EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE UN SISTEMA ORIGINAL DE LOSA DE VIGUETAS ARMADA EN DOS DIRECCIONES

Ing. Federico Solari, Dr. Ing. Mario Bruno Natalini , Ing. Oscar Gauto

Instituto de Estabilidad – Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional del Nordeste Resistencia – Chaco – Argentina

e-mail: fesol@ing.unne.edu..ar

Federico Solari: Ingeniero en Construcciones. Facultad de Ingeniería UNNE (Nov.1991). Ámbito Académico: Facultad de Ingeniería, UNNE: Docente, Cátedra Estabilidad II (Nov. 1992 a la fecha). Investigador Instituto de Estabilidad, (Dic.2003 a la fecha). Jefe de Laboratorio de Materiales y Estructuras, (Feb.2009 a la fecha). Ámbito Profesional: Ejecución de Obras Particulares. Diseño y Cálculo de Estructuras de HºAº (Abril 1992 a la Fecha) Resúmen

El presente trabajo se realiza en base a ensayos ejecutados en el Laboratorio de Materiales y Estructuras del Instituto de Estabilidad de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Nordeste.

Se pretende analizar el comportamiento de un sistema de losa de viguetas prefabricadas armada en dos direcciones.

El sistema está compuesto por viguetas prefabricadas, conformado por una cama de HºAº, a la que se le superponen bloques cerámicos, separados para permitir la colocación “in situ” de la armadura transversal y la formación de nervios transversales de Hº, principales características de este sistema

Primero se ensayan los tres tipos de viguetas disponibles, sometiendo las mismas a carga puntual de flexión, para evaluar su comportamiento individual

Luego se estudia el comportamiento de 2 losas con viguetas dispuestas longitudinal y transversalmente, respectivamente, sometidas a flexión pura. La intercomparación de los resultados obtenidos, nos permite evaluar la colaboración de los nervios y armaduras transversales.

Por último, se realiza el ensayo de una losa de 4mx4m, bajo condiciones reales de carga.

Se presentan los resultados obtenidos para los distintos ensayos descriptos que permiten concluir las bondades del sistema analizado respecto a los distintos tipos de losas utilizados en nuestro país.

Abstract

The present study is based on tests done at the Laboratory of Materials and Structures at the Stability Institute of the UNNE Faculty of Engineering. The aim is to analyze the behavior of a system of armed prefabricated (slab beams) (joists) in two directions.

The system is composed by manufactured joists consisting of a bed of concrete, which is superimposed by ceramic blocks, separated to allow "in situ" placement of the transverse reinforcement and the formation of reinforced concrete, which are the main characteristics of this system.

First we tested the three types of joists available, subjecting them to bending point charge, to assess their individual behavior.

Then we study the behavior of two joists arranged longitudinally and transversely, respectively, subjected to pure bending. The intercomparison of the results allows us to assess the collaboration of the nerves and transverse reinforcement.

Finally, a rehearsal of a 4mx4m joist is done under real loading conditions. The results obtained for the various tests described above are presented in order to show the benefits of the system analyzed for the various types of stones used in our country.

1 - INTRODUCCION El presente trabajo se realiza en base a ensayos ejecutados en el Laboratorio

de Materiales y Estructuras del Instituto de Estabilidad de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Nordeste.

Se pretende analizar el comportamiento de un sistema de losa de viguetas prefabricadas armada en dos direcciones. Este sistema, posee una vasta trayectoria comercial, en la vecina República del Paraguay y nuestro Laboratorio fue contratado para certificar su comportamiento estructural, siendo este uno de los requisitos exigidos, para la introducción del producto al mercado argentino.

Debido a ello, en esta presentación, nos limitaremos a describir someramente el sistema y los ensayos realizados en nuestro Laboratorio con las conclusiones preliminares correspondientes.

El sistema está compuesto por viguetas prefabricadas con un diseño original, conformado por una cama de HºAº de 1 cm de espesor, a la que se le superponen bloques cerámicos especialmente diseñados, separados de tal manera de posibilitar la colocación “in situ” de la armadura transversal y la formación de nervios transversales de Hº.

Figura 1 : Esquema del Sistema Ambos elementos constituyen la armadura en sentido transversal, que

constituye la principal ventaja de este sistema. Dichos bloques están unidos por un denominado bloque “puente”

Figura 2 : Esquema del Sistema

2 - METODOLOGIA

La evaluación del comportamiento del sistema, se realiza tanto para las

viguetas en forma individual, como en forma general, mediante ensayos practicados sobre losas armadas.

Figura 3 : Acopio de Viguetas H- 8

Figura 4 : Acopio de Viguetas H- 10

2.1 - Viguetas individuales

Primero se ensayan los tres tipos de viguetas disponibles, que varían según

la altura del bloque utilizado (H8, H10 y H16), sometiendo las mismas a carga puntual de flexión, para evaluar el comportamiento individual de cada una.

Figura 5 : Acopio de Viguetas H- 10

En las imágenes se pueden observar ensayos de flexión efectuados sobre los distintos tipos de viguetas en forma individual.

Figura 6 : Rotura a la Flexión En los ensayos realizados sobre viguetas series H8 y H10 se aprecia la rotura

producida por haberse superado la resistencia a la Flexión En cambio para los ensayos de las viguetas de mayor altura (H16) se

verificaron roturas al superarse la resistencia al corte, como se ilustra en la imagen inferior

Figura 7: Rotura al Corte

2.2 - Losas 3,00m x 1,20m

Luego se estudia el comportamiento de 2 losas armadas y hormigonadas “in situ” de 3m x 1,20m, sometidas a flexión pura. La primera de L=3,00m, conformada por viguetas longitudinales de L=3,00 y la segunda losa de L=3,00m, pero conformada por viguetas transversales de L=1,20m. La intercomparación de los resultados obtenidos para cada losa, nos permite evaluar la colaboración de los nervios y armaduras transversales del sistema estudiado. 2.2.1 Losa 3,00m x 1,20m longitudinal

Figura 8 :Hormigonado

Figura 9: Ensayo de Flexión Pura - Lectura

Figura 10: Ensayo de Flexión Pura - Rotura

En la imágenes anteriores se muestra el hormigonado, a forma de tomar la lectura a través de los extensímetros y el tipo de rotura producido

Losa 3,00m x 1,20m transversal Observamos la forma de apoyo de esta losa, lo que nos permitirá ana-lizar la

colaboración de los nervios transversales

Figura 11: Ensayo

Figura 12: Losa Deformada

En este caso, ensayo se detuvo al verificarse una gran deformación

Losa 4,00m x 4,00m

Por último, se realiza el ensayo de una losa de 4,00m x 4,00 m, sometida a

Flexión bajo condiciones reales de carga. El objetivo es analizar el comportamiento del sistema en forma integral, con condiciones de borde apropiadas.

Figura 13: Disposición de viguetas

Figura 14: Hormigonado Losa 4x4

Figura 15: Ensayo de carga

Figura 16: Doble Lectura, utilizando un flexímetro y una regla graduada Las imágenes muestran la deformación producida en las esquinas de la losa,

por efectos de la torsión

Figura 17: Losa Deformada Vista interior

Figura 18: Losa Deformada Vista exterior 3 - RESULTADOS Los resultados obtenidos se representan las curvas Cargas - Desplaza-

mientos para cada tipo de ensayo realizado 3.1 Viguetas individuales

ENSAYO: FLEXIONINTERCOMPARACION PROTOTIPOS 8-2 - 8-3

�

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00

DEF (mm)

CA

RG

A (

KG

)

prototipo 8-2

prototipo 8-3

teorica

Figura 19

ENSAYO: FLEXIONINTERCOMPARACION PROTOTIPOS 10-1 - 10-2 - 10-3

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00

DEF (mm)

CA

RG

A (

KG

)

prototipo 10-1

prototipo 10-2

prototipo 10-3

teorica

Figura 20

ENSAYO: FLEXION

INTERCOMPARACION PROTOTIPOS: 16-1 - 16-2 - 16-3

0

200

400

600

800

1000

1200

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

DEF (mm)

CA

RG

A (

KG

)

prototipo 17-1

prototipo 17-2

prototipo 17-3

Figura 21

3.2 Losa 4,00m x 4,00m

Figura 22 Los resultados obtenidos en el Ensayo de Carga indican las lecturas

obtenidas con el Extensímetro y la regla graduada. El valor máximo de carga se ha precalculado para una deformación admisible de l/300.

3.3 Losa 3,00m x 1,20m LONGITUDINAL

ENSAYO: FLEXIONLOSA LONGITUDINAL 3,00 X 1,20

0

100

200

300

400

500

600

700

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

DEF (mm)

CA

RG

A (

KG

/m2)

FLEXIM

REGLA

Figura 23

ENSAYO DE CARGALOSA 4 x 4

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

DEF (mm)

CA

RG

A (

KG

/m2)

FLEXIM

REGLA

3.4 Losa 3,00m x 1,20m TRANSVERSAL

ENSAYO: FLEXIONLOSA 3 x 1,2 - TRANSVERSAL

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

450,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

DEF (mm)

CA

RG

A (

KG

/m2)

FLEXIM1FLEXIM2FLEXIM3REGLA

Figura 24

4 – CONCLUSIONES

4.1 - Viguetas individuales

Para el caso de las viguetas individuales se pudo comprobar que las roturas se produjeron de la manera prevista, esto es rotura a la flexión en los casos de vigueta tipos H8 y H10, y al corte en la vigueta tipo H16, donde debido a su altura, la carga aplicada supera primero la resistencia al corte de la vigueta. Apreciando los valores de cargas máximas aplicadas en cada uno de los tipos de viguetas se verifica que se superaron ampliamente las cargas estipuladas de manipuleo, transporte, montaje y circulación de personal obrero con la viguetas durante el proceso de armado de la losa.

4.2 - Losas 3,00m x 1,20m LONGITUDINAL y TRANSVER SAL En el caso de losa LONGITUDINAL se puede observar que se superaron los

valores de carga estipuladas por Reglamento, y las deformaciones medidas se encuentran dentro de los límites estipulados.

La losa TRANSVERSAL tuvo un buen comportamiento que como era previsible fue inferior al de la losa LONGITUDINAL, pero nos sirve para confirmar la existencia y cuantificar la colaboración de las armaduras y nervios transversales al conjunto del sistema. Recordando que estas armaduras y nervios son una de las características principales del sistema estructural analizado, podemos afirmar que

esta confirmación nos lleva a establecer una virtud de este sistema respecto a las losas tradicionales.

4.3 - Losa 4,00m x 4,00m Finalmente, en los resultados del ensayo de la losa 4mx4m se puede apreciar

que para alcanzar la deformación admisible estipulada por Reglamento, la carga sobrepasa los valores de carga de servicio reglamentaria, lo que nos indica un buen comportamiento del sistema estructural

Al no haberse utilizado capa de compresión los buenos resultados obtenidos nos confirman que el conjunto cerámico-hormigón tiene una buena resistencia a la compresión.

Como otro indicador positivo, se puede apreciar la falta de fisuras en la cara inferior de la losa evaluada, a pesar de haber superado ampliamente cargas y deformaciones máximas estipuladas por Reglamento

4.4 - Sistema estructural Con los resultados obtenidos en cada uno de los ensayos y por todo lo

analizado y concluido precedentemente, se puede confirmar las bondades y cualidades constructivas y estructurales del sistema.

El informe realizado deja un marco abierto para la realización de intercomparaciones experimentales, teóricas y de análisis de costo, entre el sistema presentado y los distintos tipos de losas utilizados en nuestro país.