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120314 M4 JOH Nudos de estructuras mixtas. Página 1 de 47

NOTA: Esta presentación NO es un documento autocontenido, sino material docente auxiliar de la explicación del profesor, de la cual cada alumno deberá tomar sus propios apuntes y complementarla con las lecturas recomendadas

------------------------------------------------------------------------------------------------ Nudos de estructuras mixtas.

------------------------------------------------------------------------------------------------ Unión de viga mixta a pilar metálico.

Unión de viga mixta o metálica a pilar mixto de tubo relleno. Unión de viga mixta o metálica a pilar mixto embebido.

Uniones de pilares metálicos a losas de hormigón con "crucetas" de perfiles. Uniones de pilares metálicos a losas de hormigón mediante pernos.

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Normativa de conocimiento indispensable para proyectar estructuras mixtas:

Normativa de conocimiento recomendado:

EN 1994-1-1, December 2004: Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings

Y normativa de estructuras metálicas (EAE, EC3, CTE-DB-SE-A)

Y de hormigón (EHE)

EN1994-1-2: 2005 (E), FINAL DRAFT 13 JULY 2005: Eurocode 4 — Design of composite steel

and concrete structures. Part 1-2: General rules - Structural fire design.

prENl994-2, March 2005: Eurocode 4 - Design of composite steel and concrete structures - Part 2: General rules and rules for bridges



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Nudos de estructuras mixtas. Unión ATORNILLADA de viga mixta a pilar metálico.

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P.C.




Unión SOLDADA de viga mixta a pilar metálico. ------------------------------------------------------------------------------------------------

VIGA MIXTA CON SECCIÓN EXTREMA CALCULADA "SIN TRACCIONES" EN EL PERFIL (TRACCIONES SÓLO EN LAS ARMADURAS)



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Soportes mixtos. EN 1994-1-1, December 2004: Eurocode 4

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Nudos de estructuras mixtas. Unión de viga mixta o metálica a pilar mixto de tubo relleno.

------------------------------------------------------------------------------------------------ PÓRTICO 3D DE TUBOS RELLENOS DE HORMIGÓN + CELOSÍAS METÁLICAS SIN J.D.




Unión de viga mixta o metálica a pilar mixto de tubo relleno. ------------------------------------------------------------------------------------------------



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'KALZIP' Arriostramientos superiores Correas superiores Cerchas secundarias Cerchas principales Aún sin colocar: Correas inferiores Arriostramientoss inferiores Falso techo

Doble nudo superior ("CORONAS"): puntos singulares de la estructura



Detalle de los paneles de cubierta:



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Nudos de estructuras mixtas. Unión soporte mixto relleno a estructura de hormigón

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Empotramientos inferiores: otros puntos críticos



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Nudos de estructuras mixtas. Unión soporte mixto relleno a estructura de hormigón

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Nudos de estructuras mixtas. Pilar mixto embebido.

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------------------------------------------------------------------------------------------------ Uniones de pilares metálicos a losas de hormigón con "crucetas" de perfiles. ------------------------------------------------------------------------------------------------

La metodología de cálculo desarrollada en código ACI, se basa en los ensayos de Corley y Hawkins, realizados en 1968 y 1974. Hasta su edición de 1977, el ACI 318-08 aplicaba este método únicamente a pilares interiores. En la edición de 1983 lo extendió también a pilares de borde, pero SIGUE SIN TRATAR EL CASO DE LOS PILARES DE ESQUINA, para los cuales, por lo tanto, sigue faltando todo método de cálculo de este tipo de solución. Uno de los principales errores conceptuales en la aplicación práctica de este tipo de nudos es el de creer que resuelve completamente el fenómeno del punzonamiento, cuando frecuentemente ello no es así más allá de un cierto perímetro. Una vez "dentro" de la viga o losa de hormigón, el fenómeno específico del punzonamiento debe comprobarse mediante los procedimientos bien establecidos por el EUROCÓDIGO 2 y la Instrucción EHE.

"Capitel" metálico formado por "crucetas de perfiles" soldados al pilar de acero

No existe actualmente publicado un modelo conceptual de la unión en el cual la transmisión de las reacciones mutuas entre los elementos de hormigón y los soportes metálicos se cuantifique según la formulación establecida para los diversos aspectos resistentes de los elementos metálicos según el EUROCÓDIGO 3, y para los aspectos locales de introducción de fuerzas sobre las zonas correspondientes de hormigón, según el EUROCÓDIGO 2.




¿Aumentar la longitud de los perfiles de las crucetas, reduce la reacción que éstos pueden transmitir al soporte (en una primera aproximación "naive" ello parece que puede aumentar la flexión de dichos perfiles)? ¿O por el contrario aumenta el valor de dicha reacción (punzonamiento aparte)? ¿O dicha reación alcanza un valor máximo para una cierta longitud del perfil y luego no varía (idem)? ¿Es necesario que la "espiral" o cercos equivalentes se suelden a los perfiles de la cruceta? ¿Qué cuantía y por qué debe tener esa "espiral" o elementos sustitutivos? ¿Es necesario el corte oblicuo del extremo de los perfiles de las crucetas? En los pilares de borde y de esquina y también para momentos desequilibrados en soportes interiores, ¿los soportes metálicos deben dimensionarse para resistir los momentos flectores de las crucetas trabajando como ménsulas? En caso afirmativo, ¿cuál es es valor estricto de esos momentos, que van a afectar muy significativamente a las dimensiones del soporte metálico, cuya razón de ser son precisamente las ventajas arquitectónicas que aporta su pequeño tamaño?




RESULTA DESASOSEGANTE Y HASTA PELIGROSO PROYECTAR ESTRUCTURAS APLICANDO CRITERIOS QUE NO PERMITAN NIVELES TAN BÁSICOS DE INTERPRETACIÓN DEL FENÓMENO FÍSICO COMO PARA NO PODER CONTESTAR A PREGUNTAS TAN LÍCITAMENTE ELEMENTALES COMO LAS ANTEDICHAS.

A TODO ELLO SE UNE EL CARÁCTER PROLIJO DE LA UNIÓN, LA FRECUENTEMENTE

AUSENTE O POR LO MENOS DIFÍCIL INSPECCIÓN Y CONTROL DE CALIDAD DE TODAS LAS UNIONES METÁLICAS Y LAS DIFICULTADES DE TRANSPORTE Y MONTAJE.




El esquema estático naïve antes mencionado consiste en asimilar el casquillo de UPN a una ménsula sometida a una carga vertical descendente

Se comprende fácilmente que su deformada sería totalmente incompatible con la del hormigón circundante, tanto en magnitud (valores absolutos de la flecha de dicha ménsula)

como en aspectos cualitativos (curvaturas distintas en la ménsula y en la viga, que en la figura se ha supuesto, por simplicidad, como simplemente apoyada):

Por lo tanto para aproximar algo mejor las condiciones del "teorema de unicidad" será preciso formular otras solicitaciones equilibradas que vulneren de manera menos drámatica los vínculos cinemáticos.

L = 0,360 m

xc ≈ 0,046 m




Una posible interpretación teórica más elaborada de la forma de trabajo de este tipode unión puede derivarse de la aplicación del teorema de los trabajos virtuales

al mecanismo de colapso de la figura, con dos grados de libertad independientes, vp y vs.

Aunque este modelo es puramente especulativo y sin fundamentación exprerimental (¡!),

tal ver permitiría clarificar cómo es posible que este tipo de nudos (que obviamente se desaconsejan) tengan alguna opción de poder llegar a funcionar

a pesar de la frecuentemente dudosa fiabilidad del empotramiento del casquillo al soporte y del deficiente o nulo control de calidad de ejecución



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Uniones de pilares metálicos a losas de hormigón mediante pernos. ------------------------------------------------------------------------------------------------



------------------------------------------------------------------------------------------------ Uniones de pilares metálicos a losas de hormigón mediante pernos.

------------------------------------------------------------------------------------------------ Edificio en el que las uniones mediante pernos corresponden a los soportes exteriores,

que en el edificio terminado trabajan como TIRANTES COLGADOS de la estructura de cubierta.



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Bandas sobre los conectores. Ensayo nº 2

0

20

40

60

80

100

120

-2000 0 2000 4000 6000 8000 10000

Deformación (uE)

Car

ga (k

N)

Banda inferiorBanda superior

Captador vertical. Ensayo nº 2

0

20

40

60

80

100

120

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Desplazamiento (mm)

Car

ga (k

N)



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------------------------------------------------------------------------------------------------ Uniones de pilares metálicos a losas de hormigón mediante pernos.

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Antonio Aznar, Jaime Cervera, Jesús Ortiz & José Ignacio Hernando: INVESTIGACIÓN ANALÍTICA Y EXPERIMENTAL DE UNIONES MIXTAS EN EDIFICACIÓN

MEDIANTE PERNOS CONECTORES Resumen de comunicaciones V Congreso ACHE

Edita: Asociación Científico-técnica del Hormigón Estructural ISBN: 978-84-89670-73-0 Octubre 2011.

y

Tesis doctoral en curso de ANTONIO AZNAR en el Dpto. de Estructuras de Edificación de la ETSA de la UPM

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