ES2943383T3 - Sistema construido, conector del mismo y método para fabricar el mismo - Google Patents

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Abstract

Un conector para conectar un sustrato de madera a una capa de hormigón. El conector que comprende un vástago adaptado para acoplarse con un orificio en el sustrato de madera con una longitud del vástago alineada con un eje central del orificio, teniendo el vástago al menos una porción externa hecha de una composición a base de cemento. En el sistema construido, los conectores pueden tener características de colapso dúctil transversal proporcionando una ductilidad estructural de al menos el 50% al sistema construido con el sustrato de madera y la capa de hormigón manteniendo un comportamiento elástico ante el colapso dúctil transversal de la pluralidad de conectores (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema construido, conector del mismo y método para fabricar el mismo
Referencia a la solicitud relacionada
Esta solicitud de patente reivindica la prioridad de la Solicitud provisional de EE.UU. N.° de serie 62/057,399, presentada el 30 de septiembre de 2014.
Campo
Las mejoras generalmente se relacionan con el campo de la construcción y pueden ser más particularmente útiles en la realización de estructuras sujetas predominantemente a flexión, tales como pisos, techos, cubiertas o puentes.
Antecedentes
Conectar una capa de hormigón al sustrato de madera de manera que se transfiera el esfuerzo de cizalladura entre ambos es un método conocido para mejorar la resistencia estructural del sistema construido así formado. En el sistema resultante, los dos componentes actúan como una estructura compuesta que tiene mayores propiedades de sección que la suma de las propiedades de sección de los dos componentes tomados de forma independiente. Diversas consideraciones influyen en el diseño de dicho sistema construido. Quizás el más importante de estos es el rendimiento de la estructura, típicamente, en términos de la cantidad de carga que puede soportar usando una cantidad dada de material y/o unas dimensiones limitadas. Sin embargo, las otras consideraciones también pueden ser muy significativas, tales como el rendimiento sísmico y el coste de los componentes o de su ensamblaje, por ejemplo.
Si bien los sistemas construidos con conectores fueron satisfactorios hasta cierto punto, siempre queda espacio para mejorar.
Compendio
La ductilidad de las estructuras es una consideración importante. La ductilidad de una estructura se puede asociar con una cantidad de deformación visible que la estructura puede soportar mientras mantiene su capacidad de carga antes de romperse. Por ejemplo, la figura 4 muestra gráficos de carga frente a deflexión de dos estructuras. El primer gráfico, que termina con una ruptura identificada por una marca cuadrada, muestra una reacción elástica hasta la carga máxima donde la estructura se rompe repentinamente, una característica asociada con una estructura frágil. El segundo gráfico muestra la deformación continua durante un período prolongado durante el cual la estructura mantiene su capacidad después de alcanzar el límite de elasticidad, terminando finalmente con una ruptura identificada por una marca de rombo, una característica asociada con una estructura dúctil. Tanto la madera como el hormigón son materiales relativamente frágiles, en el sentido de que se romperán sin deformación significativa cuando se sometan a flexión. Este comportamiento frágil no es deseable en las estructuras, y la ductilidad se percibe como una medida de seguridad (considerada esencial para las construcciones en la mayoría de los casos), que permite a los usuarios de la estructura percibir visualmente un problema si, por cualquier motivo, una determinada carga real de la estructura excede su resistencia estructural. La ductilidad de una estructura también puede ser relevante para redistribuir fuerzas entre sus componentes y/o disipar energía (por ejemplo, en caso de terremoto o en estructuras redundantes).
En el contexto de esta memoria, la ductilidad de una estructura se puede medir como la diferencia entre la deflexión última (5U) y la flecha en el límite de elasticidad (5e), el resultado normalizado sobre la flecha en el límite de elasticidad, de modo que:
Ductilidad estructural = ......— X 100.
<5e
Además, el lector experto apreciará la distinción entre la ductilidad del material, la ductilidad de la conexión y la ductilidad estructural. Las conexiones dúctiles no garantizan estructuras dúctiles. Es decir, una estructura puede fallar de manera quebradiza (p. ej., el sustrato de madera se derrumba por esfuerzo o cizalladura o la capa de hormigón se derrumba por compresión), mientras que el conector sigue comportándose elásticamente sin explotar su ductilidad. Esto se explicará más claramente en los siguientes párrafos:
Considerando un material bajo carga uniaxial, la ductilidad del material se puede definir como la diferencia entre la deformación última (eu) (se observa aquí que la deformación puede denominarse alternativamente deformación) y la deformación al final de la elasticidad (ee), el resultado normalizado sobre la deformación al final de la elasticidad (ee), de modo que
Ductilidad material = fü Z f£ x 100.
Considerando una "ensayo de cizalladura" en una sola conexión que comprende una capa de hormigón y un sustrato de madera, la ductilidad de la conexión se puede definir como la diferencia entre el deslizamiento último (su) entre las dos capas y el deslizamiento al final de la elasticidad (se), el resultado normalizado sobre el deslizamiento al final de la elasticidad (se), de modo que
Figure imgf000003_0001
donde el deslizamiento es el desajuste de desplazamiento entre la capa de hormigón y el sustrato de madera bajo la fuerza de cizalladura aplicada en un "ensayo de cizalladura".
Considerando una "ensayo de cizalladura" de una sola conexión que comprende una capa de hormigón y un sustrato de madera, la rigidez de la conexión se puede definir como la pendiente inicial de la curva de la fuerza horizontal aplicada (V) frente al deslizamiento entre las capas (S). En esta memoria, la rigidez de la conexión está asociada a la estimación obtenida por la siguiente aproximación secante como:
Figure imgf000003_0002
donde fuerza Vmáximo es la fuerza máxima aplicada; Sv=10%vmax y s v=40%vmax es el deslizamiento correspondiente a una fuerza horizontal de 10% y 40% Vmáximo, respectivamente.
En general, los valores últimos (es decir, la deformación última tu, el último deslizamiento de desplazamiento S u, y la deflexión última por desplazamiento d u) se toman como los logrados en el momento del colapso (de un material, una conexión o una estructura). El colapso puede ocurrir a la carga máxima o después del ablandamiento, es decir, cuando la fuerza (o el esfuerzo) se reduce después de alcanzar la carga máxima mientras que el desplazamiento (o la deformación) aumenta. En aras de la claridad en el alcance de este documento, los valores últimos (es decir, la deformación última t u, el último deslizamiento S u, y la desviación final d u) se definen como el valor del desplazamiento (o deformación) correspondiente a la carga (o esfuerzo) máxima. Finalmente, el final de los valores de elasticidad (es decir, el final de la deformación de la elasticidad t ¡, el final del deslizamiento de desplazamiento de elasticidad S e, y el final de la desviación de desplazamiento de elasticidad 5e) se definen como el valor de desplazamiento (o deformación) donde la pendiente de la curva carga-desplazamiento (o carga-deformación) comienza a reducirse significativamente desde su valor inicial. En el ámbito de este documento, se elige un valor arbitrario del 10% de la pendiente como una reducción significativa para identificar el punto final de elasticidad en la curva carga-desplazamiento (o carga-deformación).
Los ejemplos de sistemas construidos con conectores descritos en la presente memoria pueden abordar el problema de la ductilidad de una estructura. Más particularmente, los conectores descritos en la presente memoria pueden tener un coste de producción razonable y pueden permitir una cantidad satisfactoria de deslizamiento dúctil entre una capa de hormigón y un sustrato de madera al doblarse de manera dúctil, manteniendo así la conexión entre la capa de hormigón y el sustrato de madera una vez deformados, y permitiendo que la estructura se comporte de manera dúctil. Además, en una realización, la capa de hormigón, los conectores, la cantidad y ubicación de los conectores y el sustrato de madera están diseñados de manera que tanto el sustrato de madera como la capa de hormigón mantendrán un comportamiento elástico ante la deformación dúctil transversal de los conectores sobre la cantidad satisfactoria de deslizamiento dúctil entre el sustrato de madera y la capa de hormigón.
El documento EP2450497 A2 da a conocer un ejemplo de una conexión de una capa de hormigón a un sustrato de madera.
La conexión de una capa de hormigón a un sustrato de madera según la invención está definida por las características de la reivindicación 1.
De acuerdo con un aspecto, se proporciona un conector para conectar una capa de hormigón a un sustrato de madera; comprendiendo el conector un vástago adaptado para acoplarse con un taladro en el sustrato de madera con una longitud del vástago alineada con un eje central del taladro, teniendo el vástago una parte exterior hecha de una composición a base de cemento y un núcleo que forma una parte interior y hecho de un material que tenga al menos un 100% más de ductilidad que la ductilidad de la composición a base de cemento que forma la parte exterior, en el que la relación entre la longitud y el ancho de la sección transversal del vástago es de al menos 1,5 a 1, preferiblemente al menos de 2 a 1, más preferiblemente al menos de 3 a 1.
De acuerdo con un aspecto, se proporciona un conector para conectar una capa de hormigón a un sustrato de madera; comprendiendo el conector un vástago adaptado para acoplarse con un taladro en el sustrato de madera con una longitud del vástago alineada con un eje central del taladro, teniendo el vástago al menos una parte exterior hecha de una composición a base de cemento reforzado con fibras.
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método para fabricar un sistema construido que comprende: proporcionar un sustrato de madera; formar una pluralidad de taladros interespaciados en el sustrato de madera; verter mezcla de hormigón fresco sobre el sustrato de madera, en el que la mezcla de hormigón fresco penetra en los taladros; endurecer el hormigón que incluye formar la capa de hormigón y formar una pluralidad de conectores que tienen vástagos que sobresalen de la capa de hormigón dentro de los taladros.
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un sistema construido que comprende: un sustrato de madera; una capa de hormigón yuxtapuesta al sustrato de madera; y una pluralidad de conectores separados entre ellos y siendo cada uno parte integral de la capa de hormigón, sobresaliendo de la capa de hormigón hacia el sustrato de madera, y teniendo una capa exterior de composición de hormigón; teniendo los conectores características de colapso dúctil transversal proporcionando una ductilidad estructural de al menos un 50% al sistema de superposición; en el que el sustrato de madera y la capa de hormigón mantienen un comportamiento elástico ante el colapso dúctil transversal de la pluralidad de conectores.
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un método para operar un sistema construido que comprende el paso de doblar al menos algunos de los conectores al deslizarse entre la capa de hormigón y el sustrato de madera mientras la capa de hormigón y el sustrato de madera permanecen en el mismo régimen de deformación lineal.
Muchas otras características y combinaciones de las mismas relativas a las presentes mejoras se harán evidentes a los expertos en la técnica tras la lectura de la presente descripción.
Descripción de las figuras
En las figuras:
la figura 1 es una vista oblicua de un ejemplo de un sistema superpuesto;
las figuras 2A y 2B son vistas en sección transversal longitudinal y transversal, respectivamente, de una primera realización de un conector en un sistema superpuesto;
las figuras 3A y 3B son vistas en sección transversal longitudinal y transversal, respectivamente, de una segunda realización de un conector en un sistema construido;
la figura 4 es un gráfico esquemático que ilustra las diferencias entre un material quebradizo y un material dúctil que tiene una capacidad de carga similar;
las figuras 5A y 5B son gráficos que muestran resultados experimentales para conexiones probadas; y
la figura 6 es un gráfico esquemático que ilustra las nociones de ganancia de ductilidad estructural y pérdida de capacidad de carga en comparación con un caso teórico de una conexión perfectamente (idealmente) rígida.
Descripción detallada
La figura 1 muestra un ejemplo de un sistema construido 10 que incluye un sustrato de madera 12 que soporta una capa de hormigón 14. Hay una pluralidad de taladros 16 en el sustrato de madera 12 y una pluralidad de conectores 18 (realizaciones de las cuales se muestran en las figuras 2 y 3), que se hacen integrales con la capa de hormigón 14, se acoplan cómodamente en los taladros 16 para transferir el esfuerzo de deslizamiento entre la capa de hormigón 14 y el sustrato de madera 12. En esta realización, el sustrato de madera 12 está formado por una pluralidad de vigas de madera 20 (por ejemplo, madera aserrada, madera laminada encolada o compuesto de madera), aunque se entenderá que en realizaciones alternativas, el sustrato de madera 12 puede estar formado por una placa (por ejemplo, madera contralaminada [CLT], chapa de madera laminada [LVL], madera laminada [LSL], etc.).
Las figuras 2A y 2B muestran una primera realización de un conector 18, mientras que las figuras 3A y 3B muestran una segunda realización de un conector 18'. Ambas realizaciones de los conectores 18 y 18' tienen un vástago 22 que tiene una forma alargada que se acopla con el taladro (por ejemplo, una forma cilíndrica similar a una púa o una forma poligonal, como un prisma rectangular o hexagonal que tiene un tamaño adaptado para encajar cómodamente en el taladro, en el que el propio taladro puede ser cilíndrico o de otra forma, tal como un polígono formado por mecanizado CNC para evitar la rotación, por ejemplo) con una parte exterior 24 del mismo (es decir, la parte exterior transversal de la sección transversal) hecha de una composición a base de cemento. En las realizaciones ilustradas, el vástago 22 se recibe cómodamente en los taladros 16 sin espacios vacíos entre el vástago 22 y el sustrato de madera 14. La longitud del vástago lu puede decirse que coincide con un eje de penetración 26 del taladro 16. En ambas realizaciones, el vástago 22 es más largo en la dirección del eje 26 del taladro 16 que en la dirección de la sección transversal, transversal al eje 26 del taladro 16, y puede operar predominantemente en forma de flexión al deslizarse entre la superposición de hormigón 14 y el sustrato de madera 12 en lugar de operar predominantemente en forma de cizalla. Se averiguó que favorecer un comportamiento de flexión del conector, asociable a un comportamiento de voladizo 1D, por ejemplo, puede facilitar el modelado y, por lo tanto, el diseño y la selección de un conector, en comparación con un comportamiento de cizalladura asociable a un mecanismo de cizalladura 2D. Ambas realizaciones de conectores 18 y 18' tienen un núcleo metálico 28 orientado centralmente a lo largo del vástago 22, en coincidencia con el eje 26 del taladro 16. A continuación se detallará que el núcleo metálico 28 puede ser útil en algunos realizaciones. Según la invención, la conexión comprende un vástago 22 que tiene una parte exterior hecha de una composición a base de cemento reforzado con fibras, y un núcleo 28 hecho de acero o kevlar. En una realización que no forma parte de la invención, no se proporciona ningún núcleo metálico 28, y el conector 18 puede tener un vástago 22 hecho completamente de mortero reforzado con fibras o de hormigón reforzado con fibras, por ejemplo.
La realización mostrada en las figuras 2A y 2B se forma vertiendo hormigón sobre el sustrato de madera 12 y en los taladros perforados previamente 16, el hormigón 14 luego se endurece dentro de los taladros 16. Si se usa un núcleo de metal 28, se puede colocar en el taladro 16 de antemano, tal como introduciéndolo en el fondo 30 del taladro 16, por ejemplo. En esta realización, el vástago 22 es una extensión de la superposición de hormigón 14 y normalmente tiene la misma composición a base de cemento y la misma forma exterior transversalmente exterior que la forma del taladro 16.
La realización del conector 18' que se muestra en las figuras 3A y 3B se prefabrica utilizando un molde o similar. Está formado con una cabeza 32, que puede tener una forma y/o tamaño de sección transversal diferente a la forma y/o tamaño de sección transversal del vástago. Para el montaje del sistema de recubrimiento 10, el vástago 22 se puede encajar firmemente en los taladros 16 (por ejemplo, usando un mazo si es necesario) con la cabeza 32 sobresaliendo del sustrato de madera 12, y luego se puede fundir el recubrimiento de hormigón 14 sobre él para hacerse integral con la cabeza 30. Si se desea, se puede usar cola para asegurar la aplicación del vástago 22 y las paredes del taladro 16. Aunque el vástago 22 puede tener una forma de proyección similar a una extrusión a lo largo del eje de penetración 26, sea cual sea la forma de la sección transversal que se seleccione, puede estrecharse alternativa y ligeramente desde la parte de la cabeza hasta la punta ( (p. ej., siendo ligeramente cónica) o achaflanada cerca de la punta para facilitar la inserción.
Se observará en las realizaciones que se muestran en las figuras 2A, 2B, 3A y 3B que el núcleo de metal 28 excede el vástago 22 al sobresalir de la cabeza 30 o en el cuerpo de la capa de hormigón 14.
Se realizaron varios ensayos de cizalladura en diferentes configuraciones de conectores prefabricados, todos con vástagos con forma de sección transversal circular y una relación de aspecto de largo a ancho de 4:1, que se describen en la Tabla 1, donde el acrónimo "UHPFRC'' denota "Hormigón armado de rendimiento ultraalto" (por ejemplo, BSI EiffageMR, Lafarge DuctalMR). Cabe señalar aquí que esta expresión de uso común se utiliza aquí por simplicidad, aunque la expresión UHPFRM "mortero reforzado con fibras de rendimiento ultraalto" bien podría ser técnicamente más precisa, dado el tamaño pequeño de los agregados que se usan típicamente en estos materiales.
Tabla 1 : Características de los conectores probados
Figure imgf000005_0001
Los resultados de estos ensayos se representan en las figuras 5A y 5B y se resumen en la Tabla 2. En esas figuras, el diámetro exterior del vástago se identifica como de, mientras que el diámetro del núcleo de metal exterior se identifica como ds. En el contexto de estos ensayos, la expresión 'varilla de acero', tal como se usa en la Tabla 1, se refiere a acero simple, ajuste de rosca Clase (Grado) 6g, dureza Rockwell mínima de B49, resistencia a la tracción mínima de 58000 psi (400 MPa). La expresión 'barra de acero de refuerzo' se refiere a una barra de acero de grado 400 aprobada, lo que implica un límite elástico mínimo de 400 MPa y una resistencia a la tracción mínima de 500 MPa según la norma nacional CSA G30.18. Con respecto a la composición a base de cemento, como en muchos tipos de UHPFRC, las fibras utilizadas fueron microfibras de acero, aunque aquí se señala que las fibras de polímero pueden proporcionar una alternativa adecuada en algunas realizaciones.
Tabla 2 : Resultados de los ensayos de cizalladura en los conectores descritos en la Tabla 1
Figure imgf000006_0001
El modo de fallo (1) se relaciona con el fallo por cortante del conector y se observó con mayor frecuencia. Representa el mecanismo de fallo objetivo, ya que depende principalmente de las propiedades del conector prefabricado, las cuales están mejor controladas y son menos variables que las de los miembros conectados. El modo de fallo (2) se relaciona con la extracción del alma de acero de la cabeza del conector. El modo de fallo (2) se observó en conectores hechos con mortero regular, y estuvo acompañado de agrietamiento en la capa de hormigón. El modo de fallo (3) se relaciona con la extracción del alma de acero del vástago del conector. Se observó en conectores fabricados con barra de acero de refuerzo, y se siguió con el aplastamiento de la madera producido por la barra de acero retirada.
La mayoría de estos ensayos demostraron una cantidad satisfactoria de ductilidad sobre un deslizamiento de más de 5 mm, a menudo incluso sobre un deslizamiento de más de 10 mm.
La inclusión de un núcleo 28 de un material dúctil como el acero (o de otro material que tenga características estructurales comparables, por ejemplo, Kevlar) a menudo se consideró favorable, y el diámetro del núcleo ds puede considerarse como un factor importante para la resistencia y el comportamiento dúctil del conector más allá del límite de elasticidad. Sin embargo, incluso el conector de los ensayos n.° 1 y n.° 2, que no tenía un núcleo metálico 28 pero que usaba hormigón reforzado con fibras, mostró una ductilidad con un deslizamiento de más de 5 mm, lo que puede considerarse satisfactorio para algunas aplicaciones que no son parte de la invención. Por tanto, se entiende que el uso de fibras de refuerzo en la composición a base de cemento puede ayudar a conseguir una cantidad satisfactoria de ductilidad para su uso como conector en algunas aplicaciones.
Los resultados que se muestran aquí indican que la rigidez de la conexión se puede correlacionar fuertemente con el diámetro de la parte exterior 24 del vástago 22 y que se puede lograr una rigidez entre 15 kN/mm y 30 kN/mm dependiendo del diámetro exterior.
Respecto a los estados límite de servicio, la rigidez de la unión permite limitar la flecha de la estructura bajo un determinado criterio, que depende de la luz según diversas normativas.
Los resultados experimentales mostraron que el conector hecho de mortero y alma de acero permite lograr una rigidez notable y un comportamiento dúctil de la conexión más allá del límite elástico en más de 5 mm de deslizamiento, y aún más allá del límite elástico en exceso de al menos 500% sobre deslizamiento superior a 20 mm.
Los resultados experimentales mostraron que el conector fabricado con UHPFRC y alma de acero permite lograr una notable rigidez, una mayor resistencia (40% mayor que el caso con mortero) y un comportamiento dúctil de la conexión más allá del límite elástico superior al 120-900% (denominada en la presente memoria ductilidad de la conexión), con un deslizamiento de más de 20 mm.
Se llevó a cabo una simulación numérica utilizando la ecuación diferencial de Newmark, un método bien reconocido, para predecir la reacción de una pluralidad de conectores 18 o 18' en relación con una capa de hormigón 14 y un sustrato de madera 12 de un sistema construido 10 en varios tramos de longitudes entre 5 m y 50 m. La simulación numérica nos llevó a creer que el uso de estos resultados de ensayo y otros resultados de ensayo permitiría diseñar una estructura en la que las características de colapso dúctil transversal (es decir, del deslizamiento dúctil entre el sustrato de madera y la capa de hormigón) de los conectores se pueden seleccionar para lograr una ductilidad estructural (en el sistema global tras el deslizamiento) de al menos el 50%, preferentemente superior al 100%, manteniendo al menos el 50%, preferentemente al menos el 80% de la capacidad de carga que se alcanzaría en el caso de un “una conexión idealmente rígida teóricamente perfecta” que no permita que se produzca ningún deslizamiento entre la capa de hormigón 14 y el sustrato, seleccionando el sustrato de madera 12, la capa de hormigón 14 y la pluralidad de conectores 18 o 18' de manera que el sustrato de madera 12 y la capa de hormigón 14 mantenga un comportamiento elástico ante el colapso dúctil transversal de la pluralidad de conectores 18 o 18'.
Estas simulaciones junto con el análisis de ensayo de cizalladura utilizando el modelo de Winkler, un modelo aplicable para este propósito, resultaron adecuados para un conector alargado discreto que trabaja en flexión como una viga sobre una base elástica. La ley material del UHPFRC en compresión se describe mediante las siguientes ecuaciones:
Figure imgf000007_0001
dónde
Figure imgf000007_0002
Los valores de la resistencia a compresión (fe) y esfuerzo (h) y en el módulo de Young (Ec) del UHPFRC conocido de la literatura se utilizaron en el análisis de ensayo de cizalladura. La ley de tracción de UHPFRC se determinó mediante análisis inverso a partir de ensayos de flexión en el tercer punto, que se llevaron a cabo en cuatro vigas prismáticas de UHPFRC con una luz de 1200 mm, una altura de 100 mm y un ancho de 40 mm. La comparación entre el comportamiento de flexión experimental y calculado de la carga frente a la deflexión en la mitad de la luz muestra un acuerdo satisfactorio. Las leyes de los materiales de la barra de acero de refuerzo y las varillas roscadas se determinaron experimentalmente a partir de ensayos de tracción según ASTM E8 y las curvas promedio basadas en tres muestras. Se consideró que la rigidez elástica del modelo de Winkler era kc = 10 GPa para hormigón y kw = 1,3 GPa para madera. Los parámetros de rendimiento no lineales de la base de madera se determinaron mediante interpolación lineal de los resultados.
La figura 6 muestra un ejemplo de la respuesta a la flexión calculada de las vigas que tienen los conectores en términos de carga frente a la deflexión en la mitad de la luz. Los cálculos predijeron el fallo de la viga debido a la ruptura de la madera por esfuerzo en la fibra exterior, excepto en la viga con el conector n.° 13, donde los conectores se romperían primero. Los parámetros de rendimiento de cada viga analizada se presentan en la Tabla 3, donde se calculó la rigidez a la flexión con el método y y la relación de ductilidad (u) se definió de la siguiente manera:
Figure imgf000007_0003
dónde vu es la flecha en el fallo y ve es el límite de la deflexión elástica.
Tabla 3 : Parámetros de rendimiento de vigas para algunos de los conectores
Figure imgf000008_0001
Los resultados parecen confirmar que al elegir el conector y el espaciado, un diseñador puede lograr la rigidez, resistencia y ductilidad deseadas de un compuesto de madera y hormigón (TCC). Las vigas TCC con rigidez a la flexión similar pueden tener relaciones de resistencia y ductilidad notablemente diferentes. La malla continua de acero (consúltese la Tabla 3 y la figura 6) proporciona una acción compuesta casi perfecta con #13 (de = 35 mm y ds = 5 mm), que presenta una falla bastante frágil durante el ensayo de cortante, provoca una falla frágil de la viga TCC con una carga muy baja. Esto tiende a confirmar que una conexión frágil provocaría un colapso estructural prematuro y frágil. El conector #3 proporciona la mayor relación de ductilidad a la viga con una reducción de la carga máxima de alrededor del 30% con respecto al conector de malla de acero. Las vigas con conectores #7 y #15 presentan relaciones de ductilidad más bajas, debido a que la resistencia de los conectores no se logró por completo antes del colapso de la madera. Sin embargo, este ejemplo puede demostrar que usando un conector compuesto apropiado como se describe, por ejemplo, el conector #15, se puede mejorar satisfactoriamente la ductilidad estructural al perder solo el 15% de la rigidez a la flexión y la capacidad de soporte de carga de aproximadamente el 8% en la viga con conector de malla continua de acero.
Como puede entenderse, los ejemplos descritos e ilustrados anteriormente pretenden ser solo ejemplos. Por ejemplo, aunque las figuras ilustran conectores que penetran de forma normal al plano del sustrato de madera, se entenderá que en algunas realizaciones, se puede preferir que los taladros y conectores penetren oblicuamente en el sustrato de madera. En el sistema construido, se puede decir que la capa de hormigón está yuxtapuesta con el sustrato de madera, independientemente de la orientación de estos componentes y de si el sustrato de madera se apoya directamente contra la capa de hormigón, o si estos dos componentes se apoyan indirectamente uno contra el otro, tal como a través de una capa aislante o espaciado, por ejemplo. Además, aunque evidentemente se entenderá que el sistema construido puede ser una estructura horizontal tal como un piso de hormigón o losa de un puente, el sistema construido también puede ser una estructura orientada oblicuamente, o incluso una estructura orientada verticalmente tal como conectores orientados horizontalmente que penetran en un sustrato de madera orientado verticalmente, por ejemplo. En consecuencia, cualquier uso de las expresiones capa o sustrato en esta memoria no tiene una connotación intencionada para una orientación específica. Además, la forma de la sección transversal del núcleo puede variar de una realización a otra. Por ejemplo, se puede utilizar una forma cilíndrica (sección transversal circular), una sección transversal cuadrada o una sección transversal hexagonal dependiendo de la realización. En algunas realizaciones, el núcleo puede tener una forma y un tamaño de sección transversal constante a lo largo de su longitud (por ejemplo, una forma de extrusión), mientras que en otras la forma o el tamaño de la sección transversal del núcleo pueden variar a lo largo de su longitud. Por ejemplo, en una realización, el núcleo puede tener nervaduras separadas longitudinalmente para sujetar mejor la composición de cemento de la parte exterior del vástago. El núcleo puede extenderse más allá de la punta del vástago. Por ejemplo, si el núcleo es un tornillo o un clavo, y los conectores se forman in situ, el o los núcleos se pueden atornillar o introducir en el fondo del taladro antes de verter el hormigón. El núcleo puede estar hecho de otros tipos de materiales distintos al metal, lo que presentaría una ductilidad significativamente mayor que la ductilidad de la parte exterior del vástago. Por ejemplo, en una realización prefabricada, el núcleo puede estar hecho de ECC (composición cementosa de ingeniería). En este sentido, se entenderá mejor que el alcance está indicado por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una conexión (18) que conecta una capa de hormigón (14) a un sustrato de madera (12); comprendiendo la conexión (18) un vástago (22) recibido en un taladro (16) en el sustrato de madera (12) con una longitud del vástago
    (Iu) alineado con un eje central (26) del taladro (16), teniendo el vástago (22) una parte exterior (24) de composición cementosa reforzada con fibras, y un núcleo (28) orientado centralmente a lo largo del vástago y formando una parte interior con respecto a la parte exterior, siendo el núcleo (28) de acero o kevlar que tiene al menos un 100% más de ductilidad que la ductilidad de la composición a base de cemento reforzado con fibras que forma la parte exterior (24), en la que la longitud del vástago coincide con la longitud del taladro, y la relación entre la longitud y el ancho de la sección transversal del vástago (22) y el taladro (16) es de al menos 1,5 a 1 y en la que el vástago (22) funciona de una forma doblada al deslizarse entre la capa de hormigón (14) y el sustrato de madera (12), en la que el vástago (22) se recibe cómodamente en el taladro (16) sin espacios vacíos entre el vástago (22) y el sustrato de madera (14), y el núcleo (28) tiene un ancho de sección transversal de al menos 1/6 del vástago (22) y en la que la longitud del vástago
    (Iu) coincide con un eje de penetración (26) del taladro (16).
    2. La conexión de la reivindicación 1, en la que la relación entre la longitud y el ancho de la sección transversal del vástago (22) es de al menos 2 a 1.
    3. La conexión de la reivindicación 1, en la que la composición a base de cemento es un hormigón reforzado con fibras de rendimiento ultra alto (UHPFRC).
    4. La conexión de la reivindicación 1, en la que la composición a base de cemento del vástago (22) tiene fibras principalmente orientadas en paralelo a la longitud del vástago (22).
    5. La conexión de la reivindicación 1, en la que el vástago (22) se estrecha desde la cabeza hasta la punta.
    6. La conexión de la reivindicación 1, en la que el vástago (22) tiene una punta achaflanada.
    7. La conexión de la reivindicación 1, en la que el diámetro del vástago (22) es de al menos 15 mm, preferentemente entre 20 y 50 mm.
    8. La conexión de la reivindicación 1, en la que el vástago (22) proporciona una rigidez de conexión de al menos 15 kN/mm.
    9. La conexión de la reivindicación 1, en la que el vástago (22) se dobla de manera dúctil con una ductilidad de conexión de al menos 120% en un intervalo de deslizamiento de 5 mm de movimiento relativo entre la superposición de hormigón (14) y el sustrato de madera (12), preferiblemente sobre un intervalo de deslizamiento de 10 mm, lo más preferiblemente sobre un intervalo de deslizamiento de 15 mm.
    10. La conexión de la reivindicación 1 provista en forma maciza prefabricada y que comprende además una cabeza
    (32) dispuesto en un extremo del vástago (22) para encajar con la superposición de hormigón (14) en una configuración de conexión de cizalladura integral.
    11. La conexión de la reivindicación 10, en la que la cabeza (32) tiene un ancho mayor que el vástago (22).
    12. La conexión de la reivindicación 1 proporcionada en forma de una extensión de la capa de hormigón (14), en la que la composición a base de cemento es un material de hormigón de la capa de hormigón (14).
    13. La conexión de la reivindicación 2, en la que la relación es de al menos 3 a 1.
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