MANUAL TECNICO DEL METALDECK.Los derechos de esta obra han sido reservados conforme a la ley por ACERIAS DE COLOMBIA S.A, ACESCO, portanto sus textos y gráficos no pueden reproducirse por medio alguno sin previa autorización escrita del autor.

Primera edición 1996.Segunda edición 2001.

ISBN: pendiente.

Diseño: Signo publicidadArtes finales, diagramación y preprensa: Gráficas Lourdes Ltda.Impreso en Barranquilla, ColombiaPrinted in Colombia

RECONOCIMIENTOS

En la realización del presente manual participaronlas siguientes personas y entidades:

UNIVERSIDAD DE LOS ANDESDEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL

Director:Ing. Luis E. Yamin

Ing. Leonardo VásquezIng. Fabio A. Sánchez

ACERIAS DE COLOMBIA S.A

Ing. Gustavo Reyes O.

ASESORES

Dr. Juan Pablo OrtegaDr. Juan Gabriel Carreño.

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CONTENIDO

NOMENCLATURA

CAPITULO 1 1

INTRODUCCION

1.1 VENTAJAS 11.2 A QUIEN ESTA DIRIGIDO 21.3 RESUMEN DEL CONTENIDO 21.4 RESPONSABILIDADES 3

CAPITULO 2DESCRIPCION DEL SISTEMA METALDECK 4

2.1 LAMINA DE METALDECK 42.2 TOLERANCIAS 72.3 FUNCIONES DE LA LAMINA DE ACERO 82.4 CONCRETO 82.5 MALLA DE ACERO – REFUERZO DE REPARTICION 82.6 REFUERZO NEGATIVO EN LA LOSA 92.7 ESPESOR DE LA LOSA Y RECUBRIMIENTOS MINIMOS 92.8 DIMENSIONES MINIMAS 102.9 FIJACION LATERAL 10

CAPITULO 3ASPECTOS DE DISEÑO 12

3.1 EL METALDECK COMO FORMALETA 123.1.1 Propiedades 123.1.2 Cargas 123.1.3 Deflexiones Admisibles 133.1.4 Esfuerzos Admisibles 133.1.5 Soportes Adicionales 143.1.6 Longitudes de Apoyo 14

PAG

3.2 METALDECK Y CONCRETO COMO SECCION COMPUESTA 16

3.2.1 General 163.2.2 Hipótesis de Análisis 163.2.3 Hipótesis de Carga 163.2.4 Cargas de Diseño 173.2.5 Deflexiones por Cargas Vivas 183.2.6 Diseño a Flexión – Método de los Esfuerzos Admisibles 193.2.7 Compresión en el Concreto 213.2.8 Diseño a Flexión – Método de la Resistencia Ultima 213.2.9 Resistencia de Adherencia a Cortante 233.2.10 Esfuerzos Cortantes en el Concreto 26

3.3 TABLA DE AYUDA PARA DISEÑO Y EJEMPLOS DE DISEÑO 27

3.4 FUNCIONAMIENTO COMO DIAFRAGMA 28

3.5 CONSIDERACIONES ADICIONALES 303.5.1 Cargas Concentradas 303.5.2 Secciones Compuestas con Vigas de Apoyo 353.5.3 Vibraciones Ambientales y Cargas Dinámicas 353.5.4 Voladizos 363.5.5 Estructuras para Parqueo 373.5.6 Protección de la Lámina 373.5.7 Resistencia al Fuego 383.5.8 METALDECK como Plataforma de trabajo 383.5.9 Otros Criterios 39

CAPITULO 4ASPECTOS CONSTRUCTIVOS 40

4.1 MANEJO E INSTALACION DEL METALDECK 404.1.1 Empaque, Transporte, Recepción y Descarga 404.1.2 Almacenamiento y Protección 414.1.3 Manejo e Izaje 424.1.4 Instalación 434.1.5 Notas de Seguridad 444.1.6 Otras Recomendaciones 46

4.2 ANCLAJE DE LAMINAS DE METALDECK 474.2.1 Requisitos Básicos 474.2.2 Sujeciones a Estructuras de Acero 484.2.3 Sujeciones a Estructuras de Concreto 484.2.4 Soldaduras 48

PAG

4.2.5 Pernos de Cortante 504.2.6 Conexiones de Borde 51

4.3 LAMINAS DAÑADAS Y PERFORACIONES 524.3.1 Generalidades 524.3.2 Tableros de Cubierta 534.3.3 Sumidero o Colector 544.3.4 Tablero de Entrepiso 554.3.5 Otros Requisitos y Recomendaciones 57

4.4 MANEJO Y COLOCACION DEL CONCRETO 584.4.1 Limpieza del Tablero 584.4.2 Vaciado del Concreto 584.4.3 Otras Consideraciones 60

REFERENCIAS 62

APENDICES 64

Apéndice 1 – Propiedades de las Láminas de METALDECK 66Apéndice 2 – Coeficientes de Cálculo de Cortante, Momentos y Deflexiones 69Apéndice 3 – Resultados Típicos de Ensayos de Adherencia a Cortante 70Apéndice 4 – Tabla de Ayuda para Diseño 72Apéndice 5 – Ejemplos de Diseño 75Apéndice 6 – Formato de Pedido 89

PAG

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Esquema General del Sistema METALDECK 4Figura 2 Curva Esfuerzo Deformación Típica del Acero 5Figura 3 Forma y Dimensiones Transversales Disponibles 7Figura 4 Nomenclatura Básica para Sección de la Losa 10Figura 4ª Detalle de Traslapo 11Figura 5 Esquema Típico de Apoyos Temporales 14Figura 6 Esquema Típico de Apoyo de las láminas de METALDECK 15Figura 6ª Esquema Típico de Apoyo de fundición monolítica 15Figura 7 Esquema de apoyo durante la Construcción 24Figura 8 Resultados de Ensayos de laboratorio por Falla de Adherencia a Cortante 26Figura 9 Calculo del Area de Concreto Disponible para Cortante 27Figura 10 Cargas Concentradas 31Figura 11 Sistema METALDECK en Voladizo 37Figura 12 Estructura de Parqueo 37Figura 13 Esquema de Paquetes de Entrega 41Figura 14 Almacenamiento de las láminas 41Figura 15 Manejo e Izaje 42Figura 16 Plataforma de Trabajo 43Figura 17 Apoyo de Lámina con Brecha en los Bordes 46Figura 18 Proceso de Control de Calidad de Soldadura 49Figura 19 Detalle de Soldadura de Pernos 50Figura 20 Soldadura en los Traslapos de Borde 51Figura 21 Soldadura en Traslapos de Borde en Apoyo 52Figura 22 Detalle Perforaciones hasta 60 cm perpendiculares al METALDECK 53Figura 23 Detalles de sumidero o colector 54Figura 23ª Detalle perforaciones hasta 30 cm perpendiculares al METALDECK 55Figura 23b Detalle perforaciones hasta 60 cm perpendiculares al METALDECK 56Figura 24 Voladizo Máximos para Tableros de Entrepiso 56Figura 25 Forma y Colocación del Concreto. 59

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Calibre de láminas y Espesores Equivalente 6Tabla 2 Tolerancia para la Lámina de METALDECK 7Tabla 3 Deflexiones Máximas Calculadas Permisibles 18Tabla 4 Area de concreto disponible para cortante 32Tabla 5 Manejo e Instalación del Sistema METALDECK 45

PAG

AC = Area de concreto disponible para cortante, (cm2) (véase figu-ra 9)

As = Area de acero en la sección transversal, (cm2).

As’ = Area de acero de refuerzo a compresión, (cm2/m de ancho).

As” = Area de acero de refuerzo que está en tensión, (cm2/m deancho).

b = Ancho de análisis. Normalmente en losas se toma ancho uni-tario de 100 cm, (cm).

β1 = 0.85 para concreto con ƒ’ ≤ 280 kg/cm2 (4000 psi)

Cn = Coeficiente del flexión para momento positivo

d = Altura efectiva de la parte superior de la losa de concreto alcentroide del acero a tensión, (cm)

δadm = Deflexión máxima admisible, (cm)

δcal = Deflexión calculada (cm)

D= Carga muerta consistente en:

a) Peso propio del elementob) Peso de todos los materiales de construcción in

corporados a la edificación y que son permanentessoportados por el elemento.

c) Peso equipo permanente

dd = Altura de la lámina colaborante, (cm)

e = Espaciamiento de diseño promedio para los conectores, (m).

c = Deformación unitaria límite del concreto

y = Deformación unitaria de fluencia en el acero

E = Fuerza sísmica de diseño

Ec = Módulo elástico de concreto, (kg/cm2)

Es = Módulo elástico del acero, (kg/cm2)

φ = Coeficiente de reducción de resistencia.

ƒ’c = Resistencia a la compresión especificada para el concreto,

(kg/cm2)

Fs = Factor de seguridad

ƒu = Resistencia a la tensión especificada para el acero, (kg/cm2)

ƒy = Esfuerzo de fluencia en el acero, (kg/cm2)

ϒ = Factor de a carga por tipos de apoyo durante laconstrucción. Se determina de acuerdo con la Figura 7.

NOMENCLATURA

33

ϒc = Peso unitario del concreto (T/m2)

ϒs = Pesos Unitario del acero (T/m2)

h = Espesor nominal fuera de la losa (cm)

Ic = Momento de inercia de la sección compuesta, (cm2)

Is = Momento de inercia de la sección de acero (cm2)

L = Cargas vivas debidas al uso y ocupación de la edif i-cación, incluyendo cargas debidas a objetos móviles.

= Factor para el cálculo de las deflexiones adicionalescausadas por el flujo plástico delconcreto.

l’ = Distancia de la carga concentrada al apoyo más cerca-no en el ensayo con dos cargas concentradas simétri-cas, (cm).

Le = Longitud de la Luz libre, (m)

k = Cruce en las ordenadas de la recta de regresión linealen el ensayo de adherencia de cortante

k,m = Constantes determinadas experimentalmente

m = Pendiente de la recta de regresión lineal en el ensayode adherencia de cortante

M’pp = Momento para la carga de peso propio producido al re-tirar el apuntalamiento, wpp, (tm).

Mcs = Momento para la carga sobreimpuesta, wcs’ (tm)

Mn = Momento nominal resistente, (tm)

M´pp = Momento para la carga de peso propio w, (T•m)

Mu = Momento total actuante mayorado, (T•m)

N = Relación de módulo de elasticidad, Es/Ec.

Qƒ = Resistencia al corte de los conectores, (Ton).ρ = , cuantía de acero de refuerzos dada como la rela

ción entre el área de la sección transversal de la lá mina de METALDECK y el área efectiva del concreto.

ρb = Cuantía balanceada de acero de refuerzo.

S = Flujo de corte o fuerza cortante promedio por unidad delongitud determinada para diseño, (T/m)

Su = S • FS, Fuerza cortante última por unidad de longitud,(T/m).

+Si = Módulo elástico de la sección de acero para el ala infe-rior en flexión positiva, (cm3)

bdAs

ϒwu,ppb2*100 +

wu,csb2*100 Le

+Ss = Módulo elástico de la sección de acero para el ala supe-rior en flexión positiva, (cm3).

-Si = Módulo elástico de la sección de acero para el ala inferioren flexión negativa, (cm3)

-Ss = Modulo elástico de la sección de acero para el ala supe-rior en flexión negativa (cm3)

S cc

= Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra su-perior d concreto, cm3.

Sic = Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra in-

ferior de acero, (cm3)

σadm = Esfuerzo admisible en el concreto, (kg/cm2)

σc = Esfuerzo de compresión actuante en el concreto (kg/cm2)

σs = Esfuerzo actuante en el acero, (kg/cm2).

te = Espesor del concreto por encima de la partesuperior del tablero de acero, (cm).

tc = Distancia de la parte superior del concreto al centroide delacero de la malla de repartición,(cm)

υc = Esfuerzo cortante en el concreto, (kg/cm2)

υn = Esfuerzo cortante de adherencia nominalResistente, (kg/cm2)

υu = Esfuerzo cortante de adherencia último actuante, (kg/cm2)

υ = Vu, ((kg/cm2)bd

Vu = Vu, ((kg/cm2)Ac

Ve = Reacción en el extremo medida en el ensayo en elmomento de la falla, (kg).

Vn = [k√ ƒ’c + m ]

Vr = Cortante vertical resistente utilizado en loscálculos, (kg/m).

Vu = Fuerza cortante última (kg).

Vu,cs = Fuerza cortante última producida por la cargasobreimpuesta, (kg)

Vu,pp = Fuerza cortante última producida por la carga depeso propio, (kg).

W = Fuerza cortante última producida por la carga de pesopropio, (kg).

Wcs = Fuerza cortante última producida por la carga de pesopropio, (kg).

Wpp = Fuerza cortante última producida por la carga de pesopropio, (kg).

Wu,cs = Fuerza cortante última producida por la carga de pesopropio, (kg).

Wu,pp = Fuerza cortante última producida por la carga de pesopropio, (kg).

ρb

l’bd,

fuerza cortante de adherencia nomi-nal Resistente (kg)

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CAPITULO 1

INTRODUCCION

El sistema METALDECK es un nuevo concepto para el diseño y construcción de losas estructu-rales en edificaciones, que se implantan en Colombia ante las grandes limitaciones técnicas yconstructivas de los sistemas convencionales y debido a la necesidad de contar con sistemasconstructivos más eficientes y económicos. Se compone de una lámina de acero preformada(“steel deck”) y una losa de concreto vaciada sobre ésta, que actúan de manera monolítica yforman una losa compuesta (“Composite Steel Floor Deck”).

1.1. VENTAJAS

El sistema METALDECK ofrece ventajas significativas con respecto a otros sistemas de entrepi-so tradicionales. Las principales ventajas del sistema son:

• Funcional: Se acomoda a multitud de aplicaciones prácticas y a muchas situaciones diferen-tes en entrepiso para edificaciones.

• Resistencia estructural con menos peso: Se utilizan las propiedades del acero con unaeficiencia máxima tanto en el diseño como en la fabricación, obteniéndose un producto conuna alta relación de resistencia a peso. Como resultado los costos de transporte, montaje yconformación estructural para la formaletería pueden ser significativamente menores.

• Apariencia atractiva: El sistema presenta una apariencia atractiva y puede dejarse a la vistaen ciertos tipos de proyectos. En términos generales es fácil de mantener, durable y estética-mente agradable.

• Construcción en todos los climas: El montaje del sistema puede realizarse en cualquierclima, eliminando los costosos retrasos que pueden presentarse con otros sistemas de entre-piso.

• Calidad uniforme: Gracias a la ingeniería involucrada y a las técnicas de producción conti-nuamente en refinamiento, los productos del sistema cumplen con los estándares de calidadespecificados en las normas internacionales.

• Durabilidad garantizada: El producto ha sido utilizado en otros países por más de mediosiglo evidenciando un comportamiento satisfactorio, lo cual es la mejor garantía de durabilidad.

1

• Economía y valor agregado: El sistema combina bajos costos con óptimo comportamiento.El valor agregado se determina combinando los costos iniciales, los costos por vida útil y losasociados al comportamiento. El sistema minimiza el desperdicio de material, requiere engeneral menor volumen de concreto que otros sistemas y por otro lado permite reducir elpeso de la edificación lo cual naturalmente se traduce en mayores ahorros de material en elresto de la estructura y a nivel de cimentación.

• Facilidad constructiva: Dentro de los diversos factores constructivos que pueden mencio-narse están su bajo peso que facilita su manipulación, óptimo almacenamiento en obra, rapi-dez de instalación, no requiere mortero de afinado de piso, permite fácilmente la instalaciónde líneas de servicios posterior a la fundida de la losa lo cual a su vez reduce el tiempo deconstrucción y mejora la calidad de la obra, no es biodegradable, no contamina otros materia-les, se adapta a cualquier geometría y puede utilizarse tanto en estructuras metálicas comode concreto o aún sobre muros de mampostería.

• Doble función estructural: Sirve como plataforma de trabajo y formaleta de piso a la vezque conforma el refuerzo principal de la losa una vez fragua el concreto.

Dentro de las consideraciones especiales del sistema pueden mencionarse su relativa vulnerabi-lidad al fuego con respecto a otros materiales, mayores costos directos iniciales, la necesidad deracionalizar el sistema de corte para permitir los pases de instalaciones, las geometría especia-les, el manejo de cielorasos y algunas precauciones constructivas especiales. También debenmencionarse los eventuales de retracción de fraguado y de cambios de temperaturas, por lo cualhay que garantizar un procedimiento constructivo adecuado y unas protecciones especiales a laslosas que quedan a la intemperie.

1.2 A QUIEN ESTA DIRIGIDO

El presente manual va dirigido a ingenieros civiles, arquitectos, constructores, interventores, su-pervisores técnicos, estudiantes de ingeniería y arquitectura, inspectores, laboratoristas y en ge-neral a toda persona o entidad que esté relacionada con el sistema METALDECK.

1.3 RESUMEN DEL CONTENIDO

El manual presenta cuatro partes principales:

• Descripción del sistema que se refiere en general al funcionamiento del mismo, las basesteóricas principales para el diseño, cómo se debe utilizar durante la construcción y otrosaspectos de tipo general.

• Aspectos de Diseño en el que se establece la metodología general para diseño y se hacereferencia a las ayudas existentes.

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• Aspectos Constructivos donde se incluye todo el proceso constructivo, desde transporte a laobra pasando por almacenamiento, instalación, anclajes, vaciado de concreto y en generaltodos los aspectos relacionados con la construcción.

• Ejemplos de Diseño donde se incluyen los ejemplos detallados de diseño y se ilustra la mane-ra de utilización de las tablas de ayuda.

El manual presenta además a manera de Apéndices las propiedades físicas, mecánicas ygeométricas del METALDECK , las tablas para el diseño de entrepisos estructurales con el siste-ma METALDECK y tablas de ayuda para el cálculo de momentos, cortantes y deflexiones envigas con diferentes tipos de apoyo y de carga.

1.4 RESPONSABILIDADES

Todos los diseños de losas estructurales de entrepisos o de cubiertas que utilicen el sistemaMETALDECK deberían ser realizados por un Ingeniero Civil graduado y con matricula profesio-nal. El cliente a través del ingeniero estructural elaborará el despiece constructivo a partir de lasinstrucciones y formato que se encuentra en el Apéndice 4.

Acerias de Colombia tendrá responsabilidad legal únicamente cuando ocurra un error de corte apartir del formato de solicitud (Apéndice 4). Los formatos de solicitud mal elaborados serán res-ponsabilidad del especificador.

La información presentada en este manual ha sido preparada de acuerdo con principios ingenierilesreconocidos. Ninguna de las indicaciones y recomendaciones dadas en este manual debe serutilizada sin el previo estudio cuidadoso por parte de un Ingeniero Civil con matrícula profesionalquien debe ser competente para evaluar el significado y las limitaciones del material presentadoy quien debe aceptar la responsabilidad de aplicar este material al diseño de un caso específico.

Acerias de Colombia y la Universidad de los Andes no se hacen responsables por la mala eindebida utilización de la información contenida en el presente Manual. Aspectos como la preci-sión completitud o conveniencia de aplicar dicha información a un caso particular y otros debenestudiarse específicamente.

Adicionalmente ni Acerias de Colombia ni la Universidad de los Andes, ni ninguno de susintegrantes o participantes en la realización del presente Manual, podrán ser demandados porcualquier queja, demanda, injuria, pérdida o gastos, que de cualquier manera surjan o esténrelacionados con la utilización de la información aquí presentada, aún en el caso que dicho even-to resulte directa o indirectamente por cualquier acción u omisión de Acerias de Colombia y/o laUniversidad de los Andes o de cualquiera de los participantes.

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CAPITULO 2

DESCRIPCION DEL SISTEMA METALDECK

El sistema METALDECK hace parte de un sistema de losas de entrepiso y de cubierta queincorpora láminas de acero formadas en frío (“steel deck”) y una losa de concreto reforzadavaciada sobre dichas láminas y que actúan de manera monolítica conformando una sección com-puesta (“Composite Steel Floor Deck”).

Las láminas de acero tienen dos funciones principales:

• Servir de formaleta para el vaciado de la losa de concreto y,

• Actuar como refuerzo positivo de la losa una vez el concreto haya fraguado. Esta propiedadde la lámina de actuar como refuerzo de la losa da las características de lámina colaborante.

El sistema puede utilizarse en edificios donde la estructura principal es en concreto o en acero ydebe conectarse adecuadamente a las vigas principales de apoyo para servir de diafragma es-tructural y para, si así se proyecta, conformar elementos en construcción compuesta con dichasvigas. Adicionalmente puede apoyarse convenientemente sobre muros estructurales en mam-postería o concreto. En la Figura 1 se presenta el esquema general del sistema estructural deentrepiso METALDECK.

FIGURA 1ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA METALDECK

2.1 LAMINA DE METALDECK

El acero utilizado es del tipo Laminado en Frío (Cold Rolled) con un comportamiento esencial-mente elastoplástico, con esfuerzo de fluencia mínimo nominal igual a 2325kg/cm2 (33ksi = 228Mpa) y con un módulo de elasticidad igual a 2.07*106 kg/cm2. El acero debe cumplir con la Sec-ción A3 de la última edición del American Iron and Steel Institute (referencia 5). Specification forthe Design of Cold Formed Steel Structural Members (referencia 4). El acero debe cumplir ade-más con la norma ASTM A611, grados C , o norma ASTM A446, grados A,C y E. La Figura 2presenta una curva típica esfuerzo deformación de una probeta tomada del material y ensayadade acuerdo con la norma ASTM A370.

Lado hembra o machopara el traslapo

Losa de concreto

Acero de retracción de fraguado,ambos sentidos

Resaltes dela lámina Viga soporte

DistanciadoresMETALDECK 2”

h = variable10 cm a 15 cm

PHR-305

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FIGURA 2CURVA ESFUERZO DEFORMACION TIPICA DEL ACERO

El proceso de galvanizado se desarrolla a partir de láminas de acero Laminado en frío (ColdRolled) las cuales se someten a un proceso de inmersión en caliente en un baño de zinc fundidopara obtener los recubrimientos deseados, bajo las normas ICONTEC NTC 4011 y ASTM A-6531.

Las etapas del proceso de galvanizado son las siguientes:

1) Desengrase: Es el proceso que se utiliza para remover la capa de aceite superficial que traela lámina de acero Laminado en frío (Cold Rolled) empacada en rollos, con el objeto depreservarla de la oxidación. El desengrasante se prepara haciendo una mezcla en agua deagentes humectantes, surfactantes y tensoactivos los cuales dan poder limpiador a la solu-ción.

2) Decapado: En esta etapa se elimina el óxido superficial que presenta la superficie de lalámina, después de haber eliminado la grasa en la etapa anterior.

3) Horno de Precalentamiento: La lámina se precalienta para elevarla a la temperatura delzinc fundido que es de 455ºC aproximadamente.

4) Galvanizado en Caliente: La lámina pasa por el tanque con zinc fundido el cual se adhiere alos poros de la misma.

5

5) Enfriamiento: Las láminas cambian bruscamente de temperatura al salir del pozo de zincadohacia un chorro de aire que ejerce presión sobre las mismas para evitar imperfectos.

6) Pasivado: El acero requiere de un tratamiento adicional para prevenir la presencia de óxidoblanco y dar una mayor resistencia a la corrosión, para lo cual se emplea una solución pasivante.

7) Prueba de Resistencia Química: La prueba se realiza para evaluar el grado de curado de lapelícula de pintura que se aplica a la lámina galvanizada. Para esto es necesario frotar lalámina con un paño humedecido con un reactivo especial.

Generalmente el espesor de la lámina está dado para el material sin el recubrimiento de zinc endecimales de pulgada o de milímetros. En muchas situaciones se trabaja con el calibre de lalámina en cuyo caso el espesor de acero antes de la protección con pintura o metal debe cumplircon la Tabla 1.

Las láminas de METALDECK se conforman a partir de hojas de 1.2 m de ancho con variación delongitud dependiendo de los rollos o láminas previamente cortadas con los cuales se alimenta lamáquina, cortándose a la medida establecida por el formato respectivo. Luego de formada lalámina en frío el ancho total para los elementos resultantes es de 93.2 cm (36 11/16”) con unancho útil de 91.4 cm (36”)

Las diferentes formas transversales disponibles se presentan en la Figura 3 en la cual se indicanademás las dimensiones típicas nominales. La longitud máxima que puede solicitarse es de 12metros, debido a las restricciones por transporte.

TABLA 1CALIBRES DE LAMINAS Y ESPESORES

EQUIVALENTESCALIBRE ESPESOR

DE DISEÑOESPESOR

MÍNIMO

TIPO No. (mm) (pulg.) (mm) (pulg.)

22

20

18

16

0.75

0.90

1.20

1.50

0.0295

0.0354

0.0472

0.0591

0.72

0.855

1.140

1.425

0.0283

0.03366

0.04488

0.05610

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En el Apéndice 1 – Propiedades de las láminas de METALDECK, se incluyen las propiedadesgeométricas principales de los diferentes tipos de láminas colaborantes disponibles.

FIGURA 3FORMAS Y DIMENSIONES TRANSVERSALES DISPONIBLES

2.2 TOLERANCIAS

Las tolerancias normales aceptadas se presentan en la Tabla 2.

TABLA 2TOLERANCIA PARA EL METALDECK

No debe ser menor que el 95%del espesor de diseño

6.3 mm en 3 metros de longitud

30.5 cmNivel de concreto

61 cm Ancho útil

7.6 cm (3”)

30.48 cm

91.4 cm Ancho útil

5.1 cm (2”)

Parametro controlde la lámina

Tolerancia

+_ 12 mmLongitudEspesor

Ancho Efectivo -9.5 mm + 19.1 mm

Flecha y/o curvatura

Borde de la lámina porfuera de la escuadra

10 mm por metrode ancho de lámina

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2.3 FUNCIONES DE LA LAMINA DE ACERO

La lámina de acero tiene dos funciones principales que son:

• Durante el proceso constructivo sirve como formaleta permanente o para conformar una pla-taforma segura de trabajo y elimina la necesidad de armar y remover las formaletas tempora-les comúnmente utilizadas. Antes del endurecimiento del concreto fresco, la lámina debesoportar su propio peso más el peso propio del concreto fresco y las cargas adicionales deconstrucción. Se deben verificar tanto los esfuerzos como las deflexiones máximos y compa-rarlos con los valores admisibles.

• Como componente estructural definitivo conforma el refuerzo positivo de la losa. Una vezendurecido el concreto fresco, el concreto y el acero actúan en forma compuesta para resistirlas cargas muertas y las cargas vivas sobreimpuestas. La interacción se forma a partir de unacombinación de adherencia superficial entre el concreto y el acero y por medios mecánicosmediante la restricción impuesta por la forma de la lámina a través de resaltes en la superfi-cie, hendiduras o dispositivos para transferencia de cortante tales como pernos o alambrestransversales uniformemente espaciados. En este estado deben calcularse igualmente losesfuerzos y las deflexiones máximos y compararlos con los admisibles correspondientes.

Adicionalmente, la losa en construcción compuesta y la viga de acero o concreto reforzado quesirve de apoyo a la misma, pueden interconectarse convenientemente mediante conectores decortante para producir una sola unidad estructural a flexión la cual tiene mayor resistencia yrigidez que una losa y viga independientes. En el caso de losas de entrepiso diseñados paraactuar en construcción compuesta con las vigas de apoyo se simplifica la instalación de conectoresde cortantes entre los dos elementos y se hace énfasis en el recubrimiento de concreto alrededorde los conectores de cortante. Este tipo de diseño especial está por fuera del alcance del presen-te manual y puede consultarse en detalle en las referencias 4,5 y el Manual de Perfiles Estructu-rales en Lámina Delgada de ACESCO. Para el caso en que la viga de soporte sea en aceropuede utilizarse la sección 1.11 del AISC, Specification for the Design, Fabrication and Erection ofStructural Steel for Building (referencia 2). Para vigas de concreto puede utilizarse, por ejemplo,las indicaciones dadas en la referencia 13.

2.4 CONCRETO

El concreto a utilizar para la losa de entrepiso deberá cumplir con los artículos C3, C4, C5, C9,C10 y C11 de la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente - NSR-98, Ley400 de 1997. La resistencia mínima a la compresión especificada para el concreto, f’c, será de210 kg/cm2 (3000 psi). No se permite el uso de aditivos o acelerantes que contengan sales clorhí-dricas ya que éstos pueden producir corrosión sobre la lámina de acero.

2.5 MALLA DE ACERO – REFUERZO DE REPARTICIÓN

La malla de acero de refuerzo que se recomienda colocar en el sistema tiene el propósito funda-mental de absorber los efectos de la retracción de fraguado del concreto y de los cambios térmi-

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cos que ocurran en el sistema. Esta malla o refuerzo conformado por barras con resistencia a lafluencia de al menos 4200 kg/cm2 o por mallas electrosoldadas de alambrón debe tener un áreamínima de 0.00075 veces el área de concreto por encima de la lámina de Metaldeck, con un áreade acero de por lo menos 0.6 cm2 por metro de ancho de la losa (malla 15 x 15 y ø = 5 mm).

La malla ha demostrado ser eficiente en el control de la grietas en especial si se mantiene cerca-na a la superficie superior de la losa.

Por otro lado se ha determinado que esta malla de acero tiene un efecto benéfico en las losas,consistentes en un incremento en la capacidad de carga de la misma, con respecto a una losa sinla malla de refuerzo.

2.6 REFUERZO NEGATIVO EN LA LOSA

Para losas que involucren varias luces consecutivas, el ingeniero puede seleccionar un sistemade losa continuo en los apoyos, caso en el cual es necesario diseñar la losa para el momentonegativo que se genera y deberá colocarse el refuerzo negativo complementario en estos puntosde apoyo.

En la mayoría de los casos, la malla de acero que conforma el refuerzo de repartición no essuficiente para absorber la totalidad del momento negativo en los apoyos continuos.

2.7 ESPESOR DE LA LOSA Y RECUBRIMIENTO MINIMO

El recubrimiento mínimo de concreto por encima de la parte superior de la lámina de acero, te,

debe ser de 5 cm. Cuando se coloque refuerzo negativo o simplemente para la malla de acero derepartición que se coloque, el recubrimiento mínimo de concreto por encima del acero de refuerzodebe ser de 1.9 cm., pero se recomiendan valores mínimos de 2.0 a 2.5 cm.

De acuerdo con lo anterior, los espesores mínimos recomendados para losas en el sistemaMETALDECK son los siguientes:

PRODUCTO ALTURALAMINA

ESPESOR MINIMOCONCRETO

METALDECK 2”

METALDECK 3”

5.1cm (2”)

7.6 cm (3”)

10 cm (4”)

12 cm (5”)

9

2.8 DIMENSIONES MINIMAS

Se recomienda utilizar las siguientes relaciones luz/espesor máximas, 100Le/h, a menos que se

realicen verificaciones especificas de las deflexiones para las condiciones de servicio:

100Le/h ≤ = 22 para luces simplemente apoyadas100Le/h ≤ = 27 para luces con un extremo continuo100Le/h ≤ = 32 para luces con dos extremos continuos

donde:

Le = Longitud de la Luz libre, (m) Puede usarse la luz entre ejes si se desea

h = Espesor nominal fuera a fuera de la losa, (cm).

FIGURA 4NOMENCLATURA BASICA PARA SECCION DE LOSA

2.9 FIJACION LATERAL

Las láminas de acero deben sujetarse unas con otras en sentido transversal con tornillosautoperforantes (desde #8 hasta 1/4” instalada con atornillador eléctrico), remaches pop ó puntosde soldadura (hasta calibre 20).

La distancia entre estas fijaciones debe cumplir con la siguiente especificación:

Losa de concreto Acero de retracción

2,5 cm por debajo delborde de concreto

Distanciadoresprefabricados

Distanciadores de concreto

Distanciadores con varillassoldadas o amarradas a lamalla de retracciónLámina de METALDECK

hd

te

tc

dd

10

Para Luz < 1.5 m 1 Tornillo en el centro de la luz.Para Luz > 1.5 m 1 Tornillo cada 36” (90 cm).

El detalle del traslapo se muestra en la siguiente figura:

FIGURA 4ªDETALLE DE TRASLAPO

Soldadura filete E6013Long. 2.5 cm en “V” Extremo hembra

Tornillo autoperforanteRef.SMD 8/18 x 1/2PPHWHH#2 óremaches pop

Extremo hembra

Extremo macho Extremo macho

11

CAPITULO 3

ASPECTOS DEL DISEÑO

El diseño de entrepiso con el sistema METALDECK involucra dos etapas principales: La primeracuando el concreto fresco aún no ha endurecido, en la cual, la lámina colaborante funciona prin-cipalmente como formaleta y la segunda cuando el concreto endurece y la losa trabaja comosección compuesta. Además de estas consideraciones principales es necesario garantizar el fun-cionamiento de las losas como diafragma de piso, cuando esto sea una consideración de diseño.A continuación se presenta la metodología recomendada de diseño para cada una de las consi-deraciones mencionadas.

3.1 METALDECK COMO FORMALETA

3.1.1 PROPIEDADES

Las propiedades de METALDECK para el diseño como formaleta tales como área de la seccióntransversal, momento de inercia, y otras constantes para el cálculo en flexión deben determinarsede acuerdo con lo establecido por las especificaciones del AISI, Specification for the Design ofCold Formed Steel Structural Members, (referencia 4).

En el Apéndice 1 – Propiedades del METALDECK, se presenta un resumen de las principalespropiedades del METALDECK.

3.1.2 CARGAS

Para el diseño del METALDECK actuando como formaleta o sea en estado no compuesto, lacarga de diseño debe incluir:

¸ El peso propio del tablero

¸ El peso propio del concreto fresco

¸ Las cargas de construcción temporales que se calculan como la más severa entre una cargauniformemente distribuida de 100 kg/m2 sobre la superficie de la lámina y una carga concen-trada de 300 kg que actúan sobre una sección de la formaleta de 1 m de ancho. Estas cargascorresponden a cargas de construcción como son sobrepesos por el manejo del concreto y alpeso de la maquinaria y las personas que trabajan en la construcción de la losa.

12

3.1.3 DEFLEXIONES ADMISIBLES

Para el cálculo de las deflexiones verticales del METALDECK actuando como formaleta deberáconsiderarse el peso propio del concreto de acuerdo con el espesor de diseño y el peso propio dela lámina. Las cargas de construcción no deben tenerse en cuenta por ser de carácter temporal.Debido a que el METALDECK se diseña para permanecer en el rango elástico, ésta se recupera-rá una vez se retire dichas carga temporal.

Las deflexiones verticales que se produzcan en condiciones de formaleta y en estado no com-puesto, calculadas con las cargas establecidas y medidas con respecto a la deflexión verticaldel apoyo deben limitarse a:

donde:L

e = Longitud de la luz libre, (m)

δcal

= Deflexión calculada, (cm)δ

adm = Deflexión máxima admisible, (cm)

3.1.4 ESFUERZO ADMISIBLES

Los esfuerzos de tensión y de compresión por flexión en el METALDECK no deben exceder:

σs ≤ σadm = 0.6 fy = 2325 ≤ 2530 kg/cm2

donde:

σs = Esfuerzo actuante en el acero, (kg/cm2).

σadm = Esfuerzo admisible en el acero (kg/cm2)ƒy = Esfuerzo de fluencia en el acero, (kg/cm2).

El cálculo de los módulos elásticos para las fibras superior e inferior de la lámina de METALDECKy para condiciones de flexión positiva o negativa debe realizarse de acuerdo con la metodologíapropuesta por el AISI, Specification for the Design of Cold Formed Steel Structural Members,referencia 4. En el Apéndice 1 se presentan los módulos elásticos para las láminas de METALDECK.

Cuando se verifiquen los esfuerzos para la carga concentrada de construcción de 300 Kg pormetro de ancho de METALDECK, se permite un incremento del 33% en el esfuerzo admisible delacero.Nota: Para el cálculo de esfuerzos actuantes y de deflexiones pueden utilizarse ayudas existen-

δcal <_ δ

adm = menor100L

e

180

1.9

13

tes. Ver Apéndice 2 para Coeficientes de Cálculo de Cortantes, Momentos y Deflexiones.

3.1.5 SOPORTES ADICIONALES (Apuntalamientos temporales)

Si los esfuerzos actuantes o las deflexiones calculadas sobrepasan los esfuerzos admisibles y/olas deflexiones admisibles respectivamente, se pueden utilizar apuntalamientos temporales adi-cionales durante la construcción, los cuales se colocan en general en los centros o tercios de lasluces. Esto permite en casos específicos mantener las secciones más livianas de METALDECK,en lugar de considerar espesores mayores de lámina.

En caso de requerirse apoyos temporales, debe indicarse claramente en los planos de construc-ción el tipo de apoyo requerido, su ubicación y el tiempo necesario durante el cual debe garanti-zarse el apuntamiento. (Véase la Figura 5)

FIGURA 5ESQUEMA TIPICO DE APOYOS TEMPORALES

3.1.6 LONGITUDES DE APOYO

Las longitudes de apoyo del tablero sobre las vigas principales deben determinarse utilizando unacarga de concreto húmedo más el peso propio del METALDECK más una carga de construcciónuniformemente distribuida de 100 kg/m2.

Como regla general se recomienda utilizar una longitud de apoyo de por lo menos 4 cm cuando elMETALDECK se instale sobre la viga, la cual en general impedirá que el tablero se resbale de suapoyo. Si esta condición no puede cumplirse por razones constructivas o cuando se esperenreacciones considerables en los apoyos, deberán versificarse los esfuerzos en el alma de lalámina de METALDECK (ver AISI, Specificatión for the Desing Of Cold Formed Steel Structural

METALDECK

Viga soporte

Viga soporte

Apuntalamientotemporal

Gatosmetálicos

14

Members, referencia 4).Cuando se utiliza el sistema de fundición monolítico o semi-monolítico(fundida de viga y losa simultaneamente), se recomienda utilizar una longitud de apoyo delMETALDECK sobre la viga de 2.5 cm.

En casos críticos se recomienda de todas maneras sujetar convenientemente la lámina a la vigao elemento de apoyo para evitar el resbalamiento. (Véase la figura 6 y consultar el Capítulo IVpara el sistema y características de la fijación).

FIGURA 6ESQUEMA TIPICO DE APOYO DE LAS LAMINAS DE METALDECK SOBRE LA VIGA

FIGURA 6ªESQUEMA TIPICO DE APOYO DE FUNDICION MONOLITICA

Losa de concreto

Viga en concreto

METALDECK

Tapas METALDECK

Viga seccióncajón

Apoyo mínimo 4cm

Acero de retracción

GUARDERA OTESTERO LOSA

MALLA DERETRACCION

SEPARADOR EN VARILLAAMARRANDO MALLA

TAPASMETALDECK

METALDECK

APOYO MINIMO2.5 cm SOBRE LA VIGA

VIGA DECONCRETO

ACERO DEREFUERZO VIGA

15

3.2. METALDECK Y CONCRETO COMO SECCION COMPUESTA

3.2.1 GENERAL

La losa en sección compuesta debe diseñarse como una losa de concreto reforzado en la cual lalámina de METALDECK actúa como el acero de refuerzo positivo. Las losas deben diseñarsecomo losas de luces simples o continuas sobre apoyos, sometidas a cargas uniformemente distri-buidas. Adicionalmente las losas deben diseñarse específicamente para cargas concentradasimportantes, para cargas dinámicas derivadas del uso de la estructura y para cargas debidas alfuncionamiento de la losa como diafragma estructural en una edificación determinada.

3.2.2 HIPOTESIS DE ANALISIS

El diseñador debe seleccionar la hipótesis para el análisis de la losa de entrepiso de acuerdo conlo siguiente:• Losa continua sobre apoyos múltiples: Si se desea diseñar la losa de manera que se

tenga continuidad en los apoyos intermedios, debe diseñarse el refuerzo negativo que irá enla parte superior de la losa, utilizando las técnicas de diseño convencionales del concretoreforzado. En este caso para la sección en el apoyo se desprecia el efecto de la lámina deMETALDECK actuando a compresión. También, la malla de refuerzo seleccionada para efec-tos de retracción y temperatura (véase el Capítulo II) no proporciona en general la cuantía deacero necesaria para absorber dichos momentos negativos de manera que debe disponersede refuerzo adicional en la zona de los apoyos.

• Losa con luces simplemente apoyadas: Si por otro lado se desea basar el análisis en lahipótesis de luces simplemente apoyadas, se supone que la losa se fisura en la parte superioren cada uno de los apoyos. Para efectos estéticos se recomienda, de todas maneras, colocarcuantías nominales de refuerzo que garanticen la formación de varias fisuras y una solagrieta de mala apariencia.

3.2.3 HIPOTESIS DE CARGA

Las hipótesis de carga que deben utilizarse para el diseño serán las que establece la NormaColombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente - NSR98, Ley 400 de 1997.

Combinaciones básicasMétodo de esfuerzos de

trabajo

Combinaciones básicasMétodo del estado

Límite de Resistencia

DD + LD E / 1.4D + L W; D + L E / 1.4

+_+_ +_

1.4D + 1.7 L1.05D + 1.28L 1.28W0.9D 1.3W1.05D + 1.28L 1.0E0.9D 1.0E

+_

+_+_

+_

16

• Condición de formaleta con apuntamiento intermedio: Si la lámina tiene un solo apoyointermedio durante la fundida del concreto, ésta deberá soportar los momentos flectores (sinconsiderar el comportamiento como sección compuesta), producidos por su peso propio y elpeso del concreto fresco considerando la nueva condición de apoyo, y la sección compuestadeberá soportar una carga concentrada en el centro de la luz equivalente a 5/8 WppLe dondeWpp incluye el peso propio de la losa (peso de la lamina y del concreto) y Le, la luz total sinconsiderar apuntamiento, más el efecto de las cargas sobreimpuestas mencionadas anterior-mente. Para apoyos adicionales se hace un análisis equivalente al anterior.

Las anteriores consideraciones deben utilizarse en la estimación de la carga sobreimpuesta ad-misibles y en el cálculo de esfuerzos de adherencia entre el tablero de acero y el concreto talcomo se presenta más adelante. Algunas normas establecen que para el diseño de conectoresde cortante para conformar la sección compuesta deben utilizarse las cargas mayoradas totalessin las reducciones planteadas en los parámetros anteriores, lo cual representa una base dediseño más conservadora.

Donde:D = Carga muerta consistente en: (a) Peso propio del elemento. (b) Peso de todos los mate-

riales de construcción incorporados a la edificación y que son permanentes soportadospor el elemento. (c) Peso equipos permanentes.

L = Cargas vivas debidas al uso y ocupación de la edificación, incluyendo cargas debidas aobjetos móviles.

E = Fuerza sísmica de diseño.W = Carga de viento de diseño.

3.2.4 CARGAS DE DISEÑO

El proceso constructivo utilizado en el vaciado del concreto resulta vital para establecer las car-gas de diseño que se utilizarán en el cálculo de la losa. Se tienen los siguientes casos particula-res:

• Condición de formaleta sin apuntamiento: Si se coloca el concreto fresco sobre la láminade METALDECK sin soporte intermedio, todo el peso propio del tablero y del concreto losoporta la lámina de acero misma. Solo las cargas que se apliquen con posterioridad al fra-guado del concreto (denominadas cargas sobreimpuestas), como con las cargas muertasadicionales y las cargas vivas, actuarán sobre la sección compuesta, considerando que yasobre la lámina de METALDECK hay unos esfuerzos previos actuando.

• Condición de formaleta con apuntamiento uniforme: Si la lámina está temporalmentesoportada en forma uniforme hasta que el concreto fragüe para luego retirar los soportes,todas las cargas, o sea el peso propio de la lámina de METALDECK y del concreto, las cargasmuertas adicionales y las cargas vivas, actuarán todas sobre la sección compuesta. En estecaso todo el peso propio del tablero y del concreto deben aplicarse como carga uniformemen-te distribuidas a la sección compuesta, adicionalmente a las cargas muertas adicionales ycargas vivas que se aplican enseguida.

17

TABLA 3 - DEFLEXIONES MAXIMAS CALCULADAS PERMISIBLES

TIPO DE ELEMENTO DEFLEXION QUE SE CONSIDERADEFLEXION

LIMITE

Cubiertas planas que no soportan o no estan unidas aelementos no estructurales que puedan ser dañados pordeflexiones grandes.

Losas que no soportan o no estan unidas a elementosno estructurales que puedan ser dañados por deflexionesgrandes.

Cubiertas o losas que soportan o estan unidas a ele-mentos no estructurales susceptibles de daño debido adeflexiones grandes.

Cubiertas o losas que soportan o estan unidas a ele-mentos no estructurales que no puedan ser dañados pordeflexiones grandes.

Deflexión instantánea debido a carga viva.

Deflexión instantánea debido a carga viva.

La parte de la deflexión total que se presenta des-pués de la unión a elementos no estructurales, osea la suma de las deflexiones a largo plazo debidaa cargas permanentes, más la instantánea debidaa cualquier carga viva adicional.

L180

L360

L480

L240

3.2.5 DEFLEXIONES POR CARGAS VIVAS

Las propiedades para efectos de flexión de la sección compuesta necesarias para determinarlas deflexiones verticales de losas compuestas, deben calcularse de acuerdo con la teoríaelástica convencional aplicada al concreto reforzado, mediante la transformación de las áreasde acero a áreas equivalentes de concreto. Las hipótesis básicas de análisis son las siguiente:

1. Las secciones planas antes de la flexión, permanecen planas después de aplicada la flexión,lo que significa que las deformaciones unitarias longitudinales en el concreto y en el aceroen cualquier sección transversal al tablero son proporcionales a la distancia de las fibrasdesde el eje neutro a la sección compuesta.

2. Para las cargas de servicio, los esfuerzos son proporcionales a las deformaciones tantopara el concreto como para el acero.

3. Puede utilizarse la totalidad de la sección de acero excepto cuando está se ve reducida porhuecos.

4. El momento de inercia utilizado en el estimativo de las deflexiones por carga viva se calculautilizando el promedio entre el momento de inercia “fisurado” de la sección transformada yel momento de inercia “no fisurado” de la sección transformada. Para la sección transfor-mada se utiliza normalmente un módulo del acero de 2’077.500 kg/cm2 y una relación mo-dular de N=11.

Las deflexiones verticales del sistema compuesto calculadas con las cargas y propiedadesestablecidas y medidas con respeto a la deflexión vertical del apoyo deben limitarse a lo dadoen la tabla siguiente:

18

De la misma manera que en los cálculos de esfuerzos, para el cálculo de deflexiones se suponenormalmente que no existe continuidad en la losa de manera que se utilizan las fórmulas conven-cionales para luces simples. De nuevo esta suposición puede evitarse utilizando las fórmulascorrespondientes a dos y más luces continuas.

3.2.6 DISEÑO A FLEXION – METODO DE LOS ESFUERZOS ADMISIBLES

El método de los esfuerzos admisibles para diseño a flexión está basado en la fluencia del alainferior de la lámina de METALDECK (fibra más alejada del eje neutro). Este método resultaadecuado cuando no hay suficientes pernos de corte sobre la viga perpendicular a la dirección dela lámina de METALDECK o cuando solo existen este tipo de pernos en las vigas secundariasparalelas a la dirección de la lámina o simplemente cuando no se considera en el diseño la accióncompuesta de las vigas de soporte y el sistema METALDECK y por lo tanto no existen pernos decorte sobre las vigas. La eventual presencia de los pernos de corte en número suficiente sobre lasvigas perpendiculares a la dirección del tablero garantizarían el no deslizamiento relativo entre elconcreto y la lámina y permitirían llegar a la sección a su resistencia última (ver siguiente nume-ral).

En este procedimiento se combinan los esfuerzos en la lámina causados por la fundida del con-creto con los esfuerzos causados por la carga de servicio actuando sobre la sección compuesta.Los esfuerzos resultantes se comparan con valores admisibles de acuerdo con las siguientesecuaciones:

[ ]

σsSic

Mpp=[ ]+ M’pp + Mcs <_* 10

5 0.6 ƒy = 1400 kg/ cm2

En el calculo de las deflexiones deben considerarse las cargas inmediatas y las de largo plazo;las deflexiones adicionales causadas por el flujo plástico del concreto (“creep”) deben considerar-se multiplicando las deflexiones inmediatas causadas por las carga permanente considerada,porel coeficiente obtenido así:

donde: es el valor de la cuantía del refuerzo a compresión en el centro de la luz para lucessimplemente apoyadas o continuas, y el apoyo para voladizos. Se recomiendan los siguientesvalores del coeficiente de efectos a largo plazo, , así:

ρ’

3

5 años o más = 2.012 meses = 1.46 meses = 1.23 meses = 1.0

3333

=

3

1+50 ρ’

σs+Si Sic

Mpp= + M’pp +

+Sic<_*10

51.33 (0.6 ) ƒy = 1860 kg/ cm2

Mcs

19

donde:

σs = Esfuerzo actuante en el acero, (kg/cm2)

+Si = Módulo elástico de la sección de acero para el ala inferior en flexión positiva, (cm3).

Sic = Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra inferior de acero, (cm3)

Mpp = Momento para la carga de peso propio Wpp (T•m)

M’pp = Momento para la carga de peso propio producido al retirar el apuntamiento, Wpp (T•m)

Mcs = Momento para la carga sobreimpuesta, Wcs (T•m)

En las anteriores ecuaciones Mpp calcula con base en las siguientes fórmulas:

Mpp = Cn Wpp Le2

Donde:Cn = Coeficiente de flexión para momento positivo según lo siguiente:

C1 = 0.125 Una luz

C2 = 0.070 Dos luz Sin apuntamiento

C 3 = 0.080 Tres o mas luces.

C1 = 0.018 Una luz

C2 = 0.020 Dos luz Con apuntamiento en el centro de la luz

C3 = 0.020 Tres o mas luces.

Le= Longitud de la luz libre, (m).

Wpp = Peso propio de la losa que incluye peso propio de la lámina y peso propio del concreto, (kg/m

2).

Wes = Carga sobreimpuesta con respecto a Wpp e incluye la carga viva de diseño, y las cargassobreimpuestas como muros divisorios, acabados de piso, cielos rasos, etc, (kg/m2).

Cuando hay apuntamiento durante la fundida del concreto, para el calculo de M’pp debe incluirseel momento producido por la remoción de los puntales el cual actúa sobre la sección compuesta.Para apuntamiento en el centro de la luz al término anterior debería sumarse el término0.156 Wpp Le2 si se considera la hipótesis de luces simples. Para apuntalamientos diferentes sehace el análisis correspondiente.

En realidad los esfuerzos por el proceso constructivo debidos al apuntalamiento serían un pocoinferiores a los estimados en las fórmulas anteriores debido a que el máximo momento positivopara el peso propio de la losa (concreto fluido), no coincide en ubicación con el máximo positivogenerado al retirar el apuntamiento. Sin embargo se propone este método conservativo paraconsiderar cargas no previstas y apuntamientos no ubicados exactamente en el centro de la luz.

20

Por su parte Mcs se calcula con la fórmula tradicional 0.125 Wcs Le2 en la cual se supone que noexiste un refuerzo negativo en el apoyo, es decir se supone como luz simple. Si se desea consi-derar la continuidad de la losa basta con calcular el momento positivo máximo para el número deluces en cuestión y utilizar este valor como Mcs. En este caso debe hacerse el diseño complemen-tario de la sección en el apoyo sometido a momento flector negativo. En dicho cálculo se despre-cia normalmente la participación del tablero de acero a compresión y se utilizan las fórmulastradicionales de diseño del concreto reforzado.

3.2.7 COMPRESION EN EL CONCRETO

Deben revisarse los esfuerzos de compresión en el concreto para los casos en que se utilice o noel apuntamiento temporal. El esfuerzo en el concreto debe limitarse a 0.45 f’c.

Para el calculo del esfuerzo en el concreto se utilizaran las siguientes fórmulas:

donde:

σc = Esfuerzo de compresión actuante en el concreto, (kg/cm2).

σadm = Esfuerzo admisible en el concreto, (kg/cm2).

Scc = Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra superior de concreto, (cm3).

N = Relación de módulo de elasticidad, Es/Ec.

M’pp

= Momento para la carga de peso propio producido al retirar el apuntamiento, w, (T•m).

Mcs

= Momento para la carta sobreimpuesta, Wcs, (T•m).

ƒ’c = Resistencia a la compresión especificada para el concreto (kg/cm2).

3.2.8 DISEÑO A FLEXION – METODO DE LA RESISTENCIA ULTIMA

El método de la resistencia última para diseñar a flexión está basado en la fluencia de la totalidadde la lámina de METALDECK (y no solo de la fibra más alejada como en el método anterior) porlo cual son aplicables las fórmulas tradicionales de diseño a la rotura (o resistencia última) para elconcreto. Para alcanzar la capacidad última a momento de la sección compuesta, se ha demos-trado experimentalmente que se requiere un número suficiente de pernos de corte sobre la vigaperpendicular a la dirección principal de la lámina.

σc σadm<_ 0.45= (kg/cm2)ƒ’c

Scc N

[ ]+M’pp*10

5

σc =Mcs

2112131213

Aunque la lámina de METALDECK en la estructura terminada sirve de acero positivo de refuerzo,las dimensiones de su sección transversal y por lo tanto su área As están controladas en generalpor las condiciones de diseño temporales de la lámina actuando como formaleta. En consecuen-cia y dependiendo de las luces, cargas, materiales y apoyos que se utilicen, las losas compuestaspueden ser subreforzada o sobrereforzadas.

Se establece la cuantía balanceada que es aquella para la cual la deformación unitaria de tensiónen la parte superior de la lámina de METALDECK alcanza la deformación de fluencia exactamen-te en el mismo instante de aplicación de carga en que la superficie superior del concreto alcanzala deformación límite de = 0.003.

Donde:

ρb = Cuantía balanceada de acero de refuerzo.β1 = 0.85 para concretos con f’ ≤ 280 kg/cm2 (4000 psi) = Deformación unitaria limite del concreto = Deformación unitaria de fluencia en el acero.h = Espesor nominal fuera a fuera de la losa, (cm)dd = Altura de la lámina colaborante, (cm)

d = Altura efectiva de la parte superior de la losa de concreto al centroide del acero a tensión, (cm)

ƒ’c= Resistencia a la compresión especificada para el concreto, (kg/cm2).

ƒy= Esfuerzo de fluencia de acero, (kg/cm2).

Las losas compuestas con una cuantía de acero menor que ρb están subreforzadas y el acero dela lámina estará en fluencia en el momento en que el concreto alcance su deformación límite,mientras que aquellas con una de acero por encima de ese límite se encuentran sobrerreforzadasy tendrán un esfuerzo en el acero menor que ƒy cuando el concreto alcanza su deformación límite.

La ecuación básica que debe verificarse es la siguiente:

Mu ≤ Ø Mn

Donde:

Mu = Momento total actuante mayorado, (T•m).

Mn = Momento nominal resistente, (T•m).

f = Coeficiente de reducción de resistencia de acuerdo con lo siguiente:

3

y

3

c

3

c

ρb β1

3

c 3

y

h dd

dƒ’c

ƒy

0.85= *( )( )3

c +_( )

22

Losa Subreforzadas Ø = 0.90 Losa Subreforzadas con (fu/ fy)≤1.08 Ø = 0.70 Losa Sobrereforzadas Ø = 0.75

Las ecuaciones para calcular los momentos resistentes en losas sub y sobrereforzadas son lassiguientes (referencia 14).

Losa Subreforzadas:

Donde:

Losas Sobrereforzadas

donde:

donde los nuevos términos se explican por sí solos,As se encuentra en propiedades del panel delapéndice 1.

3.2.9 RESISTENCIA DE ADHERENCIA A CORTANTE

Una de las formas de falla más comunes en losas compuestas con lámina colaborantes es lallamada falla por adherida a cortante, en la cual se produce un deslizamiento horizontal entre lalámina de acero y el concreto. Los resaltes y muescas existentes en las láminas de METALDECKtienen como objetivo mejorar la adherencia a cortante por medios mecánicos, efecto que va asumarse a la adherencia propia entre los dos materiales.

La resistencia de adherencia a cortante se trabaja con esfuerzo último y se verifica mediante lasiguiente ecuación:

donde:

a2

Mn = As ƒy (d – ) * 10-5

ƒ’c

ƒy

0.85

As

ba =

(cm)

Mn = 0.85 ƒ’c a b (d – ) 10-5a

2 *

a = β1c

c = ku d

ku

ρ V=√ +(ρ V

2 )2 _2

ρ V

V

=

3

c Es

0.85 β1 ƒ’c

υu <_ υnφ

212133

υu = Esfuerzo cortante de adherencia último actuante, (kg/ cm2)

υn = Esfuerzo cortante de adherencia nominal resistente, (kg/cm2).

φ = Factor de reducción de resistencia al corte por adherencia, φ = 0.80.

Vu= , la fuerza cortante última, (kg).

b = Ancho de análisis. Normalmente en losas se toma ancho unitario de 100 cm, (cm).

d = Altura efectiva de la parte superior de la losa de concreto al centroide del acero a tensión, (cm).

ϒ= Factor de carga por tipos de apoyo durante la construcción, se determina de acuerdo con la figura 7.

wu,pp

= Carga última producida por el peso propio de la losa (peso propio de la lámina y peso propio del concreto). (Kg/m2).

wu,cs = carga última producida por la carga sobreimpuesta, (kg/m2).

Le = Longitud de la luz libre, (m).

a)

b)

c)

FIGURA 7ESQUEMA DE APOYO DURANTE LA CONSTRUCCION

LeLe +ϒWu,pp b

2*100

Wu,cs b

2*100

υu =Vu

bd(kg / cm2)

= 0.63ϒ

= 1,0ϒ

= 0ϒ

24

Por otro lado, Donde:

Donde:

Vn = fuerza cortante de adherencia nominal resistente, (kg).

k,m = Constantes determinadas experimentalmente.

b = Ancho de análisis. Normalmente en losas se toma ancho unitario de 100 cm, (cm).

d = Altura efectiva de la parte superior de la losa de concreto al centroide del acero a tensión (cm).

ρ = , cuantía de acero de refuerzo dada como la relación entre el área de la sección

l’ = Distancia de la carga concentrada al apoyo más cercano en el ensayo con dos cargas concen-tradas simétricas, (cm).

Con base en los ensayos realizados con tableros de acero producidos en la Planta de Acescoen Barranquilla – Colombia, y con materiales y técnicas nacionales se encuentra la siguienteecuación (ver apéndice 3 – Resultados Típicos de Ensayos de Adherencia a Cortante) que serepresenta además en la Figura 8.

con:k = Resultado de los ensayos, cruce en las ordenadas.m = Resultado de los ensayos, pendiente de la recta de regresión lineal.

Donde:Ve = Reacción en el extremo medida en el ensayo en el momento de la falla, (kg).

b = Ancho de análisis. Normalmente en losas se toma ancho unitario de 100 cm, (cm).d = Altura efectiva de la parte superior de la losa de concreto al centroide del acero a tensión, (cm).ƒ’c

= Resistencia a la comprensión especificada para el concreto, (kg/cm2).

l’ = Distancia de la carga concentrada al apoyo más cercano en el ensayo con dos cargas concentradas simétricas, (cm).

ρ = , cuantía de acero de refuerzo dada como la relación entre el área de la sección transversal de la lámina de METALDECK y el área efectiva del concreto.

As

bd

Ve

bd ƒ’c

ρ= k + m dl’ ƒ’

c

As

bd

transversal de la lámina colaborante y el área efectiva del concreto.

υn =Vn

bdυn = ( mρd

K ƒ’c+

l’ )bd

25

FIGURA 8RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO POR FALLAS DE ADHERENCIA

A CORTANTE

3.2.10 ESFUERZO CORTANTES EN EL CONCRETO.

También deben verificarse los esfuerzos cortantes en el concreto cerca de los apoyos. Para estose utiliza la siguiente ecuación:

Donde:

ϒ = Factor de carga por tipos de apoyo durante la construcción. Se determina de acuerdo con la Figura 7.

Ac= Area de concreto disponible para cortante, (cm2), Véase Figura 9).

υu <_ υcφ

υu =Vu

Ac(kg / cm2)

LeLe +ϒWu,pp=

2b

2Vu ,(kg)Wu,cs

26

Areas traslapadas

Separación S

Separación

las áreas sombreadas representanlas áreas disponibles para resistir el cortante.

Si las áreas de corte se traslapan.

Se ajusta el área calculando la forma en la cual la dimensión en la parte superior no exceda laseparación, S, indicada en (a)

FIGURA 9

CALCULO DEL AREA DE CONCRETO DISPONIBLE PARA EL CORTANTE, υc

Normalmente se utiliza un esfuerzo admisible a cortante en el concreto, υc

, del orden de 4.2 kg/cm

2

para concretos de peso normal y del orden de 3.2 kg/cm2 para concreto de peso liviano (Tabla 4)

3.3 TABLAS DE AYUDA PARA DISEÑO Y EJEMPLOS DE DISEÑO.

En el Apéndice 4- Tablas de Ayuda de Diseño, se presentan unas tablas de resumen donde seespecifican, las propiedades básicas de los materiales, las propiedades de las secciones de lasláminas de METALDECK, las propiedades de la sección compuesta para seis espesores totalesde losa y la carga total sobreimpuesta que puede aplicarse para diferentes longitudes de luz libre.

Además se indican los límites de longitudes de luces a partir de los cuales se requiere la coloca-ción de apuntalamiento temporal durante la construcción y el límite de longitud de luz recomenda-do para minimizar el problema de vibración.

27

Se presentan tablas de ayuda para diseño con láminas de 2” y 3” de altura y para calibres 16, 18,20 y 22. Los cálculos se realizan para una relación modular N = 11, y para las propiedades de losmateriales indicados.

Debe hacerse énfasis que estas tablas conforman una guía para el diseño y que en ningún casodeben utilizarse como elementos definitivos de diseño.

El valor de carga sobreimpuesta admisible que se presenta en las tablas se ha calculado conbase en los requisitos de deflexiones admisible, esfuerzo admisibles en el acero para efectos deflexión, esfuerzo admisible de compresión en el concreto y resistencia de adherencia a cortante.

Por otro lado, no incluye ningún efecto especial como los mencionados en el numeral siguiente,no contempla el diseño por el método de resistencia última, ni la verificación de esfuerzos cortan-tes directos en el concreto.

En el Apéndice 5 – Ejemplos de Diseño, se incluyen dos ejemplos ilustrativos de los procedimien-tos que deben seguirse en el diseño y de la manera como pueden utilizarse las Tablas de Ayudapara Diseño.

3.4 FUNCIONAMIENTO COMO DIAFRAGMA.

Las losas construidas con el sistema METALDECK pueden utilizarse como diafragma de pisoque consiste básicamente en sistemas estructurales planos que tienen como objetivo principaldistribuir las cargas horizontales, generadas por efectos de viento o de sismo, a los elementosestructurales de soporte que hacen parte de un sistema aporticado o de un sistema a base demuros estructurales. Pueden considerase dos puntos de vista diferentes que son:

a. Utilizar como diafragma las láminas de acero solas, sin colocación del concreto.b. Utilizar como diafragma la losa completa (Lámina de METALDECK más el concreto) con la

consideración adicional de “diafragma rígido” en el plano utilizado comúnmente para distribu-ción de fuerzas horizontales a elementos de soporte.

En la primera de las alternativas se utilizan las láminas de METALDECK solas o con ciertosacabados tales como láminas sintéticas que sirven de acabado de piso, interconectado entre síde manera adecuada, para cumplir la función de diafragma.

Este es el caso de aplicaciones en ciertos tipos de vivienda o de utilización del sistema comodiafragma temporal durante la construcción de edificaciones particulares. En este caso es nece-sario revisar en detalle las conexiones entre las diferentes láminas, las conexiones del tablero deacero a la estructura de soporte, la resistencia del diafragma a las fuerzas cortantes actuantes enel mismo y la rigidez del diafragma de lo cual depende la distribución de las fuerzas a los elemen-tos de soporte.

El diseño detallado de este tipo de sistema está por fuera del alcance de este manual y puedeconsultarse por ejemplo en la referencia 5.

28

Por otro lado está la utilización de la losa compuesta del sistema METALDECK como “diafragmarígido” que es el criterio convencional utilizado en sistemas de losas equivalentes, generalmentecuando se trata de losas de concreto reforzado fundidas en el sitio y adecuadamente rigidizadasy conectadas al sistema estructural de soporte.

Al utilizar la losa compuesta como diafragma, el concreto que rellena los pliegues de la lámina deacero elimina la posibilidad de pandeos locales y pandeo en las esquinas. Sin la posibilidad depandeos locales en la lámina, el sistema resulta adecuado para transmitir fuerzas cortantesgeneradas por las fuerzas horizontales. Es necesario entonces diseñar cuidadosamente la co-nexión del diafragma al sistema estructural de soporte para garantizar una adecuada transmisiónde las fuerzas cortantes generadas.

El diseño del espaciamiento de los conectores a utilizar depende de la resistencia al corte deconector Qf y del flujo de corte último Su o fuerza cortante última por unidad de longitud, calculadaa partir del análisis de fuerzas.

La fórmula para el cálculo del espaciamiento promedio de conectores es la siguiente:

Donde:

e = Espaciamiento de diseño promedio para los conectores, (m).Qƒ= Resistencia al corte de los conectores, (Ton).Su = S • FS, Fuerza cortante última por unidad de longitud, (T/m).S = Flujo de corte o fuerza cortante promedio por unidad de longitud determinada para diseño,(T/m).FS = Factor de seguridad = 3.25 (véase la referencia 19).

Todo sistema de conexión, tales como soldaduras de punto o en cordón, tornillos, anclajes, rema-ches o cualquier tipo de sujeción proporcionará una resistencia al corte Qƒ determinada, la cualante la falta de datos proporcionados por el fabricante deberá investigarse experimentalmente.Algunas recomendaciones dadas están en las referencias 19.

En casos particulares deberá revisarse la capacidad del diafragma para transmitir las fuerzasgeneradas, también deberá considerarse la flexibilidad del mismo en la distribución de las fuer-zas a los elementos de soporte.

En el caso de conexiones a estructuras de concreto deberá despreciarse normalmente la posibletransferencia de corte que se presenta en eventuales áreas de contacto entre el concreto de lalosa y el concreto de los elementos de soporte. Deberá disponerse de un sistema de conexiónmecánico (pernos, varillas, anclajes o similar) que permita la transferencia de la totalidad de lafuerza de corte mayorada generada por las cargas horizontales de diseño.

Qƒe =

Su

<_ 0.80 m

291213

3.5 CONSIDERACIONES ADICIONALES.

Deben contemplarse aspectos adicionales a los anteriores en condiciones especiales de carga ode apoyo como son las siguientes:

3.5.1 CARGAS CONCENTRADAS

Para el caso de cargas concentradas de consideración, que podrían ser aquellas por encima de1 Ton, deben considerarse en el diseño la posibilidad de punzonamiento, el cortante verticaldirecto y el momento flector que produce la carga concentrada. En general podrían admitirsecargas superiores a 1 Ton, siempre y cuando se cumplan los siguientes requisitos:

a. Debe colocarse acero de distribución en la dirección perpendicular a la dirección de la láminade METALDECK en una cuantía no inferior al 0.2 % del área de concreto por encima de lacresta de la lámina.

b. Debe colocarse el acero negativo correspondiente a los momentos negativos existentes, ylos generados por la carga concentrada.

c. Debe existir suficiente espesor de concreto para resistir las fuerzas cortantes actuantes,tanto de punzonamiento como por efecto de viga.

d. La lámina de METALDECK de acero no se considera en el cálculo de la resistencia a mo-mento negativo.

e. La lámina de METALDECK de acero se utiliza únicamente para resistir los momentos positi-vos.

f. Deben utilizarse barras de acero corrugado o mallas electrosoldadas de acero para confor-mar el refuerzo principal de la losa.

Para mayores detalles en el diseño ante cargas concentradas de importancia puede consultarsela referencia 17.

3.5.1.1 Cargas de 1000 kilogramos ( 1 tonelada) o inferiores

Las cargas de 1000 kg o inferiores se consideran bajas y representan cargas ocasionales quepueden presentarse en pisos de oficinas o áreas de manufacturas.

Los códigos como el BOCA, SBCCI y el UBC citan las cargas de 1000 kg o inferiores que actúanen áreas de 0.25 m

2 (o menores) y establecen que se pueden seguir los siguientes procedimien-

tos para el chequeo de esfuerzos.

30

FIGURA 10CARGAS CONCENTRADAS

a) Esfuerzo cortante por punzonamiento

La carga se encuentra limitada a:

P = Carga concentrada en (kg)b1= Dimesión paralela al Metaldeck (cm)b2= Dimensión perpendicular a la luz del Metaldeck(cm)tc = Espesor de concreto sobre la cresta del Metaldeck (cm)ƒ’c = Resistencia a la compresión del concreto (kg/cm

2)

b) Cortante vertical

El esfuerzo cortante vertical V, que actúa en una sección paralela al apoyo y sobre un anchoefectivo be, debe tomarse como el mas pequeño de:

B

P

X

h

A

b1 b2

B

L

A

Xb1/2

2(b1 + b

2 +2tc) tc

P0.291 ƒ’c<

V =][L -( )x + b

2L

*1.6 P

h = Espesor total de la losa (cm)tc = Espesor de concreto sobre la cresta del METALDECK (cm)

d = Profundidad efectiva del METALDECK (cm)

be =b2 +11h ( )tcd

3

be =b2 + ( )43 X

Menor

L

311213

X = Distancia entre el apoyo y la carga concentrada

V*100be* Ac

< 0.295 ƒ’c

+tc 2.54 cm METALDECK 2”

3.81 cm METALDECK 3”tc +d =

El cortante vertical producido por una carga de diseño P, se encuentra limitado a:

V = Cortante Verticalbe = Ancho efectivoAc = Area de concreto disponible para resistir el cortante por metro de ancho donde A

c se obtiene

de la siguiente tabla:

Metaldeck 2”Ac (cm2/m)

Metaldeck 3”Ac (cm2/m)

Espesor Losa (cm)

10 591.9 ——

11 683.3 ——

12 776.5 669.0

13 870.9 742.30

14 935.0 818.29

15 1004.7 896.98

Para cargas móviles el cortante máximo se puede chequear con X = h; el mínimo valor X no debeser menor que el espesor del concreto h.

TABLA 4AREA DE CONCRETO DISPONIBLE

PARA CORTANTE

32

Losa de concreto Acero de retracción

Distanciadoresprefabricados

Distanciadores de concreto

Distanciadores con varillassoldadas o amarradas a lamalla de retracciónLámina de METALDECK

hd te

tc

dd

C) Distribución a flexión

La distribución a flexión debe ser calculada usando el menor valor obtenido de las siguientesecuaciones:

3.5.1.2 CARGAS MAYORES A 1000 KILOGRAMOS (1 tonelada)

Deben realizarse los mismos procedimientos y chequeos enunciados anteriormente para esfuerzocortante por punzonamiento y cortante vertical; donde la distribución de cargas se debe realizarde la siguiente forma:

El ancho efectivo de la carga bm esta dado por:

El ancho efectivo de la losa esta dada por :

be =b

2+11h ( )

tc

d3

be =b

2+ ( )4

3 X

Pero no debe exceder b2 + L* 2

3( )

bm = b2 + 2* tc + 2* tt

bm = Ancho efectivo de carga sobre crestas METALDECK

tt = Carga de acabado, de no poseer tt =0

b2 = Dimensión perpendicular a luz del METALDECK (cm)

tc = Espesor de concreto sobre la cresta del METALDECK (cm)

be = bm+2X( XL

1- )

be = bm+ ( XL

1- )43

X

be= bm+X ( XL

1- )

Luz Simple

Luz Contínua

Cortante

33

3.5.1.3 VIGAS CON CONECTORES

Diferentes pruebas realizadas en las universidades de Virginia Tech, Virginia University, IowaState, and Lehigh University demostraron que cuando una viga posee suficiente número deconectores de corte, la capacidad de momento último del Metaldeck puede ser alcanzada.

Las formulas tradicionales para esfuerzos últimos del concreto pueden se empleadas de la siguienteforma:

As = Area de acero del MetaldeckFy = Esfuerzo de Fluenciad = Distancia desde la fibra superior de concreto al centroide del Metaldeck.

Cv = Carga VivaCm = Carga MuertaL = Luz libre

La fuerza necesaria de anclaje, suministrada por los conectores de corte esta dada por la siguienteformula :

Aalma= Area del alma por metro de ancho.Abf = Area de acero del ala inferior, por metro de ancho.

Los valores de área de acero del Metaldeck (As), áreas del alma (Aalma)y ala inferior se encuentranen la siguiente tabla:

Distribuciónde acero

b2

bm

tt

tc

a =As*Fy

0.85*ƒ’c*b

Mn= 0.85 * As * Fy * d - a2( )

Mu =(1.6*Cv + 1.2 Cm)* L2

8

F = Fy*As - Fy*A

alma

2-ƒy*Abƒ

34

Metaldeck 2"

Metaldeck 3"

3.5.2 SECCIONES COMPUESTAS CON VIGAS DE APOYO.

Para la consideración especial de secciones compuestas entre vigas metálicas de soporte y elsistema METALDECK pueden consultarse cualquiera de las referencias 3, 5 y 14 donde se trataampliamente el tema. Para el caso en que se desee integrar una viga de concreto reforzado desoporte al sistema mismo METALDECK para conformar una sola sección (Viga “T”) puedeconsultarse igualmente la referencia 14 y el manual técnico de perfiles estructurales ACESCO.

3.5. 3. VIBRACIONES AMBIENTALES Y CARGAS DINAMICAS

El desarrollo de las grandes ciudades impone situaciones particularmente críticas en cuanto avibraciones se refiere y que deben considerarse en el diseño de cualquier tipo de entrepiso. Tales el caso de edificaciones de luces intermedias o grandes ubicadas en cercanías de una fuenteimportante de vibraciones ambientales y cimentadas superficialmente sobre suelos blandos.

La cercanía a fuentes importantes de vibraciones como pueden ser vías de alto tráfico o tráficopesado ocasional, canteras en explotación, aeropuertos, obras de pilotaje o compactación diná-mica cercana y en general cualquier tipo de trabajo o actividad que genere vibraciones es unaspecto que debe considerarse en el diseño del entrepiso.

Calibre As (cm2/m) Aalma (cm2/m) Abf (cm2/m)

22 (0.75 mm) 9.37 2.87 3.12

20 (0.90 mm) 11.37 3.49 3.79

18 (1.20 mm) 15.05 4.62 5.02

16 (1.50 mm) 18.99 5.82 6.33

Calibre As (cm2/m) Awebs (cm2/m) Abf (cm2/m)

22 (0.75 mm) 10.62 4.0 3.12

20 (0.90 mm) 12.88 4.85 3.79

18 (1.20 mm) 17.06 6.42 5.02

16 (1.50 mm) 21.52 8.10 6.33

35

En general el problema se vuelve crítico en zonas de suelos blandos los cuales tienden a ampli-ficar las señales ondulatorias que llegan. Aún en ciertos casos particulares el solo hecho decimentar la edificación sobre un suelo blando implica que ésta va a estar sometida a la presenciade vibraciones ambientales, provenientes incluso de fuentes lejanas, lo cual puede llegar a pro-ducir molestias e incomodidades a los ocupantes de la edificación.

Aunque el problema es difícil de cuantificar, en los casos en que sea probable la ocurrencia delfenómeno se hacen las siguientes recomendaciones:

a. Minimizar las luces libres máximas entre elementos de apoyo, tanto desde el punto de vistade la estructura de soporte como desde el punto de la placa misma.

b. Mantener la siguiente relación de las placas de entrepiso:

donde:

Le = Longitud de la luz libre, (m)

h = Espesor nominal fuera a fuera de la losa, (cm).

En algunos casos particulares esta relación deberá ser aún más exigente.

c. Tratar de considerar en el diseño la posibilidad de cimentaciones profundas.

Por otro lado la aplicación de cargas dinámicas durante lapsos prolongados como es el caso demotores, equipos para izaje, etc interfieren con la adherencia mecánica entre el concreto y lalámina que es lo que proporciona en últimas la capacidad de acción compuesta a través de losresaltes en la lámina de METALDECK. En algunos casos se ha utilizado acero de refuerzo en ladirección perpendicular a la luz y colocado (incluso mediante soldadura), en la parte superior delos nervios de la lámina colaborante tanto para mejorar la adherencia entre los dos materialescomo para distribuir de mejor manera las cargas concentradas actuantes.

3.5.4 VOLADIZOS

Para el diseño de voladizos, la lámina de METALDECK debe considerarse únicamente comoformaleta permanente para el concreto y deberá disponerse el refuerzo negativo (en la partesuperior de la losa) para que este absorba la totalidad del momento flector del voladizo (véase laFigura 11). El ingeniero estructural deberá dar el detalle de la posición y diámetro de las varillasde refuerzo.

100 Le

h< 25

36

Viga en concreto

Estructura deparqueadero

FIGURA 11SISTEMA METALDECK EN VOLADIZO

3.5.5 ESTRUCTURA DE PARQUEO

El sistema de losa compuesta con lámina de METALDECK de acero se ha utilizado con éxito enmuchas estructuras de parqueo en países como los Estados Unidos. Sin embargo se hacen lassiguientes recomendaciones especificas:

a. Las losas deben diseñarse como losa de luces continuas y deberá disponerse para efectoel refuerzo de flexión negativo en los apoyos.

b. Debe proporcionarse refuerzos adicionales al recomendado en el presente manual paraminimizar el agrietamiento producido por problema de retracción de flujo plástico y cambiosde temperatura, y para garantizar una mejor distribución de las cargas concentradas.

FIGURA 12ESTRUCTURA DE PARQUEO

3.5.6. PROTECCION DE LA LAMINA

La Lámina de METALDECK viene protegida con una capas de zinc que conforma el galvanizadoy que la protege de la intemperie y de los efectos normales del clima y del ambiente.

Refuerzo para flexiónnegativa Ancho de apoyo

Lámina deMETALDECK

Luzadyacente

Luz del voladizo

h

Cerramientodel tablero

Cerramientodel tablero

Viga sección cajón

37

Sin embargo, cuando se presentan situaciones de contaminación directa, efectos de climas ad-versos, ambientes marinos muy agresivos o cualquier situación extraordinaria que pueda gene-rar el deterioro de la lámina de acero, deben tomarse las precauciones necesarias para protegerel elemento durante toda la vida útil de la estructura. En el caso que no pueda garantizarse estasmedidas de protección, la lámina de METALDECK deberá utilizarse únicamente como formale-ta y la losa de concreto se reforzará adecuadamente con mallas o barras de acero para soportarla totalidad de las cargas actuantes.

3.5.7 RESISTENCIA AL FUEGO

De acuerdo con la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente - NSR 98, lossistemas de entrepiso para construcciones convencionales requieren una resistencia al fuegonormalizado según la norma ISO 834 de 1 hora para edificaciones con baja capacidad de com-bustión, tales como edificaciones para vivienda y otras, de 2 horas para edificaciones de riesgointermedio y de 3 horas para edificaciones de mayor riesgo de combustión como hospitales ybodegas donde se manejan elementos combustibles o explosivos.

El sistema para entrepiso METALDECK y en especial la lámina colaborante a que hace referen-cia este manual, ha sido sometida a ensayo para estudiar su resistencia al fuego por el “UnderwritersLaboratories Inc.” de Estados Unidos. El sistema hace parte del “Fire Resistance Directory” en elcual se consignan las resistencias al fuego establecidas para diferentes diseños de entrepisos ycubiertas, incluyendo los esquemas más populares y económicos como es el METALDECK.

Según las resistencias al fuego reportadas por el Underwriters´ Laboratories, el sistema encuestión con una losa de concreto de unos 5 cm de espesor alcanza resistencias de 3 horas conla recomendación de aplicar una protección con fibra tipo JN (ver referencia 26).

3.5.8 LAMINA DE METALDECK COMO PLATAFORMA DE TRABAJO.

La lámina de METALDECK puede utilizarse (sola sin la losa de concreto), para conformar unaplataforma de trabajo temporal o permanente. Esta plataforma estará sometida a tráfico de dife-rente tipo (personal, carretillas, maquinarias, etc) y podrá almacenar diferentes tipos de cargatransitorias o permanentes.

Para esta aplicación específica se requieren normalmente consideraciones especiales de dise-ño, algunas de las cuales se plantean en el Capítulo siguiente. Normalmente se recomiendancargas de diseño del orden de 250 Kg/m

2 para plataformas en entrepisos y de 150 Kg/m

2 para

plataformas en cubiertas. También se hacen recomendaciones sobre las luces máximas y sobreprotecciones especiales que deben tenerse en cuenta.

38

3.5.9 OTROS CRITERIOS

Existe gran variedad de usos del sistema METALDECK diferente a la losa en construccióncompuesta con el concreto. En estos casos los análisis y fórmulas presentadas pueden no servalidas y aparecen nuevos criterios de diseño que deben ser considerados de manera adicionala lo que se presenta en este manual. En estos casos se recomienda la revisión de la literaturaexistente, la consideración de condiciones especiales en el diseño y la realización de un progra-ma experimental para estudiar aspectos particulares referentes a la utilización especial que de-see dársele a las láminas colaborantes del sistema METALDECK.

39

CAPITULO 4

ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

4.1 MANEJO E INSTALACION DEL SISTEMA METALDECK

4.1.1 EMPAQUE, TRANSPORTE, RECEPCION Y DESCARGUE.

Los paquetes de láminas de METALDECK se arman con elementos de igual calibre y referencia,especificando cada longitud con una tarjeta diferente. En la medida que se prevea un ordena-miento de las láminas, por ejemplo por pisos de la edificación, los paquetes serán entregadospreviamente identificados.

Cuando las longitudes solicitadas mediante el formato de despiece sean superiores a 4.0 m, lospaquetes tendrán una capacidad máxima de 15 unidades; para longitudes menores de 4.0 m lospaquetes tendrán una capacidad de 25 unidades e irán zunchados longitudinalmente en losvalles extremos.

Las láminas de METALDECK se agrupan en paquetes que pueden llegar a pesar del orden de1.5 a 2.0 Ton. En caso de requerirse pesos menores o mayores para el manejo en obra debeespecificarse claramente en la orden de pedido. Cada lámina irá identificada con una marca entinta indeleble que indica el tipo de producto, calibre, espesor (mm), resistencia última en ´psi´ yla superficie sobre la cual debe colocarse el concreto.

Los paquetes de láminas se colocaran sobre estibas dispuestas en el piso del planchón del ca-mión de tal manera que no flecten ni deformen.

Para la entrega del material debe disponerse de un acceso adecuado a la obra y se debe contarcon personal entrenado para el manejo de las láminas. El acceso debe ser adecuado parasoportar el equipo de izaje y el camión de transporte. El equipo de izaje debe ser adecuado paraizar los paquetes de láminas y colocarlos en la estructura en el sitio previsto.

Todo el material debe contarse e inventariarse en el momento de la recepción. Cualquier diferen-cia debe indicarse claramente en la remisión para su posterior revisión. Debe notificarse cual-quier diferencia de manera inmediata al distribuidor.

40

FIGURA 13ESQUEMA DE LOS PAQUETES DE ENTREGA

4.1.2. ALMACENAMIENTO Y PROTECCION

El almacenamiento de los paquetes de láminas deberá realizarse en un sitio protegido de laintemperie y aislado del terreno natural. El apoyo de base debe ser preferencialmente sobreelementos de manera que se garantice su aislamiento del terreno natural. El sitio de almacena-miento debe estar adecuadamente ventilado para evitar condensación de humedad y debe man-tenerse a temperatura ambientes normales.

Cada lámina debe sujetarse convenientemente de manera que el viento no pueda levantarlas. Elsello indeleble debe ir siempre hacia arriba lo cual indica el sentido correcto de colocación de lalámina. En el caso de almacenamiento en la estructura misma que se construye debenseleccionarse sitios de almacenamiento sobre vigas principales cercanas a columnas o muros deapoyo. En ningún caso deben utilizarse como zona de almacenamiento pórticos no arriotrados oláminas de METALDECK no ancladas o arriostradas.

FIGURA 14EJEMPLO DE ALMACENAMIENTO DE LAS LAMINAS

Zuncho colocado en fábrica

Plástico como cubierta de protecciónZona libre paraventilación

Estructura en madera ó tubos ómaterial disponible en obra

Plástico de protecciónPlástico de protección

Bloque de madera sobre el piso y entreláminas, con inclinación para drenar encaso que el material se encuentre con agua

41

4.1.3 MANEJO E IZAJE

Cada proyecto en particular debe desarrollar su propio plan de montaje que incluye el manejo enobra, el izaje y la instalación de cada lámina en el sitio definitivo. La mayoría de las instalacionesse realizan en estructuras elevadas y existe siempre el peligro de caída. Deben tomarse todaslas precauciones para garantizar la seguridad de los trabajadores en altura. Todas las rutas yáreas de acceso deben estar monitoreadas permanentemente para evitar la presencia de equi-pos, materiales o desechos que puedan entorpecer el proceso de instalación. Debe minimizarseel tráfico de personas por las áreas de tránsito de las láminas.

El personal deberá utilizar en todo momento los implementos de seguridad necesarios para eltrabajo particular que se encuentra desarrollando.

Los bordes y las esquinas de la lámina son peligrosos por lo cual el manejo debe realizarlo solopersonal capacitado que esté consciente de los riesgos y peligros que se corren con el manejo dela lámina.

FIGURA 15MANEJO E IZAJE

La estructura debe estar lista al momento de la instalación de las láminas de METALDECK.Debe verificarse la nivelación y las conexiones de la estructura de soporte. Debe verificarse lapresencia de apuntalamiento temporal en caso de necesidad.

Los paquetes de láminas deben sujetarse en forma adecuada de manera que no se presenteninclinación excesiva durante el izaje, que puedan controlarse las rotaciones y movimientos delconjunto y que el sistema de izaje no dañe las láminas. La operación de izaje debe dirigirse ymanejarse en forma cuidadosa. Deben sujetarse cuerdas para el direcionamiento de la carga.Estas cuerdas deben sujetarse directamente a los paquetes. Nunca deben moverse los paqueteshalando desde las bandas de enzunchados. Si es posible deben apilarse los diferentes paquetesa lo largo de las vigas principales en pequeños conjuntos en lugar de almacenar todo el materialen un área concentrada. Debe advertirse claramente a los trabajadores encargados del

Gancho de la grúa

Bandas de izaje

Paquete deMETALDECK

Araña paraizar paquetes

42

movimiento de la carga que no la deben perder de vista hasta que ésta éste ubicada en formasegura sobre la estructura. La colocación final de los paquetes debe ser tal que los dos extremosdel mismo queden apoyados sobre una superficie uniforme y que ninguno de los extremosqueden en voladizo. Los paquetes deben posicionarse de manera que se facilite la distribuciónde las láminas y deben orientarse de manera que no haya necesidad de girar la lámina. Lasláminas sueltas a las que se les haya quitado el enzunchado deben asegurarse para evitar quesean llevadas por el viento.

4.1.4 INSTALACION

Todas las láminas de METALDECK deben tener la longitud de apoyo suficiente y el anclajenecesario para garantizar su estabilidad y apoyo durante la construcción. Todas las áreas quevayan a estar sometidas a tráfico pesado o repetido, cargas concentradas importantes, cargasde impacto, cargas de ruedas o similares, deben protegerse de manera adecuada medianteentablado o cualquier otro método aprobado para evitar sobrecarga y/o daño. Todos las láminasdañadas que tengan cualquier tipo de distorsión o deformación causado por prácticas construc-tivas deben repararse, reemplazarse o apuntalarse a satisfacción del interventor del proyecto,antes de la colocación del concreto.

Con el fin de conformar una plataforma segura de trabajo y para evitar daños en las láminas,éstas deben anclarse a los apoyos y los bordes de las láminas deben conectarse tan rápidocomo sea posible. Si se van a utilizar láminas para accesar el sitio donde se ha colocado elpaquete, éstas deben colocarse con apoyos en los extremos (nunca en voladizo) y deben sujetar-se al pórtico para evitar su deslizamiento. Cada zona de trabajo debe tener el menos 4 m deancho. Alrededor o al frente de cada paquete debe delimitarse una zona de trabajo de maneraque se tenga fácil acceso al material. De esta manera se puede ir extendiendo la plataforma detrabajo en la dirección deseada. En el plan de instalación debe definirse claramente los puntos deiniciación de la instalación y la secuencia de la misma. Siempre habrá al menos un trabajadorsobre el pórtico de apoyo de manera que a estos trabajadores debe garantizarseles una protec-ción contra caídas durante el montaje de las láminas de METALDECK.

FIGURA 16PLATAFORMA DE TRABAJO

METALDECK

Bloques de cemento

Plataformade trabajo

Conectores decortante

Viga

Guardera otestero

43

A medida que avanza la colocación de las láminas siempre habrá un borde que está libre o´suelto´. Este borde solo debe utilizarse para la colocación de la siguiente lámina. En general lostrabajadores deben mantenerse a una distancia mínima del orden de 1.5 m de los bordes de lalámina. Cuando se esté alineando el borde de la lámina el trabajador debe inclinarse, de maneraque se disminuya la posibilidad de caída. Una vez colocado un conjunto de láminas y tan prontocomo se posible deben protegerse todos los bordes y aberturas en la losa con cables, cuerdas,divisiones o cualquier dispositivo de alerta y protección. Los huecos pequeños en la losa debentaparse con un recubrimiento seguro y anclado para evitar su desplazamiento accidental.

La necesidad de apuntalamiento temporal durante la construcción debe investigarse cuidadosa-mente tal como se presentó en el capítulo anterior. En caso de requerirse, el apuntalamiento debediseñarse e instalarse de acuerdo con las normas aplicables y debe mantenerse en su sitio hastaque el concreto de la losa alcance el 75% de la resistencia a la comprensión especificada(10 días).

Cualquier otro grupo de trabajo debe mantenerse por fuera de la plataforma de trabajo y del áreainmediatamente por debajo de la plataforma de trabajo durante todo el proceso de montaje. De-ben tomarse las precauciones necesarias durante el corte de los zunchos para evitar que éstoscaigan directamente sobre personal o equipos adyacentes. Antes de la instalación de cualquierlámina debe instruirse a todo el personal sobre los aspectos de la instalación incluyendo lospeligros y riegos. Puede conseguirse información adicional en el Iron Workers InternationalAssociation (AFL-CIO), referencia 12.

Las láminas de METALDECK deben seleccionarse de manera que resistan por sí solas (antesde la colocación del concreto) al menos 250 Kg/m2 de capacidad como plataforma de trabajo. Sillegan a requerirse apoyos temporales para garantizar esta capacidad, estos apoyos deben colo-carse en su sitio antes de iniciar el proceso de montaje. Esta carga de 250 Kg/m2 no incluye elpeso propio de concreto, ya que se considera como una hipótesis independiente de carga.

Las láminas de cubierta no requieren en general tanta carga operacional (antes de la fundida delconcreto) como los tableros de entrepiso pero debe en general considerarse una carga de almenos 150 kg/m2. Si la lámina de cubierta no proporciona al menos esta capacidad debe colocar-se un entablado de refuerzo o deberá soportarse complementariamente durante el montaje.Todas las áreas sometidas a tráfico o al almacenamiento de material debe entablarse.

4.1.5 NOTAS DE SEGURIDAD

Las superficies de las láminas de METALDECK se vuelven muy resbalosas cuando se encuen-tran húmedas. Deben tomarse las precauciones necesarias cuando esto ocurra para evitar acci-dentes de trabajo.

En la Tabla 4 se resumen algunas recomendaciones de seguridad importantes para el manejo einstalación del METALDECK.

44

TABLA 5

MANEJO E INSTALACION DEL SISTEMA METALDECK

NOTAS BASICAS DE SEGURIDAD

1. Esté seguro que el aparejo de carga esté bien ajustado para mantener las cargas colgantes bien balanceadas.

2. No se pare bajo cargas que estén siendo levantadas.

3. Mantenga siempre las cargas a la vista.

4. Utilice señales de mano apropiadas para los operadores de las grúas.

5. Verifique los planos de montaje para descargar los tableros en la posicióny orientación correctas para evitar tener que girar los tableros.

6. Verifique que los paquetes estén seguros y estables antes de cortar lasbandas.

7. Ponga especial atención a láminas de una sola luz. Por ser más cortas sumanejo es más peligroso.

8. Cuando corte los zunchos de los paquetes, utilice las dos manos y aléjesedebido a que los zunchos están en tensión. Se recomienda utilizar protec-ción visual.

9. Ponga especial atención a unidades cortas o de una sola luz. Verifique quelas láminas esten firmemente sujetas antes de utilizarlas como plataformade trabajo.

10. Verifique que los cortes y aberturas en la losa estén adecuadamente prote-gidos, asegurados y señalizados.

11. Utilice líneas marcadas con tiza o similar para ubicar las estructura de so-porte, identificando en forma precisa la ubicación de la misma.

12. Esten alerta de los bordes afilados.

13. Los tableros húmedos son resbaladizos, coloque las precauciones necesa-rias.

14. Mantenga limpio el sitio de trabajo.

15. Utilice protección visual cuando esté cerca de trabajos de soldadura.

16. Se recomienda utilizar gafas de sol y protección contra quemaduras de solcuando se instalen láminas galvanizadas en días muy soleados.

17. Manténgase alerta todo el tiempo.

45

Nivel delconcreto

Tapas deMETALDECK

Vigas seccióncajón

Apoyo

Acero deretracción

Perno conectorde cortante

METALDECKtope a tope

4.1.6. OTRAS RECOMENDACIONES

Los tableros deben instalarse de acuerdo con los planos finales “Aprobados para Construcción”.La instalación debe llevarla a cabo personal calificado y entrenado. El punto de iniciación debeseleccionarse cuidadosamente para garantizar una adecuada orientación correcta del borde dela losa de entrepiso o cubierta.

Es muy importante mantener el alineamiento de los nervios o pliegues a lo largo de la estructura.Pueden utilizarse marcas alineadas a intervalos adecuados mediante tiza o deben utilizarse lámi-nas del mismo ancho efectivo para lograr trayectos rectos y largos de tablero.Usualmente las láminas de cubierta se dejan expuestas en la parte inferior. El alineamiento de losnervios debe ser paralelo a las vigas secundarias, en especial en la zona de la viga para evitaraspectos visuales poco estéticos.

De ser posible debe mantenerse el alineamiento de los nervios de manera que se garanticenviguetas continuas de concreto a través de bordes de láminas a tope, minimizando así las pérdi-das de concreto. Los nervios no alineados pueden causar problemas de cerramiento que puedeninterrumpir el diseño de la losa. Un alineamiento adecuado puede lograrse únicamente si cadauna de las láminas de acero se ajusta adecuadamente a medida que se va colocando. Erroresacumulados en el ancho de cubrimiento de las láminas a lo largo de una dirección especifica nopuede corregirse con las últimas láminas del tramo.

La experiencia en el sitio ha demostrado que la frecuencia en las marcaciones para el posiciona-miento determina la precisión en el alineamiento de los nervios y pliegues. Estos esfuerzosmínimo en el momento de la colocación de los tableros elimina la necesidad de correccionescomplicadas en el sitio de instalación.

En la medida de lo posible las láminas de METALDECK deben juntarse a tope en los apoyos. Nose recomienda en general realizar traslapos en el borde del apoyo debido a las dificultades quegeneran los resaltes y las diferencias en el perfil que impiden un buen contacto entre las superfi-cies de metal.

Son aceptables en general brechas en los bordes colocados a tope y no es responsabilidad delfabricante que se logre el empalme perfecto.

FIGURA 17APOYO DE LAMINA CON BRECHA EN LOS BORDES

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4.2. ANCLAJE DE LAMINAS DE METALDECK

4.2.1 REQUISITOS BASICOS

Para que la lámina pueda cumplir con las funciones para las que fue diseñada y para que sirva deplataforma de trabajo debe sujetarse y anclarse de manera adecuada a la estructura de soporte.Normalmente la lámina se utiliza como parte del sistema de arriostramiento principal y el patróny método de sujeción se ha seleccionado para proporcionar una resistencia y rigidez determina-da en el plano de la losa (véase numeral 3.3). No debe permitirse la sustitución en el patrón otipo de sujeción sin la aprobación directa del diseñador.

Las láminas con luces mayores a 1.5 m deben tener los traslapos laterales y los bordes perimetrales(a las vigas de soporte perimetral) unidos a la mitad de la luz o intervalos de 1 m, la que seamenor.

Este anclaje o sujeción de los bordes perimetrales al ala superior del elemento estructural desoporte o a la superficie de apoyo directamente puede requerirse para proporcionar estabilidadlateral a la lámina. Sin embargo la función principal es la de anclar la lámina a la estructura ypermitir su utilización como plataforma de trabajo.

Las sujeciones de las láminas al marco de la estructura puede realizarse mediante tornillos autoperforantes o sujetadores colocados con pistolas neumáticas o eléctricas, mediante sistema defijación por pólvora, sistemas epóxicos, anclajes mecánicos o soldadura. El apoyo de bordemínimo para el tablero debe ser de 4 cm. Si el apoyo de borde es menor que 4 cm debeproporcionarse sujeción adicional y debe verificarse la capacidad de carga del borde de la lámina.

Para láminas que deseen traslaparse en el borde como es el caso de láminas de cubiertas, laubicación del traslapo de borde debe ajustarse de manera que el centro de la porción traslapadaquede sobre el apoyo o, cuando esté soportada por vigas en celosía, deberá quedar sobre unelemento de la cuerda superior.

Las herramientas eléctricas pueden ser utilizadas únicamente por operadores con licencia; lasherramientas neumáticas pueden ser utilizadas por operadores entrenados que conozcan losprocedimientos de seguridad.

Cuando únicamente se utilizan soldaduras como sistema de unión y anclaje, deben colocarsepuntos de soldadura de 5/8” de diámetro nominal o equivalente en todos los nervios de borde yun número suficiente de nervios interiores hasta proporcionar un espaciamiento promedio máxi-mo de 30 cm. El máximo espaciamiento entre puntos adyacentes de sujeción no debe exceder45 cm. Puede utilizarse igualmente soldadura en filete con longitud mínima de 2.5 cm en cadapunto. Si se colocan pernos de corte soldados en su sitio con equipo especial (de acuerdo conAWS D1.1) pueden servir como puntos de soldadura para sujetar la lámina al marco de apoyo.

471213

4.2.2. SUJECIONES A ESTRUCTURAS DE ACERO

Para sujetar la lámina de METALDECK al marco estructural pueden utilizarse tornillosautoperforantes que se colocan con pistolas eléctricas especiales. Estas pistolas de tornillosestán equipadas con un embrague y un localizador de la profundidad para evitar la aplicación detorque excesivo. Los tornillos son # 12 de 1/4 de pulgada de diámetro con una punta especialperforante seleccionada de acuerdo con el espesor total de metal (Lámina más marco) que deseaconectarse.

Las herramientas neumáticas operan normalmente a una presión de aire predeterminada consis-tente con los requerimientos de sujeción del anclaje de la lámina. El aire se suministra medianteun compresor equipado de regulador para controlar y limitar la profundidad del anclaje. Losanclajes tienen una cabeza plana en el extremo de empuje y una punta en forma de balín en elextremo de penetración. Una variedad de tamaños están disponibles para cumplir los requeri-mientos de penetración del espesor del acero.

También pueden utilizarse sistemas de pistola y fulminantes en los cuales se fijan clavos deacero mediante pólvora. Se utilizan normalmente para espesores totales de lámina desde1/4”hasta 1/ 2” y la longitud de los clavos es normalmente de 5/8”.

4.2.3 SUJECIONES A ESTRUCTURAS DE CONCRETO

Cuando la estructura de soporte consista en una viga o muro de concreto reforzado o mampos-tería reforzada pueden utilizarse sistemas equivalentes a base de pistolas y pólvoras en el cualse utilizan clavos de 1” hasta 3” de longitud.

También pueden utilizar sistemas a base de epóxicos de pega en los cuales se perfora la láminay el apoyo de concreto con broca de tungsteno o diamante, se limpia el orificio con soplador ocepillo de cerda metálica, se inyecta la mitad del hueco con el mortero epóxico y se coloca lavarilla, perno o anclaje dejándolo curar durante unas pocas horas para garantizar un buenagarre. Para varillas de 1/2” diámetro e inferiores, el hueco debe tener 1/16” adicional aldiámetro de la varilla y para varillas de diámetro superior a 1/2” el diámetro del hueco será 1/8”superior al de la varilla. La profundidad de la perforación será de 4 a 12 veces el diámetro de lamisma con un valor recomendado de 9 veces el diámetro.

Finalmente existe gran variedad de anclajes metálicos mediante los cuales, luego de la perfora-ción, se instala el anclaje y luego se colocan varillas roscadas o tornillos roscados que sirven deanclaje final.

4.2.4 SOLDADURAS

Las soldaduras deben ser realizadas por personal calificado durante condiciones de tiempoadecuadas. Una soldadura de calidad en una lámina delgada requiere experiencia y la selección

48

del amperaje y los electrodos adecuados. En la Figura 18 se presenta un procedimiento para unensayo de control de calidad de la soldadura. Toda soldadura debe realizarse de acuerdo con elStructural Welding Code. AWS D1.1 o D1.3.

En términos generales no se recomienda la utilización de soldadura como método de sujeción oanclaje en láminas con espesores de 0.028 pulgada (calibre 22) o menores. Si se hace absolu-tamente necesario se recomienda la utilización de arandelas para soldadura sólo para espeso-res de láminas de 0.028 pulgadas (calibre 22) y menores. No deben utilizarse las arandelas paraespesores mayores que las 0.028 pulg (calibre 22).

Una soldadura correcta requiere un adecuado contacto entre los metales. Por esta razón no serecomienda el traslapo de las láminas debido a la presencia de los resaltes para la transferenciade cortante. Por la misma razón, los ojaletes para ganchos de suspensión que incluya el tableroy que queden en la superficie de contacto con el acero estructural de soporte deben aplanarse oeliminarse.

Debido a que la mayoría de los trabajos de construcción se realizan al aire libre, la ventilaciónpara los trabajos de soldadura es normalmente adecuada. Sin embargo, para áreas cerradasdebe proporcionarse ventilación complementaria. Una ventilación adecuada es extremadamenteimportante cuando se estén soldando láminas galvanizadas. Todos los trabajadores involucradosen las operaciones de soldadura deben utilizar protección visual.

Los trabajos de soldadura no deben realizarse cerca de ningún tipo de material combustible.Chispas del proceso de corte o saldadura pueden producir incendios. Las condiciones en lossitios de construcción están sujetos a cambios rápidos. Los trabajos de soldadura pueden serseguros en un área determinada y en seguida, con la traída de combustible, el área se convierteen no segura. El supervisor de obra debe evitar que se almacenen materiales combustibles enáreas donde van a realizarse trabajos de soldaduras o en cercanías de las mismas. Es importan-te mantener una vigilancia permanente en estas áreas y en las zonas inferiores correspondien-tes.

FIGURA 18PROCESADO DE CONTROL DE CALIDAD DE SOLDADURA

Columna de acero u otromiembro estructural

Puntos de soldadura

Fuerza en el plano

Lámina de METALDECK

Angulo estructural o canal usadocomo soporte y base para lasoldadura

Anclaje rígido a lacolumna

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Nota de la figura # 18: Mediante un ensayo de obra muy simple consistente en colocar un par de soldaduras en dosvalles adyacentes en un extremo de la lámina puede realizarse un chequeo preliminar del tipo de soldadura y máquinautilizados y de las calificaciones del operador. Una vez instalado el tablero de la manera indicada, el borde opuesto delmismo debe someterse a una rotación como se indica, lo cual somete a cortante a los puntos de soldadura. Si ocurreseparación sin que se evidencie un sobreesfuerzo aparente en el perímetro externo de la soldadura pero sí en el plano dela lámina con la estructura, puede indicar tiempo insuficiente de soldadura y mala fusión con la lámina inferior. Una fallaalrededor del perímetro externo de la soldadura, mostrando un sobreesfuerzo dentro del panel pero con la soldadurasujeta aún de la lámina inferior, indicaría una soldadura de mejor calidad.

4.2.5 PERNOS DE CORTANTE

Los pernos de cortante soldados en su sitio con equipo especial (AWSD1.1) se instalan normal-mente después de haber colocado las láminas que conforman la plataforma de trabajo. Por lotanto es necesario que la plataforma esté adecuadamente sujeta a la estructura antes de instalarlos pernos.

FIGURA 19DETALLE DE SOLDADURA DE PERNOS

Los pernos de cortante pueden soldarse a través del doble espesor de metal de láminas celula-res. (Nota: si el espesor de la lámina es mayor que el calibre 16 debe consultarse al fabricantesobre los procedimientos de instalación). Los pernos de cortante, al igual que todos los otrostipos de sujetadores, deben instalarse de acuerdo con los planos de diseño.

METALDECK

Pernos conectores de cortantessoldados a la viga

Apoyo mínimo 5 cmPuntos de soldadura 9 cm mínimo

Tapas de METALDECK

Viga sección cajón

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4.2.6 CONEXIONES DE BORDE

El sistema METALDECK requiere conexiones en los traslapos de borde de las láminas normal-mente para luces mayores que 1.5 m. Estas se llaman comúnmente conexiones de borde ofijadores de ala. Las conexiones más utilizadas son tornillos autoperforantes, soldaduras o rema-ches. Normalmente se utilizan tornillos del tipo autoperforante desde el # 8 hasta los de 1/4” dediámetros. Pero en general no se recomiendan los tornillos con diámetros menores que el # 10.El instalador debe asegurarse que la lámina inferior esté firmemente ajustada contra la láminasuperior. De nuevo deben utilizarse pistolas especiales para evitar el toque excesivo.

La instalación de remaches en forma manual para conexiones de borde requiere la utilización deuna herramienta remachadora especial. El proceso requiere que el trabajador ajuste la posiciónde su propio peso de manera que la parte superior de la lámina permanezca nivelada a través dela unión. Debido a que la calidad de la sujeción con base en remaches depende de la fuerza ycuidado del operador de la herramienta, es importante que se desarrolle un método consistente yde calidad. Los dispositivos eléctricos automáticos se utilizan raramente en este tipo de trabajospero no deben descartarse como método de conexión.

Si se desea utilizar soldadura en los traslapos de borde se requiere un buen contacto entre losmetales. Normalmente se presentan perforaciones por quemado y el inspector no debe sorpren-derse de encontrarlas en el tablero. La soldadura desarrolla su resistencia mediante agarre alre-dedor de su perímetro. Una buena soldadura debe tener al menos el 75% de su perímetrotrabajando. En ocasiones se especifican soldaduras en los traslapos de borde para láminas consistemas especiales de conexión en los bordes (véase la Figura 20 para comentarios al respec-to).

En la Figura 21 se presentan detalles típicos de soldaduras en los traslapos de borde cuando sellega a la zona de los apoyos.

No se recomienda aplicar soldaduras en los traslapos de borde para laminas con espesores de0.028 pulgadas (calibre 22) o menores. Nunca deben utilizarse arandelas para soldaduras en lostraslapos de borde entre apoyos.

FIGURA 20SOLDADURAS EN LOS TRASLAPOS DE BORDE

Esta es una soldadura dificil de reali-zar. La lámina interna debe quedarembebida en la soldadura.

Puede aplicarse soldadura desde elcostado (después de ajustar la lámi-na) si la cresta de la lámina no inter-fiere con la barra.

Resulta muy difícil colocar una solda-dura de filete en una lámina calibre22 o más liviana. Dos puntos desoldaura en general son más fácilesde colocar y pueden ser igualmenteeficientes.

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FIGURA 21SOLDADURAS EN LOS TRASLAPOS DE BORDE EN APOYOS

Al igual que en el proceso de soldadura al marco, resulta indispensable una ventilación adecuaday debe prohibirse trabajos de soldaduras cerca de materiales combustibles.

4.3 LAMINAS DAÑADAS Y PERFORACIONES

4.3.1 GENERALIDADES

Los daños que le ocurran a las láminas y las perforaciones que deban realizarse a las mismastienen mucho en común: su ubicación y tamaño no se conoce con anticipación. Generalmente eldiseñador sabe en qué área de la losa deberá atravesar un ducto de aire o aproximadamentedonde pasará un conducto de líneas telefónicas. Pero no puede saber qué tan grande será eltamaño de la perforación a realizar. Esta falta de información hace difícil prever el tipo de refuerzoa colocar si es que se requiere o cómo debe repararse un tablero dañado. Las especificacionesen general reflejan esta falta de información. Por ejemplo la especificación S.D.I, (referencia 22)establece al respecto que “las aberturas que no se muestren en los planos de montaje, talescomo las requeridas para ductos, conductos, tuberías, ventilación, etc., deben recortarse (y refor-zarse en caso necesario)…”. Deberá consultarse al diseñador con respecto a los requerimientosde refuerzo y se presentarán los detalles en los planos de diseño.

Los daños en la lámina presentan problemas similares. El requerimiento general consiste enque “deben reemplazarse todas las láminas dañadas”. El constructor debe tomar la decisión dequé constituye una lámina dañada considerando simultáneamente el retraso en que se incurre sise decide reemplazar determinadas láminas. Cuánto daño puede tolerarse depende de conside-raciones arquitectónicas y estructurales. Si la parte inferior del tablero va a quedar expuesta a lavista resulta inadmisible prácticamente cualquier tipo de daño visible. Sin embargo en muchoscasos la parte inferior del tablero estará oculta bien sea por el cielo raso o por ductos o instalacio-nes y por lo tanto la preocupación principal recae en el comportamiento estructural y no tanto enla parte estética.

La soldadura debefundir ambas láminas

Cuando el borde entrante de traslapos de borde plano seamuy corto para soldadura de punto de d = 5/8” puede utilizar-se una soldadura de filete de 1 1/2”

Lámina de apoyo

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4.3.2 LAMINAS PARA CUBIERTA

Para láminas de cubierta de 2” como de 3”o donde exista perforaciones o daños menores a 15cm, no es necesario utilizar refuerzo adicional. Un hueco o abolladura de este tamaño no afectasignificativamente la capacidad de carga de la placa y de todas maneras en la mayoria de loscasos se tiene una capacidad de carga mayor a la necesaria. El comportamiento de la placa deMETALDECK como diafragma tampoco se ve afectado.

Para perforaciones o daños de hasta 20 cm se debe colocar una platina de 1.2 mm y llevarlahasta los nervios adyacentes a la perforación. En el caso de perforaciones o daños de 20 cm a 30cm es recomendable utilizar una platina de por lo menos 1.5 mm. Para perforaciones más gran-des es necesario revisar la capacidad del METALDECK en voladizo y contar con un diseño porparte de un ingeniero calculista.

Las siguientes son excepciones a las recomendaciones dadas anteriormente:

1. El hueco puede estar localizado en un sitio tal que la lámina puede, en forma segura, funcio-nar como voladizo desde cada uno de los apoyos adyacentes.

2. Un grupo de huecos puede estar tan cerca el uno del otro que se requiere un marco estructu-ral de apoyo.

FIGURA 22REPARACIONES EN LAMINA

Soldadura o anclaje separadosmáximo a 20 cm.

Platina

Platina

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4.3.3 SUMIDERO O COLECTOR

Un caso especial de penetración en la cubierta son los sumideros colectores (Sump Pans). Siéste está adecuadamente sujeto, transferirá la carga del tablero que reemplaza. También traba-jará como un colector para transferir las cargas a las láminas adyacentes no cortadas.

Voladizo

PerforaciónLa aleta de la cubierta finalizaen este soporte

Instalar canales de refuerzocomo se muestra en la gráfica

Lugar de trabajo inestable alfinal de la cubierta

Cubierta Perforación

NOTA: Para perforaciones φ - 15 cm o menos no se requiere esfuerzo o se utiliza el mínimo,platino de 1.2 mm.

METALDECK

Canal o varilla de refuerzomínimo 0.90 cm

Corte hacia afuera para ductos Canal o varilla de refuerzo

FIGURA 23DETALLES DE SUMIDERO O COLECTOR

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En la referencia 11 se presentan detalles para el calculo de este tipo de penetración.

4.3.4 LAMINAS PARA ENTREPISOS

Antes del vaciado del concreto, el contratista debe inspeccionar las láminas para determinaráreas que puedan estar dañadas o aplastadas y que puedan requerir apuntalamiento temporalmientras se coloca el concreto.

Las áreas que presenten pandeo durante el vaciado, probablemente se debe a daños previos,luces mayores que las previstas o apilamientos excesivo del concreto. El pandeo de las láminasno afecta necesariamente la capacidad de la losa para cargas vivas. Ensayos realizados en WestVirginia University, demuestran que en las láminas pandeadas a propósito no se produce unapérdida significativa de la capacidad portante de la losa para efectos de las cargas vivas.

Debido a que los daños a las perforaciones en las láminas pueden afectar la capacidad delsistema para soportar el concreto, cualquier daño o perforación debe evaluarse antes del vacia-do del concreto. Las láminas para entrepiso al igual que las cubiertas pueden analizarse en es-tos casos como voladizos. En la figura 24 se presenta un método para el cálculo de la luzadmisible para el voladizo.

El método recomendado para la conformación de aberturas y pases consiste en impedir laentrada de concreto al sitio donde va a quedar la abertura y una vez el concreto fragüe lo su-ficiente, cortar el sobrante de la lámina. Por otro lado existen diversos equipos menores yherramientas para cortar la lámina sin dañar los bordes. Deben minimizarse las aberturas que serealicen después de fundido el concreto utilizando taladros para toma de núcleos de concreto.

Este método tiene el inconveniente de no prever la presencia de refuerzo. Por tal razón debenminimizarse el número y diámetro de perforaciones con este sistema. El diseñador determinarála necesidad de barras de refuerzo o malla adicional alrededor de las aberturas en la losa cuandoéstas se planifiquen previamente al vaciado del concreto.

15 cmmínimo

15 cmmínimo

Variable

METALDECK

30 cmmáximo

Soldadura E 6011 entodo el contorno

Platina derefuerzo de 1.8

Perforación

15 cmmínimo

15 cmmínimo

FIGURA 23ªDETALLE PERFORACIONES HASTA 30 cm PERPENDICULARES AL METALDECK

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FIGURA 24VOLADIZOS MAXIMOS PARA TABLEROS DE ENTREPISO

Notas:

1. Esfuerzos admisibles a flexión de 1400 kg/m2 con la carga de concreto + lámina + 100 kg/m2,ó concreto + lámina + 300 kg/m de ancho de carga concentrada, la que sea peor.

2. Deflexión admisible del borde libre (con base en un voladizo empotrado en el extremo) de 1/120 de la luz del voladizo bajo la carga de concreto y la lámina.

3. Se asume un ancho de apoyo de 9 cm para verificación de contacto en el alma, para la cargade concreto + lámina + 100 kg/m2 sobre las luces en voladizos y adyacentes.

Refuerzo para flexiónnegativa Ancho de apoyo

Lámina deMETALDECK

Luzadyacente

Luz del voladizo

h

Cerramientodel tablero

Cerramientodel tablero

Viga sección cajón

FIGURA 23b

DETALLE PERFORACIONES HASTA 60 cm PERPENDICULARES AL METALDECK

60 cm máximaabertura

Perforación30 cm máximaabertura

Lámina METALDECK

Canal U 100 x 40 x 7.5 mmextendido y soldado hasta 2 crestasa cada lado de la perforación.

Diámetro hasta 20 cm, platina de 1.2 mm (min.)

Diámetro hasta 30 cms, platina de 1.5 mm (min.)

Diámetro mayor de 30 cm, se debe chequear la ca-pacidad en voladizo del METALDECK, su diseñodebe ser realizado por un ingeniero calculista.

Se requiere que en todas las aberturas se limite elpaso del concreto.

Se puede utilizar también platinas o varillas para re-forzar la lámina donde se hizo el orificio.

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4.3.5 OTROS REQUISITOS Y RECOMENDACIONES

Otros requisitos y recomendaciones generales son los siguientes:

• Las perforaciones por quemado en los traslapos de borde de la lámina causado por soldadu-ras, están en general lo suficiente espaciada entre sí para no causar problemas.

• Las perforaciones por quemado cercanas a apoyos intermedios no deben producir una pér-dida significativa de resistencia a menos que se remueva un área total mayor que la de unhueco de 15 cm de diámetros. Estas perforaciones por quemados se producen normalmentecuando el soldador está buscando el elemento estructural que no está a la vista. Por estarazón se recomienda la utilización de marcas con tiza.

• Las abolladuras pequeñas tales como las producidas por el paso de personas, no produciránen general problemas estructurales. Sin embargo si las abolladuras cubren un buen porcen-taje del área, resulta preferible sujetar el material del aislamiento o cualquier otro dispositivocolgante mediante sujetadores mecánicos en lugar de adhesivos. El diseñador debe aprobarcualquier cambio en el sistema de sujeción.

• Debe mantenerse una vigilancia permanente para detectar y corregir cualquier punto débilen la cubierta que pueda producir la rotura de los materiales de aislamiento bajo la carga delas personas.

• El Tablero debe inspeccionarse para garantizar una sujeción adecuada en los apoyos y enlos traslapos de borde. Los traslapo de borde deben estar firmemente conectados paraevitar que se separen durante el vaciado del concreto.

• El concreto proporciona un ambiente alcalino que impide la corrosión. Debido a que la mayo-ría de las aplicaciones del sistema es en áreas interiores secas no se requiere generalmentela pintura en obra de áreas quemadas, cortadas o raspadas. Cualquier requerimiento determinado o protección debe quedar incluido en las especificaciones de construcción debidoa que el diseñador establece el terminado final de la lámina que se requiere de acuerdo conel ambiente en que estará ubicado.

• Después de instalada adecuadamente, la lámina de entrepiso funciona como una plataformapara diferentes trabajos. La lámina debe haber sido diseñada para que proporcione unacapacidad de carga como plataforma de trabajo de 100 kg/m2 o 300 kg en 1metro de ancho.Si el constructor estima que las cargas sobre la plataforma pueden sobrepasar esta cargalímite, deben tomarse las precauciones necesarias para garantizar la resistencia de las lámi-nas al aplicar las cargas previstas.

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4.4 MANEJO Y COLOCACION DEL CONCRETO

4.4.1 LIMPIEZA DEL TABLERO

Los residuos de los zunchos de los paquetes de láminas, los restos de la madera y los desper-dicios de lámina deben recogerse y retirarse de la plataforma de trabajo todo los días para nogenerar riesgos innecesarios. No deben dejarse tiradas herramientas sueltas. Los residuos delproceso de soldadura de los pernos deben separarse del perno mismo y todos los residuosdeben retirarse de la plataforma antes de la colocación del concreto.

Todas las personas involucradas en los trabajos de construcción deben cooperar para almacenaradecuadamente los materiales combustibles y debe retirarse la basura que pueda generar ries-gos de incendio.

Absolutamente ninguna lámina debe permanecer suelta al final del día de trabajo. Cualquierpaquete usado parcialmente debe asegurarse firmemente para evitar que sea llevado por elviento.

4.4.2 VACIADO DEL CONCRETO

Antes del vaciado del concreto, el constructor debe estar seguro que toda la plataforma estácompleta y adecuadamente sujeta de acuerdo con los planos aprobados para el montaje y queexiste el soporte necesario en todos los bordes. Las áreas dañadas deben repararse o aceptar-se oficialmente. Todos los residuos de soldadura deben desprenderse y retirarse de los pernos.Deben retirarse todos los residuos y desperdicios. Todo el refuerzo, los alambres y las barrasdeben estar asegurados adecuadamente en su sitio. El encargado del concreto debe revisarcuidadosamente los requerimientos de apuntalamiento y verificar que todos los soportes esténajustados adecuadamente en su sitio.

El concreto debe vaciarse desde un nivel bajo para evitar el impacto sobre las láminas. Debecolocarse de manera uniforme sobre la estructura de soporte y debe espaciarse hacia el centrode la luz. El concreto debe colocarse en una dirección tal que el peso se aplique primero sobrelas láminas superior en el traslapo de borde, disminuyendo así las posibilidades de una separa-ción de los bordes de las láminas adyacentes durante el vaciado. No debe permitirse laagrupación de trabajadores alrededor de la zona de colocación del concreto.

Si se utiliza carretilla para la colocación del concreto deben utilizarse entablados sobre loscuales se concentrará todo el tráfico. No debe permitirse por ningún motivo el tránsito de carre-tilla o elementos pesados sobre la lámina misma de acero sin la colocación previa de entabladosadecuados. El entablado debe tener la rigidez suficiente para distribuir las fuerzas concentradasa la lámina del tablero sin causar daños o deflexiones excesivas.

Deben evitarse los daños en el tablero producidos por el manejo de las barras de refuerzos o poruna colocación poco cuidadosa.

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El vaciado de concreto en luces simples requiere consideraciones especiales debido al espaciolimitado con que se cuenta. Por ejemplo, entre núcleos de ascensores se presenta comúnmentela situación de luz simple y es presumible que se tenga en estos sitios una colocación de concretomenos controlada. La selección del calibre de la lámina para estos sitios se basa comúnmente enuna carga debida al peso propio de concreto aumentada hasta en un 50%.

Alternativamente puede especificarse un apuntalamiento adicional. Aunque los anclajes y co-nexiones de las láminas son importantes en todas las condiciones de luces, éstas resultan devital importancia en luces simples. Los anclajes y las conexiones deben revisarse cuidadosa-mente en estos casos.

FIGURA 25FORMA Y COLOCACION DEL CONCRETO

A medida que se coloca el concreto, tanto la lámina como la totalidad del marco de soporte sedeflectan. Las cantidades de concreto y las cargas deben calcularse en general teniendo encuenta estas deflexiones.

Cuando el conjunto de láminas se ha diseñado para que actúe como un diafragma a cortantedurante la construcción, esto debe indicarse claramente en los planos. Se debe alertar a losconstructores sobre la función de arriostramiento que cumple estos paneles y que su remociónestá prohibida a menos que se diseñe y proporcione un sistema de arriostramiento complementa-rio. Los anclajes que se utilicen alrededor de aberturas reforzadas deben ser los mismos, y conlos mismos espaciamientos aproximados, que el espaciamiento aproximados, que el espaciamientoutilizado para sujetar las láminas al marco de apoyo.

Forma incorrecta Forma correcta

Forma incorrecta Forma correcta

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Si las láminas deben funcionar como diafragma durante la construcción, debe tenerse en cuentaque el diafragma no es efectivo hasta que las unidades de las láminas están totalmente conecta-das. De esta manera, si por alguna razón se interrumpe la instalación de las láminas en laplataforma, debe proporcionarse un arriostramiento temporal.

4.4.3 OTRAS CONSIDERACIONES

Para las consideraciones constructivas adicionales referente a la losa de concreto reforzado talescomo compactación, curado, colocación y sujeción del refuerzo, etc., deberá seguirse los requi-sitos y recomendaciones dados por el título C- Concreto Reforzado del Código Colombiano deConstrucciones Sismo Resistentes (referencia 1).

60

en blanco

REFERENCIAS

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2. AISC, “Specification for the Desing”, Fabrication and Erection of Structural Steel for Building.

3. AISI “Specification for the Desing of Cold Formed Steel Structural Members”, 1986.

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8. Easterling, S., Poster, M.L., “Steel – Deck Reforced Concrete Diaphragms I”, Journal of theStructural Engineering, Vol 120, No. 2 Febrero 1994.

9. Easterling, S., Poster, M.L., “Steel – Deck Reforced Concrete Diaphragms I”, Journal of theStructural Engineering, Vol 120, No. 2 Febrero 1994

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11. Iron Workers International Association (AFC-CIO).

12. Lutrell, L.D., “Steel Deck Institute Diaphragm Desing Manual”, DDMO2. Steel Deck Institute,Canton, Ohio.

13. Nilson, A.H., Winter., G “Diseño de Estructuras de Concreto”, Editorial McGraw Hill, 1993.

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62

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63

APENDICES

APENDICE 1

PROPIEDADES DE LAS LAMINAS DE METALDECK

TABLA DE PROPIEDADES METALDECK 2"

PROPIEDAD DEL PANELCALIBRE ESPESOR PESO Is Ss (+) Si (+) Ss (-) Si (-) As

mm kg/m cm4/m cm3/m cm3/m cm3/m cm3/m cm2/m 22 0.75 6.97 47.41 17.85 19.11 15.25 17.19 9.37 20 0.90 8.89 57.22 21.34 22.96 19.52 20.75 11.37 18 1.20 11.83 76.20 28.23 30.48 27.90 28.55 15.05 16 1.50 14.70 95.32 35.00 37.96 34.78 36.72 18.99

PROPIEDADES DE LA SECCION COMPUESTA

10186.70353.40111.9051.70

1006.00591.90

11204.83435.04128.5757.12

1118.00683.35

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 2" cal 2212

234.70564.30155.1067.50

1209.00776.50

13251.23678.11175.7474.18

1280.00870.96

14282.70835.50205.1084.20

1331.00935.00

15297.63985.61229.6392.05

1362.001004.76

Espesor Total de losa (cm)

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 2" cal 1810

191.40472.70128.1074.90

1109.30591.90

11210.14559.04146.5877.79

1223.00683.35

12239.40763.70177.9099.10

1336.90776.50

13256.54869.26199.03100.70

1451.00870.96

14287.401144.30236.30125.00

1564.40935.00

15302.94

1264.56259.47124.88

1678.001004.76

Espesor Total de losa (cm)

10188.40398.10118.1060.00

1035.00591.90

11206.93512.22138.7470.09

1124.00683.35

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 2" cal 2012

236.40639.30164.0078.90

1213.00776.50

13253.33802.54190.0591.43

1300.00870.96

14284.40951.40217.4098.80

1386.00935.00

15299.731171.69248.89113.84

1470.001004.76

Espesor Total de losa (cm)

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 2" cal 1610

194.60553.30138.6092.10

1107.80591.90

11213.28645.40157.4993.51

1220.00683.35

12242.60895.30192.00122.00

1331.40776.50

13259.68

1004.69213.47121.14

1443.00870.96

14290.601345.10255.20154.101555.00935.00

15306.08

1464.83278.29150.45

1667.001004.76

Espesor Total de losa (cm)

66

TABLA DE PROPIEDADES METALDECK 3"

PROPIEDAD DEL PANELCALIBRE ESPESOR PESO Is Ss (+) Si (+) Ss (-) Si (-) As

kg/m cm4/m cm3/m cm3/m cm3/m cm3/m cm2/m22 0.75 5.22 99.82 23.60 25.00 26.34 20.59 10.6220 0.90 6.70 124.68 30.16 30.43 31.94 26.13 12.8818 1.20 8.90 166.74 43.87 41.34 43.17 38.28 17.0616 1.50 11.01 109.07 54.73 51.83 54.73 51.83 21.52

PROPIEDADES DE LA SECCION COMPUESTA

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 3" cal 2212

205.20516.70147.2060.90

2109.00669.00

13229.20645.30170.4069.15

2204.50742.30

14253.20773.90193.6077.40

2300.00818.29

15277.20902.50216.8085.65

2395.50896.98

Espesor Total de losa (cm)

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 3" cal 2012

207.10572.60154.4069.10

2106.00669.00

13231.10717.05178.6078.70

2200.00742.30

14255.10861.50202.8088.30

2294.00818.29

15279.101005.95227.0097.90

2388.00896.98

Espesor Total de losa (cm)

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 3" cal 1812

210.50673.80167.2084.60

2103.00669.00

13234.50845.70193.0096.70

2193.00742.30

14258.50

1017.60218.80108.80

2283.00818.29

15282.501189.50244.60120.90

2373.00896.98

Espesor Total de losa (cm)

Peso propioIcSccSicVrAc

Kg/m∧ 2cm∧4/mcm∧3/mcm∧3/mKg/m

cm∧2/m

Deck 3" cal 1612

214.10788.70181.50103.002103.00669.00

13238.10989.45209.00117.85

2191.00742.30

14262.101190.20236.50132.702279.00818.29

15286.10

1390.95264.00147.55

2367.00896.98

Espesor Total de losa (cm)

67

Is = Momento inercia de la sección de acero. cm4/mSs = Módulo elástico de la sección de acero para el ala superior a flexión (+) o (-) cm3/mSi = Módulo elástico de la sección de acero para el ala inferior a flexión (+) o (-) cm3/mIc = Momento inercia de la sección compuesta cm3/mScc = Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra superior de concreto cm3/mSic = Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra inferior de acero cm3/mVr = Cortante Vertical resistente empleado en los cálculos Kg/m

NOTAS DEL APENDICE 1

10 11 12 13 14 15

VOLUMEN TEORICO DE CONCRETO m 3/m2

Sección estructural Espesor total de la losa (cm)

METALDECK 2” 0.077 0.085 0.105 0.105 0.115 0.125

METALDECK 3” 0.0819 0.0919 0.1019 0.1119

68

APENDICE 2

COEFICIENTESDE CALCULO DE CORTANTES, MOMENTOS Y DEFLEXIONES

COEFICIENTES DE CALCULOUNA LUZ

R1 = R2 = 0.50 WL+M = 0.125 WL2 +M = 0.25 PL∆ = 0.013 WL4/EI

DOS LUCES

R2 = 1.25 WLR1 = R3 = 0.375 WL+M = 0.070 WL2 +M = 0.203 PL-M = 0.125 WL2 -M = 0.094 PL∆= 0.0054 WL4/EI

TRES LUCES

R1 = R4 = 0.40 WLR2 = R3 = 1.10 WL+M = 0.080 WL2 +M = 0.20 PL-M = 0.100 WL2 -M = 0.10 PL∆ = 0.0069 WL4/EI

R1L

R2

W

L

P

R1L

R2

W

LR3

L

P

L

R1L

R2

W

LR4R3

L L

P

L L

69

AP

EN

DIC

E 3

RE

SU

LTA

DO

TIP

ICO

S D

E E

NS

AYO

S D

E A

DH

ER

EN

CIA

A C

OR

TAN

TE

EN

SAY

OS

EX

PE

RIM

EN

TALE

S S

IST

EM

AS

ME

TALD

EC

KF

IGU

RA

No.

24

- F

IGU

RA

GE

NE

RA

L D

E R

ES

ULT

AD

OS

DE

LO

S E

NS

AY

OS

DE

AD

HE

RE

NC

IA A

CO

RTA

NT

EU

NIV

ER

SID

AD

DE

LO

S A

ND

ES

- F

AC

ULT

AD

DE

ING

EN

IER

IA -

DE

PA

RTA

ME

NT

O D

E IN

GE

NIE

RIA

CIV

IL -

BO

GO

TA ,

CO

LOM

BIA

70

CALIBRE 20m= 1399 k=-5.76 (-15%)

r=0.920 (Coeficiente de Correlacion)

ENSAYOS EXPERIMENTALES SISTEMA METALDECKFIGURA No. 25 – CORRELACION LOSAS Calibre 20

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES – FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL – BOGOTA

Ve

bd ƒ’c

x 103

ρdl’ ƒ’

c

711213

APENDICE 4

TABLAS DE AYUDA PARA DISEÑO METALDECK 2"

2.33 2.26 2.15 2.10 2.00 1.96

2.33 2.26 2.15 2.10 2.00 1.96

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 22 (0.75 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.03.13.23.33.43.53.63.73.83.94.04.14.24.3

1006958915875815687656605549499454

10 11 12 13 14 15

11810651016972863765731670608553503459418381

1209115110991051860819782748716661602549501457417380347

128012191164955908866826790756724669610557509465425388352310272

133112681032979931887846808773740709681635580530484435383335292251213178

136212971051997947902860921785752720691664638591540479423371323278237199163

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 20 (0.90 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

1035986941900863828796730646595556

10 11 12 13 14 15

112410701022977937899865799672645619595557511

12131155110310551011970924750717688660634609572525482442

130012381182113010831040840803169737707679653628605580534492453418

13861320126012051155930887847811777745715687661636613566521479435388343302

14701400133612781225987942900861825791760730702676651628606580526471420372328

2.33 2.26 2.15 2.10 2.00 1.96

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 18 (1.20 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.03.13.23.33.43.53.63.73.83.94.04.14.24.3

110910561008965924887853822792765737

10 11 12 13 14 15

12231165111210631019978941906874822750668632587

1337127312151163111410701028990955922860712685659636613592

145113821319126212091161111610751036934806775745718692661611564522482

156414901422136013041252120311591117898862828797767739713688665642621584542503

167815981525145913981342129112431008966928892858826796768741715662613568526487448

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 16 (1.50 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

110810551007963923886852821791764739

10 11 12 13 14 15

12201162110910611017976938904871841813787763739

1331126812101158111010651024986951918888859832654630608587

144313741312125512031154111010691031995962931738711685661638616596576

15551481141413521296124411961152111110721037820789759732705681657635614594575557

16671588151514501389133412821235119111501111883849817788760733708685662641620601583

3.52 3.29 3.14 3.07 2.95 2.90

3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.3

10 11 12 13 14 15

Vibraciones

Espesor Total de la losa h (cm)

Luz Max. Por Vibraciones (m)0.077 0.085 0.095 0.105 0.115 0.125

10 11 12 13 14 15

Consumo de concreto

Espesor Total de la losa h (cm)

Consumo teórico de concreto (m 3 / m2)

72

1494133611991080975882800727656578550502459419383350319

170015211365123011111006888777678688628574524479438401366335305278

190617051531138012161059920796849774707646590540494452413378345315287256224

211218901684146012631089936

1034942859785717656601550503460421385351314275240207

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 22 (0.75 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.03.13.23.33.43.53.63.73.83.94.04.14.24.3

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 20 (0.90 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

12 13 14 15 12 13 14 15

2.93 2.81 2.72 2.63

172115421386125111321027934851777710650595534474460422388

3.31 3.18 3.07 2.97

1965176015841429129411741068974889795703621627575529486447410377346

22081979178116081456132212031062936822720770707650597549505465427393361331304

23882198197817861618143312571100960834935858788724666613564519478439404371340310

21031930174015741429130011861085994912839772712656606560518

2193208919941806163914921362124611421049965888819756696626562503448475

228321742075198518501684153814071290118510911004901806720641569628582540500464430

237322602157206319781876171315681438131311731046931826730642759703652605561520482447

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 18 (1.20 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

2.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.03.13.23.33.43.53.63.73.83.94.04.14.24.3

Carga sobreimpuesta(kg/m2)

Calibre 16 (1.50 mm)Espesor Total de la losa h (cm)

Luz Max. Sin Apuntalamiento (m)

12 13 14 15

3.92 3.81 3.69 3.57

21032003191218291753162514861363125211531063982908841780724673

4.13 4.02 3.92 3.84

2191208719921905182617531685156614391326122311301046970900836777723673612

227921702072198218991823175316881627149913831279118410981019941853771696627663619577

236722542152205819731894182117531691163215441427132212021085978880789706797743693647604

Espesor Total de la losa h (cm)

Vibraciones Consumo de Concreto

12 13 14 15

12 13 14 15 12 13 14 15

3.6 3.9 4.2 4.3 0.0819 0.0919 0.1019 0.1119

Espesor Total de la losa h (cm)

TABLAS DE AYUDA PARA DISEÑO METALDECK 3"

Luz Max. Por Vibraciones Consumo teórico de concreto (m 3 / m2)

73

Carga sobreimpuestakg/m2

NOTAS DEL APENDICE 4

• Carga Viva• Muros DivisoriosCarga Sobreimpuesta• Acabados• Cielos Rasos• Otras

• La Tabla funciona para Cargas Reales.• Peso propio de la Lamina y Concreto ya se encuentran incluidos.

NOTA 1: Los valores de esta tabla solo serán validos si la lámina es debidamente sujetada a laestructura de soporte y tienen restricción al giro por el uso de conectores de cortante.

Nota 2: Para distancias mayores al limite de una luz, la carga sobreimpuesta se calcula bajo lahipótesis de una luz simple con apuntalamiento en la mitad.

Para Cargas superiores a 980 kg/m2 se debe prever efectos por flujo plástico .

Carga sobreimpuesta

Apuntalamiento temporal

74

APENDICE 5

EJEMPLOS DE DISEÑO

• DEFLEXIONES ADMISIBLES

CARGAS:* Lámina* Concreto fresco.

Donde:

Le = Longitud de la luz libre, (m).

• ESFUERZOS ADMISIBLES CARGA DISTRIBUIDA.

CARGAS:* Lámina* Concreto fresco.* 100 kg/m2 (construcción)

• ESFUERZO ADMISIBLES CARGA CONCENTRADA.

CARGAS:* Lámina* Concreto fresco.‘* 300 kg/m de ancho (construcción)

0.6 fy < 2530 kg/cm2 (36 ksi)

σadm = 1.33 (0.6fy)

* Losa continua en apoyos intermedios (refuerzo negativo)* Luces simplemente apoyadas.

• DEFLEXIONES ADMISIBLES

CARGAS: * CARGAS SOBREIMPUESTAS

• ESFUERZO ADMISIBLE A TENSION EN EL ACERO

CARGAS:* Peso propio (según apuntalamiento)* Efecto del peso al retirar el apuntalamiento* Carga sobreimpuesta.

• ESFUERZO ADMISIBLE A COMPRESION EN EL CONCRETO.

CARGAS:* Peso propio (según apuntalamiento)* Efecto del peso al retirar el apuntala- miento* Carga sobreimpuesta.

δadm

=L

e

360* 100

Le = Longitud de la luz en metros

σs=[ ]Mpp M’pp Mcs+ +

+SiSic +Sic

* 105 < 1.33 (0.6fy) = 1860 kg/cm2

σs=[ ]

Mpp M’pp Mcs+ +Sic

* 105 < 0.6fy = 1400 kg/cm2

= menorδadm

100 Le

180

1.9cm

σc

< σadm = 0.45 ƒ’c (kg/cm2)

* 105

=[ ]Mpp Mcs+

SccNσ

c

’

TABLERO DE ACERO Y CONCRETOCOMO UNIDAD COMPUESTA

TABLEROS DE ACEROCOMO FORMALETA

751213

TABLERODE ACERO Y CONCRETO

COMO UNIDAD COMPUESTA

• RESISTENCIA DE ADHERENCIA A CORTANTE

CARGAS:* Efecto del peso al retirar el apuntalamiento* Carga sobreimpuesta.

• ESFUERZOS CORTANTES EN EL CONCRETO.

CARGAS:* Efecto del peso al retirar el apuntalamiento* Carga sobreimpuesta.

vu =(1.4 ϒ wu,ppb2*100

Le)+(1.7 wu,csb

2*100L

e )

vu < 0.8 vn

vu < 0.8 vc

vc = 0.53 ƒ’c

vu =Vu

Ac

Vu = 1.4 VU,pp + 1,7 VU,cs

VU,pp = 0 Sin apuntalamiento

VU,pp = 5/16Wpp Le Con apuntalamientoen el centro de la luz

wu,cs Le

2VU,cs

=

TABLERODE ACERO Y CONCRETO COMO

UNIDAD COMPUESTA

• FLEXION – METODO DE LA RESISTENCIA ULTIMA.

CARGAS:* Peso propio (según apuntalamiento)* Efecto del peso al retirar el apuntalamiento* Carga sobreimpuesta.

donde:

ρb = 0.85 β

1(

ƒ’c

ƒy

)(

3

c3

c +

3

y)(h - dd

d)

Si ρ < ρb

Losa subreforzada

ρ = As( bd)

Mu = 1.4M

pp + 1.4 M’

pp + 1.7 M

cs

Si ρ > ρb Losa sobrerreforzada(caso: todas las cargas compuestas)

donde:

a = β1 c

c = k ud

k u = ρ V+

Vρ2

( )2

- ρ V

2

Mu = 1.4 Mpp + 1.4 M’pp + 1.7 Mcs

Mu < 0.9 Mn

= V3

c ES

0.85 β1 ƒ’c

Mn = 0.85ƒ’c (d -a2 )*10-5ab

Mu < 0.9 M

n

As

ƒya =

0.85 ƒ’c b

(cm)

76

EJEMPLO DE DISEÑO 1

Condiciones de Apoyo

Sección Transversal

DADOMetaldeck 2” Cal 16Espesor Total de Losa : 12 cm

LUZEntre Apoyos : 3,35 mLibre (L) : 3,20 m

CONCRETOf’c : 210 kg/cm2

ϒc : 2´077.500 kg cm3

ACEROFy : 2325 kg/cm2

Es : 2.077.500 kg/cm2

REQUERIDO

* VERIFICAR LAS DEFLEXIONES Y LOS ESFUERZOS ADMISIBLES DEL TABLERO DE ACERO ACTUANDO COMO FORMALETA.

* ENCONTRAR LA MAXIMA CARGA SOBREIMPUESTAS (wcs) QUE RESISTE LA SECCION.

12 cmConcreto

METALDECK CAL 16

TABLERO DE ACERO COMO FORMALETA

• DEFLEXIONES ADMISIBLES

3.35 m 3.20 mViguetas

Placa

δadmLe

1801.9 cm

* 100 = 3.2180

* 100 = 1.78 cm ➔

menor

δcal

= 0.89 cm < 1.78 cm Ok

• ESFUERZOS ADMISIBLES - CARGA DISTRIBUIDA

Wpp + 100Kg/m2

δcal =Coef*(wpp/100)*L4*108

EsIs

=0.0069* 242.6*1*3.24

2077500*95,32*106

Momento positivo

σcal =0.08*(242.6 + 100)*3.22

35.0*100

σcal = 801.88 kg/cm2 < 1400 kg/cm2 Ok

σadm= 0.6ƒy = 1400 kg/cm2 < 2530 kg/cm2 (36ksi)

CM

σcal =Coef*[(wpp 100 kg/m)/1000]*L2

Smin*105

+

σcal =Coef*(wpp 100 kg/m)/*L2

- Smin

*100+

77

Momento Negativo

• ESFUERZOS ADMISIBLES – CARGA CONCENTRADA.

Momento Positivo

Momento Negativo

σcal =Coef*(wpp 100 kg/m)*L2

- Smin

*100

σcal =0.1*(242.6 + 100)*3.22

34.78*100

σcal = 1008.69 kg/cm2 < 1400 kg/cm2 Ok

CM

300 kg/ 1m ancho

σadm = 1.33(0.6ƒy) = 1860 kg/cm2

σcal =(Coef*wpp*L

2/1000)+(Coef*300 kg*/1000)

Smin

*105

σcal=

(0.1*242.6*3.22) + (0.1*300*3.2)

34.78*100

σcal=(Coef*wpp*L2/1000)+(Coef*300 kg*/1000)

Smin*105

(Coef*wpp*L2/1000)+(Coef*300 kg*/1000)σcal= Smin*105

TABLERODE ACERO Y CONCRETO

COMO UNIDAD COMPUESTA

• DEFLEXIONES ADMISIBLES

CV

δadm =L

e

360 *100 =3.2

360*100 = 0.89 cm

δcalCoef*w cs*L4

Es* Ic= =*106 δadm

wcs =δadm *Es* Ic

Coef*L4*106

wcs = 1214.3 kg/m2

wcs =0.89*2077500*895.3

0.013*3.24*106

(0.08*242.6*3.22) + (0.2*300*3.2)σcal= 35 *100

+

σcal

= 1116.39 kg/cm2 1860 kg/cm2<

σcal = 990.29 kg/cm2 1860 kg/cm2<

78

•ESFUERZO ADMISIBLE A TENSION EN EL ACERO.

Wcs

UNIDAD COMPUESTA

*105 < 1.33(0.6ƒy) = 1860 kg/ cm2Mpp

Si+

M’pp+Mcs

Sic( )

Mpp

Si+

Mcs

Sic< 1860 kg/ cm2

wcs =1860*122

100*0.125*3.22-( 0.08*242.6*122

0.125*37.96) ( )

wcs= 1273.81 kg/m2

•ESFUERZO ADMISIBLE A COMPRESION EN EL CONCRETO

wpp w

es

UNIDAD

+

wes

σadm = 0.45 ƒ’c = 94.5 kg/cm2

wcs= 1559.2 kg/m2

σadm =(M’pp + Mcs)

N*Scc*105

N*Scc

σadm Coef*wcs*L2/1000*105=

Coef*L2*100wcs =

94.5*N*Scc=

94.5*11*192

0.125*3.22*100

•RESISTENCIA DE ADHERENCIA CORTANTE

wes

Vadm

= VR

wcs= 832.12 kg/m2 controla

VR

=w’pp + wcs*L

2

wcs

=2*VR

L= 2*1331.4

3.2

Wpp

FORMALETA

wcs

=1000*1860*Sic

105*Coef*L2-

Coef’*wpp*Sic

Coef*Si

( )Mpp+ M’pp Mcs+< 0.6ƒy =1400 kg/cm2

Sic

wcs = 1400*Sic*1000Coef*L2*105 - w

pp

wcs = 1400*1220.125*3.22*100

- 242.6

wcs = 1091.78 kg/m2

79

EJEMPLO DE DISEÑO 2

CONDICIONES DE APOYO

SECCION TRANSVERSAL

DADO

CARGASCarga Muerta Sobreimpuesta Muros Divisorios : 150 kg/m2

Acabados : 100 kg/m2

Carga Viva (oficinas) : 200 kg/m2

Total Carga Sobreimpuesta(wcs

): 450 kg/m2

LUZEntre Apoyo : 3.15 mLibre (L) : 3.00 m

CONCRETOƒ’c : 210 kg/cm2

ϒc : 2.4 ton/m3

ACEROfy : 2325 kg/cm2

E : 2077500 kg/cm2

REQUERIDO

* DADAS LAS CONDICIONES DE CARGA Y APOYOS ENCONTRAR LA SECCION TRANSVERSAL ADECUADA

Vigueta

Placa

3.00 m3.00 m

D

Concreto

METALDECK CAL 16

TABLERO DE ACEROCOMO FORMALETA

• PREDIMENSIONAMOS PARA UNA CARGA MUERTA(TABLERO + CONCRETO FRESCO) DE 240 kg/m 2.

•DEFLEXIONES ADMISIBLES.

• ESFUERZOS ADMISIBLES – CARGA DISTRIBUIDA

Momento Positivo

Wpp

Ιs =Coef*(wpp/100)*L4

Es

=0.0054* 240*3.04

1.67*2077500*106

δadm

Le

1801.9 cm

3.0180

* 100 = 1.67 cm ➔menor=

*108

δadm

Ιs = 30.26 cm4

Wpp

+ 100 kg/m2

σadm = 0.6ƒy = 1400 kg/cm2 < 2530 kg/ cm2 (36ksi)

+ Smin = 15.30 cm3

+ Smin =0.07*(240 + 100)*3.02

1400*100

Smin=

Coef*(wpp + 100 kg/m)

1000σadm

*105

*L2

80

NOTA: SE ESTA TRABAJANDO SIN APUNTALAMIENTO

TABLERO DE ACERO Y CONCRETOCOMO UNIDAD COMPUESTA

* Luces simplemente apoyadas.

• DEFLEXIONES ADMISIBLES

• ESFUERZO ADMISIBLE A TENSION ENEL ACERO

- Smin

= 27.32 cm3

Wpp

300 kg/ 1m ancho

Momento Negativo

• ESFUERZO ADMISIBLES - CARGA CONCENTRADA.

Momento Positivo

Momento Negativo

• SE ESCOGE UN PERFILMetaldeck 2´´ calibre 18

RESUMEN

CONCEPTO PARAMETRO SOLICITADO SUMINISTRADO

Deflexión Admisible Is 30.26 cm4 76.20 cm4

Esfuerzo Admisible

Carga Concentrada +Smin 20.97 cm3 28.23 cm3

Esfuerzo Admisible

Carga Distribuida -Smin 27.32 cm3 27.90 cm3

σadm

= 1.33 (0.6ƒy) = 1860 kg/cm2

- Smin

=0.125*(240 + 100)*3.02

1400*100

+ Smin =(0.096*240*3.02) + (0.203*300*3.0)

1860*100

+ Smin

= 20.97 cm3

- Smin

= 11.86 cm3

- Smin

=(0.063*240*3.02) + (0.094*300*3.0)

1860*100

Carga sobreimpuesta

360δadm

=L

e *100 = 3.0360

*100 = 0.83 cm

Ic =

Coef*w

cs

100 *L4

δadm

Es

*108

Ic =

0.013 *450*3.04

0.83*2077500*106

Ic = 274.8 cm4

Wpp Carga sobreimpuesta

FORMALETA UNIDAD COMPUESTA

(Mpp

Si

M’pp++Mcs

Sic

)*105 < 1.33(0.6ƒy) = 1860 kg/cm2

(Coef*wpp

1000*L2) (Coef’*

1000*L2)+

Si

wcs

Sic

*105 = 1860 kg/cm2

0.07*240*3.02

30.48+ 0.125*450*3.02

Sic

*100 = 1860

Sic = 37.12 cm3

Smin

=(Coef*

wpp

1000*L2) (Coef*

1000*L)+ 300 kg

Sadm

*105

81

• SE ESCOGE UN PERFIL METALDECK 2"CALIBRE 18 CON UN ESPESOR TOTAL DELOSA DE 11 cm.

NOTA: ES NECESARIO CHEQUEAR LOS ES-FUERZOS CORTANTES EN EL CONCRETO YLA RESISTENCIA DE LA SECCION POR ELMETODO DE RESISTENCIA ULTIMA.

RESUMEN

CONCEPTO PARAMETRO SOLICITADO SUMINISTRADO

Deflexión Admisible Ic 274.80 cm2 472.70 cm

Esfuerzo Admisible

Tensión en el Acero Sic 55.45 cm2 74.90 cm2

Esfuerzo Admisible Scc 48.70 cm2 177.90 cm2

Compresión en el

Concreto

Resistencia de Vr 675 kg/m 1109.30 kg/m

Adherencia a Cortante

SI SE APUNTALA EN LA MITAD DE LA LUZ SEPUEDE EMPLEAR UN METALDECK 2" CALI-BRE 20 CON ESPESOR TOTAL DE LOSA DE11 cm.

• ESFUERZO ADMISIBLE A COMPREN- SION EN EL CONCRETO.

• RESISTENCIA DE ADHERENCIA A COR-TANTE

(Mpp M’pp+ + Mcs

Sic) *105 < 0.6ƒy = 1400 kg/cm2

Wpp Carga sobreimpuesta

UNIDAD

+

Coef*wpp

1000 *L2

Sic

wcs+( )*105 = 1400 kg/cm2

0.125* (240 + 450) *3.02

Sic*100 = 1400

Sic = 55.45cm3

Carga sobreimpuesta

σadm = 0.45ƒc = 94.5 kg/cm2

Scc = 48.70 cm3

Carga sobreimpuesta

M’pp+ Mcs

N Scc

*105 < Sadm

Coef*1000

*L2

N Scc*105 = 94.5 kg/cm2

wcs

VRwcsLe

2=

VR450*3.0

2= = 675 kg/m

(wpp = 239.4< kg/m2; wcs = 750 kg/m2 > 450 kg/m2)

(wpp = 206.93< 240 kg/m2; wcs = 619 kg/m2 > 450 kg/m2)

82

σadm Le

360= *100 = 3.0

360*100 = 0.83 cm

(Coef* wcs*L4

Es*Ic*106σadm

=

0.013*450*3.04*106σcal =

2077500*512.22

0.44cm < 0.83cm OKσcal =

*10 < 1.33(0.6ƒy) = 1860 kg/ cm2Mpp

Si+

M’pp+M’cs

Sic( )

0.02*wpp

1000*L2 0.156* w’pp

1000*L2 0.125*

wpp

1000*L2

SicSi Sic

*10 5< 1860 kg/cm2

0.02* 206.9*3.02

22.96

*100 < 1860 kg/cm2

+ +

+ +0.156*206.9*3.02

70.09 70.090.125*450*3.02

1298.9 kg / cm2 < 1860 kg / cm2 OK

TABLERODE ACERO Y CONCRETO

COMO UNIDAD COMPUESTA

*Apuntalando en la mitad de la luz.

• DEFLEXIONES ADMISIBLES

• ESFUERZO ADMISIBLE A TENSION EN EL ACERO

*10 < 0.6ƒy = 1400 kg/ cm2Mpp + M’pp+M’cs

Sic

( )

0.125*wpp

1000*L2

wccs

Sic

*105 < 1400 kg/cm2

+

0.125* (206.9 + 450)*3.02

70.09*100 < 1400 kg / cm2

1054.37 kg2 < 1400 kg / cm2 OK

• ESFUERZOS ADMISIBLE A COMPRESION EN EL CONCRETO

σadm=

0.45ƒ’c = 94.5 kg / cm2

σc

= *105 < σadm = 94.5 kg/ cm2

M’pp+ Mcs

N Scc

σc

=(0.156*

w’pp

1000*L2 )

N Scc

+ (0.156*wcs

1000*L2 )

*105 < 94.5 kg / cm2

σc

= 60.43 kg /cm2 < 94.5 kg /cm2 OK

• FLEXION - METODO DE LA RESISTENCIA

ρb = 0.85 β1(

ƒ’c

ƒy)(

3

c3

c +

3

c)(h - d

d

d)

ρb = 0.0332

ρb = 0.85 β1(ƒ’

c

ƒy)(

3

c3

c + )(h - d

d

d )ES

ƒy

ES

ρb = 0.85*0.85* (210

2325)2077500*0.003

(2077500*0.003) + 2325( )(11 -5.098.46 )

ρb =( )As

bd=( 11.37

100*8.46)= 0.0134 < 0.0430

LOSA SUBREFORZADA

83

a=( ) (

)(

)As ƒy

0.85ƒ’cb= 11.34*2325

0.85*210*100=1.47 cm

Mn = Asƒy

a-d2

Mn = 11.34*2325*(8.46 -1.47

2) 203673.48 kgcm

0.9 Mn = 1.83 tonm

Mu = 1.4Mpp + 1.7 Mcs

Mu =(1.4*(0.125*Wpp

1000 )+1.7*(L2 0.125*Wcs

1000L2 ))*105

Mu = [(1.4*0.125*206.9 *32)+(1.7*0.125*450*3.02) *100]

Mu = 1.18 tonm

Mu < 0.9 Mn

1.18 tonm < 1.83 tonm

• RESISTENCIA DE ADHERENCIA A CORTANTE

V = Vpp + Vcs < VR

V =( 516

Wpp L)+( )12

WcsL < 1213 kg/m

V = 868.96 kg/m

• ESFUERZO CORTANTES EN EL CONCRETO

υu 0.8 Vc

Vc = 0.53 ƒ’c = 0.53 210 = 7.68 kg /cm2

0.8 Vc = 6.14 kg /cm2

Vu = 1.4Vu.pp + 1.7Vu.cs

υu =VuAc

(16 ) ( 2 )

Vu = 1.4* (516 ) 1.7* (1

2 )*206.9*3.0 + 450*3.0 = 1419.05 kg/m

Ac = 683.3 cm2 / m Tabla Página 41

υu =VuAc

= 1419.05683.3

=2,076 kg/ cm2 < 6.14 kg / cm2 OK

Vu = 1.4 5 wpp L +1.7 1 wcsL

≤

=

84

EJEMPLO DE DISEÑO 3

Chequear la capacidad de una lámina de METALDECK 2” calibre 22 y espesor de concreto de 10cm para una carga concentrada de 1000 kg en un área de 12 x 12 cm La luz libre es = 2.50 m y laresitencia del concreto es de 210 kg/cm2. Asuma que la carga se puede en cualquier punto de laluz.

h = 10 cmtc = 5 cm

d = 7.54 cmb1=b2 = 12 cm

f’c = 210 kg/cm2

a) Chequeo de cortante por punzonamiento

2(12+12+2*5)51000 < 0.291 210

2.94kg/ cm2 < 4.21kg / cm2 Correcto

2 (b1 + b2 +2tc)tc<

P0.291 ƒ’c

b) Chequeo del cortante vertical en la mitad de la luz

x = L2

-b1

2= 2.5

2- 0.12

2=1.19 m

V =L-(x +

b1

2 ) *PL

V =2.50- (1.19

2.50

+ 0.122 ) *100

V = 500 kg

htc

85

be = b2 + 11*h ( tc )3

d

be = b2 + ( 4 )3 X

Menor

be = 12 +11*10 ( 5 )3

7.54 44.07 cm = 0.44m ⇔Menor

be = 12 +(43 )*119 = 170.6cm =1.71 m

be = 0.44 metros

V*100be *Ac

< 0.291 ƒ’c

500*10044*591

< 0.291 210

1.92 < 4.21 Correcto⇔

c) Chequeo de Distribución a Flexión

be = b2 + 11h( tc )3

= 12 +11*10* ( 57.54d )

3

= 44cm

be = b2 + (4 )X (433 ) = 170.66 cm12 + *119

be = b2 + (2 ) (233 ) = 178.66 cmL* 12 + 250*=

Menor

d) Carga Distribuida por metro de ancho

w= 1000 44

= 22.72 kg/cm

=

be = 44 cm

86

22.72 * 2503

48 * 2039000 * 494,29

δteor

Chequeo de Deflexiones por carga viva

Los valores de lav se encuentran en la tabla inferior.

= 7.34 x10-3 cm

δadm = 0.69 cmL360

= 250360

=

Valores de lav cm4 (Valor promedio de la sección compuesta fisurada y no fisurada de la sección)

22 494.29 648.58 832.21 1047.56 1296.99 1582.83

20 529.56 694.24 890.10 1119.57 1385.02 1688.82

18 589.44 771.94 988.90 1242.83 1536.17 1871.34

16 644.64 843.15 1079.22 1355.42 1674.27 2038.27

ESPESOR LOSA TOTAL CONCRETO (cm)10 11 12 13 14 15

CalibreLámina

Metaldeck 2”

δadm > δteor ⇔ Correcto

δteor = PL3

48EIav=

0.69 cm ≥ 7.34 * 10 -3

87

Esfuerzo Total = σa + σ1

= 153.03 +27.47 = 180.47 kg /cm2

Chequeo de la capacidad a flexión para láminas sin conectores

El Metaldeck 2” calibre 22 con 10 cm de espesor de concreto requier apuntalamiento temporal para unaluz de 2.5 metros ( Apéndice 4)

σ =Cn*Wpp*L2

S min

donde Cn =

0.125 una luz

0.07 dos luces

0.08 tres o mas luces

0.02

Sin apuntalamiento

con apuntalamiento temporal

σ1=

0.02*wpp*L2

S min

Momento aplicado

Ma = PL4

= 2272.72*2.54

= 1420.45 kg.m

σa Ma=Sic

= 1420.4551.70

= 27.47 kg /cm2

σadm

> σact = 0.6ƒy = 0.6*2325 = 1395kg / cm2 > 180.47 kg / cm2 Correcto⇔

=0.02 * 186.7 * 2.52

15.25* 100 = 153,03 kg/cm2

88

MD 2” 20 1.50 50 75,00 652,50

MD 2” 20 2.75 70 192,50 1674, 75

MD 2” 20 3.66 80 292,80 2547,36

MD 3” 22 4.60 50 230,00 1196,00

MD 3” 22 5.00 70 350,00 1820,00

MD 3” 22 5.50 80 440,00 2288,00

TOTALES 158,30 10178,00

APENDICE 6FORMATO DE PEDIDO

ARQUITECTURA METALICA S.ASOLICITUD DE PEDIDO

FECHA: Abril 16 de 2001

CLIENTE: CONSTRUCCIONES S.A

OBRA: EDIFICIO A CONSTRUIR

REFERENCIA: PLACA TIPO

FECHA DE ENTREGA: Por definir.

REFERENCIA LONGITUD(ML)

CANTIDAD(UND)

TOTAL(ML)

PESO(KG)

89