: Asc= Área transversal del conector f’c= Resistencia a compresión del concreto Ec= Módulo de elasticidad del concreto

Fu= Resistencia última por tensión del conector Conectores en Canal:

cccwfn EfLttQ 5.03.0

Donde: tf = Espesor de la aleta superior de la canal tw = Espesor del alma de la canal

Lc = Longitud de la canal f’c= Resistencia a compresión del concreto

Ec= Módulo de elasticidad del concreto Fu= Resistencia última por tensión del conector

La AISC establece unos requisitos para los conectores tipo perno de cabeza redonda:

Diámetro máximo: 2.5 veces el espesor de la patín del perfil de acero.

Longitud mínima: 4 veces el diámetro del conector

Separación longitudinal mínima entre centros: 6 veces el diámetro del conector

Separación longitudinal máxima entre centros: 8 veces el espesor de la losa

Separación transversal mínima: 4 veces el diámetro del conector

Recubrimiento lateral mínimo: 1 pulgada, no hay recubrimiento vertical mínimo.

Si se está trabajando con lámina colaborante, se debe aplicar un factor de reducción a la resistencia de cada conector hallado de la siguiente manera:


0.10.185.0

r

s

r

r

rh

H

h

w

N

Donde: Nr = Número de conectores por costilla en una

intersección de viga. Wr = Ancho promedio de la costilla hr = Altura de la costilla Hs = Longitud del conector

Figura 18. Reducción por lámina colaborante 3. CARGAS DE DISEÑO PARA LA ETAPA DE FUNCIONAMIENTO SEGÚN NSR 10 Las siguientes son las cargas de diseño especificadas por las normas NSR 10.

Tabla 5. Cargas Muertas de diseño (Tablas tomadas de la NSR10)

wr

hr


Tabla 6. Cargas Vivas de diseño (Tabla tomada de la NSR10)


4. ESPECIFICACIONES DEL STEEL DECK INSTITUTE (SDI) PARA ENTREPISOS TRABAJANDO

EN SECCIÓN COMPUESTA A continuación mostramos algunos parámetros básicos que establece el SDI para el diseño y fabricación de Steel Deck o Lámina Colaborante. 4.1 MATERIA PRIMA

La materia prima debe ser según requerimientos de North American Specification for the Design of Cold‐Formed Steel Structural Members (AISI – Edición 2001 ‐ Capitulo A.2. MATERIALS).

La resistencia mínima a tensión del acero base es de 33 ksi ó 2310 kg/cm2

ASTM A653 : Grados 33, 37 y 40

Recubrimiento G‐60/Z180 4.2 TOLERANCIAS DIMENSIONALES

Longitud: +‐ ½” (12mm) (propuesta 5mm)

Espesor: No menor al 95% del espesor base tenido en cuenta para diseño (Especificado por fabricante ante el cliente)


Tabla 7. Espesores de diseño y mínimos de la

Lámina Colaborante

CALIBRE ESPESOR DE DISEÑO (mm)

ESPESOR MINIMO (mm)

22 0.75 0.71

20 0.91 0.86

18 1.20 1.14

16 1.52 1.44

Ancho Útil: ‐ 3/8” (10mm) + 3/4” (20mm)

Camber: Máximo ¼” por cada 10 pies (máximo 6mm por 3m)

Escuadra: Máximo 1/8” por cada pie de ancho (máximo 10mm por 1m de ancho)

4.3 CONCRETO

De acuerdo con la normatividad ACI – 318 (Building Code Requirements for Reinforced Concrete)

f´c mínimo de 20MPa

No se permite el uso de aditivos que contengan sales de cloruro ya que generan deterioro en el recubrimiento de cinc del entrepiso metálico.

4.4 DISEÑO ETAPA CONSTRUCTIVA

Se debe realizar según especificaciones de la AISI Edición vigente.

El esfuerzo en la lámina causado por la flexión, no debe exceder 0.6Fy 36ksi bajo la combinación de cargas de peso de concreto húmedo, peso propio de la lámina, más una carga viva distribuida de 20lb/ft2 (100kg/m2) y 150lb/ft (220kg/m) de carga concentrada.

La deflexión para las cargas constructivas no debe exceder L/180 ni 20mm.


4.5 INSTALACIÓN Y ALMACENAMIENTO

Debe ser almacenado con un extremo elevado, protegido del agua y en un lugar ventilado para evitar condensación.

Colocar cada lámina sobre los soportes estructurales. La posición final debe estar totalmente alineada con los soportes de los extremos.

No se recomienda sobremontar la lámina trasversalmente, los traslapos deben hacerse sobre apoyos con una separación no mayor a 12mm.

La lámina debe fijarse tanto a los apoyos intermedios como a los de extremo para contrarrestar pandeo lateral y fuerzas horizontales.

La soldadura debe ser de acuerdo con las especificaciones de la ANSI/AWS (Structural Welding Code/Sheet Steel) D1.3.

La lámina debe proveer un sistema de fijación lateral o de lo contrario se deben colocar fijadores mecánicos.

4.6 DISEÑO DEL ENTREPISO METÁLICO COMO SECCION COMPUESTA

La losa podría ser diseñada considerando la lámina como acero de refuerzo positivo, teniendo en cuenta apoyos simples o continuos. Para apoyos continuos debe ser diseñado el refuerzo negativo.

Las cargas puntuales requieren un diseño adicional de punzonamiento, y las cargas horizontales pueden ser chequeadas con el SDI Diaphragm Design Manual.

Pruebas: Análisis de flexión elástica, análisis de esfuerzo último, ensayos k y m (Adherencia de cortante).

Concreto: Según ACI 318. Para método ASD de diseño esfuerzo máximo del concreto 0.45f´c, con f´c mínimo 20MPa. Recubrimiento mínimo sobre la lámina colaborante de 2” (50mm) y desde el refuerzo negativo y/o de retracción ¾”.


La deflexión en la etapa constructiva no debe exceder L/360 bajo la acción de las cargas sobreimpuestas.

El refuerzo mínimo por retracción y fraguado debe ser mínimo 0.00075 veces el área de concreto sobre la cresta de la lámina.

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