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La construccin compuestaY el Combado (curvado)Traducido por: Fidel Copa Pineda/ IC/UNSA2El estudio de este caso incluyen fotografas que fueron tomadas a lo largo de la construccin del edificio con acero estructural, incluidos los detalles, fabricacin y montaje. Los datos del proyecto, incluyendo la programacin, horarios, especificaciones y otros detalles tambin estn incluidos.

Esta presentacin da un paso ms en detalle en las reas de construccin mixta y combadura (contraflecha, viga curvada ). Un estudio ms en profundidad de fondo se ofrece y los impactos de los detalles y opciones de diseo en la fecha prevista, el coste, la secuencia y la gestin global del proyecto estn dirigidas.Introduccin

3Conocimiento general de acero estructuralEl conocimiento de los detalles de construccin de acero compuesto, los componentes que se utilizan, y cmo estn instaladosLa comprensin de los impactos que la construccin mixta de acero pueden tener sobre el proyecto de calendario, el coste, la secuencia y la gestin globalInformacin sobre el proceso de creacin de la comba y por qu las vigas peraltadas se utilizanLa familiaridad con situaciones en las vigas peraltadas deben y no deben ser utilizados, y cmo por medio de haces arqueados podra afectar a un proyectoQu vas a ganar con esta presentacin?34Algunos de los beneficios asociados con el uso de acero estructural para los propietarios son los siguientes:Acero permite un tiempo reducido construccin del marco y la capacidad de construir en todas las estacionesDe acero hace grandes luces y tamaos posibles de la baha, ofreciendo una mayor flexibilidad para los propietariosEl acero es ms fcil de modificar y reforzar si cambios en la arquitectura se hizo a una instalacin durante su vidaEl acero es ligero y puede reducir los costes de cimentacinEl acero es resistente, duradero y reciclable

Beneficios de Estructuras de Acero5Aspectos singulares de la Construccin en AceroEl acero se fabrica fuera del sitio (arriba a la izquierda)En el lugar la ereccin es un proceso rpido (arriba a la derecha)Esto da uso de acero estructural algunas ventajas de programacinCoordinacin de todas las partes es esencial para el logro de ventajas potenciales.

La Gestin de adquisiciones de acero estructural es similar a otros materiales, pero hay algunos aspectos nicos de la construccin de acero:6

La construccin compuesta7Introduccin a Construccin CompuestaConstruccin compuesta se refiere a dos miembros estructurales que estn ntegramente conectados y se comportan como una sola unidadUn ejemplo de esto es la cubierta de metal compuesto con relleno de concreto, vigas de acero y vigas de relleno, unidos mediante el uso de conectores compuesto de esprrago con cabeza.

Malla electro soldadaConectores de corteConcretoCubierta de acero CompuestoVigadeAcero78Una viga de acero se hace compuesta usando conectores de corte, con cubiertas de metal compuesto de concreto y es mucho ms fuerte y ms rgida que la viga base sola.Los sistemas de piso Compuesta son considerados por muchos como el tipo ms alto de calidad de la construccin.Esto se ha convertido en un tipo estndar de construccin elegido por muchos, ingenieros y desarrolladores.Introduccin a la Construccin Compuesta

89Ventajas de la Seccin CompuestaEn un sistema de piso de material compuesto el concreto acta junto con el acero para crear un elemento ms rgido, ms ligero, y un menor costo de estructura.

910Conectar el concreto con las vigas de acero puede tener varias ventajas:Es tpico tener un costo reducido marco de acero estructural.Peso de la estructura de acero estructural puede ser disminuida que puede reducir los costes de cimentacin Reduccin de las deflexiones de carga vivaShallower beams may be used which might reduce building heightIncreased span lengths are possibleStiffer floors

Ventajas de la Seccin Compuesta1011El subcontratista adicional necesaria para la instalacin del conector de corte incrementar los costos de campo.Instalacin del conectores de corte es otra operacin para ser incluido en la programacin.Un contratista de losas de concreto que tenga experiencia con elevados losas mixtas se debe asegurar la tarea.

Desventajas de la construccin Compuesta1112Composite decking works together with the concrete fill to make a stiff, light-weight, economical floor systemCompare the composite decking (above left), non-composite decking (above center), and the form decking (above right)Composite decking is available in various profiles and thicknessesMetal Decking

13Decking with deformed ribs (or embossed decking), as shown, is commonly usedThe deformations on the ribs allow for a stronger bond between the concrete and the decking(ASCE 2002)Composite Metal Decking

14Estilos menos comunes de placa colaborante sonComposite Metal Decking

Estilos menos comunes de placa colaborante son:Cubiertas de con las nervaduras formadas en una cola de milano o patrn estriado (arriba).Decking con malla soldada al los nervios.Decking con barras de acero soldadas en las costillas.15Las cubiertas de metal se colocan sobre el acero estructural en puntos predeterminados en la secuencia de ereccinCubierta de metal puede ser instalado por el contratista de construccin en acero o un subcontratista independiente de cubiertas.Instalacin de la Cubierta

16Instalacin de la Placa Colaborante

Por la Norma Laboral de seguridad y salud los trabajadores en la cubierta puede funcionar en una zona controlada, mientras que la colocacin de las placas de cubierta y amarrados a lneas de vida en la cubierta.Una zona de cubierta controlada es un rea en la que la instalacin inicial y la colocacin de cubiertas de metal puede tener lugar sin el uso de sistemas de barandas, sistemas de seguridad de detencin de cadas, sistemas de restriccin de cadas o sistemas de proteccin social donde el acceso es a una zona controlada.17Soldaduras Charco (arriba a la derecha) son comnmente utilizados para sujetar la cubierta a la estructura de acero por debajo La produccin diaria de la colocacin de cubierta de una cuadrilla de cuatro personas se extiende desde 270m2 de 390m2 por da, dependiendo de la profundidad y el calibre de la cubiertaInstalacin de la cubierta (Acero Deck)

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Como una alternativa a la soldadura, herramientas accionadas con plvora puede ser utilizado para fijar cubierta de metal con el acero estructuralHerramientas accionadas por plvora utilizan los gases en expansin de una carga de plvora, o de refuerzo, para impulsar un sujetadorUn sujetador de clavos como se conduce a travs de la cubierta de metal en la viga de aceroLa herramienta accionada por plvora, la carga en polvo, y el sujetador debe ser compatible con el espesor de la viga de acero estructural bridasInstalacin de la placa deck

19Conectores de corte

Conectores de corte se conoce comnmente como "esprragos" o "esprragos cortante" nombre comercial.Estn disponibles en una gama de tamaos, materiales, y grados.Cabezas esprragos (como se muestra) son los ms comnmente utilizados.Otras opciones, menos frecuentes en los conectores de corte incluyen postes con ganchos o piezas de canal C.1920Dependiendo del proceso de soldadura utilizado, la punta del conector de cizallamiento puede ser colocado en un casquillo cermico (arco escudo) durante la soldadura para retener la soldaduraConectores de corte crear un fuerte vnculo entre la viga de acero y la losa de concreto que se vierte en la parte superior de la cubierta de metalEsto permite adherir a la losa de concreto para trabajar con las vigas de acero para reducir la deflexin de carga viva.Conectores de corte

2021Instalacin de Conectores de corte

Conectores de corte se instalan despus de que la placas estn en su lugar.Conectores de corte puede ser instalado por el contratista de construccin en acero o con un instalador especialista en conectores de corte.El equipo de soldadura para la instalacin es proporcionada por el instalador de conectores de corte.La produccin diaria promedio de instalacin de conectores de corte es alrededor de 1000 por da, dependiendo del tamao del conector.22Instalacin de Conectores de corte

Los nmeros entre corchetes en el dibujo de arriba dan el nmero de pernos de corte que se instalar en un espacio, incluso en la barra correspondiente.Cuando el espaciamiento no es uniforme, se indicar en el plano.Espaciamiento especificado de los conectores de corte es una parte importante del diseo compuesto y debe ser adherido adherido a la viga.Mantener espacios mnimos porque ocurren concentracin de fuerzas de compresin de la que ocurre en los puntos de sujecin.Distancia mxima ayudan a evitar la separacin de la losa de la viga y garantizar la transferencia uniforme de la fuerza de corte.23El proceso de arco elctrico se utiliza comnmente para soldadura de esprragosSe da un arco entre el perno y el metal baseEl esprrago se sumergi en el acero fundido que est contenida por el casquillo cermicoEl metal se solidifica y la soldadura se completaLos casquillos se quitan antes de que el hormign se vierte (ASCE 2002, AWS 2004)Instalacin de Conectores de corte

24El concreto es instalado por un contratista de concreto en la parte superior de la cubierta de metal compuesto, conectores de corte, y la tela de alambre soldado o rejilla barras de refuerzo (control de la fisuracin de refuerzo)El bombeo es un mtodo de instalacin tpica para el concreto que se coloca en la cubierta de metalEntre 1000m2 y 1500m2 de concreto se puede colar por da en las losas, dependiendo del grosor de la losa y tamao de la cuadrilla (Ruddy 1986)Instalacion del Concreto

2425Hay un arte a la colocacin del concreto en la cubierta de metal y acero estructuralEl trabajo, a menos de apuntalamiento se utiliza, debe ser ejecutado en una superficie deflectoraUn contratista de concreto con experiencia debe ser empleado para este trabajoEl concreto debe ser depositado sobre los miembros de apoyo en primer lugar, luego extender hacia el centro del vano de la cubiertaLa acumulacin de una pila profunda del hormign debe ser evitado(AISC 2003, ASCE 2002)Instalacion del Concreto

26Instalacion del ConcretoJuntas de construccin deben estar ubicados en el alma dela viga o trabeA veces esto no es posible y la cuadrilla lo situa cerca del centro de la luz cubiertaApuntalamiento deben ser colocados debajo de las juntas de construccin hasta que el hormign a ambos lados de la articulacin de la construccin ha alcanzado el 75% fuerzaEsto evita que un fallo de la unin entre el hormign endurecido y la cubierta metlica cuando el hormign se coloca al lado (ASCE 2002)La colocacin de las juntas de construccin deben ser revisados por el Ingeniero de supervision.

27El contratista debe estar al tanto de la comba en las vigas y los desvos previstosLa consulta con el ingeniero estructural puede ser necesarioComo las curaciones concretas que se forme una relacin con la cubierta de metal compuesto y tacos de corteEl sistema de piso de material compuesto se ha completado(AISC 2003)Instalacion del Concreto

2728Los conectores de corte utilizados en la construccin compuesta requieren inspecciones especficas y control de calidadLos procedimientos de anlisis se especifican en los pliegos de condiciones o por una autoridad local de la construccinAWS D1.1 - Cdigo de Soldadura Estructural - Acero, Seccin 7: Stud Welding (AWS 2004) especifica los ensayos e inspecciones de montantes de corteControl de calidad

2829Como se describe en el cdigo AWS (AWS 2004), las condiciones del lugar de trabajo pueden existir que prohibir o retrasar la operacin de soldadura de pernosLos principales problemas que afectan a la instalacin de los conectores de corte son:La humedad en la cubierta o de casquillosLa humedad entre la cubierta y la viga de acero por debajo deUna temperatura del acero por debajo de 0 FEn las imgenes de arriba, una antorcha se utiliza para quitar la nieve (izquierda) de las reas en las que los montantes de corte se van a instalar (la derecha)Quality Control

30Los procedimientos necesarios de control de calidad para los conectores de corte son de pre-produccin? Pruebas e inspecciones de fabricacin.La pre-produccin de pruebas se lleva a cabo por el instalador de esprragos de cortante en el comienzo de cada turno de trabajo, e incluye los pasos siguientes:El instalador de conectores lleva a cabo inspecciones visuales de como el fabricante los ha instalado.Otras pruebas se pueden especificar, o pueden ser necesaria si todas las inspecciones visuales no pasan. (SIN 1998)3. Realice la prueba de flexin4. La configuracin del equipo se registraQuality Control

Muestra dos conectores soldadosInspeccione para el flash31Cuando se usa apropiadamente, los costes de construccin globales habituales ser inferior para construccin compuesta de la construccin no compuestaImpacto costo de construccin compuesta

32El costo promedio nacional de los EE.UU. para la instalacin de conectores oscila de $ 1,15 a $ 1,72 por conector. (Means 2004)Una comparacin de costos debe hacerse entre el costo del acero estructural reducida y el costo del conector de cizalla adicional para determinar si debe o no utilizar la construccin compuesta.Impacto en costo de construccin compuesta

33La duracin para la instalacin de esprragos de corte depende del proyecto y se debe considerar en un proyecto por proyecto.Instalacin esprrago corte por lo general tiene poco o ningn impacto en el cronograma general del proyecto.

Programacin de Construccin compuesta34La duracin para la instalacin de los conectores de corte depende del proyecto.La instalacin de conectores por lo general tienen poco o ningn impacto en el cronograma.Puede ser posible, dependiendo del tamao de la estructura y la secuencia de la ereccin y cubiertas, para instalar conectores a medida que avanza la ereccin.Tambin es posible tener la mayora de los conectores en el sitio y colar el concreto para las losas de piso mientras que el acero estructural est siendo erigido en otra rea del edificio.En la fotografa se aprecia el colado de la losa del primer piso mientras se procede la ereccin del acero estructural para el tercer piso.

Programacin de Construccin compuesta35

la Combadura36la Combadura es el proceso de crear una ligera curvatura intencional en un vigaIntroduccin a la Combadura

3637Combadura en una viga puede ser diseada para compensar ya sea:Un cierto porcentaje de la deflexin bajo carga muerta.La deflexin total por carga muerta.La deflexin de carga muerta completo, as como un porcentaje de la deflexin bajo carga viva. (Ricker 1989) Combadura es generalmente diseada para compensar las deformaciones causadas por cargas muertas pre-compuestas

Introduccin a la Combadura38

Vigas de apoyo se deflectan bajo la carga de concreto que se coloca.Esta deflexin puede ser exagerada en un sistema de piso compuesta en la que no se alcanza la resistencia total del sistema hasta que el concreto se haya curado.Vigas combadas (diagrama superior arriba) deben deflectar a una lnea recta (diagrama de abajo arriba), si la carga y la deflexin se predicen con precisin y comba iguala a la deflexin.Esto permite que la losa de piso sea plana mientras mantiene un espesor constante (Larson and Huzzard 1990)Ventajas de la Combadura

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Si las vigas no son combadas (diagrama de arriba) la deflexin bajo la carga del concreto fresco (plstico) dar lugar a un efecto de encharcamiento en concreto.Para crear un piso plano en esta situacin el concreto tendr que ser ms grueso en el centro de la baha, donde la deflexin es mayor.El volumen de concreto usado ser tpicamente 10-15% ms que si el piso es de un espesor constante. (ASCE 2002)

Desventajas de la Combadura3940El uso de vigas curvadas ser, en cierto grado, esta limitada por otros aspectos del diseo de una estructura.Debido a la complejidad de detalle, fabricacin y ajuste en marcha asociados con conexiones de momento (a la izquierda), combadura no se debe utilizar en vigas conectados por momentos.Las vigas con conexiones Armazones simples (arriba a la derecha) pueden ser combado debido a que la resistencia a la rotacin extremo de una conexin simple es pequeo en comparacin con la de una conexin con momento.

Desventajas de la Combadura4041

Los procesos utilizados para crear combadura en vigas, as como las deflexiones reales bajo carga de vigas curvadas no son exactos. Se necesita cuidado para ser tomada la especificacin y fabricacin de combadura para que una viga, una vez en su sitio y bajo carga, se presentar dentro de las tolerancias.Nivelacin y espesor del piso coherente pueden ser un problema (ASCE 2002).Los diagramas arriba muestran dos posibles resultados de vigas combadas no con la deflexin que se predijo con la carga del concreto fresco (plstico) Cabezas de conector es expuestosElevacin de losa fuera de toleranciaEspecificado la Parte Superior De elevacin la losa12Desventajas de la Combadura42

Colada de una losa de espesor variable sobre vigas con deflexin.Uso de vigas de gran tamao para reducir al mnimo la deflexin.Apuntalar las vigas antes de colocar el concreto (Larson y Huzzard 1990)

123PuntalesConcreto al 75% de ResistenciaAlternativas de la CombaduraMtodos alternativos para lograr un piso de losa a nivel sin necesidad de usar vigas combadas incluyen:43Apuntalamiento se puede utilizar en lugar de curvado.Los documentos de construccin deben especificar el uso de apuntalamiento.Hay varias ventajas de utilizar apuntalamiento:Vigas de piso ms ligeras pueden ser utilizados.Combadura no necesitan ser diseado o fabricado.Menor deflexin de vigas permite un mejor control del espesor de la losa.Apuntalamiento puede adaptarse a las necesidades especiales de carga del contratista.Apuntalamiento

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Vigas Trabe.Los miembros con seccin transversal uniforme.Vigas de relleno.Vigas Compuestas.(Ricker 1989)Cundo hacer Combadura4445Vigas arriostradas (arriba a la derecha)Atagus (arriba a la derecha)Vigas en voladizo (arriba a la izquierda)Vigas graMomento vigas conectadas(Ricker 1989)

Cundo no hacer Combadura46Vigas de menos de 20 pies de largo (arriba a la derecha)Las vigas con uniones de placa finalVigas con conexiones de momento (a la izquierda)Las vigas con carga asimtrica(Ricker 1989)

Cundo no hacer Combadura47

Vigas pueden ser combada por la aplicacin de calor a las pequeas reas en forma de cua en incrementos especficos a lo largo de la viga.La viga es el lugar boca abajo sobre un soporte para el patn de "abajo" se puede calentar.El patn calentado se expande con el calor y se contrae cuando se enfra.Combadura se induce en el lado opuesto de la viga como el patn calentado se enfra.Vase la animacin de la combadura y se repetir despus de varios segundos.

Combadura a Calor (Ricker 1989)BeamSupportHeated AreasTop Side of Beam When Installed

48Una viga combada por calor debe ser erigida con las marcas de calor en el lado inferior de la viga (ver diagrama superior arriba).Esta viga se coloca con la curvatura cncava hacia arriba.arcas del calor pueden verse en las vigas sealas por la flechas.

Instalacin de Vigas con Combadura a Calor49Mtodos basculantes en fro son los ms utilizados y en general ms econmico que el calor combadura.La viga est montada en un marco y la fuerza de un pistn (es) se utiliza para doblar la viga para crear combadura.(Ricker 1989)Combadura en fro

50El Curvado se realiza con mayor frecuencia en el taller del fabricante despus se fabrican las conexiones (AISC 2000).El fabricante puede marcar vigas combadas para asegurar la correcta instalacin.Image courtesy of CAMBCO Inc.

Creando Combadura en fro 5051combadura planta natural, que es una curvatura ligera presente en una viga cuando se recibe de la fbrica, existir en la mayora de vigas.Si la combadura de fbrica natural es al menos 75% de la curvatura especificada, no se requieren ms combadura por el fabricante.Si no se especifica combadura, las vigas se fabrican y son erigidas con cualquier combadura fsica en planta orientada hacia arriba. (AISC 2000)Combadura Molino Natural

52Vigas curvadas deben indicarse claramente en los planos estructurales (AISC 2000)

Vigas Curvadas Planos Estructurales53El plan estructural anterior se indica cuales son las vigas curvadas.La cantidad de curvatura se indica para cada viga curvadas.c = 3/4 "indica que las vigas son curvadas 3/4" en el centro.c = 1 "indica que las trabes son curvadas 1 " en el centro.

Vigas Curvadas Planos Estructurales54La instalacin de vigas curvadas es similar a la de otros miembros estructurales de acero.No hay herramientas adicionales, equipo o hardware que deba exigirseInstalacin de Vigas combados

55Segn el Cdigo de Prcticas Estndar AISC la curvatura se medir en el taller de contratista industrial en el estado sin tensin." (Arriba a la izquierda). La curvatura o contraflecha especificada en planos (arriba a la derecha) est en el centro de luz de la viga en un estado sin tensin o descargada.Tolerancias para curvatura se especifican en el Cdigo de AISC de Prcticas estndar:Miembros luces menores a 50, de -0 y +1/2.Los miembros luces mayores a 50, la tolerancia se incrementa en 1/8 por cada 10 de ms sobre los 50 (AISC 2000).

Control de Calidad5556Es posible inducir la combadura para la totalidad de vigas o algunas para el envo al lugar de trabajo.Esto es aceptable en el marco del Cdigo de AISC Prctica estndar (2000), pero el procedimiento de control de calidad del fabricante debe proporcionar la verificacin de que la curvatura especificada y se mide en el taller.Control de Calidad

57Vigas combadas requieren recursos adicionales de fabricacin de lo que har que les costar ms que las vigas no combadas.El coste adicional de combadura debe compararse con:Costo de hormign adicional debido a la "estancada.El costo de la utilizacin de la construccin apuntalada.El costo de utilizar una seccin ms pesada que no necesita ser combada.Costo de Curvado o Contraflecha

58El costo para vigas comba puede ser inferior a las alternativas.Una comparacin de costos puede revelar los ahorros asociados con el uso de vigas.curvadas Larson y Huzzard (1990), en su estudio de vigas curvadas y vigas y no curvadas encontraron un ahorro de aproximadamente del 4%. Se utiliz una baha de tamao 30x30 y la Vigas de relleno se espaciaron a 10 a sus centros.Ahorro de costos de la Combadura

59Habr un incremento en la duracin de la fabricacin de acero estructural para explicar el tiempo necesario para hacer la comba en vigas.La cantidad de tiempo requerido para crear curvatura depende de la programacin interna de un fabricante y mtodos de fabricacin.Image courtesy of CAMBCO Inc.

Impactos en el Programa5960Entrega, descarga, y la ereccin duraciones no deben verse afectados por el uso de vigas curvadasImpactos en el Programa

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Estructuras de Acero: Seleccin del Material