presentacion conectores eac ing fabio hoyos

CONECTORES DE CORTANTEPARA ENTREPISOS METÁLICOS

Ing. Fabio Hoyos Toro

QUÉ ES UN CONECTOR DE CORTANTE?

Elemento de acero encargado de transferir losesfuerzos entre el concreto y el acero enestructuras de sección compuesta.

El conector se suelda a elementos de acero yqueda embebido en el concreto creando unfuerte vínculo entre los dos elementos.

CONECTORES DE CORTANTE

Este vínculo permite que los dos materiales trabajen como una unidad parareducir las deformaciones y resistir de manera solidaria las cargas que se leimponen al conjunto.


• Otros ejemplos de construcción compuesta son las losas con láminascolaborantes, tubulares rellenos de concreto y vigas o columnas revestidas conconcreto.


VENTAJAS DE LA CONSTRUCCIÓN COMPUESTA

El concreto actúa junto con el acero paradesarrollar una estructura más rígida y liviana.

Reducción en el peso de la estructura (Hasta un30%).

Reducción de los costos en la cimentación.

Reducción de deflexiones por cargas vivas ymuertas.

Vigas de menor altura que puede reducir la alturade la edificación.

Posibilidad de aumentar las luces entre apoyos.

Entrepisos más rígidos.

Mayor resistencia a la corrosión y fuego.


DESVENTAJAS DE LA CONSTRUCCIÓN COMPUESTA

• Aumento de los costos de obra al requerir un subcontratista de instalación de conectores.

• Se requiere incluir una labor adicional en el programa de ejecución de obras.• Se necesita un subcontratista con experiencia y mano de obra calificada en la

construcción de sistemas compuestos.• Altos requerimientos de energía en obra.

ALGUNOS TIPOS DE CONECTORES DE CORTANTE

Conectores tipo espigo con cabeza (shear studs)


Conectores tipo canal laminado


Conectores de placa continua (Perfobond rib connector)


Conector tipo tornillo grado 2 sobre losa maciza


Conector tipo perno fijado con clavos a las vigas


Conector con tornillo auto-perforante


Conectores tipo barra doblada

Conectores platina doblada



Conector tipo ángulo Conector tipo varilla

Avalados en normativas

EN LOSAS MACIZAS

EN LOSAS CON TABLEROS METÁLICOS


Qué pasa con la evaluación de la resistencia de conectores no avalados en normativas?

Caso: Conectores tipo canal sobre tableros metálicos


Conectores tipo canal en tableros metálicos


Conector: C3x4.1Acero: ASTM A36

tf: 6.9 mm

tw: 4.3 mm Ecuación F.2.9.8-3 del NSR-10

Prueba # f'c (MPa) Ec (Mpa) Lc (mm)Formulación NSR‐10 (AISC)

Qn (KN)

Capacidad resistente

experimental (KN)

Exp. / NSR‐10

1 21 21,736 50 92 70 0.76 2 28 25,098 50 114 75 0.66 3 21 21,736 150 275 86 0.31 4 28 25,098 150 341 97 0.28 5 21 21,736 50 92 64 0.70 6 28 25,098 50 114 70 0.61 7 21 21,736 150 275 75 0.27

COMPARACIÓN RESULTADOS EXPERIMENTALES Vs. FORMULA ACTUAL PARA LOSA MACIZA

*Tomado del PROYECTO SENACYT COL 006 ‐ 007. Panamá 2007

Conectores tipo canal en tableros metálicos


30% 70%

90%

70%

Conectores tipo canal en losas macizas

El mismo conector con formulación avalada?

Caso: Conectores tipo canal sobre losa maciza

Conectores tipo canal en losas macizas

Caso: Conectores tipo canal sobre tableros losas macizas

Conector: C3x4.1Acero: ASTM A36

tf: 6.9 mm

tw: 4.3 mm Ecuación F.2.9.8-3 del NSR-10

Prueba # f'c (MPa) Ec (Mpa) Lc (mm)Formulación NSR‐10 (AISC)

Qn (KN)

Capacidad resistente

experimental (KN)

Exp. / NSR‐10

1 21 21,736 50 92 204 2.22

2 21 21,736 50 92 204 2.22

3 21 21,736 50 92 204 2.22

4 21 21,736 50 92 193 2.11

COMPARACIÓN RESULTADOS EXPERIMENTALES Vs. FORMULA ACTUAL PARA LOSA MACIZA

*Tomado del PROYECTO SENACYT COL 006 ‐ 007. Panamá 2007

CONECTORES DE CORTANTE EN LOSAS MACIZAS


Resistencia de conectores tipo canal:

C3x4.1 C4x5.4CANAL:

1.6

17.7

41 mm

1.6

1.6

22.1

45 mm

1.5

tf

twLc

H

R


Resistencia de conectores tipo espigo:

Para losaMaciza:Rg = 1.0Rp = 0.75

Asc


Resistencia de conectores tipo perno:

S: Separación longitudinal centro a centro entre conectores, mm

Los pernos deben tener una resistencia equivalente a la de lospernos SAE J429 Grado 2 y deben soldarse alrededor de la basecon soldadura de filete.

VIGA DE ACERO

S

dcp

Acp


Comparativo de resistencias en losa maciza:

f'c: 21 MPa

Ec: 21,736 MPa

S: 300 mmSeparación

Concreto

Conector tipo Resistencia Qn (KN)

Canal C3x4.1 tf: 6.9 mm tw: 4.3 mm Lc: 50 mm 91.7 96%

Espigo 3/4" Asc: 284 mm² Fu: 450 MPa 95.7 100%

Tornillo grado 2 ‐ 3/4" Acp: 284 mm² dcp: 19 mm Fu: 420 MPa 53.5 56%

PropiedadesCOMPARACIÓN ENTRE RESISTENCIAS DE CONECTORES EN LOSA MACIZA

CONECTORES DE CORTANTE EN TABLEROS METÁLICOS (METALDECK)

Conectores de cortante en metaldeck

Lámina paralela a la viga de acero

Lámina perpendicular a la

viga de acero

Resistencia de los conectores:

Rg: Coeficiente que tiene en cuenta elefecto de grupo para conectores

Rp: Coeficiente que tiene en cuenta elefecto de la posición para un conector Asc


Posición débil del conector

Posición fuerte del conector

V

V

Mecanismos de falla posición débil del conector


Mecanismos de falla posición fuerte del conector

Fuerzas de fricción en losa maciza

Fuerzas de fricción en posición fuerte en tableros metálicos


Rp=0.75

Rp=0.60


Rp=0.75:- Para losas macizas- Lámina paralela a la viga- Cuando emid-ht > 50mm

Rp=0.60 - Cuando emid-ht < 50mm

emid-ht: distancia entre el borde del conector y el alma del tablero metálico,tomada a la mitad de la nervadura y en dirección de la fuerza ejercida por elconector (es decir, en dirección al máximo momento de una viga simplementeapoyada.


Se debe controlar el posicionamiento de los conectores en campoEl uso de la «posición fuerte» Rp=0.75, requiere de un estricto controlde la posición del conector en obra.

La diferencia de la resistencia en el posicionamiento del conector es deun 20%.


*Rg=0.85 si


Hs: Altura del conector de cortante después de soladohr: Altura del tablero metálico

Hs > hr + 38mm (1‐1/2”)


Detalles:

Wr > 50mm

> 38mmHs

> 13mm

> 50mm

< 76mmEl diámetro máximo del conector debe ser ds < 19mm(basado en resultados experimentales)F.2.9.3.2.3.C / NSR‐10

Altura mínima del perno o espigo

en tableros metálicos INSTALADO:

Para hr=2 ”Hs mín = 51mm + 38mmHs mín = 3.5” (89mm)

Para hr=3 ”Hs mín = 76mm + 38mmHs mín = 4.5” (114mm)


Detalles: Wr > 50mm Para un conector

+ 4ds para cada conector adicional

Cuando la altura del tablerosea > 38mm el anchopromedio del valle Wrdeberá cumplir con(F.2.9.3.2.3.C / NSR‐10):


Detalles: 1.5ds (recomendado)

S

Separación mínima S:S > 6ds (con láminas

paralelas a la viga)S > 4ds (con láminas

perpendiculares a la viga)

Bf

Bf mínimo: 135mm para vigas con 2 conectores (conectores con ds=3/4”)Bf mínimo: 210mm para vigas con 3 conectores (conectores con ds=3/4”)

Separación máxima S:S < 8ts (ts: espesor de la losa) yS < 910mm (en cualquier dirección)


Mínimas distancias:

Mínima distancias Como alternativa*

*Bf mínimo: 115mm para vigas con 2 conectores (conectores con ds=3/4”)


Mínimas distancias:

Mínima distancias al borde de losa

Vh

200mm

>25mm

Borde losa

Borde losa

Distancias mínimas al borde de losa

Hs

13mm>25mm

hr


Detalles:

tf

Espesor mínimo de la aleta tf:tf > ds / 2.5

A menos que se instale sobre el alma de la viga

• Para conectores de 3/4”, tf min: 7.6mm




ds < 2.5 tf

Espesor del patín de la viga tf:

DESPUÉS DEL LÍMITE d/t SE DISMINUYE LA RESISTENCIA DE CONECTOR

tf


Vs.

• Para conectores de 3/4”, tf min: 7.6mm• Para conectores de 5/8”, tf min: 6.4mm• Para conectores de 1/2”, tf min: 5.1mm• Para conectores de 3/8”, tf min: 3.8mm

Espesor del patín de la viga tf:


FABRICACIÓN CONECTORES

Aspectos prácticos

CONECTORES DE CORTANTE TIPO CANAL

El tipo de acero del que están compuestas las canales laminadas es:

ASTM A36 ASTM A572 Gr 50 (Consultar disponibilidad)

Aspectos prácticos


Las canales utilizadas para lafabricación de conectores de cortantecumplen con los requisitosdimensionales establecidos en AISC.

Su producción no esta normalizada yconsiste simplemente en cortar loselementos de la longitud requerida.

Aspectos prácticos

La fabricación de conectores decortante tipo canal esta regidapor la norma ISO 13918 de 2008

CONECTORES DE CORTANTE TIPO STUD

Aspectos prácticos

Aspectos prácticos

Existen 2 tipos de cerámicas: B1 y B2:

B1: Para soldar directamente a la viga o plancha de acero.B2: Para soldar a través del metaldeck.

Aspectos prácticos

FÉRULAS

NRS‐10

Aspectos prácticos

INSTALACIÓN

Aspectos prácticos


La instalación de los conectores tipo canal se realiza aplicando un cordón de soldadura tipo filete alrededor de las partes.

Aspectos prácticos

Aspectos prácticos

RENDIMIENTOSLa instalación con equipo de soldadura convencional:

Es un proceso lento

Rendimiento aproximado de instalación esta entre 15 a 20conectores hora

APROXIMADAMENTE 160 CONECTORES DIA

Aspectos prácticos

CONECTORES DE CORTANTE TIPO ESPIGO

Aspectos prácticos

ALTERNATIVA 1: INSTALADOS COMO PERNOS AUTO-SOLDABLES

Aspectos prácticos

Aspectos prácticos

Requerimientos energéticos:

La obra suministra la energía mediante un punto trifásico a 220V donde se pueda instalar un breaker o totalizador de 200 amperios y que no se encuentre a una distancia mayor de 50 metros.

Aspectos prácticos

Requerimientos energéticos (planta eléctrica 150 KVA)

Aspectos prácticos

Según AWS D.1.1 – 7.5.5:

- Tamaños mínimos de soldadura según tabla 7.2- Se deben utilizar electrodos low-hydrogen de 5/32’’ o 3/16’’

Aspectos prácticos

ALTERNATIVA 2: INSTALADOS CON SOLDADURA DE FILETE

CONTROL DE CALIDAD

Aspectos prácticos

COSTOS Y DISPONIBILIDAD

Aspectos prácticos

Aspectos prácticos

Ø3/4 in (19mm) PARA MD 2:L=3‐7/8 inPARA MD 3:L=4‐7/8 in

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