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Conectores Mecánicos
Ing. Fernando Castillo Herrera
17 de agosto del 2016
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Tipos de empalmes
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Arial 28Empalmes
por Traslape
Empalmes
Soldados
Empalmes Mecánicos
TIPOS DE EMPALMES
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Empalmes por traslape
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EMPALME POR TRASLAPE
La fuerza de una varilla se trasfiere al concreto
circundante y luego se transfiere a la segunda varilla.
FUNCIONAMIENTO
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Un empalme por traslape es una conexión real?
Sin no hay concreto que rodee las barras, no habrá transmisión de
esfuerzos y por lo tanto no hay conexión.
El concreto es quien transfiere la carga, y un traslape introduce
tensiones adicionales en el concreto en la zona de empalme.
Los alambres de unión sólo se utilizan para mantener las barras en su
posición antes y durante el vaciado, ellos no transfieren ninguna carga.
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Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas
en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto
armado con el propósito de dar continuidad, alineamiento y
mantenerlas en la posición deseada.
De esta forma, los conectores
mecánicos transfieren los esfuerzos
directamente de una varilla a otra.
Integridad Estructural
CONECTORES MECÁNICOS
FUNCIONAMIENTO
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PORQUÉ SE DISEÑARON LOS CONECTORES
MECÁNICOS ?
Lugar: Oklahoma City, Oklahoma -Estados Unidos
Fecha: 19 de abril de 1995
Tipo de ataque: Atentado terrorista con explosivos
Arma: camión bomba
Muertos: 168
Heridos+680
El evento es considerado uno de los peores atentados ocurridos en Estados Unidos después del atentado a las torres gemelas.
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El miércoles 19 de abril de 1995, la ciudad de Oklahoma fue escenario
del atentado terrorista más grave ocurrido en los Estados Unidos hasta
los atentados del 11 de setiembre del 2011.
En la calle frente al Edificio Federal Alfred P. Murrah detonó un camión
cargado con explosivos.
La explosión destruyó 324 edificios en un radio de 16 manzanas,
causando un estimado de al menos $ 652 millones de dólares en daños.
PORQUÉ SE DISEÑARON LOS CONECTORES
MECÁNICOS ?
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Murrah Building
Oklahoma City
PORQUÉ SE DISEÑARON LOS CONECTORES
MECÁNICOS ?
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PORQUÉ SE DISEÑARON LOS CONECTORES
MECÁNICOS ?
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Civil Engineering, Enero 1997
“El uso de empalmes mecánicos en reemplazo de los traslapes en columnas estructurales fue marginalmente más caro.
Si el análisis hubiese incluído empalmes en vigas el impacto marginal hubiese sido despreciable en el total de la obra. El impacto total del
uso de empalmes mecánicos en el total de la obra es un encarecimiento inferior al 0.2%. La razón costo/valor es
extremadamente atractiva para el dueño de la obra.”
James Cagley fue presidente del comité ACI 318.
Empalmes MecánicosPORQUÉ SE DISEÑARON LOS CONECTORES
MECÁNICOS ?
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La carga se transfiere dentro de la conexión, sin causar tensiones
adicionales en el concreto.
Transferencia de fuerzasde varilla a varilla
CONECTOR MECÁNICO EMPALME POR TRASLAPE
Incluso si no hay concreto circundante todavía hay una transferencia
de esfuerzos completa
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De acuerdo con algunos códigos, los traslapes deben estar escalonados
(lo que significa que sólo un determinado % de las barras se puede
empalmar en una sección transversal.
DESVENTAJAS DE UN TRASLAPE
Localización de los traslapes
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ACI 318S-14, Capítulo 18.
NORMATIVA ACI-318
CONECTORES MECÁNICOS
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ACI 318S-14, Capítulo 18.
NORMATIVA ACI-318
CONECTORES MECÁNICOS
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Traslape
Conector Tipo 2 (150% fy)
DESEMPEÑO
TRASLAPE VS CONECTOR
Los empalmes por traslape se definen solo hasta el punto de fluencia,
estos no tienen un comportamiento dúctil.
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FALLAS DE UN TRASLAPE
Las fallas se producen debido al excesivo agrietamiento del concreto
después de que las barras de acero hayan fluido e incluso antes.
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Nuestros conectores no
reducen la sección de la barra
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Trabajamos con conectores que no reducen la sección de la barra.
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Trabajamos con conectores que no reducen la sección de la barra.
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Que significa reducir la
Sección de la barra
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OTROS CONECTORES
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OTROS CONECTORES
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¿Por qué usar
Conectores mecánicos?
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Evita en gran medida la cogestión de acero,especialmente en los nudos
(unión de vigas con columnas) permitiendo tener un armado más
ordenado y la posibilidad de hacer un correcto vaciado.
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No duplican las cuantías de acero, no generan zonas frágiles y
pueden colocarse en cualquier zona del elemento estructural.
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No duplican las cuantías de acero, no generan zonas frágiles y
pueden colocarse en cualquier zona del elemento estructural.
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INSEGURIDAD EN OBRA
Mechas sobresalientes (parafuturos traslapes). Estospueden ser un peligropotencial.
!!! Atención ante el riesgo delesiones al personal y peligropotencial para las rutas detránsito propias de la obra !!!
Mal aspecto de obra.
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NULA UTILIZACIÓN DE LA FUTURA
ZONA DE AMPLIACIÓN
Las mechas de la futuraampliación no permitenutilizar el area libre.
Peligro potencial al tenermechas de acero expuesta
Mal aspecto de obra.
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VENTANAS PARA LA CORROSIÓN
Aceros expuestos ydesprotegidos generanentradas para la corrosióndel fierro.
Pérdida de sección deacero. Menos capacidadaxial.
Daña la futura adherenciaque necesita el empalmepor traslape
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Se evita tener mechas de acerolibres.
No es necesario tener mochetasde concreto.
Ampliación rápida, segura ycomo mucha mayor capacidadque la de un empalme portraslape
FUTURAS AMPLIACIONES
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APLICACIONES CON
CONECTORES MECÁNICOS
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AMPLIACIONES
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CONEXIÓN DE ELEMENTOS PRE FABRICADOS
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CONEXIÓN DE ELEMENTOS PRE FABRICADOS
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AMPLIACIONES DE VIGAS
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APLICACIONES DE
CONECTOR DE TORNILLO
Proyecto:
Edificio Urban - GyM
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AMPLIACIONES DE COLUMNAS
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AMPLIACIÓN DE PILARES: INTERCAMBIO VIAL
AYLLÓN – CONSORCIO AYLLÓN
AMPLIACIONES DE PILARES
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AMPLIACION Y REFORZAMIENTO DE
PLACAS
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40
60PERFORACIÓN EN PLACA
MURO DE
CONCRETO
ARMADO
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CONTINUIDAD EN MUROS
PANTALLA
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CONTINUIDAD EN MUROS
PANTALLA
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TREN ELÉCTRICO DE LIMA: CONSORCIO TREN
ELÉCTRICO
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TREN ELÉCTRICO DE LIMA: CONSORCIO TREN
ELÉCTRICO
AMPLIACIÓN DE PILARES
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TREN ELÉCTRICO DE LIMA: CONSORCIO TREN
ELÉCTRICO
AMPLIACIÓN DE PILARES
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TREN ELÉCTRICO DE LIMA: CONSORCIO TREN
ELÉCTRICO
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-Terminal que reemplaza la pata
de anclaje (longitud de
desarrollo de anclaje)
-Área del conector es aprox.
6xAb.
-Libera la congestión de acero
en los nudos
REEMPLAZO DE GANCHOS ESTÁNDAR
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Traslape Conector Mecánico
xdbcf
exfyxldh
´
02.0
xdb
cf
exfyxldh
´
016.0
CONECTORES TERMINALES
O DE CABEZA
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REEMPLAZO DE GANCHOS
ESTÁNDAR
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REEMPLAZO DE GANCHOS ESTÁNDAR CUANDO
LAS VARILLAS ESTÁN EMBEBIDAS
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REEMPLAZO DE GANCHOS ESTÁNDAR CUANDO
LAS VARILLAS ESTÁN EMBEBIDAS
TREN ELÉCTRICO DE LIMA: CONSORCIO TREN
ELÉCTRICO
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AMPLIACIÓN DE CIMENTACIONES
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MONTAJE DE JAULAS
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MONTAJE DE JAULAS
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Empalme Estandar (LS):
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Empalme de Posición(LSR):
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MONTAJE DE PILOTES
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MONTAJE DE
PILOTES
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MONTAJE DE
PILOTES
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MONTAJE DE
PILOTES
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USO DE CONECTORES EN PUENTES
PUENTE CHILINA EN AREQUIPA
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USO DE CONECTORES EN PUENTES
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USO DE CONECTORES EN PUENTES
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Sistemas de anclajes químicos
RED HEADIng. Fernando Castillo Herrera
17 de agosto del 2016
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Los anclajes post-instalado son elementos instalados en elementos
endurecidos se utilizan para transferir fuerzas (tensión y cortantes) a un
material base. Consta de un sistema de anclaje y un material base
endurecido (roca, concreto, etc).
V
T
SISTEMAS DE ANCLAJES
ANCLAJES POST-INSTALADOS
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Clasificación de los anclajes post-instalados según la forma como trabajan
Adherencia:
ExpansiónF F
SISTEMAS DE ANCLAJES
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Anclaje que trabaja por adherencia
- Anclajes Químicos -
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¿CÓMO TRABAJA UN ANCLAJE QUÍMICO?
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
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Se considera como primer principio para el diseño de un anclajecon adhesivo químico que la transferencia de esfuerzos hacia elmaterial base se realiza por medio de una adherencia uniformeconstante que abarca toda superficie de contacto del adhesivo yel material base. Esta adherencia cambia con cada producto ycon cada diámetro de varilla anclada.
SISTEMAS DE ANCLAJES
PRINCIPIO DE DISEÑO
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APLICACIONES
Anclajes Químicos
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- Ampliaciones de estructuras existentes: Anclajes Adhesivos Post Instalados.
APLICACIONESSISTEMAS DE ANCLAJES
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APLICACIONES
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APLICACIONES
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![Page 88: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/88.jpg)
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![Page 92: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/92.jpg)
![Page 93: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/93.jpg)
MODOS DE FALLA
-Tracción-
Fuente: ACI 318S-14 Fig. R17.3.1
La carga excede
la resistencia del
acero
Falla del adhesivo Falla por resistencia
del concreto
SISTEMAS DE ANCLAJES
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SISTEMAS DE ANCLAJES
Fuente: ACI 318S-14 Fig. R17.3.1
![Page 95: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/95.jpg)
MODOS DE FALLA
-Corte-
Fuente: ACI 318S-14 Fig. R17.3.1
SISTEMAS DE ANCLAJES
![Page 96: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/96.jpg)
SISTEMAS DE ANCLAJES
Fuente: ACI 318S-14 Fig. R17.3.1
![Page 98: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/98.jpg)
1.- Capacidad del concreto
Relación de áreas (eficiencia de la configuración de anclajes)
Excentricidad
Bordes
Fisuración
Hendimiento
Capacidad de un solo anclaje
SISTEMAS DE ANCLAJES
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2.- Capacidad del AdhesivoSISTEMAS DE ANCLAJES
Relación de áreas (eficiencia de la configuración de anclajes)
Excentricidad
Bordes
Hendimiento
Capacidad de un solo anclaje
![Page 102: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/102.jpg)
3.- Capacidad del Acero
SISTEMAS DE ANCLAJES
![Page 106: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/106.jpg)
Concreto, roca, ladrillo sólido Ladrillo hueco de concreto o de arcilla
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
![Page 107: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/107.jpg)
RED HEAD C6 + vs
otros productos existentes
en el mercado
![Page 108: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/108.jpg)
VER: https://www.youtube.com/watch?v=XGLDo1JuCto
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
![Page 109: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/109.jpg)
CERTIFICACIONES QUE DEBE
TENER TODO ANCLAJE QUÍMICO
![Page 111: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/111.jpg)
CERTIFICACION ICC SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
Este instituto de evaluación emite reportes solamente a aquellos productos
que completen con éxito su estricto proceso de evaluación ya que éstos
deben salvaguardar la seguridad pública.
![Page 112: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/112.jpg)
CERTIFICACION ICC SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
![Page 113: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/113.jpg)
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
CERTIFICACION ICC-ESR-3577
![Page 114: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/114.jpg)
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
CERTIFICACION ICC-ESR-3577
![Page 116: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/116.jpg)
CERTIFICACION NSF (Fundación Nacional de Saneamiento)
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
![Page 117: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/117.jpg)
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
CERTIFICACION LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)
![Page 118: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/118.jpg)
Comparativo
de adherencias según Reportes ICC
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Aplicación: Sistema de Anclaje químico en condiciones normales en obra
CAPACIDADES DE ADHERENCIA-Varilla corrugada-
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
![Page 120: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/120.jpg)
REPORTE ICC ESR 3577
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
![Page 121: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/121.jpg)
Comparativo de adherencias– Varilla Corrugada -
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
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Aplicación: Sistema de Anclaje químico en condiciones normales en obra
CAPACIDADES DE ADHERENCIA-Varilla Roscada-
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
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REPORTE ICC ESR 3577
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
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Comparativo de adherencias– Varilla Roscada -
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
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Menores distancia entre anclajesMenores distancia el borde
Como se puede apreciar en los cuadros mostrados, las distancias mínimas requeridas por la resina C6+ son aproximadamente 50% menores.
SISTEMAS DE ANCLAJES POST INSTALADOS
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PRUEBA DE
EXTRACCIÓN
![Page 127: Conectores Mecánicos · Los conectores mecánicos son conexiones mecánicas instaladas en las varillas de refuerzo dispuestas en elementos de concreto armado con el propósito de](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050208/5f5ac3e1ad951527302c8049/html5/thumbnails/127.jpg)
SISTEMAS DE ANCLAJES
Es un ensayo que se realiza en
obra con la finalidad de demostrar
el buen desempeño de los
adhesivos y verificar si la
instalación que se está realizando
es la correcta.
El ensayo consiste en someter a
tracción a una varilla corrugada o
roscada, que ha sido adherida
previamente en el concreto con
resina epóxica hasta la falla.
PRUEBA DE EXTRACCIÓN
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OBJETIVOS
El objetivo de diseño con adhesivos químicos es
que siempre la falla se produzca por fluencia del
acero.
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PRUEBA DE EXTRACCIÓN
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PRUEBA DE EXTRACCIÓN
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EJEMPLO DE DISEÑO
TRUSPEC
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Contamos con un Software de Diseño de Fácil Manejo.
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INFORMACIÓN DEL DISEÑO
Fuerza Axial (Compresión)
Fuerza Cortante (Ambas direcciones)
Momento (Ambas direcciones)
SISTEMAS DE ANCLAJES
La resistencia del concreto es de 350 kg/cm2 y sin restricción de bordes
El espesor del material base (concreto) es de 300 mm
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INTRODUCCIÓN DE DATOS EN EL PROGRAMA TRUSPEC
SISTEMAS DE ANCLAJES
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PESTAÑA : “PROJECT INFORMATION” (INFORMACIÓN DEL PROYECTO)
SISTEMAS DE ANCLAJES
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SISTEMAS DE ANCLAJES
En esta pestaña se puede completar la información del proyecto y el contratista
También se puede precisar información sobre el sub-contratista, de ser el caso, y de la empresa que realiza el diseño.
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PESTAÑA : “MATERIAL”(MATERIAL)
SISTEMAS DE ANCLAJES
Valores relevantes para los cálculos
• f’c (resistencia del concreto a compresión)
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SISTEMAS DE ANCLAJES
Resistencia a la compresión
Zona fisurada
Condiciones de existencia de refuerzo especial para anclajes
Condiciones de instalación y ubicación de anclajes
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PESTAÑA : “GEOMETRY”(GEOMETRÍA)
SISTEMAS DE ANCLAJES
Valores relevantes para los cálculos • Espaciamiento entre anclajes• Distancias al borde• Espesor de concreto
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SISTEMAS DE ANCLAJES
Espaciamiento de anclajes en eje “Y”
Espaciamiento de anclajes en eje “Z”
Distribución de anclajes
Condiciones de borde del concretoY espesor de material base (300mm)
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PESTAÑA : “ANCHOR PLATE”(PLACA DE ANCLAJE)
SISTEMAS DE ANCLAJES
Valores relevantes para los cálculos
• Dimensiones de plancha
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SISTEMAS DE ANCLAJES
Ancho de platina en el eje “Y”
Ancho de platina en el eje “Z”
Espesor de platina
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PESTAÑA : “LOAD”(CARGA)
SISTEMAS DE ANCLAJES
Valores relevantes para los cálculos • Cargas actuantes (dos direcciones)• Combinación de carga• Consideración sísmica
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SISTEMAS DE ANCLAJES
Introducción de cargas actuantes(Compresión con signo negativo)
consideración sísmica
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SISTEMAS DE ANCLAJESPESTAÑA : “RESULT OVERVIEW” (REVISIÓN DE RESULTADOS)
Valores relevantes para los cálculos • Profundidad de empotramiento• Porcentaje de utilización
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SISTEMAS DE ANCLAJES
Selección de anclaje químico
Selección de varilla roscada
Selección de resina epóxica y acero
Porcentaje de utilización según diámetro y profundidad
Prof. empotramiento
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SISTEMAS DE ANCLAJESPESTAÑA : “PRINT PREVIEW”(VISTA PREVIA DE REPORTE)
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SISTEMAS DE ANCLAJES
ECUACIONES RESUELTAS POR EL PROGRAMA (ACI 318-14, CAP. 17)
VERIFICACIONES POR TRACCIÓN
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VERIFICACIONES POR CORTE
SISTEMAS DE ANCLAJES