Pisos compuestos, es en general el término utilizado para denotar la acción compuesta de vigas de acero y concreto constituyendo losas compuestas y formar un piso estructural. Las losas de entrepiso compuestas, en este contexto, comprenden perfiles de cubierta de acero como una permanente forma de trabajo bajo la losa de concreto soportado sobre vigas. La cubierta actúa de forma compuesta con el concreto bajo cargas de servicio. El también soporta las cargas aplicadas antes que el concreto tenga un aumento adecuado de esfuerzo. Un refuerzo ligero en forma de malla se coloca sobre el concreto. A través de una sección transversal típica se muestra una losa compuesta, Figura 13. Los conectores de cortante son utilizados para un desarrollo de acción compuesta entre la losa de concreto y las vigas de acero.
La cubierta tiene varias funciones. Estas son; 1. Soportan las cargas durante la construcción. 2. Trabaja como una plataforma.
3. Desarrollan una adecuada acción compuesta con el concreto.
4. Transferencia de cargas en el plano por acción diafragmática a los elementos verticales o muros. 5. Estabiliza las vigas contra el pandeo lateral.
6. Actúa como un refuerzo transversal a las vigas compuestas.
19 Entrepisos Compuestos Vigas con láminas, Steel Designers Manual 5th Edition, Pág. 568-569. Deflexión
Figura 12. Relación entre el Momento sin apuntalar (Curva A) y apuntalada (Curva B) vigas
compuestas y vigas de acero (Curva C).
Apuntalada
M
omen
to
Capítulo II MARCO TEORICO
7. Distribuye el encogimiento por fatiga previendo el agrietamiento serio.
Además tiene varias ventajas sobre prefabricados o concretos elaborados en el sitio. 1. Los periodos de construcción son reducidos.
2. La cubierta es de fácil manejo.
3. las uniones pueden hacerse fácilmente. 4. Pueden hacerse aberturas.
5. Los conectores de cortante ser soldados a través de la lámina.
6. La cubierta puede cortarse longitudinal y ser menos propensa a problemas de tolerancia.
2.3.2.1 Acción Diafragmática de Sistemas de Láminas de Acero.
Laminas metálicas y losas de concreto no compuestas (sin pernos de cortante) son reforzadas en una ó en ambas direcciones en el que la lámina actúa como plancheta de formaleta durante la construcción pero no se toma en cuenta en una acción compuesta. Compuesta o no la losa se diseña para la acción fuera del plano, la capa de concreto inhibe rupturas de la lámina metálica, aumentando la resistencia y la rigidez de la sección transversal del diafragma encima de la varilla acero en la lámina.
Para considerar que la losa compuesta (lámina metálica más recubrimiento de concreto) posee acción diafragmática20 la losa de concreto debe tener una altura mínima de 2“ y refuerzo en ambas direcciones. El diafragma debe diseñarse para recibir y distribuir las cargas sísmicas, todas las cargas sísmicas que son resistidas por el sistema. En algunos casos, las cargas de otros pisos deben también ser incluidas, como a un nivel dónde un cambio en la rigidez estructural produce la redistribución. El diafragma recomendado (en el plano), los valores de fuerza del cortante y rigidez para laminas troquel y los diafragmas compuestos
20 Specification for Structural Steel Buildings (LRFD) 2005 Cap. I3 2c (c) y RNC-07 Arto. 7 inciso n).
Figura 13. Sección Transversal de un sistema de losa compuesto típico de láminas troquel. Malla de Refuerzo
Lámina
Realces Pasadores para la
ubicación de soporte Rigidizante
Capítulo II MARCO TEORICO
D i s e ñ o d e S e c c i o n e s C o m p u e s t a s p o r A I S C L R F D 25 están disponibles para el diseñadores de industrias productoras que basado en las pruebas y recomendaciones por el código aplicable de construcción (SDI21, 2004, SDI, 2001a, 2001b).
Cuando el espesor del concreto sobre la lamina se incrementa, la resistencia en cortante se puede acercar a una losa de concreto del mismo espesor. Por ejemplo en sistemas compuestos diafragmáticos22 de laminas troquel y concreto, teniendo un recubrimiento entre 2” y 6” la fuerza cortante resistente esta por el orden de 3.5 , con unidades en psi. En cada caso la resistencia del diafragma de lámina y losa de concreto puede determinarse conservadoramente por el reglamento del Instituto Americano de Concreto. Las fuerzas de cortante resultantes normalmente pueden acomodarse por la resistencia combinada de la losa de concreto y la lamina de acero, sin la necesidad de refuerzo adicional. La adhesión de la lámina metálica al marco de acero, como por ejemplo la adhesión entre la lámina adyacente, debe ser suficiente para transferir las fuerzas de cortantes resultantes.
El refuerzo del cortante adicional puede requerirse en la lámina troquel con grandes aperturas tal, como aquéllos para escaleras, o para la distribución eléctrica, o con otra discontinuidad de cortante. También, entrepisos en edificios con múltiples pisos en que las cargas laterales acumulativas son transferidas de un sistema resistente a carga lateral a otro (por ejemplo, del perímetro los marcos a las paredes de cortante de interior), puede ser sujeto a inusuales cargas de corte grandes que requieren una resistencia del diafragma significativamente mayor que para un piso típico.
2.3.2.2 Influencia de la lámina de acero en la conexión de cortante23 La eficiencia de la conexión de cortante entre la losa compuesta y la viga compuesta puede ser reducida por la sección de lámina de acero. Esto es análogo para diseñar juntas de losas donde la resistencia de la conexión de cortante es dependiente del área de concreto a su alrededor. Típicamente debe tener una protección de 45º de la base del conector al interior o núcleo de la losa para la trasferencia del cortante fácilmente en el concreto sin ruptura local.
El modelo de la acción de la conexión de cortante colocados en el canal de una lamina de acero es mostrado en la Fig. 14, donde se establece una comparación mostrando el comportamiento de un conector en una losa solida (Fig. 14a) y un conector de cortante empotrado en canal de lámina de acero (Fig.14b). Efectivamente el centro de la resistencia en el caso anterior se mueve hacia la cabeza del perno y la pareja
21 Steel Deck Institute.
22 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, Parte II Edificios Compuesta de Acero Estructural y Concreto Reforzado Pág. 264.
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creada en parte resistente por flexión de un perno pero también por fuerzas de tensión y compresión en la losa, y consecuentemente la resistencia del perno es reducida.