Tras una primera entrega formada por cuatro tomos dedicados a las uniones en estructuras metálicas siguiendo el método de los componentes, en esta segunda, se desarrollan las estructuras mixtas en edificación en base a los eurocódigos EN 1992 -1-1:2013 (EC2); EN1993 -1-1 :2013 (EC31-1); EN 1993 -1-8 :2013 (EC3-1-8) y EN 1994 -1-1- :2013 (EC4-1-1-), aunque con referencias bastante frecuentes a la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 en aquellas cuestiones que atañen al hormigón.
Tras una primera entrega formada por cuatro tomos dedicados a las uniones en estructuras metálicas siguiendo el método de los componentes, en esta segunda, se desarrollan las estructuras mixtas en edificación en base a los eurocódigos EN 1992 -1-1:2013 (EC2); EN1993 -1-1 :2013 (EC31-1); EN 1993 -1-8 :2013 (EC3-1-8) y EN 1994 -1-1- :2013 (EC4-1-1-), aunque con referencias bastante frecuentes a la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 en aquellas cuestiones que atañen al hormigón.
Los apartados de este documento son un conjunto de preguntas y respuestas con las que se hace un amplio recorrido por los conocimientos imprescindibles para comprender y abordar el diseño y cálculo de las estructuras mixtas en edificación.
Esta publicación se compone de dos tomos (V y VI) siendo el contenido de este el siguiente:
TOMO -VI- PILARES Y UNIONES MIXTAS.
Este tomo se dedica a los pilares mixtos y a las uniones.
Las secciones de pilares mixtos estudiadas son:
Pilares mixtos formados por secciones laminadas o armadas en “I” o “H”, con su alma embebida en hormigón.
Pilares mixtos formados por secciones laminadas o armadas “I” o “H, con sus alas y alma embebida en hormigón.
Pilares mixtos con perfiles tubulares rellenos de hormigón con secciones cuadradas, rectangular o circular.
En cuanto a las uniones, se les dedica una mayor atención a aquellas formadas por chapas de testa flexible, aunque también se comentan otras semicontinuas o articuladas, mostrando algunas de las posibles soluciones constructivas.
Finalmente y al igual que al tratar las vigas y los forjados mixtos, se hace una pequeña reseña de la influencia de las altas temperaturas en los pilares y en las uniones.
-INDICE
.
7-3- PILARES MIXTOS
7-146-¿Qué se entiende por un pilar mixto?
7-147- Que métodos de dimensionamiento y comprobación pueden emplearse en los pilares mixtos?
7-148- ¿Cuáles son las limitaciones de los materiales y de la geométricas del pilar mixtos para poder aplicar el método simplificado de cálculo?
7-149- ¿Cuál es la resistencia plástica frente a cargas axial de un pilar mixto rodeados total o parcialmente de hormigón?
7-150- ¿Cuál es la resistencia plástica frente a cargas axial de un pilar mixto cuando este está formado por un perfil hueco relleno de hormigón?
7-151- ¿Cómo obtener la rigidez elástica eficaz a flexión de la sección transversal del pilar?
7-152- ¿Qué son las conocidas como imperfecciones geométricas en un pilar mixto?
7-153- ¿Cómo tener en cuenta las imperfecciones geométricas en el análisis de los pilares?
7-154- ¿Cuándo deben tenerse en cuenta los efectos de segundo orden?
7-155- ¿Cómo obtener la resistencia a compresión simple de un pilar mixto teniendo en cuenta su posible pandeo?
7-156- ¿Cómo obtener la llamada carga crítica de Euler?
7-157- ¿Cómo obtener la llamada esbeltez adimensional “?”?
7-158- ¿Cómo obtener los valores de los coeficientes “?”?
7-159- ¿Cómo obtener dl coeficiente de imperfección “?”?
7-160- ¿Cómo Influye el esfuerzo cortante en la resistencia a flexión de los piares?
7-161- ¿Cuál es el procedimiento para obtener la carga axil máxima en pilares sometidos a compresión simple, según el procedimiento simplificado propuesto en el EC4-1-1:2204?
PILARES MIXTOS DOBLEMENTE SIMETRICOS SOMETIDOS A MOMENTO FLECTOR Y ESFUERZO AXIL SIMULTANEAMENTE
7-162- ¿Cómo obtener la posición de la línea neutral en un pilar mixto?
7-163- ¿Cómo es el diagrama de interacción de un pilar mixta sometido simultáneamente a esfuerzo axil y momento flector?
7-164- ¿Cómo obtener las propiedades de un pilar mixto embebido en hormigón?
7-164-1- ¿Cómo obtener las propiedades resistentes de los pilares mixtos formados por perfiles hueco de las series SHS o RHS, rellenos de hormigón?
7-164-2- ¿Cómo obtener las propiedades resistentes de los pilar mixtos formados por perfiles hueco circulares de la serie CHS rellenos de hormigón?
7-165- ¿Cómo obtener la curva de interacción MRd-NRd en pilares mixtos formados por un sección CHS rellenos de hormigón?
7-166- ¿Cómo influye la resistencia de cada uno de los componentes de un pilar mixto formado por un perfil hueco relleno de hormigón?
7-167- ¿Cómo se agotan los pilares mixtos formados por perfiles huecos rellenos de hormigón?
7-168- ¿Cuál es la condición resistente que deben cumplir los pilares mixtos sometido a axil y momento en un plano de simetría de la sección?
7-169- ¿Cuales son la condiciones resistentes a cumplir en pilares mixtos sometido a axil y momento en los dos plano de simetría de la sección?
7-170- ¿Cómo verificar la estabilidad de los pilares mixtos teniendo en cuenta las imperfecciones mediante el diagrama de interacción adimensional MRd-NRd?
7-170-1- Pilares mixtos sometidos a compresión y un momento
7-170-2- Pilares mixtos sometidos a compresión y dos momento, uno en cada plano de simetría de la sección.
7-171- ¿Cuáles son las limitaciones geométricas para la armadura de los pilares mixtos embebidos total o parcialmente en hormigón?
7-172- ¿Cómo se introducen las cargas de las vigas en los pilares mixtos?
7-172-1- ¿Qué es la “longitud de trasferencia de las cargas”?
7-172-2- ¿Cómo distribuir el axil y el momento solicitantes entre los materiales que componen los pilares mixtos?
7-173- ¿Cómo determinar las solicitaciones de los conectadores en las zonas de trasferencia de cargas de las vigas al pilar?
7-174- ¿Cuándo y cómo comprobar el esfuerzo rasante en las zonas en las que las vigas transmiten las cargas a los pilares?
7-176- Comentarios respecto a los criterios establecidos por el EC4-1-1- y la ANSI/AISC 360-10 respecto a la trasferencia de cargas.
7-177- ¿Cómo colocar los conectadores que trasfieren las cargas entre el hormigón y el acero en pilares mixtos total o parcialmente embebidos en hormigón?
7-178- ¿Cómo introducir las cargas de las vigas mediante chapas de reparto situadas en la testa de pilares formados son perfiles huecos rellenos de hormigón?
7-179- ¿Cómo comprobar la introducción de cargas en pilares mixtos formados por secciones de acero huecas rellenas de hormigón?
7-180- Cual es comportamiento frente a fuego de los pilares mixtos?
Ejemplo E07- 15
Ejemplo E07- 16
Ejemplo E07- 17
Ejemplo E07- 18
BIBLIOGRAFIA
7-4- UNIONES EN ESTRUCTURAS MIXTAS
7-181- Introducción.
7-182- Que materiales se emplean en la uniones mixtas.
7-183- ¿Cuáles son las limitaciones geométricas que deben tener los elementos metálicos de la unión mixtas?
7-184- ¿Qué recomendaciones deben seguirse respecto a la geometría de la unión?
7-185- Breve descripción del llamado “Método de los componentes”
7-186- ¿Cuál es la geometría de las uniones mixtas tratadas en este capítulo?
7-187- ¿Que es el diagrama momento rotación de una unión?
7-187-1 ¿Hay otras simplificaciones del diagrama Momento- Rotación de las uniones?
7-187-2- ¿Cómo pueden clasificarse las uniones?
7-187-2-1 ¿Cómo puede clasificarse una unión con respecto a la rigidez?
7-187-2-2- ¿Cómo puede clasificarse una unión respecto a su resistencia?
7-187-2-3 ¿Cómo pueden clasificarse las uniones con respecto a su ductilidad?
7-188- ¿Cómo plantear las uniones mixtas en las soluciones estructurales estándar?
7-189- ¿Cuál es mecanismo de funcionamiento de una unión mixta?
7-190- ¿Cuáles son los componen de las uniones mixta y cuál es su posición?
7-190-1- ¿Cuáles son los componentes traccionados en una unión mixta viga-pilar?
7-190-1-1- Fuerzas de tracción en los refuerzos
7-190-1-2- Fuerzas de tracción en los tornillos.
7-190-1-3- Esfuerzo rasante en la superficie de contacto entre hormigón y ala de la viga.
7-190-2- ¿Cuáles son los componentes traccionados en una unión mixta viga-pilar?
7-190-2-1- Ala inferior de las vigas y parte del alma próxima a ellas.
7-190-2-2- Alma del pilar.
7-190-3- ¿Cuáles son los componentes de la unión sometidos a cortante horizontal?
7-190-4- ¿Cuáles son los componentes de la unión sometidos a cortante vertical?
7-191- ¿Cuáles son los modos de comportamiento de la estructura con uniones mixtas?
7-192- ¿Cuál es el procedimiento de análisis global de la estructura en E. L. U.?
7-193- ¿Cuál es el procedimiento de análisis global de la estructura en E. L. S.?
7-194- ¿Cómo afrontar el diseño y comprobación de vigas mistas con uniones mixtas semicontinuas?
COMPONENTES DE LAS UNIONES MIXTAS
7-195- ¿Cuáles son los componentes de una unión mixta?
7-196- ¿Cuál es la forma de trabajo de cada uno de los componentes?
7-196-1- COMPONENTE -1- Alma del pilar a cortante
7-196-2 - COMPONENTE -2- Alma del pilar comprimida transversalmente.
7-196-3- COMPONENTE - 3 - Alma del pilar sometida a tracción transversal.
7-196-4- COMPONENTE - 4 - Ala del pilar sometida a flexión transversal.
7-196-5- ¿Cuál es el procedimiento propuesto en la EN1993-1-8:2005 (EC3-1-8) y la EN 1994 -1-1
:2004 (EC4-1-1) para determinar la resistencia de una unión?
7-196-6- ¿Cuáles son los modos de rotura de un casquillo en “T” aislado?
7-196-7- COMPONENTE -5- Chapa de testa sometida a flexión.
7-196-8- COMPONENTE - 6 - Alma y ala de la viga comprimidas.
7-196-9- COMPONENTE - 7 - Alma de la viga traccionada longitudinalmente.
7-196-10- COMPONENTE - 8 - Chapa sometida a tracción o compresión longitudinal.
7-196-11- COMPONENTE - 9 - Tornillos traccionados.
7-196-12- COMPONENTE - 10 - Tornillos solicitado a cortante
7-196-13- COMPONENTE -11- Conectadores a rasante
7-196-14 COMPONENTE -12- Armadura traccionada para absorber momentos negativos.
7-196-15- COMPONENTE -13- Aplastamiento de chapa debido a la acción de los tornillos sobre ella.
7-196-16- COMPONENTE -14- Hormigón comprimido de la cabeza de las vigas mixtas.
7-196-17- COMPONENTE -15- Soldaduras
7-197- ¿Debe prestarse atención al posible pandeo de las vigas despalmilladas en las zonas próximas a los apoyos?
PROCEDIMIENTO DE COMPROVACION DE UNIONES SEMIRRIGIDAS VIGA-PILAR EN ESTRUCTURAS MIXTAS
7-198- PASO -1- ZONA TRACCIONADA DE LA UNION – Resistencia potencial de la armadura de refuerzo y de los tornillos traccionados
7-199- PASO -1A- ZONA TRACCIONADA DE LA UNION – Resistencia de la armadura de refuerzo en laszonas de momento negativo.
7-199-2- PASO 1A- Area máxima de la armadura de refuerzo de negativos
7-200- PASO -1B- ZONA TRACCIONADA DE LA UNION – Chapa de testa y ala del pilar sometidas a flexión con los tornillos solicitados a su máxima capacidad a tracción
7-201- PASO -1C- ZONA TRACCIONADA DE LA UNION – Comprobación de la resistencia a tracción en las almas de la viga y del pilar.
7-202- PASO- 1D- modificación de la resistencia de los tornillos.
7-203- PASO -2A- ZONA COMPRIMIDA DE LA UNION - Resistencia a compresión del alma del pilar - Comentarios iniciales
7-204- PASO -2A- ZONA COMPRIMIDA DE LA UNION - Resistencia de la zona comprimida de la unión
7-204-1-PASO -2A-1- ZONA COMPRIMIDA DE LA UNION - Resistencia del alma del pilar en la zona de la unión sometida a compresión.
7-205- PASO -2B- ZONA COMPRIMIDA DE LA UNION - Resistencia a compresión del ala de la viga y de parte de su alma, si procede
7-205-1- Resistencia del ala comprimida de la viga.
7-206- PASO -3- ZONA A CORTANTE DE LA UNION - Resistencia a cortante del panel del alma del pilar
7-206-1- Resistencia a cortante del panel del alma
7-207- PASO -4- RESISTENCIA A MOMENTO DE LA UNION.
7-207-1- Resistencia a momento de la unión.
7-208- PASO -5- RESISTENCIA A CORTANTE DE LAS UNIONES MIXTAS CON CHAPA DE TESTA.
7-208-1- PASO 5-1-A- Resistencia a cortante de los tornillos
7-208-2- PASO 5-1-B- Resistencia a cortante dela alma del elemento soporte
PASO 5-1-B-1- Resistencia a cortante del alma de un pilar o una viga (elementos soporte), cuando se une por su alma a otra viga o a un pilar, (elemento soportado).
PASO 5-1-B-2- Resistencia a cortante del alma de un pilar o de una viga (elemento soporte), cuando se une por su alma a dos vigas (elementos soportados).
PASO 5-1-B-3- Arrancamiento de la chapa de testa
7-208-3- PASO 5-1-C- y PASO 5-1-D- Resistencia a aplastamiento del alma o de las alas del elemento soporte y/o de la chapa de testa.
7-209- PASO-6A- Diseño de rigidizadores en la zona comprimida de la unión.
7-209-1- PASO-6A-1- Resistencia a compresión de la sección transversal del alma del pilar con dos rigidizadores de canto total.
7-209-1-2- PASO -6A-2- Resistencia a pandeo.
7-210- PASO -6B- Rigidizadores en la zona traccionada de la unión adosados a la cara interior de las alas del pilar
7-211- PASO -6C- Rigidizadores en el alma del pilar en la zona traccionada de la unión
7-211-1- PASO-6C-1- Rigidizadores de canto parcial - Longitud mínima del rigidizador en relación con su resistencia a cortante.
7-211-2- PASO-6C-2- Rigidizadores de canto parcial en la zona traccionada - Longitud mínima del
rigidizador en relación con la resistencia a cortante del alma del pilar.
7-211-3- Cordones de soldadura que une los rigidizadores con el pilar.
7-212- PASO -6D- Rigidizadores adosados al alma del pilar.
7-212-1- PASO-6D-1- Dimensiones y materiales de las chapas adosadas al alma del pilar
7-212-2- PASO -6D-2- Resistencia a cortante.
7-212-3- PASO-6D-3- Resistencia a tracción.
7-212-4- PASO-6D-4- Resistencia a compresión.
7-213- PASO-7- Diseño de los cordones de soldadura que unen las chapas de testa con los perfiles que conforman las vigas.
7-213-1- PASO-7-1- Resistencia a cortante de los cordones de soldadura
7-213-2- PASO-7-2- Resistencia de los cordones de soldadura frente a fuerzas transversales
7-213-3- PASO-7-3- Cordones de soldadura sometidos a tracción en el alma de la viga.
7-213-4- PASO-7-4- Cordones de soldadura entre el alma de la viga y la chapa de testa
7-213-5- PASO-7-5- Cordones de soldadura entre la chapa de testa y ala comprimida de la viga
7-213-6- PASO 7-6- Cordones de soldadura entre vigas y chapas de testa en uniones viga-viga.
7-214- PASO-8- Armadura de refuerzo de negativos.
7-215- Chapas de testa estandarizadas según el SCI.
EJEMPLO E07-19
RIGIDEZ DE LAS UNIONES MIXTAS
7-216- ¿Que es el diagrama momento rotación de una unión?
7-217-¿Cuál es el procedimiento para obtener la rigidez rotacional de una unión viga-pilar con chapa de testa flexible?
7-218- ¿Cuál es la rigidez de los componentes de las uniones mixtas?
7-219- ¿Cuál es la capacidad de rotación de las uniones mixtas?
7-220- ¿Cuál es la capacidad de deformación de la armadura de negativos de los forjados mixtos o losas?
7-221- ¿Cuál es la deformación de los conectadores?
7-222- ¿Cuál es la deformación en la zona comprimida de la unión?
7-223- ¿Cuál es la deformación del panel del alma del pilar debido al cortante horizontal?
7-224- ¿Cuál es la capacidad de rotación de una unión mixta con chapa de testa flexible sometida a momento positivo?
EJEMPLO E07-20
COMPORTAMIENTO FRENTE A INCENDIOS EN DELAS UNIONES MIXTAS
7-224- ¿Cuál es el comportamiento de las uniones viga-pilar en estructuras mixtas frente a incendios?
7-225- ¿Cómo resolver el detalle de las uniones de vigas mixtas con pilares formados por perfiles huecos rellenos de hormigón?
7-226- ¿Cómo proteger el acero de los perfiles y las uniones mediante hormigón de densidad normal (2500 kg/m3) o ligera = 1.750 (kg/m3)?
BIBLIOGRAFIA-