WO2015059321A1 - Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces - Google Patents

Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces Download PDF

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Hector CIFUENTES BULTÉ
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Universidad de Sevilla
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    • E04C5/122—Anchoring devices the tensile members are anchored by wedge-action

Definitions

  • the present invention has as its object a method of obtaining a post-tensioned mixed slab consisting of a collaborated ribbed steel sheet in which inner plastic sheaths are placed in the center of the concrete part of the slab, to introduce tendons of post-tensioned at a height approximately equal to the barycenter of the mixed section.
  • the distances between floor supports are increased, which allows their application to more complex structures related to building construction, civil and industrial.
  • a floor is a horizontal element in charge of serving as a floor in the building, industrial and / or civil construction plants. Its structural mission is to support the vertical loads of the different elements that can gravitate on them and transmit these loads to the main beams of the structures. It is therefore an element whose development has occurred simultaneously with the development of the construction industry, especially with the construction of buildings with more than one plant. Although they can be used as an enclosure for cover, especially in those cases where said cover is passable, must be differentiated from them due to the greater loads that support the slabs. They are elements that must cover a large horizontal surface, preferably with a small number of supports, and therefore must be light elements, while resistant [Torroja 2007].
  • the oldest building materials are stone and wood, so taking into account the search for lightness and strength of the slabs, the oldest are the wooden slabs.
  • wooden slabs have been developed by simple joining of logs or, in a more advanced way, by regular wooden slats to form a uniform floor.
  • the tongue and groove was invented to achieve a plate-like behavior and a load distribution on the surface element.
  • the slab system tends to decompose into several elements, stiffening the floor of small thickness by means of equidistant ribs of greater edge than the slab itself. This system of stiffening by nerves resulted in unidirectional slabs.
  • Other types of lightweight materials such as the brick factory have also been used, and vaulted slabs must be made due to the low resistance of the material [Torroja 2007].
  • reinforced concrete slabs began to be made. Following a technique similar to reinforcement by unidirectional nerves are the slabs of unidirectional joists and vaults.
  • the joists are usually placed equidistant and can be made of semi-resistant reinforced concrete, reinforced and / or prestressed reinforced concrete and also made of steel.
  • the vaults are placed with a function only of structural lightening and finally there is the concrete forming the layer of compression and distribution of loads of the floor.
  • the total slab edge completely involves the joists, the vaults and the concrete compression layer, which together with the monolithism between the slab and the main beam that provides a direct reduction in the height of both [Garc ⁇ a 2009].
  • mixed slabs began to be built.
  • the surface filling function is carried out by means of a reinforced concrete plate that is attached to lower metal beams, producing a joint response of the concrete-steel system as a single structural mixed section [Mart ⁇ nez-Calzón 1978].
  • Two types of mixed floor slabs can be distinguished. In the first type are the mixed slabs formed by a slab of reinforced concrete attached to a lower steel beam by means of connectors welded to the upper wing of the steel section. In the second type are the mixed slabs by collaborating ribbed sheet.
  • This last type of slab consists of a ribbed sheet of shaped steel that serves as a formwork for concrete pouring. Once the concrete has hardened, the lower sheet is adhered to it thanks to its transverse geometry and small notches or embossments made on the sheet in order to guarantee the transmission of flush forces between the concrete and the steel [ACHE 2009 , Cifuentes 2013]. In this way, it guarantees the mixed behavior of the composite section.
  • This type of floor allows, among other things, a considerable reduction in the thickness of the floor needed. With the introduction of the mixed behavior of the structural section of these slabs, a new effort is introduced to be considered in the design of the elements, such as the flush effort in charge of transmitting the tensions in the steel-concrete interface.
  • Garc ⁇ a 2009 Garc ⁇ a Messeguer, Alvaro; Moran Cabré, Francisco and Arroyo Portero, Juan Carlos. Jimenez Montoya - Concrete (15th edition). Publisher: Gustavo Gil ⁇ . Place and date of publication: Barcelona, 2009.
  • Torroja 2007 Torroja Miret, Eduardo. Reason and be of the structural types (Edition reviewed by J.A. Torroja). Editorial: Road, Channel and Port Engineers College. Place and date of publication: Madrid, 2007.
  • Figure 1 Typical cross section of a collaborative mixed floor made by Hiansa MT-76 ribbed sheet, where the position of the post-tensioning tendons in the center of the two central ribs of the floor is indicated at the center position of gravity of the concrete section.
  • Figure 2 Longitudinal section of the slab by the axis of one of the central ribs, where the arrangement of the sheaths inside the concrete and the placement of the cord formed by a 0.6 "braided cable inside the same can be seen .
  • the ribbed slabs of collaborating sheet must be checked against three different types of failure, which are the failure by bending, by shear and by flush effort between concrete and steel.
  • failure due to grade is the most restrictive, since the geometry of the collaborating ribbed sheets and the embossments made in them allow a limited concrete-steel bond.
  • the flush effort generates a relative sliding between the concrete and the steel until it allows the development of resistance mechanisms against flush stress. Therefore, the maximum forging lights that can be reached are imposed by the ground fault, presenting a very high safety coefficient against the failure by bending and cutting in the vast majority of cases. This makes the maximum lights between supports of this type of floor slabs very limited and therefore restricted to their use in simple structures.
  • the proposed invention is intended to introduce a flush effort opposite to that developed during the usual loading of the slab, through the application of a post-tensioning force on the concrete ribs of the collaborating slab.
  • a flush effort opposite to that developed during the usual loading of the slab, through the application of a post-tensioning force on the concrete ribs of the collaborating slab.
  • the slab when the slab enters into service, it must first overcome the negative flush effort introduced with the post-tensioning and subsequently develop all the relative concrete and steel sliding until the depletion of the slab is produced by concrete-steel flush effort.
  • the slab can be used optimally, becoming able to produce the failure by bending, rather than by flush and plasticizing the steel of the collaborating ribbed sheet.
  • the ultimate flush effort of the slab can be determined according to Eurocode 4 by the method of the myko coefficients by means of the partial connection method.
  • the flush effort is given by the following expression:
  • L x is the length of the floor subjected to flush effort
  • N c is the flush effort in the floor and equal to that resulting from compressions in the head of concrete
  • B is the effective width of the floor
  • r u.Rd is the ultimate tangential resistance to ground stress.
  • Fig. 3 a load scheme is shown on a section of ribbed slab of collaborating sheet subjected to four-point bending.
  • T u . Rd The value of T u . Rd must be determined experimentally for each ribbed sheet geometry used and depends among other factors on the light considered. According to Eurocode 4, an experimental minimum value of r u.Rd can be estimated to be used in the calculation of a mixed slab against ground stress.
  • the ribbed slab of post-tensioned collaborating sheet proposed in this invention consists of a collaborated ribbed sheet (6) in which inner plastic sheaths (3) are placed in the concrete part of the slab (1), to introduce post-tensioned tendons (4) at a height approximately equal to the barycenter of the mixed section.
  • Post-tensioning sheaths will be placed in the center of the central nerves of the ribbed sheet (x g ).
  • the pods can be filled afterwards with adherent or non-adherent products.
  • the concrete slab will be filled until the desired thickness is achieved and afterwards the post-tensioning of the active reinforcement will be carried out by means of a hydraulic jack.
  • the necessary setting time must be expected so that a hardening of the concrete is achieved that allows the development of a force of reaction that introduces the initial tangential pre-effort.
  • anchoring elements With the aim of transmitting the post-tensioning force without introducing damage located at the ends of the slab by penetration of the post-tensioning cable into the concrete, anchoring elements are introduced as described in Fig. 3.
  • the anchoring plates ( 2) to be introduced in the slab will be two for each post-tensioned tendon, made of steel.
  • One of the plates will be passive, on which no action is applied directly and that executes the contact reaction against the concrete area and the other will be active that will be anchored to the active steel cable once the tensioning process is finished .
  • the shape of both plates will be cylindrical, with dimensions that decrease their penetration into the concrete section. Inside they will have a conical trunk hole that houses the anchorage wedges of the tendons (5).
  • the thickness of the slabs can be variable, depending on the need for loads and necessary slab lights.
  • the slab light can be considerably increased while maintaining the same necessary thickness in case of conventional collaborating ribbed slabs. This considerable increase in the light of the slabs allows the application of this invention to structures of greater complexity and therefore, it is possible to extend its use to new sectors, where the conventional mixed slabs by means of ribbed sheet have a very limited application.
  • the post-tensioning tendons (4) will have a 0.6 "stranded cable and the tensile strength of each cable will be determined based on the negative flush effort to be generated.
  • Deferred losses ( ⁇ ,) shall be taken into account in the determination of the level of safety of the slab.
  • the testing force is limited by the maximum value of J 0 and the delayed post-tension losses must be assumed as a loss of effectiveness of the negative flush stress
  • the calculation of the tensile force would be given by: p _ L s 'B' T u.Rd
  • the following example shows the application of the invention in the design of a post-tensioned collaborating ribbed slab with 8.0 m of light between supports.
  • the ribbed profile considered is an MT-76 profile of the company Hiansa (company interested in the exploitation of the patent).
  • the maximum light for a conventional floor with these characteristics is around 4.5 m.
  • the thickness of the floor (H) considered is 14 cm, whose center of gravity (x g ) is 8.2 cm from the lower fiber of the section.
  • plastic sheaths (3) are placed for the introduction of a monocordon tendon (4) of active steel for subsequent post-tensioning.
  • the anchoring is carried out using the active and passive anchoring plates described in the previous section (2).
  • Width of the floor considered: B 880 mm
  • the maximum possible post-tension force value for a tendon formed by a 0.6 "cord is as follows:
  • the tendons will be placed in the central nerves of the cross section at a height of 82 mm from the lower fiber of the section.

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Abstract

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de obtención de un forjado mixto postensado que consiste en una chapa nervada colaborante en la que se colocan en el centro unas vainas de plástico interiores en la parte de hormigón del forjado, para introducir unos tendones de postensado a una altura aproximadamente igual al baricentro de la sección mixta. Con la invención propuesta se aumentan las distancias entre apoyos del forjado por lo que permite su aplicación a estructuras de mayor complejidad relacionadas con la construcción de edificación, civil e industrial.

Description

TÍTULO
Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene por objeto un procedimiento de obtención de un forjado mixto postensado que consiste en una chapa de acero nervada colaborante en la que se colocan en el centro unas vainas de plástico interiores en la parte de hormigón del forjado, para introducir unos tendones de postensado a una altura aproximadamente igual al baricentro de la sección mixta.
Con la invención propuesta se aumentan las distancias entre apoyos del forjado por lo que permite su aplicación a estructuras de mayor complejidad relacionadas con la construcción de edificación, civil e industrial.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Los forjados existentes y más comúnmente empleados hasta la fecha en la construcción, se clasifican en los siguientes:
Forjados unidireccionales de vigueta y bovedilla
Forjados bidirecciones reticulares
Placas macizas
Placas alveolares
Forjados postensados
Forjados mixtos
Un forjado es un elemento horizontal encargado de servir de piso en las plantas de construcciones de edificación, industriales y/o civiles. Su misión estructural es soportar las cargas verticales de los distintos elementos que pueden gravitar sobre ellos y transmitir dichas cargas a las vigas principales de las estructuras. Es por tanto, un elemento cuyo desarrollo se ha producido simultáneamente con el desarrollo de la industria de la construcción, sobre todo con la construcción de edificaciones de más de una planta. Aunque pueden utilizarse como cerramiento de cubierta, sobre todo en aquellos casos donde dicha cubierta es transitable, debe diferenciarse de los mismos debido a las mayores cargas que soportan los forjados. Son elementos que deben cubrir una gran superficie horizontal, preferentemente con un número reducido de apoyos, y por tanto deben ser elementos ligeros, a la vez que resistentes [Torroja 2007].
Los materiales de edificación más antiguos son la piedra y la madera, por lo que teniendo en cuenta la búsqueda de ligereza y resistencia de los forjados, los más antiguos son los forjados de madera. Así, se han desarrollado forjados de madera mediante simple unión de troncos o, de una forma más avanzada, mediante tablillas regulares de madera para formar un piso uniforme. Para evitar la flexión de una tabla respecto a otro se inventó el machihembrado para conseguir un comportamiento tipo placa y un reparto de la carga sobre el elemento superficial. A medida que los elementos aumentan de tamaño, se tiende a descomponer el sistema de forjado en varios elementos, rigidizando el piso de pequeño espesor mediante nervios equidistantes de mayor canto que el propio forjado. Este sistema de rigidización mediante nervios dio lugar a los forjados unidireccionales. También se han utilizado otro tipo de materiales ligeros como la fábrica de ladrillo, debiendo realizar forjados abovedados debido a la baja resistencia del material [Torroja 2007].
Con el desarrollo de la tecnología del hormigón y ante la problemática de falta de rigidez y durabilidad de las estructuras construidas con madera se comenzaron a realizar forjados de hormigón armado. Siguiendo una técnica similar al refuerzo mediante nervios unidireccionales se encuentran los forjados de viguetas unidireccionales y bovedillas. Las viguetas se suelen colocar equidistantes y pueden ser de hormigón armado semiresistentes, de hormigón armado y/o pretensado autoresistentes y también de acero. Entre las viguetas se colocan las bovedillas con una función únicamente de aligeramiento estructural y por último se encuentra el hormigón formando la capa de compresión y de reparto de cargas del piso. En estos casos el canto total del forjado envuelve por completo las viguetas, las bovedillas y la capa de compresión de hormigón, que unido con el monolitismo entre forjado y viga principal que proporciona una reducción directa en la altura de ambos [García 2009].
Con la introducción del hormigón en la construcción de forjados y su facilidad para rellenar con material resistente grandes volúmenes de construcción, surgieron los forjados de placa maciza de hormigón armado. Este tipo de forjados presenta elevadas propiedades mecánicas debido a su comportamiento como placa bidimensional, así como de aislamiento (acústico y térmico) entre los pisos de la estructura. Sin embargo, el peso asociado a estos forjados propició la introducción de aligeramiento en los mismos, de forma que se dispone de forjados aligerados con nervios en una dirección (forjados alveolares que pierden el comportamiento bidimensional debido a la forma del aligeramiento) y con nervios en dos direcciones o reticulares. Los forjados reticulares permiten un aumento considerable de las luces de forjado disponibles bajo cargas importantes [Regalado 2003].
El desarrollo de la técnica de hormigón postensado permitió la realización de placas de forjado de hormigón postensando, donde los tendones de postensado se encuentran dentro de unas vainas que pueden colocarse de forma unidireccional o bidireccional. Estas vainas delimitan los nervios uní o bidireccionales del forjado, sirviendo a su vez de refuerzo mediante la introducción de una armadura activa a base de acero de elevado límite elástico (>1000 MPa) [Nawy 2011]. Mediante esta técnica se pueden obtener grandes luces de forjado sin problemas de fisuración en el hormigón y aprovechándose de la elevada capacidad de resistencia y de aislamiento de las placas de hormigón macizas [Sami 2002].
Por otro lado, con el desarrollo de las estructuras mixtas, donde se aprovecha el buen comportamiento en tracción de los elementos estructurales de acero y a compresión del hormigón, se comenzaron a construir los forjados mixtos. En este tipo de forjados la función de relleno superficial se realiza mediante una placa de hormigón armado que se encuentra adherida a unas vigas metálicas inferiores, produciéndose una respuesta conjunta del sistema hormigón-acero como una única sección mixta estructural [Martínez-Calzón 1978]. Se pueden distinguir dos tipos de forjados mixtos propiamente dichos. En el primer tipo se encuentran los forjados mixtos formados por una losa de hormigón armado unida a una viga de acero inferior mediante conectadores soldados al ala superior de la sección de acero. En el segundo tipo se encuentran los forjados mixtos mediante chapa nervada colaborante. Este último tipo de forjados consiste en una chapa nervada de acero conformado que sirve de encofrado para el vertido del hormigón. Una vez endurecido el hormigón, la chapa inferior se encuentra adherida al mismo gracias a la geometría transversal de la misma y a unas pequeñas muescas o embuticiones realizadas sobre la chapa a fin de garantizar la transmisión de esfuerzos rasantes entre el hormigón y el acero [ACHE 2009, Cifuentes 2013]. De esta forma, se garantiza el comportamiento mixto de la sección compuesta. Este tipo de forjados permite, entre otras cosas, una reducción considerable del espesor de forjado necesario. Con la introducción del comportamiento mixto de la sección estructural de estos forjados se introduce un nuevo esfuerzo a ser considerado en el diseño de los elementos, como es el esfuerzo rasante encargado de transmitir las tensiones en la interfaz acero-hormigón.
La combinación de varias de las técnicas de construcción de forjados puede dar lugar a otros tipos de forjados, como pueden ser los forjados mixtos postensados. En este tipo de forjados la losa de hormigón armado referida anteriormente para el primer tipo de forjados mixtos se sustituye por una losa de hormigón postensado, de forma que se aprovechan las ventajas de ambos sistemas de construcción. Sin embargo, la introducción del postensado en forjados mixtos de chapa nervada colaborante de forma que se active un deslizamiento negativo no se ha desarrollado todavía.
[ACHE 2009] Varios. Recomendaciones para el proyecto y construcción de forjados mixtos de chapa nervada (F.M.C.N). Editorial: Asociación Científico-Técnica del Hormigón Estructural (ACHE). Lugar y fecha de publicación: Madrid, 2009.
[Cifuentes 2013] Cifuentes, H. y Medina, F. Experimental study on shear bond behavior of composite slabs according to Eurocode 4. Journal of Constructional Steel Research, Vol. 82. Páginas: 99-110.
[García 2009] García Messeguer, Alvaro; Moran Cabré, Francisco y Arroyo Portero, Juan Carlos. Jiménez Montoya - Hormigón Armado (15a Edición). Editorial: Gustavo Gilí. Lugar y fecha de publicación: Barcelona, 2009.
[Nawy 2011] Nawy, G.E.; Stark, H. and Opaluch, W. Prestressed concrete: A fundamental approach. Editorial: Pearson Education Limited. Lugar y fecha de publicación: EEUU, 2011.
[Martínez-Calzón 1978] Martínez Calzón, J. y Ortiz Herrera, J. Construcción mixta: hormigón y acero. Editorial: Rueda. Lugar y fecha de publicación: Madrid, 1978.
[Regalado 2003] Regalado Tesoro, Florentino. Los forjados reticulares: Diseño, análisis, construcción y patología. Editorial: Cype Ingenieros. Lugar y fecha de publicación: Alicante, 2003. [Rodríguez 2005] Rodríguez Martín, Luis Felipe. Forjados unidireccionales (EFHE). Editorial: Fundación Escuela de la Edificación. Lugar y fecha de publicación: Madrid, 2005.
[Sami 2002] Sami, K. y Martin, W. Post-tensioned concrete floors (Última Edición). Editorial: Butterworth-Heinemann. Lugar y fecha de publicación: EEUU, 2002.
[Torroja 2007] Torroja Miret, Eduardo. Razón y ser de los tipos estructurales (Edición revisada por J.A. Torroja). Editorial: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Lugar y fecha de publicación: Madrid, 2007.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1.- Sección trasnversal típica de un forjado mixto colaborante realizado mediante chapa nervada MT-76 de Hiansa, donde se indica la posición de los tendones de postensado en el centro de los dos nervios centrales del forjado a la altura de la posición del centro de gravedad de la sección de hormigón.
B: ancho efectivo del forjado
H: canto total del forjado
I: longitud total del forjado
hp: canto de la sección de acero
xg: posición del centro de gravedad
Figura 2.- Sección longitudinal del forjado por el eje de uno de los nervios centrales, donde se aprecia la disposición de las vainas en el interior del hormigón y la colocación del cordón formado por un cable trenzado de 0.6" en el interior de las mismas.
L: longitud total del forjado
Z: detalle extremo
Figura 3.- Representación del sistema de anclaje del forjado mixto donde:
(1) Losa de hormigón
(2) Placa de anclaje
(3) Vaina
(4) Tendón de 0.6"
(5) Cuñas de anclaje
(6) Chapa nervada de acero colaborante DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Los forjados nervados de chapa colaborante deben comprobarse frente a tres tipos de fallo distintos, que son el fallo por flexión, por cortante y por esfuerzo rasante entre el hormigón y el acero. En la gran mayoría de los casos el fallo por rasante es el más restrictivo, ya que la geometría de las chapas nervadas colaborantes y las embuticiones realizadas en las mismas permiten una adherencia hormigón-acero limitada. El esfuerzo rasante genera un deslizamiento relativo entre el hormigón y el acero hasta que permite el desarrollo de los mecanismos de resistencia frente a esfuerzo rasante. Por tanto, las luces máximas de forjado a las que se puede llegar vienen impuestas por el fallo por rasante, presentando un coeficiente de seguridad muy elevado frente al fallo por flexión y cortante en la inmensa mayoría de casos. Esto hace que las luces máximas entre apoyos de este tipo de forjados sean muy limitadas y restringidas, por tanto, a su uso en estructuras simples.
Con la invención propuesta se pretende introducir un esfuerzo rasante opuesto al desarrollado durante la puesta en carga habitual del forjado, medíante la aplicación de una fuerza de postensado en los nervios de hormigón del forjado colaborante. De esta forma, al entrar en servicio el forjado primero debe vencer el esfuerzo rasante negativo introducido con el postensado y posteriormente desarrollar todo el deslizamiento relativo hormigón y acero hasta producir el agotamiento del forjado por esfuerzo rasante hormigón-acero. De esta forma el forjado puede ser aprovechado de forma óptima, llegando a poder producirse el fallo por flexión, antes que por rasante y plastificando el acero de la chapa nervada colaborante.
En un forjado nervado de chapa colaborante el esfuerzo rasante último del forjado puede ser determinado según el Eurocódigo 4 mediante el método de los coeficientes m y k o medíante el método de la conexión parcial. Haciendo uso del método de la conexión parcial que presenta una mayor flexibilidad de los cálculos, el esfuerzo rasante viene dado por la siguiente expresión:
Figure imgf000007_0001
Donde Lx es la longitud de forjado sometida a esfuerzo rasante, Nc es el esfuerzo rasante en el forjado e igual a la resultante de compresiones en la cabeza de hormigón, B es el ancho efectivo del forjado y ru.Rd es la resistencia tangencial ultima a esfuerzo rasante. En la Fig. 3 se representa un esquema de cargas sobre un tramo de forjado nervado de chapa colaborante sometido a flexión en cuatro puntos.
El valor de Tu.Rd debe determinarse experimentalmente para cada geometría de chapa nervada empleada y depende entre otros factores de la luz considerada. De acuerdo al Eurocódigo 4, se puede estimar un valor mínimo experimental de ru.Rd a emplear en el cálculo de un forjado mixto frente a esfuerzo rasante.
Mediante la invención propuesta, al introducir un esfuerzo rasante negativo en dirección contraria al esfuerzo rasante generado durante la vida en servicio del forjado, el valor de ru.Rrf aumentará considerablemente y por lo tanto la luz de forjado necesaria para generar un esfuerzo rasante igual a Nc también aumentará de forma proporcional con el valor de la tensión tangencial última a esfuerzo rasante. El aumento de la tensión tangencial última dependerá del esfuerzo rasante inducido mediante el postensado inicial (r0). Este esfuerzo rasante inicial no deberá sobrepasar el valor de rapara que no se produzca el fallo por rasante en dirección contraria, por lo que el aumento máximo del esfuerzo rasante del forjado será del 200%. Además, debe de considerarse la pérdida de postensado diferidas que se irán produciendo durante la vida útil del forjado. Por otro lado, es de esperar un menor valor del aumento de la resistencia a rasante debido al efecto del aumento de la longitud del forjado sobre dicho valor. En función de las evidencias experimentales analizadas y las perdidas diferidas de postensado habituales, podría esperarse un aumento de al menos el 175%, por lo que las luces de forjado podrían aumentarse en más del 75% en caso de fallo por rasante.
El forjado nervado de chapa colaborante postensado propuesto en esta invención consiste de una chapa nervada colaborante (6) en la que se colocan unas vainas de plástico interiores (3) en la parte de hormigón del forjado (1 ), para introducir unos tendones de postensado (4) a una altura aproximadamente igual al baricentro de la sección mixta. Las vainas de postensado se colocarán en el centro de los nervios centrales de la chapa nervada (xg). Las vainas podrán rellenarse a posteriori con productos adherentes o no adherentes. A continuación, se rellenará el forjado de hormigón hasta lograr el espesor deseado y posteriormente se realizará el postensado de la armadura activa mediante gato hidráulico. Para realizar el postensado deberá esperarse el tiempo de fraguado necesario de forma que se consiga un endurecimento del hormigón que permita el desarrollo de una fuerza de reacción que introduzca el pre-esfuerzo tangencial inicial. La fuerza de postensado generada debe cumplir r0 = Tu,Rd. Posteriormente, los cables de postensado podrán ser inyectados o no, según convenga.
Con el objetivo de la transmisión de la fuerza de postensado sin introducción de daños localizados en los extremos del forjado por penetración del cable de postensado en el hormigón se introducen unos elementos de anclaje como los descritos en la Fig. 3. Las placas de anclaje (2) a introducir en el forjado serán dos por cada tendón de postensado, fabricadas de acero. Una de las placas será pasiva, sobre la que no se aplica ninguna acción de forma directa y que ejecuta la reacción de contacto contra la zona de hormigón y la otra será activa que se anclará al cable de acero activo una vez finalizado el proceso de tensado. La forma de ambas placas será cilindrica, con unas dimensiones que disminuyan la penetración de las mismas en la sección de hormigón. En su interior dispondrán de un agujero tronco-cónico que alojen las cuñas de anclaje de los tendones (5).
El espesor de los forjados puede ser variable, en función de la necesidad de cargas y luces de forjado necesarias. No obstante, conviene reseñar que mediante la invención propuesta se puede aumentar considerablemente la luz de forjado manteniendo el mismo espesor necesario en caso de forjados nervados colaborantes convencionales. Este considerable aumento de la luz de los forjados permite la aplicación de esta invención a estructuras de mayor complejidad y por lo tanto, se logra extender su uso a nuevos sectores, donde los forjados mixtos convencionales mediante chapa nervada presentan una aplicación muy limitada.
Los tendones de postensado (4) poseerán un cable trenzado de 0.6" y la fuerza de tensado de cada cable se determinará en función del esfuerzo rasante negativo a generar. Para el cálculo de la fuerza de tensado de cada cable se considerarán las pérdidas iniciales por penetración de cuñas (ΔΡ,). Las pérdidas diferidas (ΔΡ,) se tendrán en cuenta en la determinación del nivel de seguridad del forjado. La fuerza de tesado viene limitada por el valor máximo de J0 y las perdidas diferidas de postensado deben de asumirse como una pérdida de efectividad del esfuerzo rasante negativo. El cálculo de la fuerza de tensado vendría dada por: p _ Ls 'B 'Tu.Rd
p 100 - APi MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
En el siguiente ejemplo se muestra la aplicación de la invención en el diseño de un forjado de chapa nervada colaborante postensado de 8.0 m de luz entre apoyos. El perfil nervado considerado se trata de un perfil MT-76 de la empresa Hiansa (empresa interesada en la explotación de la patente). La luz máxima para un forjado convencional de estas características se encuentra en torno a 4.5 m. El espesor del forjado (H) considerado es de 14 cm, cuyo centro de gravedad (xg) se encuentra a 8.2 cm de la fibra inferior de la sección. Justo en esa distancia se colocan unas vainas de plástico (3) para la introducción de un tendón monocordón (4) de acero activo para su posterior postensado. El anclaje se realiza mediante las placas de anclaje activa y pasiva descritas en el apartado anterior (2).
Los parámetros necesarios para la determinación del esfuerzo rasante a introducir son los siguientes:
Longitud total de forjado: L = 8.1 m
Luz entre apoyos del forjado: S = 8.0 m
Canto total del forjado: H = 14 cm
Ancho del forjado considerado: B = 880 mm
Canto de la sección de acero: hp = 7.6 cm
Canto de la cabeza de compresión de hormigón: hc = 7.4 cm
Tensión tangencial última frente a esfuerzo rasante: TU RC¡ = 0.15 MPa [Cifuentes 2013]
Posición del centro de gravedad: xg = 82 mm
Luz de cortante equivalente para carga distribuida: Ls = L/4 = 2.0 m
Resistencia característica del hormigón: fck = 30 MPa
Coeficiente de minoración del hormigón: yc = 1.5
Carga unitaria máxima del acero activo: fpk = 1860 MPa
Coeficiente de minoración del acero: yp = 1.10
Diámetro nominal del cordón de 0.6": Φ = 15.2 mm
Sección nominal del cordón de 0.6": Ap = 140 mm2
Pérdidas de postensado instantáneas: ΔΡ, = 15%
El cálculo de la fuerza total de postensado viene dada por: = 2000mm> mm OA5N l mm> = mN = m p 1 -0.15
El valor de la fuerza de postensado máxima posible para un tendón formado por un cordón de 0.6" es la siguiente:
Figure imgf000011_0001
Por lo que la solución de la invención para el ejemplo propuesto consistirá en un forjado mediante chapa nervada colaborante que será postensado con dos tendones monocordón de 0.6" a una carga de 3l 0.6kN/2 = 155.3 kN cada tendón. Los tendones se colocarán en los nervios centrales de la sección transversal a una altura de 82 mm desde la fibra inferior de la sección.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces caracterizado por comprender las fases:
Colocación de vainas de plástico y/o metálicas en el centro de los nervios centrales de la sección transversal del forjado a una altura igual al centro de gravedad de la sección de hormigón.
Hormigonado del forjado.
Introducción de cordones de acero activo formado por cables de acero trenzado de 15.2mm de diámetro efectivo (cordones de 0.6").
2. Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces según reivindicación anterior caracterizado por:
Introducción de un esfuerzo rasante en los extremos del forjado y a una altura aproximadamente igual a la correspondiente al centro de gravedad, igual y de sentido contrario al desarrollado durante la vida útil del forjado.
Determinación de la fuerza de tesado de los cordones necesaria para la introducción del esfuerzo rasante en función de la tensión tangencial ultima del forjado, según el método de cálculo de conexión parcial.
Consideración de las pérdidas iniciales de postensado en el cálculo de la fuerza de postensado.
Consideración de las pérdidas diferidas de postensado en la disminución del esfuerzo rasante inducido mediante postensado.
3. Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces caracterizado por:
Utilización de placas de anclaje cilindricas para tendones de postensado de un solo cordón y con un hueco interior tronco-cónico que albergará las cuñas de anclaje.
Tensado en uno solo de los extremos a través del sistema de anclaje activo formado por la placa de anclaje y la cuña.
Posibilidad de inyectado mediante productos adherentes o no adherentes.
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