Vigas Mixtas Transferecia de Cortante

7/23/2019 Vigas Mixtas Transferecia de Cortante

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RFCS RFS2 - CT - 2011 - 00026 Preco+

SSF Ingenieure AG

ArcelorMittal Belval & Differdange

Wroclaw University of Technology

Universit de Lige

Acciona S.A.

Rambll Sverige AB

Fosta

Gua de Diseo

Vigas Mixtas Prefabricadas de alta Durabilidad basadas

en un sistema innovador de Transmisin de Cortante.

26.03.2013


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A pesar de las precauciones adoptadas para asegurar la integridad y calidad de estapublicacin y la informacin que contiene, los socios del proyecto no se hacen responsables

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1 Edicin (Version 0.2)Copyright 2010 de los miembros del proyectoSe autoriza la reproduccin para usos no comerciales a condicin de que se reconozca ycite la fuente y se comunique al coordinador del proyecto. La distribucin pblica de estapublicacin a travs de canales distintos de los sitios web citados ms adelante requiereautorizacin previa de los socios del proyecto. Las solicitudes habrn de dirigirse alcoordinador del proyecto:

SSF Ingenieure AGBeratende Ingenieure im BauwesenDepartment for Research & DevelopmentSchnhauser Alle 14910435 BerlinGermanyPhone: +49-(0)30 44300 - 137Fax: +49-(0) 30 44300 - 5137E-mail: [email protected]

El presente documento y otros relacionados con el proyecto de investigacin RFCS-CT-2006-00030 PrecoBeam Vigas Mixtas Prefabricadas de alta Durabilidad basadas en unsistema innovador de Transmisin de Cortante y el proyecto de diseminacin subsiguienteRFS2-CT2011-00026 Preco+ Vigas Mixtas Prefabricadas de alta Durabilidad basadas enun sistema innovador de Transmisin de Cortante , los cuales han sido cofinanciados por elFondo de Investigacin para el Carbn y el Acero (RFCS) de la Comunidad Europea,pueden obtenerse gratuitamente en la siguiente pgina web:

http://www.bridgedesign.de

Los informes del proyecto estarn disponibles en un futuro prximo gratuitamente en lalibrera de la UE:

http://bookshop.europa.eu

Imagen de portada:

Estructura de Puente BAB A8 5 cerca de Harlaching, Alemania, 2012 ( RWTH)


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Prefacio

Este manual de diseo es el resultado del proyecto de investigacin RFCS-CT-2006-00030PrecoBeam Vigas Mixtas Prefabricadas de alta Durabilidad basadas en un sistemainnovador de Transmisin de Cortante (Seidl G., et al., 2010) y el proyecto de diseminacin

subsiguiente RFS2CT-2011-00026 Preco+ Vigas Mixtas Prefabricadas de alta Durabilidadbasadas en un sistema innovador de Transmisin de Cortante (Seidl G., et al., 2012) amboscofinanciados por el Fondo de Investigacin para el Carbn y el Acero (RFCS) de laComunidad Europea.

Dentro del proyecto de investigacin del RFCS se ha adquirido un conocimiento esencialpara la mejora de la competitividad de los puentes de acero y mixtos con elementos derefuerzo externos (la tecnologa PrecoBeam), el cual se ha incorporado en el presentemanual de diseo y ha sido asimismo presentado en el marco de diversos seminarios ytalleres.

Los autores de este manual de diseo reconocen agradecidos el apoyo y subsidio financierodel Fondo de Investigacin para el Carbn y el Acero (RFCS) de la Comunidad Europea.

Gnter Seidl, Oliver HoyerSSF Ingenieure AG, (SSF)

Riccardo Zanon, Nicoleta PopaArcelorMittal Belval & Differdange (AM R&D)

Wojciech Lorenc, Slawomir Rowinski, Maciej KozuchWrowlaw University of Technology; Institue of Building Engineering (Pwr)

Jean-Marc Franssen, Thibault FohnUniversit de Lige; Department ArGEnCo (ULg)

Juliana Patio Quinchia, Carlos HermosillaAcciona Infrastructuras S.A. (Acc)

Ali FarhangRambll Sverige AB (Ram)

Gregor NsseForschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (Fosta)

Los autores agradecen al resto de socios del proyecto original PrecoBeam Vigas MixtasPrefabricadas de alta Durabilidad basadas en un sistema innovador de Transmisin de

Cortante su contribucin tcnica a esta gua de diseo. En particular gracias a:

Jacques BerthellemySETRA, Division Division des Grands Ouvrages et de lnnovation

Prof. Dr.-Ing. Ingbert MangeringUniversitt der Bundeswehr Mnchen, Lehrstuhl fr Stahlbau

Berlin, Junio 2012


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Gua de diseo Precobeam Indice

Indice

1

Introduccin 1

1.1

La Tecnologa VFT 1

1.2

La tecnologa constructiva VFT-WIB 2

2 Sistemas VFT-WIB 4

2.1 Cremallera Mixta 4

2.2 Sistemas estructurales 6

3 Notacin y Nomenclatura 12

3.1 Figuras de los componentes 12

3.2 Notacin 12

3.3 Lista de Abreviaturas 13

4 Lmites de Diseo 14

4.1 General 14

4.2 Geometra de la Cremallera Mixta 15

4.3 Materiales 17

5 Comportamiento estructural de la Cremallera Mixta 18

5.1 Comportamiento estructural de la Cremallera Mixta bajo cargas estticas 18

5.2

Comportamiento estructural de la Cremallera Mixta bajo cargas cclicas 26

6

Dimensionamiento 28

6.1

Recomendaciones de diseo 29

6.2

Reglas de diseo 52

6.3

Ejemplo de diseo -Puente de Simmerbach - 55

7

Resumen de diseo 68

8

Ejecucin 79

8.1

Cremalleras Mixtas 79

8.2

Vigas VFT-WIB 80

8.3

Geometras y especificaciones tpicas para VFT-WIB 81

8.4 Ejemplos ejecutados 83

9 Bibliografa y referencias 110

10 Lista de Figuras 113


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Gua de diseo Precobeam Indice


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1 Introduccin

Las estructuras mixtas estn ganando cada vez ms importancia en Europa. Este aumentode la demanda est llevando a soluciones innovadoras y ms econmicas para este tipo de

estructuras. Tras la introduccin exitosa de la tecnologa de viga VFT, una mejora sobreesta, la tecnologa VFT-WIB, integra perfiles laminados de alta calidad cortados en dosmitades en forma de T. Estas mitades en T se embeben en la parte inferior de una losa ouna viga de hormign utilizando un sistema de Cremallera Mixta. El innovador sistemapermite un canto efectivo muy esbelto debido al aumento del brazo interno, obtenindoseunas considerables ventajas econmicas en comparacin con soluciones convencionales dehormign pretensado. Debido a la alta resistencia a fatiga de la Cremallera Mixta, lasestructuras VFT-WIB pueden utilizarse favorablemente en puentes de carretera yespecialmente en puentes de ferrocarril.

Esta gua de diseo describe el mtodo de construccin, secciones tpicas, caractersticasdel comportamiento bajo carga y resistencia, y la tecnologa de la Cremallera Mixta, ademsde dar recomendaciones para el proceso de diseo. Adicionalmente, se presentan variosproyectos diseados y ejecutados en Europa.

1.1 La Tecnologa VFT

Las vigas VFT son elementos mixtos compuestos de una viga armada y una cabeza decompresin de 10-12 cm de hormign prefabricado (Figura 1-1; Figura 1-2). Dichoselementos se completan con una losa de hormign in situ adicional que es especialmenteeconmica y rpida de ejecutar al no precisar encofrado. La transmisin de cortante entre el

acero y el hormign se materializa mediante pernos soldados, usando pernos cortos para elhormign prefabricado y otros ms largos para el hormign in situ.

La tecnologa VFT es efectiva para luces entre 25 y 60 m, siendo un condicionante clave elpeso de los elementos prefabricados. Para las luces mayores, el peso de las vigas VFTpuede alcanzar las 80 t, un peso considerable para elementos que en muchos casos debenizarse sobre vas de tren o carreteras requiriendo gras mviles de gran brazo.

Si se integran vigas VFT en estructuras aporticadas se obtienen soluciones muy eficientes.A tal efecto se hormigonan los nudos en primera fase, completando la losa en un segundohormigonado. De este modo la carga del hormign in situ fresco puede aplicarse al prtico

para lograr un uso ms eficiente de los materiales.

Figura 1-1: Seccin VFT Figura 1-2: Viga prefabricada VFT


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Existen varias ventajas relevantes en el uso de la tecnologa VFT en comparacin con lassoluciones convencionales mixtas o de hormign con hormigonado in situ. Gracias al uso deelementos prefabricados, no se precisan encofrados ni cimbras, lo que acelera el proceso deconstruccin. Como consecuencia se pueden minimizar los cortes de trfico en vas de tren

o carreteras muy transitadas al requerir la colocacin una sola noche o un fin de semana. Sise trata de prticos, se pueden salvar vanos de hasta 60 m, lo cual es idneo paraautopistas de 6 carriles (Figura 1-3). De este modo, los cortes de trfico para la construcciny mantenimiento del apoyo intermedio se pueden evitar por completo. Adicionalmente, sepuede obtener una gran esbeltez en centro de vano de hasta L/35 en prticos de VFT,produciendo estructuras de gran efectividad y sobresalientes caractersticas estticas almismo tiempo.

Figura 1-3: Prtico sobre autopista de 6 carriles usando tecnologa VFT sin apoyo intermedio

1.2 La tecnologa constructiva VFT-WIBUn desarrollo posterior basado en el VFT es la tecnologa VFT-WIB. Con esta tecnologa,los cortantes longitudinales entre hormign y acero se transmiten mediante Cremallera Mixtaen lugar de pernos soldados (Figura 1-7 ; Figura 1-8). A tal efecto se cortan los perfileslaminados en dos mitades por el alma usando una geometra especfica de corte quematerializa la Cremallera Mixta. El uso de medios perfiles laminados y Cremallera Mixtadesemboca en grandes ventajas econmicas en comparacin con vigas armadas, alpoderse evitar las soldaduras y el consumo de materiales en el ala superior y los pernos.

Figura 1-4: Viga VFT tpicaFigura 1-5: viga VFT-WIB con medio perfillaminado como refuerzo externo


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El principio de construccin de elementos prefabricados que se completan hormigonando insitu, descrito ms arriba, es aplicable igualmente al VFT-WIB (Figura 1-6 ;Figura 1-9). Esposible facricar diferentes tipos de secciones, como por ejemplo estructuras mixtasconvencionales, secciones viga-losa y vigas en T. Mediante el uso de la Cremallera Mixta,

los semiperfiles de acero funcionan como elementos de refuerzo externos.

Figura 1-6: Secciones VFT-WIB posibles

Las vigas VFT-WIB pueden utilizarse en estructuras industriales y puentes gracias a su altaresistencia, alta rigidez y gran esbeltez. Especialmente en puentes de ferrocarril, tal rigidez yresistencia reporta excelentes resultados con deflexiones considerablemente bajas. Graciasa la variedad de perfiles laminados disponibles se pueden llevar a cabo solucionesoptimizadas ajustadas a problemas singulares, disponiendo alas robustas para elevar larigidez o almas de espesores apreciables en caso de cortantes longitudinales elevados.Dado que la Cremallera Mixta proporciona alta resistencia a la fatiga, se pueden resistircmodamente tanto las cargas cclicas de carretera como las de ferrocarril.

Figura 1-7: Concepto del VFT-WIB Figura 1-8: Seccion de ferrocarril VFT

Figura 1-9: viga VFT-WIB prefabricada Figura 1-10: Puente con tecnologa VFT-WIB


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2 Sistemas VFT-WIB

2.1 Cremallera Mixta

La Cremallera Mixta es un conector continuo de cortante que transmite los cortanteslongitudinales entre el acero y el hormign en estructuras mixtas. Consiste en una diente deacero generado mediante una geometra de corte especfica sobre una plancha de acero yun diente de hormign que se forma al hormigonar entre dientes de acero. La posibilidad decortar perfiles laminados por el alma es muy econmica ya que soslaya la necesidad desoldar la banda de dientes al resto de elementos de acero.

2.1.1 Geometras de la Cremallera Mixta

Se han desarrollado e introducido con xito en el mercado diferentes tipos of geometras(Figura 2-1). Con objeto de alcanzar una optimizacin del uso de materiales, debe existir

una simetra en la geometra de corte de los dientes. La forma de aleta (SA) fue una de lasprimeras desarrolladas y ofrece altas resistencias. Debido a su geometra especfica, uncambio en el sentido de los esfuerzos acarrea resistencias reducidas para la parte posteriordel diente. En cambio, las geometras en puzle (PZ) y clotoidal (CL / MCL) presentanresistencias comparables en ambos sentidos dada su forma simtrica. La forma clotoidal hademostrado ser la ms resistente a fatiga frente a cargas cclicas dada su transicin suavede radios de corte.

Figura 2-1: Formas: a) Aleta (SA), b) Puzle (PZ), c) Clotoidal (CL), d) Clotoidal modif icada (MCL)

2.1.2 Componentes Estructurales de la Cremallera Mixta

La Cremallera Mixta se compone de diferentes elementos estructurales (Figura 2-2) queinteractan para garantizar la transmisin de cortante longitudinal entre hormign y acero.

Figura 2-2: Componentes de una Cremallera Mixta


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Cremallera Mixta (1 + 2 + 3)

La Cremallera Mixta se compone del diente de acero (1), el diente de hormign (2) y elarmado de diente (3) embebido en el diente de hormign.

Diente de acero (1)El diente de acero transfiere los esfuerzos de cortante desde el refuerzo externo alhormign. Presenta una geometra especfica generada por el proceso de fabricacin ycorte, con un patrn regular de paso exin la direccin longitudinal.

Diente de hormign (2)

El diente de hormign se genera al hormigonar los huecos entre dientes en la banda deacero. La geometra de los dientes de hormign viene dada por la geometra especfica deldiente de acero y el patrn longitudinal ex.

Armado del diente de hormign (3)

El armado ubicado en el centro del diente de hormign o sobre la base del diente esesencial para la resistencia de la conexin a cortante. Normalmente consta de al menos dosbarras corrugadas perpendiculares a la banda de dientes de acero.

Base del diente (4)

El fondo del hueco entre dientes de acero se denomina base del diente.

Nucleo del diente (5)

El nucleo del diente es la zona de introduccin de carga ubicada frente al diente de acero.Debido a la introduccin de cargas altamente concentradas, esta zona est sometida aestados multiaxiales de compresin.

Raz del diente (6)

La raz del diente se define como el inicio del primer arco-segmento del diente de acero.

Tope del diente (7)

El tope del diente ancla la Cremallera Mixta y la banda de acero frente a esfuerzos verticalesde arranque.

Armado superior (8)El armado superior se ubica perpendicularmente al diente de acero, en la parte superior delhormign ubicado sobre la banda de dientes.

Armado de confinamiento (9)

El armado de confinamiento se ubica en las almas de vigas con alma de hormign. Al evitarel arrancamiento bajo la base del diente, este armado asegura un comportamiento dctil enla conexin.


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2.2 Sistemas estructurales

Las vigas VFT-WIB con Cremallera Mixta para la transmisin de cortantes son un avanceinnovador del mtodo de construccin VFT. La tecnologa VFT-WIB ofrece la posibilidad de

disear secciones eficientes mediante el uso de elementos de refuerzo externos. Dichassecciones se utilizan en elementos prefabricados con hormigonado in situposterior.

De este modo, las vigas VFT-WIB pueden describirse como vigas mixtas prefabricadasinnovadoras con conexin continua a cortante entre semiperfiles de acero laminado yelementos de hormign prefabricado.

2.2.1 Secciones para puentes de carretera

A menudo es necesaria una gran esbeltez en puentes de carretera para salvar sininterferencias el cruce con carreteras, vas de tren u otros elementos en funcionamiento. Enestos casos se han utilizado varios tipos diferentes de secciones, las cuales se describen acontinuacin:

Figura 2-3: Viga mix ta convencional Figura 2-4: VFT-WIB (Mono) convencional (a)

Figura 2-5: VFT-Duo-WIB Figura 2-6: VFT-WIB (Mono) convenc ional (b)

- La viga mixta convencional (Figura 2-3) con bandas de diente s soldadas al alasuperior es similar a una estructura mixta comn con pernos soldados. Elcomportamiento en carga carga es muy similar a la de vigas mixtas convencionales,ya que tanto los pernos como la Cremallera Mixta tienen un comportamientomarcadamente dctil.

- La viga Mono-WIB (a) (Figura 2-4)se puede considerar una estructura mixta clsicaque utiliza Cremallera Mixta para la transmisin de cortante. Dado que no se precisael ala superior para soldar pernos, slo el alma de acero queda embebida en la losa(prefabricada) de hormign. El comportamiento en carga es similar al de estructurasmixtas convencionales.

- La viga Mono-WIB (b) (Figura 2-6) puede interpretarse como una viga en T dehormign con refuerzo externo.

- La seccin Duo-WIB ofrece una resistencia significativa gracias a las dos seccionesde acero externas que integra. En comparacin con la Mono-WIB, el consumo de

acero aumenta debido al uso de 2 secciones.


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2.2.2 Secciones para puentes de ferrocarri l

Los puentes de ferrocarril deben cumplir con los requisitos especficos asociados a lascargas del trfico ferroviario, tales como resistencia considerable y marcada resistencia a lafatiga frente a cargas cclicas. Adicionalmente, las restrictivas limitaciones de deflexiones yngulos de rotacin son parmetros cruciales en el diseo de los puentes de una redferroviaria. Aparte de los criterios de diseo, el proceso constructivo es muy importante enpuentes de ferrocarril, al tener que reducir al mnimo los cortes de trfico. En la mayora delos casos, el tiempo de montaje est limitado a un fin de semana, lo cual hace necesarioajustar el concepto de diseo a las tecnologas de construccin apropiadas. La siguienteseccin VFT-Railse ha diseado para los requisitos especficos de puentes de ferrocarril.

Figura 2-7: Seccin VFT-Rail para los requis itos especficos de puentes de una red ferrov iaria

Las secciones VFT-Rail (7) son significativamente esbeltas gracias a los cantos reducidospor la supresin de la subestructura de balasto I la introduccin de va en placa. Al ubicar losrailes en canales especiales al efecto, la distancia vertical entre la fibra inferior de la secciny la coronacin del carril se reduce favorablemente. De cara a asegurar gran rigidez en la

seccin, se ubican refuerzos externos tanto en las zonas de traccin como en las decompresin.

Las secciones VFT-Rail son aplicables a luces entre 6,50 y 24,00 m, siendo especialmenteeconmicas en el rango entre 9,50 y 17,50 m. Dada la gran esbeltez posible, el uso de estaseccin presenta ventajas en puentes con limitacin de glibo vertical caracterstica dezonas urbanas. Las estructuras VFT-Rail a menudo son totalmente prefabricadas con objetoa garantizar un proceso constructivo rpido y alta calidad de fabricacin. As, las seccionesVFT-Rail se caracterizan principalmente por los siguientes parmetros:

- Luces entre 6,50 y 24,00m

- Rigidez considerable gracias a refuerzos externos tanto superiores como inferiores- Resistencia a fatiga suficiente de todos los elementos estructurales (Cremallera

Mixta)

- Gran flexibilidad de diseo gracias a la libre eleccin de secciones de acero

- Tiempo de montaje reducido gracias al uso de elementos prefabricados

- Aplicabilidad en estructuras existentes (mantenimiento de estribos)


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2.2.3 Componentes estructurales de las secciones VFT-WIB

Figura 2-8: Componentes estructurales de seccin VFT-WIB tipo

Figura 2-9: Notacin de dimensiones relevantes en secciones VFT-WIB


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Las secciones VFT-WIB constan de los siguientes componentes (Figura 2-8 ;Figura 2-9):

- Ala de acero(1)Absorbe las tensiones de flexin y proporciona rigidez a la seccin.

- Alma de acero (2)Su funcin es la transmisin de cortantes longitudinales.

- Cremallera Mixta (3)Est diseada para transmitir los cortantes longitudinales entre el hormign y elacero.

- Alma de hormign prefabricado (4)Se disea segn requisitos estructurales y se refuerza con secciones externas.

- Losa de hormign prefabricado(5)

Losa de entre 10 y 12 cm de canto que hace las veces de autocimbra y encofradopara el hormigonado in situy se disea para las cargas de construccin.

- Losa de hormign in situ(6)Completa la losa prefabricada y se disea segn requisitos estructurales para lascombinaciones de carga crticas finales.

- Armado longitudinal in situ(7)Se ubica en la losa in situ en la fase final de construccin.

- Armado longitudinal en prefabricado(8)Se disea segn las necesidades de carga de construccin.

- Armado a cortante transversal(9)Se disea segn necesidades estructurales de cortante tranversal con consideracinespecial a la accin de los dientes. Debe tenerse en cuenta en el clculo la reduccinde brazo interno

- Armado de confinamiento(10)Se disea a partir de las consideraciones de la accin de los dientes. Es esencialpara asegurar un comportamiento dctil y debe incluirse en secciones de hormigntipo viga (no en losas).


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2.2.4 Caraactersticas de las vigas VFT-WIB Girders

La principal ventaja de los elementos con refuerzo externo frente a soluciones de hormignconvencional o pretensado es el aumento del brazo interno (Figura 2-10). En comparacincon secciones pretensadas se puede obtener un aumento de hasta el 20% del brazo interno,lo que conlleva secciones ms eficientes, aumento considerable de la rigidez y un uso mseconmico de los materiales.

Figura 2-10: Comparacin de elementos pretensados, armados y reforzados externamente

Adicionalmente, se da una gran flexibilidad de diseo de secciones al poder ajustar elrefuerzo externo a las necesidades mediante el uso de diferentes secciones de acero(Figura 2-11). La posibilidad de disponer grandes cantidades de barras de armado enestructuras convencionales de hormign est limitada en muchos casos por restriccionesgeomtricas. Al usar elementos de refuerzo externo, puede disponerse la cantidad necesariade acero sin problemas geomtricos.

Figura 2-11: Se pueden ajustar las secciones VFT-WIB ut ilizando di ferentes secciones de acero

Las secciones VFT-WIB proporcionan las siguientes caractersticas principales:

- Alta rigidez, resistencia suficiente y robustez de la seccin gracias al aumento delbrazo interno

- Posibilidad de disponer cantidades considerables de refuerzo externo que no podrandisponerse con barras de armado interno convencional

- Alta resistencia a fatiga de la Cremallera Mixta bajo cargas cclicas


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2.2.5 Proceso constructi vo

El proceso constructivo se caracteriza por un alto nivel de prefabricacin. Los elementosprefabricados ofrecen resistencias suficientes frente a las cargas durante la construccin yno precisan de apoyos adicionales. De ah que la tecnologa VFT-WIB sea especialmentetil en puentes al prevenir la interrupcin intensiva de las vas a cruzar (Figura 2-14).

Figura 2-12: Concepto estructural de la tecnologa VFT-WIB

El encofrado necesario en soluciones de hormign convencionales no se precisa con la

tecnologa VFT-WIB, lo que reduce significativamente los costes y los tiempos de montaje.En funcin de la seccin y la tecnologa de izado disponible, puede optarse por solucionescon hormigonado in situ o totalmente prefabricadas.

Las secciones VFT-WIB presentan las siguientes caractersticas constructivas:

- Alto nivel de prefabricacin que acelera el montaje

- Reduccin del tiempo de montaje y los costes al suprimir los encofrados

- Reduccin de los cortes de trfico al no precisar los elementos prefabricados apeosintermedios durante la construccin

Figura 2-13: Viga del puente Vigaun Figura 2-14: Vigas en obra

Figura 2-15: Montaje de viga VFT-Rail Figura 2-16: Seccin VFT-Rail

Hormign In-situ

Elemento Prefabricado-


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3 Notacin y Nomenclatura

3.1 Figuras de los componentes

Figura 3-1: Parmetros geomtricos bsicos de la Cremallera Mixta

Figura 3-2: Superficie tipo de potencial fallo por co rtante de la losa de hormign

3.2 NotacinAb: rea de armado de diente

AD: rea del diente de hormign AD,CL = 0,2 ex

AD,i: rea efectiva de hormign que contribuye en la transmisin;

AD,i = hc ex

As,conf rea del armado de confinamiento

Asf Area de barras de armado en el hormign que contribuye

Asf = Ab+ At

At rea del armado sobre la Cremallera Mixta


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bc Ancho del alma de hormign

co Recubrimiento sobre la Cremallera Mixta

cu Recubrimiento bajo la Cremallera Mixta

dV Canto til para el clculo de cortante vertical

Ecm Mdulo de Young del hormign (mdulo secante medio) [ N/mm ]

Es Mdulo de Young del acero de construccin

ex Paso del patrn longitudinal de Cremallera Mixta [ mm ]

ey Paso del patrn transversal de Cremallera Mixta [ mm ]

fck Resistencia caracterstica a compresin del hormign [ N/mm ]

fsd Tensin de fluencia de diseo de las barras de armado

fy Tensin de fluencia caracterstica del acero de construccin

hD Altura del diente de acero

hD,CL = 0,4 ex

hpo Altura del cono de arranque [ mm ]

min ( co+ 0,07 ex; cu+ 0,13 ex)

lcr cnom+ dbr(cercos)

P Fuerza en la Cremallera Mixta

PED Fuerza en la Cremallera Mixta en ELU

PED(ser) Fuerza en la Cremallera Mixta para combinacin rara (caracterstica) de cargas

tw Espesor de alma de acero

V Factor de seguridad parcial segn normativa aplicable (EC 4)

D Factor de reduccin del rea del diente de hormign

D, CL = 3 ex/ 180

3.3 Lista de Abreviaturas

CL: Forma de diente clotoidal

MCL: Forma de diente clotoidal modificada

PZ: forma de diente en puzle

SA: forma de diente en aletaELS: Estado Lmite de Servicio

ELU: Estado Lmite ltimo

VFT: VerbundFertigteilTrger; Elemento Mixto Prefabricado

VFT-RAIL: viga VFT que implementa semiperfiles de acero diseada para puentes de

ferrocarril

VFT-WIB: viga VFT que implementa un semiperfil laminado


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4 Lmites de Diseo

Todos los planteamientos de diseo recogidos en este informe tcnico se basan en (NeueSysteme fr Verbundbrcken).

Dada la menor resistencia a fatiga de la forma de Aleta, las formas Puzle y Clotoidal hanadquirido una mayor relevancia prctica y han sido por ello objeto de investigacin intensiva.Es por esto que todos los conceptos de diseo presentado en esta gu slo son vlidos paralas siguientes geometras, patrones y limitaciones:

4.1 General

Las bandas de dientes con formas Puzle y Clotoidal se clasifican como conectores acortante para estructuras mixtas de acero y hormign.

- La Cremallera Mixta referida pueden usarse para cargas estticas y dinmicas

- No son admisibles los esfuerzos de traccin lateral (Figura 4-1 ;Figura 4-2)en lasbandas de diente s, y no son parte de los modelos de diseo

- La introduccin de esfuerzos externas que provoquen tensiones dearrancamiento en la banda de diente s no son parte de los modelos de diseo ydebern por tanto excluirse o tratarse adecuadamente (anclaje)

Figura 4-1: Tracciones laterales Figura 4-2: tracciones laterales


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4.2 Geometra de la Cremallera Mixta

De acuerdo con este informe, se pueden utilizar diente s de los tipos Puzle y Clotoidaltomando en cuenta las siguientes limitaciones geomtricas (Figura 4-3; Figura 4-4).

Paso longitudinal del patrn 150 mm< ex< 500mm

Espesor de chapa 6 mm < tw< 40mm

restriccin: 0,08 < tw/hD< 0,5

Paso transversal del patrn ey > 120mm

Recubrimiento co;cu > 20mm

Ancho del alma de hormign bc > 250mm

Recubrimiento longitudinal mnimo : > 2,5 hpo

Recubrimiento transversal mnimo: > 5,0 hpo

Se puede soslayar el recubrimiento transversal mnimo si el alma de hormign est ubicadasobre el ala de acero y se dispone suficiente armado de confinamiento de acuerdo con lasreglas dadas.

- tw< 60 mm en construccin

- tw< 40mm para los clculos incluso aunque 40 < tw< 60mm


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4.2.1 Geometra Clotoidal:

Figura 4-3: Forma Clotoidal especfica (ex)

Figura 4-4: Forma Clotoidal especfica (ex)


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4.3 Materiales

Los planteamientos de diseo presentados en los siguientes captulosslo son vlidos para

los materiales y procesos de fabricacin siguientes:

4.3.1 Concrete

- C 20/25 C 60/75 segn EN 1992 y EN 206

- Asiento > F3 segn DIN EN 1992

- Tamao mximo de rido 16mm

- El hormign deber compactarse lo suficiente como para envolver la banda de dientes

4.3.2 Acero

- S 235 S 460 segn DIN EN 10025

- Otras caractersticas tales como soldabilidad, requisitos aumentados de ductilidad,clase z, etc. debern ser especificados segn el uso previsto

4.3.3 Fabricacin de la banda de dientes

- La banda de diente s debe ser cortada por corte trmico autgeno o procesossimilares que proporcionen la misma calidad en cuanto a resistencia ycomportamiento a

- El corte y la fabricacin se realizarn segn EN 1090

- Para cargas cclicas, la calidad de corte debe cumplir con los requisitos segn EN1993 en funcin de la categora especfica de fatiga:

125 corte mecanizado con gas y bordes con estras regulares y poco profundas

140 corte mecanizado con gas o cizalla y afino posterior

Las esquinas reentrantes se mejorarn por abrasin (pendiente


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5 Comportamiento estructural de la Cremallera Mixta

La Cremallera Mixta es un conector continuo de cortante que transmite los cortanteslongitudinales entre acero y hormign en estructuras mixtas. El comportamiento bajo carga

se describe a continuacin.

5.1 Comportamiento estructural de la Cremallera Mixta bajo cargas estticas

La Cremallera Mixta proporciona altas resistencias en ELU, considerable rigidez de laconexin a cortante en ELS y marcada ductilidad postcrtica. La conexin presenta dosmodos principales de fallo, respectivamente, en el acero y en el hormign.

En diente s de acero con almas de poco espesor y altas compresiones en el hormign, elmodo ms probable de fallo es por fluencia del acero (Figura 5-1). La tensin de fluencia deldiente de acero es superada por la combinacin de esfuerzos de flexin y cortante, lo cual

produce grandes deformaciones en el diente. stas causan la destruccin del hormigncircundante a nivel local, causando una caida de la carga mxima. El fallo del acero secaracteriza en general por grandes deflexiones, plastificaciones significativas y uncomportamiento dctil distintivo.

El fallo en el hormign se presenta en casos en los que el diente de acero es rgidacomparada con el hormign circundante, si la resistencia a compresin del hormign esmoderada y los recubrimientos son de poco espesor. Este modo de fallo se caracteriza poruna cada moderada de la carga y una curva de carga en declive tras iniciarse el fallo. Apesar de estas caractersticas, este modo de fallo an permite considerar la conexin comodistintivamente dctil y con deflexiones suficientes tras el fallo. El fallo en el hormign est

generalmente muy influido por el armado en el diente y el patrn de armado en el hormigncircundante. La disposicin de ciertas barras puede causar aumentos significativos de laresistencia, por lo cual el armado debe disponerse y ejecutarse con gran atencin.

En general, las conexiones a cortante mediante Cremallera Mixta pueden considerarseparticularmente dctiles y con altas resistencias. Gracias a la posibilidad de ajustar tanto losespesores de las almas como la disposicin y dimetros de las barras de armado, laresistencia y el comportamiento estructural de la Cremallera Mixta puede ajustarse arequerimientos estructurales especficos de manera sobresaliente.

Figura 5-1: Comportamiento tpico carga-deformacin en Cremallera Mixta segn modo de fallo


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El modo principal de transmisin de cargas del hormign a la banda de acero es el empujede las bielas diagonales sobre el ncleo y la raz del diente . A lo largo del arco (s) sepresentan diferentes perfiles de presin de contacto en ELS en funcin de las geometrasespecficas de diente (Figura 5-2). La longitud de arco s se estandariz con objeto de poder

comparar las diferentes formas. La presin de contacto se presenta como presin en unrea parcial ortogonal al arco, ubicada slo en el lado de los esfuerzos. A pesar de que losesfuerzos pueden igualmente transferirse por friccin y en el lado opuesto al de losesfuerzos, se han desestimado estos mecanismos dada su pequea influencia. Un anlisisdetallado posterior demostr que la parte superior del diente Clotoidal no participasignificativamente en la transmisin de cargas, por lo que se desestima tambin suparticipacin.

Las geometras en Aleta y Clotoidal (SA ; CL / MCL) alcanzan ambas la mxima presin decontacto en el tramo entre 0,4 y 0,6 veces la longitud estndar de arco s. El mximo de lageometra Puzle, en cambio, se alcanza alrededor de 0,2 s (Figura 5-3). Estas presiones decontacto son fruto de numerosos estudios numricos y experimentales y son aplicables enELS. En ELU, las grandes deflexiones y la transicin entre comportamientos bajo carga dancomo resultado la redistribucin de esfuerzos gracias a la necesaria ductilidad de laconexin a cortante.

Figura 5-2: Presin vectorial en PZ y CL sobre el arco s

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

pn

[-

]

sn[-]

SA

PZ

CL

MCL

Figura 5-3: Distribuc in estandarizada de presiones de contacto


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El comportamiento estructural caracterstico en ELS descrito anteriormente slo es vlido enel rango elstico previo a la fluencia del acero o el fallo del hormign. Por tanto, estecomportamiento se aplica a la rama elstica lineal de la curva carga-deformacin,

presentando rigideces considerables en la conexin.El comportamiento estructural caracterstico en ELU es ligeramente distinto para cadageometra de diente (Figura 5-4). La forma de Aleta (SA) aporta la mxima resistencia encomparacin con las otras geometras. La forma Clotoidal (CL / MCL) slo alcanza el 85%de la carga mxima, y la forma de Puzle (PZ) alcanza el 95%. Independientemente de lageometra especfica, puede garantizarse un comportamiento marcadamente dctil congrandes deformaciones.

Dowelforce[kN]

Slilp [mm]

Figura 5-4: Diagrama carga-deformacin (tests Push-Out) con d iferentes geometras de diente


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5.1.1 Comportamiento estructural del diente de acero

Dos componentes influyen principalmente en el comportamiento estructural del diente deacero en ELS:

- Transmisin de los esfuerzos entre el diente de hormign y el de acero a travsde la presin de contacto (acciones locales en el diente )

- Tensiones resultantes de la flexin global de la seccin mixta

El comportamiento estructural del diente de acero en ELS se basa en las acciones localesen el diente y las tensiones de la flexin global. Si la banda de diente s no est en el ejeneutro de la seccin mixta aparecern tensiones de flexin de las acciones globales (Figura5-5). Dada la condicin de concentrador de esfuerzos del diente , estas tensiones normalesse desvan generando un aumento de tensiones en el punto crucial (punto caliente) deldiente . De ah que se introduzca un factor fG (g = global) que considera el aumento de

tensiones de las acciones globales. Este factor fG depende de la geometra especfica deldiente de acero y su concentracin de esfuerzos debido al efecto de entalle en la raz deldiente .

+=

A

Nz

I

Mf

y

y

Gx (1)

Figura 5-5: Distribucin de tensiones en el acero en distintas secciones mixtas

La introduccin de cortantes longitudinales del diente de hormign a la de acero (accin

local) genera grandes concentraciones de esfuerzos a considerar adicionalmente al efectoglobal. De nuevo este aumento de tensiones depende de la forma especfica del diente y suefecto de entalle en la raz. Al igual que con las acciones globales, se introduce un factor fl(l= local) que considera el aumento (local) de tensiones.

yw

yL

LxIt

SVf

= (2)


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En resumen, las tensiones geomtricas cruciales en el diente de acero spueden calcularsemediante relaciones elsticas y la introduccin de factores de concentracin de tensionestanto para las acciones globales como para las locales.

zI

Mf

It

SVf

y

yG

yw

yLLs +

= (3)

Los factores de concentracin de tensiones fG(global) y fL(local) dependen de la geometraespecfica utilizada y se presentan dentro de los criterios de diseo de Cremallera Mixta.

Adems de la obtencin de tensiones en ELS (y fatiga), la Cremallera Mixta debeproporcionar resistencia suficiente en ELU. En ELU slo es necesario atender a laintroduccin de cargas del diente de hormign a la de acero, pudiendo despreciar losefectos de la flexin global. La introduccin de los cortantes longitudinales del hormign a labanda de acero crea un estado tensional compuesto de flexin y cortante en el diente de

acero (Figura 5-6). El dimensionamiento del diente de acero en ELU puede hacerseexplotando al mximo las propiedades plsticas de los materiales. El fallo en el acero de laconexin a cortante presenta un comportamiento marcadamente dctil con grandesdeformaciones. Estas caractersticas hacen posible asumir un flujo constante de cortante enla banda de diente s con un patrn equidistante de conectores de cortante que precisa unaredistribucin de los esfuerzos introducidas.

Figura 5-6: Comportamiento estructural del diente de acero en ELU (flexin y co rtante)

5.1.2 Comportamiento estructural del diente de hormign

El comportamiento estructural del diente de hormign puede dividirse en 3 tramosprincipales (Figura 5-7). La primera parte representa el comportamiento elstico lineal de laconexin, limitado por la primera fisuracin del hormign sobre la banda de diente s. La

segunda parte se caracteriza por la aparicin de ms fisuras en el hormign y unadisminucin de la rigidez de la conexin a cortante. La transicin entre la segunda y latercera parte viene marcada por la aparicin de un modo especfico de fallo que inicia elcomportamiento postcrtico (tercera parte). Esta zona postcrtica se caracteriza por una ramahorizontal distintiva con grandes deflexiones en caso de fallo del acero. Si falla el hormign,la reama de carga presenta un perfil ms descendente dentro del mbito de uncomportamiento general dctil.


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El primer tramo de la relacin carga-deformacin se caracteriza por una considerable rigidezy est limitada por Padh (Area de carga A). El mecanismo principal de transferencia decargas en esta fase es la adhesin-friccin entre hormign y acero. Tras superar la friccin

mxima Padhse activa una friccin con deslizamiento que se caracteriza por una reduccinde rigidez con propiedades an elsticas. Un aumento posterior de cargas provocapresiones de contacto en reas parciales entre el diente de acero y la de hormign (rea decarga B). Dado que el diente de hormign est rodeada de hormign y suficientementereforzada, esta presin de contacto puede mantenerse hasta estados de cargasignificativamente elevados sin arrancamiento de hormign. El hormign del nucleo deldiente se pulveriza bajo compresin multiaxial manteniendo estos estados de cargaelevados (rea de carga C). Gracias a la compresin multiaxial es posible aumentar anms la carga, lo cual viene acompaado de la aparicin y crecimiento de fisuras. Laaparicin de esas fisuras inicia el modo de fallo crucial y el comportamiento postcrtico tomaimportancia. Es crucial que el hormign circundante est suficientemente reforzado en esteestado de carga (rea de carga D), ya que de otro modo la conexin colapsara. Dentro deeste estado de carga el modo de fallo inicial puede superponerse con modos adicionales defallo causados por grandes deformaciones en la conexin.

A pesar de la rama de carga descendente en caso de fallo del hormign, el comportamientode la conexin a cortante an puede considerarse muy dctil gracias a un patrn de armadoadecuado. Especialmente, dos barras dentro del diente de hormign proporcionan uncomportamiento dctil (rea de carga E) al causar una marcada accin en bloque de lascitadas barras.

Figura 5-7: comportamiento carga-deformacin t ipo de Cremallera Mixta en tests de push-out


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5.1.3 Criterios de dimensionamiento

Se analizarn varios criterios para el dimensionamiento de la Cremallera Mixta (Figura 5-8).

En caso de tensin de fluencia baja y almas delgadas en la banda de acero combinadas con

hormign de alta resistencia, el modo ms probable de fallo es el fallo en el acero(a). De nodisponerse armado transversal en el diente de hormign puede aparecer una fisura verticalpasante en la losa de hormign, especialmente en losas delgadas con diente s muyembebidas (b). Adicionalmente, el fallo por cortante del diente de hormignes crtico en eldimensionamiento y est influido por la cantidad de armado transversal en el diente dehormign (c). La resistencia a traccin del hormign y el rea efectiva de cortante tambinson factores importante en este modo de fallo. Si el hormign no tiene suficiente armadovertical (cercos) el modo crtico de fallo puede ser la rotura horizontal de la losa (d). Enelementos de refuerzo externo embebidos en almas de hormign puede ocurrir undesconchamiento del recubrimientobajo los cercos (e). Este modo de fallo es provocado por

esfuerzos de apuntalamiento en la parte inferior del diente que no pueden ser compensadasni por el hormign ni por el armado. En este caso la compresin multiaxial en el nucleo deldiente no puede mantenerse y se alcanza la carga mxima. Para losas de hormign, eldesconchamiento del recubrimiento se puede describir mediante conos de arrancamientobien sobre la banda de diente s, bien bajo ella (f). Estos dos modos de fallo dependenbsicamente del recubrimiento, cuan profundamente estn embebidas las bandas de dientes y la existencia de armado de confinamiento.

Por tanto, resumiendo, es claro y evidente que es esencial disponer suficiente armado paraobtener un comportamiento dctil de la conexin a cortante. Los modos de fallo a), c), e) y f)

son especialmente crticos en circunstancias prcticas.

Figura 5-8: Distin tos mecanismos de fallo de la Cremallera Mixta


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5.1.4 Factor de escala

Una de las principales ventajas de la Cremallera Mixta es la gran flexibilidad para distintasaplicaciones, tales como puentes, forjados y estructuras industriales que requierenresistencias muy variadas y distintas alturas de construccin. De ah que el tamao de los

dientes deba ser ajustado a las necesidades constructivas, lo cual precisa de un anlisis delcomportamiento bajo carga para diferentes factores de escala.

La resistencia de la Cremallera Mixta es igual para diferentes factores de escala. Al reducirel tamao de diente (v.g. a la mitad) se duplica la cantidad de diente s a lo largo de lalongitud especfica de viga. Cada una de estas diente s soporta la mitad de carga, lo cual secompensa por la duplicacin de diente s. Este mecanismo es aplicable tanto para aumentoscomo para reducciones de tamao de diente (Figura 5-9).

El comportamiento carga-deformacin de la conexin a cortante no es similar para distintostamaos de diente al escalar por un factor determinado (Figura 5-10). En efecto, el

comportamiento carga-deformacin caracterstico es inversamente proporcional al factor deescala, de modo que las deformaciones al escalar una banda de diente s con factor 2 sernslo el 50% de las obtenidas con el tamao de referencia. Este comportamiento debeconsiderarse dado que los dientes reducidos proporcionan la misma resistencia pero unaductilidad significativamente reducida. Esto habr de ser tenido en cuenta al asumir un flujoequidistante de esfuerzos en la banda de diente s necesario para la redistribucin en ELU,ya que asumir dicho flujo precisa un comportamiento marcadamente dctil.

Figura 5-9: Efecto de escala en Cremallera Mixta

Figura 5-10: Comparacin carga-deformacin con geometra PZ y d iferentes escalas


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5.2 Comportamiento estructural de la Cremallera Mixta bajo cargas cclicas

La Cremallera Mixta es un conector a cortante suficiente para puentes que precisen altasresistencias y resistencias a fatiga especialmente altas simultaneamente. En especial, eldiseo de puentes de ferrocarril presenta amplitudes de carga considerables en eldimensionamiento a fatiga, por lo que este es uno de los temas ms importantes.

Generalmente, un aumento concreto de tensiones deriva de un cambio de direccin en elflujo de esfuerzos. Esta concentracin de tensiones se localiza normalmente en puntos de laseccin en los que hay un cambio de condiciones de contorno geomtricas relevantes. Encaso de cambios geomtricos abruptos, el resultado es un considerable aumento detensiones (punto caliente). Los bordes rectangulares implican alta concentracin detensiones mientras que cambios suaves de geometra derivan en concentracionesrelativamente pequeas. Los cambios geomtricos que provocan ciertas concentraciones detensiones se denominan comunmente concentradores de esfuerzos. Adicionalmente, la

efectividad del concentrador de esfuerzos depende del flujo y especialmente de la direccinde los esfuerzos.

Dado que los concentradores de esfuerzos son el punto de arranque de las fisuras en elacero, la determinacin de ciertos factores de concentracin de tensiones es crucial para undimensionamiento seguro y realista de elementos estructurales sometidos a cargas cclicas.

5.2.1 Resistencia del diente de acero

En las acciones locales de diente se utilizal diente de acero para introducir esfuerzos localesde cortante longitudinal desde la biela diagonal a la banda de diente s. El conector de

cortante constituye un concentrador de esfuerzos geomtrico en la introduccin de esascortantes longitudinales, produciendose tensiones considerables en el diente. Al transferirseestos esfuerzos al alma de acero, el importante cambio de direccin de los esfuerzos derivaen una marcada concentracin de tensiones. El factor de concentracin de tensiones fLhasido determinado mediante tests experimentales y confirmado por numerosos clculos conEF (Figura 5-11).

Figura 5-11: modelo 2d para el clculo de fL

Comparada con las acciones locales, la efectividad del concentrador de esfuerzos enacciones globales es baja. Los esfuerzos globales de flexin en el alma de acero seredirigen al diente con factores de concentracin alrederdor de 1,5 segn la geometrautilizada.

Figura 5-12: Hiptesis de carga de esfuerzos g lobales para el clculo de fG


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Figura 5-13: Factores de concentracin de tensiones fGy fLen funcin de para Clotoide

En el ELF las tensiones principales son cruciales para determinar los factores deconcentracin de tensiones, mientras que en ELS deben considerarse las tensionesreducidas (von Mises). Los factores de concentracin de tensiones para la forma Clotoidalen ELF (tensiones principales) se fijaron en fL=6,5 y fG=1,5 en tanto que en ELS (tensionesreducidas) resultaron ser fL=7,95 y fG=1,5.

Aplicar otras geometras no determinadas explicitamente mediante tests experimentales yanlisis con EF puede derivar en mayores factores de concentracin. Es por tantoimportante limitarse a las geometras y factores de concentracin de tensiones recogidos enesta Gua de Diseo.

A ttulo general, es importante considerar que para cargas dinmicas el valor de diseo delos cortantes longitudinales debe estar totalmente cubierto por la envolvente de laresistencia de los dientes.

El clculo de las tensiones y la consideracin de los factores de concentracinespecficos puede lograrse asumiendo la siguiente hiptesis de diseo:

+

+

= D

y

Gf

wy

y

Lfs zI

M

A

Nk

tI

SxVk ,, (4)

5.2.2 Capacidad portante del diente de hormignDado que no es de esperar que exista fatiga en el diente de hormign mientras sedeisponga suficiente armadura de refuerzo, no es necesario hacer consideracionesparticulares. El dimensionamiento se aborda mediante ciertas limitaciones en la fuerzamxima en el diente bajo combinacin de cargas caracterstica.


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6 Dimensionamiento

Todos los enfoques de dimensionamiento recogidos en este informe tcnico se basan en(Neue Systeme fr Verbundbrcken).

Dado que las seccionesVFT-WIB consisten en hormign con refuerzos externos, las cargasaplicadas provocan la formacin y crecimiento de fisuras en el hormign. La transicin haciael hormign fisurado induce una reduccin de rigidez en la seccin que debe considerarseen los clculos.

Por tanto es necesario calcular las constantes de la seccin para hormign tanto fisuradocomo sin fisurar. Las constantes de seccin ms comunes se obtienen para el estadofisurado a partir del estado no fisurado mediante sucesivas iteraciones. La experienciademuestra que una sola iteracin aporta suficiente precisin para el dimensionamiento deseciones VFT-WIB

Se asumen las siguientes hiptesis:

- ECM= 0 N/mm en el hormign fisurado

- Se tiene en cuenta el armado del hormign fisurado

- Se diferencian las propiedades de la seccin en centro de vano y apoyos

- Clculo realista de contraflechas (considerando efecto de rigidizacin de traccin)

- Si no se menciona expresamente, las simplificaciones del EN 1994 son vlidas

Constantes Seccionales Necesarias

Hormign sin fisurar Hormign fisurado

Centro de Vano Apoyo Centro de Vano Apoyo

IyI Iy

IICDV Iy

IIApoyo

SyI Sy

IICDV Sy

IIApoyo

zsI zys

IICDV zys

IIApoyo


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6.1 Recomendaciones de diseo

6.1.1 Estado Lmite ltimo

En Estado Lmite ltimo (ELU) es importante considerar que:

- La Cremallera Mixta se clasifica como elemento estructural dctil

- Dado que las secciones VFT-WIB son vlidas para su uso como vigasprefabricadas, es muy importante considerar las tensiones de las diferentes fasesde construccin (tensiones de la historia constructiva)

- De acuerdo con las reglas de la EN 1994 los conectores dctiles de cortantepueden disponerse en patrones equidistantes (para cargas estticas)

- Para cargas dinmicas el valor de diseo de los cortantes longitudinales debeestar totalmente cubierto por la envolvente de la resistencia de los dientes. Por

tanto los esfuerzos cortantes longitudinales deben determinarse segn la teoraelstica lineal

- En vigas VFT-WIB diseadas siguiendo las recomendaciones de esta Gua deDiseo se descarta el levantamiento del hormign de la banda de dientes paraesfuerzos de levantamiento < 0,1 PRD. En caso de esfuerzos de levantamientorelevantes debidas a introducciones locales de cargas, debern hacerseconsideraciones especficas y se dispondrn los elementos estructurales(anclajes) necesarios

- La traccin lateral (tensiones de flexin lateral, tracciones normales laterales)

en la banda de dientes no est permitida

Clculo de los cortantes longitudinales segn la teora elstica lineal:

]/[ longitudFuerzaI

SQP

y

yED

ED

= (5)

- Sy / Iy se determinar del lado de la seguridad con las constantes de la seccinfisurada o no fisurada

Clculo de los cortantes longitudinales segn la teora plstica (slo cargas estticas):- Segn el sistema esttico y las constantes de seccin

Resistencia de la Conexin a Cortante:

=

Diente

NPPPPP

kkpokplksh

V

RD );;;(min

1cov,,,,

(6)

v 1,25 factor de seguridad parcial en ELU segn EN 1994


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6.1.1.1 Dimensionamiento de vigas PrecoBeam

El dimensionamiento de las vigas VFT-WIB debe seguir lo establecido en EN 1994. Dadoque esta norma se escribi originalmente para vigas mixtas convencionales, han de hacersealgunas especificaciones para vigas VFT-WIB.

Deben hacerse las siguientes comprobaciones de dimensionamiento en ELU:

- Tensiones en el acero estructural

- Compresiones en el hormign para momentos tanto positivos como negativos,esfuerzos normales y torsiones si las hubiera

- El dimensionamiento frente a los cortantes longitudinales en la losa y el armadonecesario se llevarn a cabo segn la EN 1994. La longitud de potencialessuperficies de cortante de fallo se identificar de acuerdo con laFigura 3-2

- Los esfuerzos transversales de cortante se considerarn segn la EN 1992. Paradeterminar el armado necesario y dimensionar la biela diagonal de esfuerzostransversales de cortante debe considerarse un brazo interno reducido (Figura6-1)

- La resistencia a cortante longitudinal se analiza detalladamente en eldimensionamiento de Cremallera MixtaEl clculo de los cortantes longitudinales P se har del lado de la seguridadusando las condiciones de seccin fisurada o no fisurada

Figura 6-1: Consideracin del brazo interno reduc ido d vpara esfuerzos transversales de

cortante

Figura 6-2: Superficies potenciales de fallo por cor tante en la losa para dos bandas de dientes


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6.1.1.2 Dimensionamiento de los dientes de hormign

El dimensionamiento de los dientes de hormign es parte del proceso de clculo de laresistencia a cortantes longitudinales de las bandas (mixtas) de dientes.

Cortante en el diente de hormign

+=

diente

NfeP

DckxDksh )1(

2

, (7)

Dcm

bs

DAE

AE

=

Figura 6-3: Superficie de cortante crtica en dientes de hormign

Las superficies horizontales de cortante en el hormign son un factor crtico dedimensionamiento para este criterio. Un armado suficiente de al menos dos redondos(efecto bloque) en el diente proporciona alta resistencia y comportamiento dctilsimultneamente.

Desconchamiento del recubrimiento

En secciones viga con alma de hormign y refuerzo externo, el desconchamiento delrecubrimiento es el criterio de dimensionamiento crtico en muchos casos.

+

=

diente

N

h

h

bhel

h

f

eP

po

D

cpoxcr

ck

x

k

21

15,0

4

3,01

2

2

3

2

cov, (8)

- Este criterio slo debe considerarse en secciones sin suficiente armado deconfinamiento

- De ser posible, siempre debe disponerse armado de confinamiento paraasegurar un comportamiento dct il bajo carga


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Arrancamiento

+=

diente

NfhP yxiDckpokpo )1(90 ,

5,1

, (9)

iDcm

sfs

iDAE

AE

,

,

=

Figura 6-4: Cono de Arrancamiento c rtico

Reduccin para ex< 4,5 hpo

po

x

xh

e

=

5,4 (10)

Reduccin para ey< 9,0 hpo

1192

1

+

=

po

y

yh

e

A falta de ms estudios experimentales, no deben considerarse ms de dos bandas dedientes en un ancho de ey< 9,0 hpo.

La explicacin mecnica de esta comprobacin es la prdida del estado de compresinmultiaxial en el diente de hormign causada por el arrancamiento del cono.

- Se puede obviar el dimensionamiento por cono de arrancamiento si el cono estbloqueado por un ala de acero (el alma de hormign apoya en el ala de acero) yse dispone suficiente armado de confinamiento


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6.1.1.3 Dimensionamiento del diente de acero

=

diente

NtefP wxykpl 25,0, (11)

- No se precisa interaccin con los esfuerzos globales

Figura 6-5: Diente de acero en ELU (combinacin cortante y flexin)


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6.1.1.4 Armado

Figura 6-6: Armado de conf inamiento Aconf(rojo) ; armado de diente Ab (verde)

Si el valor de clculo de los cortantes longitudinales no est totalmente cubierto por laenvolvente de resistencia de los dientes (slo en cargas estticas), P toma el valor de laresistencia mxima de diente PRD. En los dems casos puede considerarse que P toma elvalor de clculo de la fuerza en la Cremallera Mixta PED.

Armado de diente Ab

El armado de diente debe disponerse en el diente de hormign sobre la base de diente.Debern disponerse al menos dos barras en el diente de hormign para garantizar el efectocelosa. En vigas, los cercos de cortante transversal debern colocarse dentro del diente dehormign y pueden tenerse en cuenta en el armado de diente Ab. Del mismo modo, en losasel armado ortogonal a la banda de dientes resultante del dimensionamiento de la losa puede

tenerse en cuenta en el armado de diente.Cualquier otro armado dispuesto en el diente de hormign puede tambien considerarse en eldimensionamiento del armado de diente.

sd

bf

PA

5,0= (12)

Armado de confinamiento As,conf

El armado de confinamiento es importante de cara a evitar desconchamiento delrecubrimiento (fallo frgil) en almas de hormign con refuerzo externo. Al disponer As,conf laresistencia mxima sube de forma significativa y se obtiene un comportamiento dctil.

sd

confsf

PA

3,0,

= (13)

Dowel-Reinforcement A

Confinement-Reinforcement As,conf


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6.1.2 Estado Lmite de Servicio

El dimensionamiento de vigas VFT-WIB en ELS debe seguir las indicaciones de la EN 1994.Adicionalmente, se tomarn en consideracin ciertas excepciones y normas especficasaplicables a la VFT-WIB que se describen a continuacin.


La viga VFT-WIB debe en s misma dimensionarse segn la EN 1994. Junto con estasnormas, la experiencia de proyectos ejecutados sugiere atender especialmente a lossiguientes aspectos:

- Deben limitarse las deflexiones segn la norma relevante

- La contraflecha de las vigasVFT-WIB debe determinarse segn necesidades

estticas y geomtricas- Deber prestarse especial cuidado al clculo y comprobacin de las deflexiones

para evitar flechas excesivas en el tablero

Para el clculo de deflexiones y contraflechas es importante asumir propiedades realistas delas secciones, teniendo en cuenta la fisuracin y el efecto de rigidizacin bajo tensin,asegurando as resultados realistas.

6.1.2.2 Diseo del diente de hormign

En ELS se introduce una limitacin al ancho de fisura en el diente de hormign:

- El ancho de fisura debe limitarse de acuerdo a la norma aplicable.Si la banda de dientes est ubicada en hormign fisurado, el ancho de fisura nosuperar los 0,3 mm bajo la combinacin caracterstica (rara) de cargas

Esta limitacin se introduce para prevenir el desprendimiento de hormign pulverizado bajocargas cclicas en la zona fisurada de traccin.


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6.1.2.3 Diseo del diente de acero

Las tensiones crticas en el diente de acero sse determinan por el mtodo de tensionesgeomtricas usando los factores de concentracin de tensiones de ELS

++

= D

y

Gf

wy

y

Lfs zI

M

A

Nk

tI

SxVk ,, (15)

s-ser < 1,3 fy

kf,L factor de concentracin de tensiones para acciones locales en el dientekf,L,CL 7,95

kf,G factor de concentracin de tensiones para flexin global

kf,G,CL 1,5

V, M, N cortante transversal, momento flector y esfuerzos normales en la seccin

A area de la seccin

Sy momento esttico

Iy momento de inercia

zD distancia entre el eje neutro de la seccin y la base de diente

La obtencin de propiedades de la seccin deber lelvarse a cabo del lado de la seguridad,usando condiciones fisuradas o no fisuradas.

Mf segn la EN 1993 y la EN 1994

Debe determinarse spara la combinacin caracterstica (rara) de cargas segn la EN 1993y la EN 1994.


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6.1.3 Estado Lmite de Fatiga

El dimensionamiento de vigas VFT-WIB deber seguir lo expuesto en EN 1994 y la EN 1993en ELF. Adicionalmente, se tomarn en consideracin ciertas excepciones y normasespecficas aplicables a la VFT-WIB que se describen a continuacin.


- Dimensionamiento a fatiga de todos los detalles crticos segn la EN 1994 y laEN 1993

- Dimensionamiento a fatiga de todos los detalles crticos de hormign segn laEN 1992

- La resistencia a cortante longitudinal se analiza en detalle en eldimensionamiento de la Cremallera Mixta

6.1.3.2 Dimensionamiento del diente de hormign

El mximo esfuerzo en la Cremallera Mixta PLD se limitar al 70% de la resistenciacaracterstica respecto al fallo en el hormign bajo la combinacin de cargas caracterstica(rara):

);;(min7,0 cov,,, kkpokshED PPPP < (17)

Bajo la combinacin de cargas caracterstica (rara), el mximo esfuerzo en la CremalleraMixta PLD no superar Pcyc para evitar afloje estructural (se asume accin mixta rgida acortante) bajo cargas cclicas:

wDckcyc thfP = 1,3 (18)

Los esfuerzos mximos de diente deben limitarse de este modo para evitar unarrancamiento o corte cclicos del diente de hormign.


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6.1.3.3 Dimensionamiento del diente de acero

Las tensiones crticas en el diente de acero sse determinan por el mtodo de tensionesgeomtricas.

+

+

= D

y

Gf

wy

y

Lfs zI

M

A

Nk

tI

SxVk ,, (16)

s < 2 fy

s < 125 / 140 N/mm

kf,L factor de concentracin de tensiones para acciones locales en el diente

kf,L,CL 6,45kf,G factor de concentracin de tensiones para flexin global

kf,G,CL 1,5

V, M, N cortante transversal, momento flector y esfuerzos normales en la seccin

A area de la seccin

Sy momento esttico

Iy momento de inercia

zD distancia entre el eje neutro de la seccin y la base de diente

La obtencin de propiedades de la seccin deber lelvarse a cabo del lado de la seguridad,usando condiciones fisuradas o no fisuradas.

Mf segn la EN 1993 y la EN 1994

Detalle 125 corte mecanizado con gas y bordes con estras regulares y pocoprofundas

140 corte mecanizado con gas o cizalla y afino posterior

Las esquinas reentrantes se mejorarn por abrasin (pendiente


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6.1.4 Dimensionamiento a fuego

No es de esperar que se presenten problemas de cortante longitudinal en condiciones de

fuego tras un buen diseo en fro del sistema Preco-BEAM. La recomendacin de diseoms sencilla es limitar la temperatura en el diente de acero a un mximo de 500C, lo cualcumplirn la mayora de secciones Preco-Beam.

La cremallera del sistema Preco-Beam aporta una conexin completa y por tanto permiteque se alcance el momento plstico en la seccin crtica. Por tanto, el momento resistentede una seccin Preco-Beam a fuego puede calcularse segn el Eurocdigo EN1994-1-2.Debe verificarse que la temperatura en la base del diente sea menor de 500 C para darvalidez al clculo del momento resistente plstico.

6.1.4.1 Dimensionamiento

Los dos principios clave para el dimensionamiento de secciones Preco-Beam a fuego son:1) Garantizar la resistencia a flexin :

Retrasando el calentamiento en el ala de acero mediante proteccin trmica; Y/o protegiendo trmicamente la parte inferior del alma de acero (v.g. recubriendo el

alma de acero con hormign); Y/o aadiendo armado suplementario al hormign.

2) Garantizar la resistencia a cortante limitando la temperatura en los dientes :

Retrasando el calentamiento del ala y el alma de acero con proteccin trmica, dadoque el calentamiento de los dientes se produce por conduccin trmica desde stas;

Y/o ubicando la cremallera a altura suficiente en la seccin Preco-Beam y, de serposible, ubicarla en la losa;

Y/o, de no estar la cremallera ubicada en la losa, garantizando un ancho de hormignsuficiente a ambos lados del alma de acero (lo cual es preciso en todo caso paragarantizar la transmisin de cortantes en el diseo en fro ).


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6.1.4.2 Reglas de clculo

a. Clculos trmicos

El mtodo ms preciso para obtener la distribucin de temperaturas en una seccin Preco-Beam es usar un modelo avanzado de clculo segn la. Es suficiente un modelo 2D paraobtener la distribucin.

En cualquier caso, se han desarrollado reglas simples de clculo para obtener la distribucinde temperaturas sin aplicar modelos numricos para tres tipos comunes de seccionesPreco-Beam (Figura 6-7). Estas distribuciones de temperatura se dan para la curva de fuegotemperatura-tiempo segn el estndar ISO, para diferentes duraciones del fuego.

Figura 6-7: Secciones tipo comunes de Preco-Beam; (a) Tipo 1, (b) Tipo 2, (c) Tipo 3

Seccin t ipo 1:

Figura 6-8: Distribucin de temperatura segn el mtodo Preco-Beam para seccines tipo 1

La seccin Preco-Beam se divide en 3 zonas (Figura 6-7). La zona I se sita en la zona de

hormign en la que no influye el perfil de acero. La zona II cruza el ala de acero y la losa dehormign. La zona III se sita sobre el ala de acero y a lo largo del alma de acero.

Zona I:

La temperatura en la zona I se obtiene de una tabla (ver Anexo 1 - Figura A) que muestra latemperatura en funcin de la profundidad de hormign hasta 200mm para varias duracionesdel fuego.Dado que la resistencia del hormign comienza a bajar a partir de 100C, laspropiedades del hormign a una profundidad superior a 200 mm pueden considerarse nodeterioradas.


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Zona II Ala de acero:

La temperatura en la zona II- ala de acero tambin puede obtenerse usando una tabla (v.Anexo 1 Figura C) que da las temperaturas para diferentes duraciones del fuego y cincoespesores de ala distintos. Puede usarse interpolacin lineal para obtener valores

intermedios.

Existe tambin un mtodo simplificado por pasos en el Eurocdigo EN1994-1-2 (Ecuacion4.6 - 4.8) para calcular la temperatura de un ala de acero expuesta. Este mtodo aportaresultados del lado de la seguridad al no considerar la conduccin de calor hacia el alma deacero y la losa de hormign. Este mtodo, adicionalmente, presenta la ventaja de seraplicable a cualquier curva de fuego.

Zone II hormign:

El mtodo consiste en interpolar linealmente las temperaturas entre las zonas 1 y 3 paraobtener las temperaturas del hormign en la zona 2

Zona III:

La temperatura en la zona III depende dl espesor del ala y alma de acero, el ancho del ala y

la altura de acero embebidaIII

h . El mtodo se basa en tres ecuaciones y en tablas en

funcin de esos tres parmetros geomtricos.( ).( ) 20 ( 20) t zsurfT z T e

= +

,20,10,200(0) . . .

f wsurf t t b surf T T K K K T = =

20,10,200

1( ) . . . . ( )

f wt t bt k k k t

=

Donde:

- surfT : Temperatura en la superficie entre ala y alma de acero

- ( )T z : Temperature en el alma

- ,20,10,200 2010

200

( )f

w

surf surf t mm

t mmb mm

T T t==

=

=

- 20,10,200 2010

200

( ) ( )f

w

t mm

t mmb mm

t t ==

=

=

- 160,9 2,446. IIIhe = +

-III

h y z en m

- ( , )ft f

K t t ; ( , )wt w

K t t ; ( , )bK b t Tablas (v. Anexo 1 - Figura D [izq.] )

- ( , )ft f

k t t ; ( , )wt w

k t t ; ( , )b

k b t Tablas (v. Anexo 1 - Figura D [dch.] )

Dientes de acero y hormign:


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La temperatura en los dientes de acero y hormign (alturadh ) puede aproximarse del lado

de la seguridad por la temperatura enIII

z h= para el tipo 1, es decir, en la base del diente

de acero.

Existe un procedimiento similar para otras dos secciones tipo Preco-Beam, que se explicams adelante.


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b. Clculos mecnicos

Slo se considera la resistencia a momentos positivos ,fi RdM + y la conexin bajo dichos

momentos en esta gua de diseo. El mtodo de clculo general es el mismo para todas lassecciones Preco-Beam y la resistencia a fuego se calcula teniendo en cuenta las diferentesdistribuciones de temperatura en la seccin.

Resistencia a flexin

Se pueden utilizar modelos de clculo avanzados segn la EN1994-1-2 (hiptesis deBernoulli) cuando se precise informacin sobre la evolucin de tensiones, deformacione y/ocampos de temperatura.

Tambin se desarrollan mtodos simplificados en el Eurocdigo EN1994-1-2 para calcular laresistencia a flexin en un instante fijo del fuego. El perfil de acero se considera sin la altura

de diente. Debern considerarse el hormign de la losa en compresin, el alma del perfil, elala inferior del mismo y las barras de armado. El ancho eficaz effb de la losa es igual al

elegido segn el apartado 5.4.1.2 de la EN1994-1-1. El hormign a traccin de la losa y elubicado entre las alas del perfil se ignora. El anexo E del Eurocdigo 1994-1-2 proporcionams detalles sobre el clculo del momento flector resistente. Este mtodo puede aplicarse alas secciones Preco-Beam atendiendo a sus tipos, distribuciones de temperatura ycorrespondientes distribuciones de tensiones.

Las distribuciones de tensiones para la seccin Preco-Beam tipo 1 se presentan en la Figura6-8 de acuerdo con la distribucin de temperaturas previamente calculada.

Figura 6-9: Elementos de la seccin tipo 1 para el clculo de resistencia a momento posi tivo

Zona I (zona en compresin):

La seccin de los se redice segn el Anexo F del Eurocdigo EN1994-1-2 para obtener la

zona comprimida de hormign ,c hh . Los valores de la reduccin de espesor ,c fih de una losa

plana, en funcin de la duracin del fuego, se recogen en una tabla (v. Anexo 1 Figura B).

Si , ( )c h c cr h h h< : La temperatura en la zona ,c hh puede considerarse de 20C. crh es la

profundidad z correspondiente a una temperatura de hormign por debajo de 250C.


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Si , ( )c h c cr h h h> : algunas capas de la zona en compresin del hormign estn a una

temperatura mayor de 250C. Puede aplicarse elmtodo del Eurocdigo EN1994-1-2 AnexoE.

Zona II (zona en traccin):La tensin de fluencia del ala de acero se reduce por un factor ,yk (v. Anexo 1- Figura E) en

funcin de la temperaturaII

T :

, , ,20.y II y II y Cf k f =

Zona III (zona en traccin):

La tensin de fluencia del acero a cada altura z del alma se reduce por un ,yk (v. Anexo 1-

Figura E) en funcin de la temperatura ( )III

T z calculada segn el mtodo Preco-beam:

, , ,20( ) ( ).y III y III y Cf z k z f =

El alma de acero se puede dividir en tres partes en las que calcular la temperatura. Lastemperaturas de la zona III y sus correspondientes factores de reduccin pueden obtenerse

por interpolacin lineal entre las cuatro temperaturas1IIIT a 4IIIT .

Partiendo de condiciones de equilibrio y la teora plstica, puede definirse el eje neutro deflexin y la resistencia a momento positivo considerando la variacin de propiedades de losmateriales con la temperatura.

Resistencia a cortante longitudinal de la conexin

La comprobacin mecnica de la conexin no es necesaria mientras la temperatura en lacremallera sea menor de 500C. Si la temperatura supera los 500C, 500

dowel C > , el

mtodo de diseo a temperatura ambiente puede adaptarse considerando unos factores de

reduccin ,yk (v. Anexo 1- Figura E) y ,ck (v. Anexo 1- Figura F) :

- Steel : ,20 , , ,20.y C y dowel y dowel y Cf f k f =

- Concrete : ,20 , , ,20.c C c dowel c dowel c C f f k f =


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Seccin Preco-Beam tipo 2

a. Clculos trmicos

Figura 6-10: Distribucin de temperatura segn el mtodo Preco-Beam para secciones tipo 2En las secciones Preco-Beam tipo 2, las temperaturas de las zonas I y II-hormign secalculan del mismo modo que en las secciones tipo 1.

La temperatura in las zonas II ala de acero y IIIa perfil de acero expuesto se obtienemediante el mtodo por pasos del Eurocdigo EN1994-1-2 (Ecuaciones 4.6 - 4.8) para unaseccin expuesta con o sin proteccin.

La temperatura en la zona IIIb alma embebida en hormign se calcula como en la zona III

dela seccin tipo 1. Pueden aplicarse ( )T z y ( )t pueden aplicarse pero el valor de surfT es

el obtenido del clculo por pasos de EN1994-1-2 aplicado al alma de acero (zona IIIa).

La temperatura en los dientes de acero y hormign (alturad

h ) se puede aproximar del lado

de la seguridad por la temperatura en lIIIbz h= para el tipo 2, es decir, en la base del diente

de acero.


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a. Clculos mecnicos

Las distribuciones de tensiones para las zonas I (zona en compresin) y II (zona en traccin)de la seccin tipo 2 pueden calcularse como las de tipo 1. Slo existen diferencias en la

zona III:

Figura 6-11: Elementos de la seccin tipo 2 para el clculo de resistencia a momento posit ivo

Zona IIIa (zona en traccin):

La tensin de fluencia del alma de acero se reduce por el factor ,yk (v. Anexo 1- Figura E)

en funcin de la temperaturaIIIa

T :

, , ,20.y IIIa y IIIa y Cf k f =

Zona IIIb (zona en traccin):La tensin de fluencia del acero en cada z del alma se reduce por el factor ,yk (v. Anexo 1-

Figura E) en funcin de la temperatura ( )IIIb

T z :

, , ,20( ) ( ).y IIIb y IIIb y Cf z k z f =

Pandeo del alma a fuego

La resistencia a pandeo del alma a fuego para secciones tipo 2 puede calcularse segn elEurocdigo EN1994-1-2.


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Seccin Preco-Beam tipo 3

a. Clculos trmicos

El anexo F del Eurocdigo EN1994-1-2 proporciona un modelo para perfiles de aceroembebidos totalmente que puede extenderse a las secciones Preco-Beam, pero es unmodelo mecnico que no aporta explcitamente las temperaturas. El campo de aplicacin deeste modelo est determinado por un valor mnimo de espesor de hormign recubriendo el

alma de acero ( cb ) y un rea mnima de hormign ( .

ch b ) que constituya una proteccin

suficiente para el alma de acero (v. Figura 6-11). Este campo de aplicacin constituye ellmite entre secciones Preco-Beam de los tipos 2 y 3.

Figura 6-12: Valores mnimos de altura de perfil h , anchura cb y rea . ch b

La distribucin de temperaturas asociada a este modelo se presenta en la Figura 6-12.Permite el clculo de la resistencia a momentos positivos. Este modelo aporta slo losfactores de reduccin en la tensin de fluencia del acero, pero las temperaturascorrespondientes en el acero pueden obtenerse a partir sde estos factores de reduccin

Figura 6-13: Distribucin de temperaturas segn EN1994-1-2 para secciones Preco-Beam t ipo 3

Dada la influencia de un gran nmero de parmetros geomtricos ( ,, , , , ,f w c total steelt t b b h h ) y

las interacciones entre ellos, la nica forma de calcular con precisin la temperatura en la

cremallera es utilizando mtodos avanzados. No obstante, si la alturah

h es mayor de 0,

esto indica que la temperatura en la cremallera es de 20C.


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b. Clculos mecnicos

Considerando la distribucin de temperaturas calculadas para la seccin Preco-Beam tipo 3,puede asumirse la distribucin de tensiones presentada en la Figura 6-13.

Figura 6-14: Elementos de la seccin tipo 3 para el clculo de resistencia a momento posit ivo

El mtodo y las tablas de clculo de los factores de reduccin de esta seccin se describenen el Anexo F del Eurocdigo EN1994-1-2.


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Anexo 1

Figura 6-15: Distribuc in de temperatura en una losa maciza de 200 mm de espesor en

hormign convencional (no ligero) y sin aislamiento a fuego para diferentes duraciones del

fuego

Figura 6 - B: Reduccin de espesor ,c fih de una losa plana para distintas duraciones del fuego


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Figura 6 - C: Temperaturas en el ala de acero tras d iferentes duraciones del fuego para varios

espesores de ala

Figura 6 - D: Tablas para obtener surfT [izq.] y ( )t [dcha.] para varias duraciones de fuego

Figura 6 - E: Factores de reduccin k

para relaciones tensin deformacin de acero

estructural a temperaturas elevadas (EN1994-1-2 partw 3.2.1)


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Figura 6 - F: Factores de reduccin k y deformaciones ,cu para relaciones tensin -

deformacin en hormign convencional (NC) y horm ign aligerado (LC) a temperaturaselevadas (EN1994-1-2 parte 3.2.2)


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6.2 Reglas de diseo

6.2.1 Empotramientos

Las secciones VFT-WIB optimizan su eficacia en estructuras aporticadas que requierenconsideraciones especficas en el empotramiento. La seccin de acero exterior se carga concompresiones en el empotramiento y debe integrarse en el estribo para transmitir esascompresiones. A tal efecto se disponen placas de cabecera para introducir las compresionesen el estribo y el empotramiento. Las placas de cabecera se ubican en estructuras de apoyoespecficas dentro del muro del estribo. Estas placas, as como los rigidizadores, debendimensionarme segn las necesidades estructurales.

Los empotramientos pueden ejecutarse tal y como se muestra en el siguiente ejemplo:

Figura 6-16: Placa de cabecera Figura 6-17: Disposic in en el estribo

Figura 6-18: Detalle const ructi vo de refuerzo externo y palca de cabecera final


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6.2.2 Recomendaciones de armado

Es importante disponer un armado suficiente en el hormign que rodea la Cremallera Mixtade cara a garantizar un comportamiento dctil. Todas las armaduras de la Cremallera Mixtadeben anclarse disponiendo longitudes de anclaje suficientes para cada barra.

6.2.2.1 Refuerzo en vigas

El refuerzo mnimo de confinamiento As,conf en vigas consiste en dos barras de al 10 junto ala banda de dientes, ubicada bajo cada diente de acero. Debern disponerse cercos deconfinamiento al menos 0,15 ex por debajo de la base del diente para evitar eldesconchamiento del hormign. Adicionalmente, debe disponerse al menos un 12 dentrode cada cerco de confinamiento por debajo de la base del diente.

Figura 6-19: Esquema de refuerzo para vigas mixtas

Deben cumplirse las siguientes reglas de armado (Figura 6-10):

- As,conf mnima de 210 por diente a los lados de la banda de dientes con unespaciamiento mximo de exo 300 mm

- Cercos de confinamiento ubicados al menos 0,15 expor debajo de la base de diente

- Se dispondr al menos 1 12 dentro de cada cerco de confinamiento, ubicado bajo labase de diente

- Los cercos de confinamiento se anclarn suficientemente en la zona a compresin

- En vigas, los cercos verticales de cortante se dispondrn dentro del diente dehormign, sobre la base de diente

- Se dispondrn al menos 2 barras en el diente de hormign sobre la base de diente

- Se podrn considerar todas las barras que atraviesen el diente de hormign en eldimensionamiento del refuerzo de diente Ab


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6.2.2.2 Refuerzo para losas

El armado de confinamiento mnimo As,conf debe consistir al menos en 28 a los lados de labanda de dientes con una separacin mxima de 300mm o 4,5 hpo. En la mayora de loscasos prcticos se disponen dos pares de cercos por cada paso e

x.

Figura 6-20: Esquema de refuerzo para losas

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Vigas Mixtas Transferecia de Cortante