Metaldeck

M a n u a l T é c n i c o

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

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Metaldeck

M a n u a l T é c n i c o

4

Manual Técnico

Manual técnico del METALDECK

Los derechos de esta obra han sido reservados conforme a la ley por ACESCO, por tanto sus textos y gráficos no pueden reproducirce por medio alguno sin previa autorización escrita del autor.

ISBN: pendiente

Diseño y Diagramación: Synergia AD

Impreso por:

Nical Impresores ltda.

Impreso en Colombia

Printed in Colombia

2013

RECONOCIMIENTOS

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

Ing. Luis E. Yamín

UNIVERSIDAD DEL NORTE

Ing. Pedro Therán

DEPARTAMENTO TÉCNICO ACESCO

6

Manual Técnico

CAPITULO 1

Introduccion

1.1. Ventajas

1.2 A quien esta dirigido

1.3 Resumen del contenido

1.4 Responsabilidades

CAPITULO 2

Descripcion del sistema Metaldeck

2.1 Lamina de Metaldeck

2.1.1 Espesor de diseño

2.1.2 Espesor minimo entregado

2.2 Tolerancias de fabricación

2.3 Funciones de la lamina de acero

2.4 Concreto

2.5 Refuerzo por retracción y temperatura

2.6 Refuerzo negativo en la losa

2.7 Espesor de la losa y recubrimiento mínimo

2.8 Fijacion lateral

CAPITULO 3

Aspectos del diseño

3.1 Diseño de Metaldeck como formaleta

3.1.1 Propiedades

3.1.2 Cargas

3.1.3 Resistencia de la sección transversal

3.1.4 Deflexiones admisibles

3.1.5 Soportes adicionales (apuntalamientos temporales)

3.1.6 Longitudes de apoyo

3.2. Metaldeck y concreto como seccion compuesta

3.2.1 General

3.2.2 Hipotesis de analisis

3.2.3 Hipotesis de carga

3.2.5 Deflexiones

3.2.6 Diseño a flexión – metodo de los esfuerzos admisibles

3.2.6.1 Compresion en el concreto

3.2.7 Diseño a flexión – método de la resistencia ultima

3.2.8 Resistencia de adherencia a cortante

3.2.9 Esfuerzos cortantes en la sección compuesta

3.3 Tablas de ayuda para diseño y ejemplos de diseño.

3.4 Funcionamiento como diafragma

3.5 Consideraciones adicionales.

3.5.1 Cargas concentradas

3.5.1.1 Cargas de 10kn (1000kgf) o inferioreS

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3.5.1.2 Cargas mayores a 10kn (1000kgf)

3.5.1.3 Conectores de cortante para resistencia última

3.5.2 Secciones compuestas con vigas de apoyo

3.5. 3 Vibraciones ambientales y cargas dinámicas

3.5.4 Voladizos

3.5.5 Estructura de parqueo

3.5.6. Protección de la lámina

3.5.7 Resistencia al fuego

3.5.8 Lamina de Metaldeck como plataforma de trabajo

(solo formaleta)

3.5.9 Otros criterios

CAPITULO 4

Aspectos constructivos

4.1 Manejo e instalación del sistema metaldeck

4.1.1 Empaque, transporte, recepción y descargue

4.1.2. Almacenamiento y protección

4.1.3 Manejo e izaje

4.1.4 Instalacion

4.1.5 Notas de seguridad

4.1.6. Otras recomendaciones

4.2. Anclaje de láminas de metaldeck

4.2.1 Requisitos básicos

4.2.2 Sujeciones a estructuras de acero

4.2.3 Sujeciones a estructuras de concreto

4.2.4 Soldaduras

4.2.5 Pernos de cortante

4.2.6 Conexiones de borde

4.3 Láminas dañadas y perforaciones

4.3.1 Generalidades

4.3.2 Láminas para cubierta

4.3.3 Sumidero o colector

4.3.4 Láminas para entrepisos

4.3.5 Otros requisitos y recomendaciones

4.4 Manejo y colocación del concreto

4.4.1 Limpieza del tablero

4.4.2 Vaciado del concreto

4.4.3 Otras consideraciones

REFERENCIAS

Apéndice 1

Apéndice 2

Apéndice 3

Apéndice 4

Apéndice 5

Apéndice 6

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Manual Técnico

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Capítulo

1

INTRODUCCIÓN

El sistema de losa METALDECK aprovecha las características de una lámina de acero preformada (STEEL DECK) sobre la cual se hace un vaciado en concreto. El comportamiento combinado entre el concreto, una vez que este ha alcanzado su resistencia máxima, y el tablero en acero, permite obtener un sistema de losa estructural práctico para todo tipo de edificaciones.

sistema METALDECK es principalmente un componente estructural, es visualmente muy atractivo cuando es expuesto en aplicaciones arquitectónicas. Su recubrimiento protector lo hace fácil para su mantenimiento, durable estéticamente agradable.

Construcción en todos los climas: El

sistema pede ser instalado en la mayoría de las condiciones climáticas, eliminando los costosos retrasos que pueden presentarse con otros sistemas de entrepiso.

Se impone ante los sistemas tradicionales por aspectos como su rapidez en obra, gran resistencia, limpieza, bajo peso y economía. El sistema es diseñado acorde con las especificaciones para Composite Steel

Floor Deck (Tablero de piso en acero para comportamiento compuesto) emitidas por el

SDI (Steel Deck Institute)

1.1. VENTAJAS

METALDECK ofrece ventajas significativas con respecto a otros sistemas de entrepiso tradicionales. Entre ellas se resaltan las siguientes:

Funcionalidad: Se acomoda a multitud de

aplicaciones prácticas y a muchas situaciones diferentes en entrepiso para edificaciones.

Resistencia estructural con menos peso:

Las propiedades del acero son utilizadas con una máxima eficiencia en el diseño y la fabricación del Metaldeck, resultando un producto de una alta resistencia con relación a su peso. Por consiguiente los costos de transporte, montaje de la estructura principal pueden ser menores que con otros sistemas.

Calidad uniforme: Gracias a la ingeniería

involucrada y a las técnicas de producción de mejora continua, los productos del sistema cumplen con los estándares de calidad especificados en las normas internacionales

(SDI Steel Deck Institute)

Durabilidad garantizada: El sistema ha sido

instalado por más de medio siglo en múltiples países con un comportamiento satisfactorio, lo cual es garantía de su durabilidad.

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 los asociados al comportamiento. El sistema minimiza el desperdicio de material, requiere en general menor volumen de concreto que otros sistemas y por otro lado permite reducir el peso de la edificación, lo cual naturalmente, se traduce en mayores ahorros de material en el resto de la estructura y a nivel de cimentación.

Facilidad constructiva: Dentro de los

diversos factores constructivos que pueden

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Manual Técnico

su manipulación, óptimo almacenamiento en obra, rapidez de instalación, no requiere mortero de afinado de piso, permite fácilmente la instalación de líneas de servicios posterior a la fundida de la losa, lo cual a su vez reduce el tiempo de construcción y mejora la calidad de la obra, no es biodegradable, no contamina otros materiales, se adapta a cualquier geometría y puede utilizarse tanto en estructuras metálicas como de concreto o aún sobre muros de mampostería.

1.3 RESUMEN DEL CONTENIDO

El manual presenta cuatro partes principales:

Descripción del sistema: Esta parte trata de

manera general el funcionamiento del mismo, las bases teóricas principales para el diseño, aspectos técnicos a tener en cuenta durante la construcción y otras consideraciones de tipo general.

Doble función estructural: Sirve como

plataforma de trabajo y formaleta de piso a la

Aspectos de diseño: Aquí se establece la

metodología general para diseño y se hace referencia a las ayudas existentes.

vez que conforma el refuerzo principal de la losa una vez fragua el concreto.

Aspectos constructivos: Incluye todo

el proceso constructivo, desde transporte

Dentro de las consideraciones especiales del sistema pueden mencionarse su resistencia a la obra pasando por almacenamiento, instalación, anclajes, vaciado de concreto y al fuego con respecto a otros materiales, sus costos directos iniciales, la racionalización del en general todos los aspectos relacionados con la construcción.

sistema de corte para permitir los pases de instalaciones, las geometrías especiales, el

Ejemplos de diseño: Se desarrolló un

manejo de cielorrasos y algunas precauciones constructivas especiales. También deben completo ejercicio de diseño y utilización del mencionarse los efectos eventuales de sistema apoyándose en la información del

Apéndice 2.

retracción de fraguado y por cambios de temperaturas, razón por lo cual hay que garantizar un procedimiento constructivo adecuado y unas protecciones especiales a las losas que quedan a la intemperie.

El manual presenta además, a manera de

Apéndices, las propiedades físicas, mecánicas y geométricas del METALDECK, las tablas para el diseño de entrepisos estructurales

1.2 A QUIÉN ESTA DIRIGIDO

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

con el sistema METALDECK y tablas de ayuda para el cálculo de momentos, cortantes y deflexiones en vigas con diferentes tipos de apoyo y de carga.

1.4 RESPONSABILIDADES

El diseño estructural de losas con sistema

METALDECK deberá ser realizado por un ingeniero Civil o Estructural idóneo, debidamente acreditado con matrícula

profesional. Será responsabilidad del cliente el despiece para su proyecto. El cliente estará en la posibilidad de colocarse en contacto con el departamento técnico de ACESCO para recibir asesoría en cuanto al manejo del producto. Las recomendaciones técnicas emitidas por el departamento técnico de

ACESCO no comprometen de alguna manera a ACESCO con el cliente ni con alguna otra persona o entidad.

Este ingeniero es quien debe aceptar la responsabilidad de aplicar este material al diseño de un caso específico. ACESCO no se hace responsable por la mala e indebida utilización de la información contenida en el presente Manual. Aspectos como la precisión completitud o conveniencia de aplicar dicha información a un caso particular y otros deben estudiarse específicamente.

La información presentada en este manual ha sido preparada de acuerdo con principios de ingeniería reconocidos. Ninguna de las indicaciones y recomendaciones dadas en este manual debe ser utilizada sin el previo estudio cuidadoso por parte de un Ingeniero

Civil o Estructural con matrícula profesional quien debe ser competente para evaluar el significado y las limitaciones del material presentado.

ACESCO o cualquiera de los participantes en la realización del presente Manual no podrán ser demandados por cualquier queja, demanda, injuria, pérdida o gastos, que de cualquier manera surjan o estén relacionados con la utilización de la información aquí presentada, aún en el caso que dicho evento resulte directa o indirectamente por cualquier acción, error u omisión de ACESCO o de cualquiera de los participantes en este Manual.

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Manual Técnico

Capítulo

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

2

13

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA METALDECK

2. Actuar como refuerzo positivo de la

losa una vez el concreto haya fraguado.

El sistema de losa METALDECK consiste en una lámina de acero preformada, adecuadamente

Esta propiedad de la lámina de actuar como refuerzo de la losa otorga las características diseñada para soportar el peso del vaciado de lámina colaborante.

de una losa de concreto y cargas adicionales debido al proceso constructivo de la

El sistema puede utilizarse en edificios donde la misma. Una vez que el concreto alcanza su estructura principal es en concreto o en acero resistencia de diseño, la adherencia entre y debe conectarse adecuadamente a las vigas los dos materiales permite constituir lo que principales de apoyo para servir de diafragma se conoce como Composite Steel Floor Deck estructural y para, si así se proyecta, conformar

(Tablero de acero para comportamiento elementos en construcción compuesta con compuesto), logrando así tener un sistema de dichas vigas. Adicionalmente puede apoyarse losa adecuado para todo tipo de edificaciones.

convenientemente sobre muros estructurales en mampostería o concreto.

Las láminas preformadas de acero tienen dos funciones principales:

En la Figura 2.1 se presenta el esquema general del sistema estructural de entrepiso

METALDECK.

1. Trabajar como formaleta: para el vaciado

de la losa de concreto y cargas adicionales debido al proceso constructivo.

Losa de Concreto Refuerzo de Retracción y Temperatura

H= Variable de

100mm a 150mm

VIGA DE SOPORTE

FIGURA 2.1 ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA METALDECK

METALDECK

2.1 LAMINA DE METALDECK

El acero utilizado es del tipo Laminado en

Frío (Cold Rolled) y Galvanizado, con un comportamiento esencialmente elastoplástico, con esfuerzo de fluencia mínimo nominal igual a 275MPa (40ksi) y con un módulo de elasticidad igual a 203,000MPa

(29,500ksi). El acero debe ser fabricado siguiendo los lineamientos de las secciones

F.4.1 a F.4.5 del reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR-10

(referencia1) y estar acorde además con la norma ASTM A653 SS grado 40. La Figura

2.2 presenta una curva típica esfuerzo deformación de una probeta tomada del material y ensayada de acuerdo con la norma

ASTM A370.

14

Manual Técnico

La tabla 2.1 resume las características de la lámina utilizada para la fabricación del Metaldeck:

Propiedades de lámina METALDECK

Punto de fluencia mínimo

Resistencia última

Elongación en 50mm

Recubrimiento en Zinc

40ksi (272MPa)

55ksi (380MPa)

16%

G60

TABLA 2.1 PROPIEDADES DE LA LÁMINA GALVANZADA PARA FABRICACIÓN DE METALDECK

Esfuerzo

(MPa)

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

0.25 0.30 0.35 0.40 0.45

Deformación Unitaria

FIGURA 2.2 CURVA ESFUERZO DEFORMACION TIPICA DEL ACERO

El proceso de galvanizado se desarrolla a partir de láminas de acero laminado en frío (Cold

Rolled) las cuales se someten a un proceso de inmersión en caliente en un baño de zinc fundido para obtener los recubrimientos deseados, siguiendo los lineamientos de las normas ICONTEC NTC 4011 y ASTM A653.

que trae la lámina de acero laminado en frío

(Cold Rolled) empacada en rollos, con el objeto de ir eliminando las impurezas que afectan la etapa del galvanizado. El desengrasante se prepara haciendo una mezcla en agua de agentes humectantes, surfactantes y tensoactivos los cuales dan poder limpiador a la solución.

Las etapas del proceso de galvanizado son las siguientes:

1. Desengrase: Es la primera etapa de la

limpieza en el proceso que se utiliza para remover la capa de aceite y grasa superficial

2. Cepillado: En esta etapa la lámina es

limpiada por acción mecánica de rodillos recubiertos en cerdas los cuales giran y presionan en sentido contrario a la dirección de recorrido de la lámina y su principal

función es eliminar toda partícula sólida que se encuentra adherida al material tanto en la cara superior como en la inferior. Cabe anotar que la etapa de Desengrase y Cepillado es dual, es decir se hace dos veces cada una para asegurar la limpieza del material, lo que al final garantiza un óptimo galvanizado.

3. Decapado: En esta etapa se elimina el

óxido superficial que presenta la lámina. Se usa una solución de ácido en agua para hacer dicha función, después de haber eliminado el aceite y la grasa en la etapa anterior.

Importante mencionar que aunque el sistema está actualmente habilitado se usan nuevas tecnologías de desengrasantes que cumplen también con esta función. Sólo se usa la etapa propia de Decapado cuando las condiciones de oxidación del material así lo ameritan.

cantidad en ambas caras del material hasta conseguir la capa en el espesor deseado.

8. Enfriamiento: Las láminas cambian

bruscamente de temperatura al salir del pozo de zincado hacia un chorro de aire que ejerce presión sobre las mismas. Este acelera el secado de la capa de zinc y evita imperfecciones al momento del contacto con el primer rodillo. Cinco colchones de aire bajan su temperatura de salida del tanque hasta unos 60°C, aproximadamente.

9. Pasivado: El acero requiere un tratamiento

adicional para prevenir la presencia de óxido blanco y dar una mayor resistencia a la corrosión, para esto se emplea una solución pasivante.

2.1.1 ESPESOR DE DISEÑO

4. Enjuague: En esta etapa se aplica agua

limpia a presión sobre las dos caras de la lámina para eliminar los residuos que hayan quedado en las etapas anteriores. El objetivo es entregar el material limpio antes de entrar al horno de precalentamiento.

5. Secado: Le sigue al enjuague y consiste

en aplicar aire caliente en gran cantidad para eliminar la humedad del material antes de entrar al horno.

El espesor de la lámina utilizado en el diseño no debe tener en cuenta el recubrimiento en zinc u otro material para protección o acabado.

Este es el espesor del acero base sin ningún tipo de recubrimiento. El recubrimiento en zinc o pintura no incrementa la capacidad estructural y por ende no debe ser tenido en cuenta en el diseño.

2.1.2 ESPESOR MÍNIMO ENTREGADO

6. Horno de precalentamiento y recoci-

do:La lámina se precalienta y recoce para

conseguir las propiedades deseadas por el cliente y así mismo elevarla a la temperatura del zinc fundido que es de 460ºC, aproximadamente.

7. Galvanizado caliente: La lámina es

sumergida en la cuba con zinc fundido el cual se adhiere a los poros de la misma y mediante unas cuchillas especiales se aplica aire en gran

Debido a que existen tolerancias al momento de solicitar láminas o rollos de acero a cualquier proveedor, es razonable esperar algunas diferencias entre el espesor distribuido de un producto formado en frío y el espesor de diseño. El espesor mínimo de la lámina aceptado para la fabricación del tablero metálico de trabajo en sección compuesta, corresponde a un espesor de acero base de 0.75mm (calibre 22) de acuerdo con la sección F.4.7.2.1 y la tabla F.4.7.2.2 del NSR-

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Manual Técnico

10. Se permite una tolerancia del 5% en el espesor de acero base en la fabricación del tablero (el espesor no debe ser menor al 95% del espesor de diseño).

para la lámina galvanizada utilizada en la fabricación del METALDECK es definido por la norma ASTM A653 como G60 (Z180).

El METALDECK es formado a partir de hojas de acero de 1200mm de ancho con variación de longitud dependiendo de los rollos con los que se alimenta la máquina, cortándose a la medida por el formato respectivo. Una vez formado el producto, a partir del acero galvanizado, el ancho útil para los elementos resultantes es de 940mm para Metaldeck de

2’’ (MD2) y de 870mm para Metaldeck de 3’’

(MD3).

Las láminas de metaldeck se fabrican en dos geometrías de acuerdo a la altura (2”-MD2 y 3”-MD3) que se presentan en la figura 2.3 en la que se indican las dimensiones típicas nominales. Las láminas se comercializan en longitudes estándar (ver apéndice 1) y pueden solicitarse a la medida de acuerdo al despiece de cada proyecto en longitudes desde 1.00m hasta 12.00m en todos los calibres de fabricación.

Debido a que el tablero metálico METALDECK llega a ser el refuerzo positivo para la losa, este debe diseñarse para durar toda la vida

útil de la estructura. El acabado mínimo

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

Calibre

(tipo

No.)

22

20

18

16

Espesor de diseño mm pulg.

0.75

0.0295

0.90

1.20

1.50

0.0354

0.0472

0.0591

Espesor mínimo mm pulg.

0.71

0.0283

0.855

1.140

1.425

0.0337

0.0449

0.0561

TABLA 2.2 ESPESORES DE DISEÑO Y MÍNIMOS ACEPTABLES DEL MATERIAL ANTES

DEL RECUBRIMIENTO (TABLA F.4.7.2-2 DEL NSR-10)

GEOMETRíA METALDECK 2”

305

2” 50.8

GEOMETRíA METALDECK 3”

940 (Ancho Útil)

Dimensiones en milímetros

305 305

3” 76,2

870 (Ancho Util)

GEOMETRíA METALDECK 2”

305

2” 50.8

940 (Ancho Útil)

GEOMETRíA METALDECK 3”

305 305

3” 76,2

870 (Ancho Util)

Dimensiones en milímetros

FIGURA 2.3 FORMAS Y DIMENSIONES TRANSVERSALES DISPONIBLES

Parámetro de control de la lámina Tolerancia

Longitud

Espesor

Ancho efectivo

Flecha y curvatura

Borde de lámina por fuera de la escuadra

12mm

95% del espesor de diseño

-10mm + 20mm

6mm en 3.00m

10mm por metro de ancho de lámina

TABLA 2.3 TOLERANCIA PARA EL METALDECK

Tolerancias tomadas del Steel Deck Institute Design Manual (referencia 16)

2.2 TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN

Las tolerancias normales y aceptadas en fabricación se re-sumen en la Tabla 2.3

2.3 FUNCIONES DE LA LÁMINA DE ACERO

La lámina de acero tiene dos funciones principales que son:

1. Durante el proceso constructivo sirve como formaleta permanente o para conformar una plataforma segura de trabajo. Esta elimina la necesidad de armar y remover las formaletas temporales utilizadas en los sistemas tradicionales. Antes del endurecimiento del concreto fresco, la lámina debe soportar su propio peso más el peso propio del concreto fresco y las cargas adicionales de construcción. Se deben verificar tanto los esfuerzos como las deflexiones máximos y compararlos con los valores máximos permitidos.

2. Como componente estructural definitivo conforma el refuerzo positivo de la losa.

Una vez que el concreto alcanza su resistencia actúa con el acero en forma compuesta para resistir las cargas muertas y las cargas vivas sobreimpuestas. La interacción se forma a partir de una combinación de adherencia superficial entre el concreto y el acero y por medios mecánicos mediante la restricción impuesta por la forma de la lámina a través de resaltes en la superficie, hendiduras o dispositivos para transferencia de cortante uniformemente espaciados. En este estado deben calcularse igualmente los esfuerzos y las deflexiones máximos y compararlos con los permitidos.

18

Manual Técnico

La losa de concreto con METALDECK y la viga propósito fundamental de absorber los efectos de acero o concreto reforzado que sirve de apoyo a la misma, pueden interconectarse de la retracción de fraguado del concreto y los cambios térmicos que ocurran en el sistema.

Esta malla o refuerzo está conformado de cortante para producir una sola unidad por barras con resistencia a la fluencia estructural a flexión la cual tiene mayor de al menos 420MPa (60ksi) o por mallas resistencia y rigidez que una losa y viga independientes. En el caso de losas de entrepiso diseñados para actuar en construcción electrosoldadas de alambrón. La experiencia ha mostrado al menos un incremento del

10% en la capacidad de carga de losas con la compuesta con las vigas de apoyo se requiere malla comparada con losas que no la tienen. de la instalación de conectores de cortantes

El refuerzo por retracción y temperatura entre los dos elementos y se hace énfasis en debe suministrar un área mínima de 0.00075 el recubrimiento de concreto alrededor de los veces el área del concreto por encima de mismos. Este tipo de diseño especial está por la lámina de METALDECK, pero no debe ser fuera del alcance del presente manual y puede menor que una malla con un área de 59.3 consultarse en detalle en las referencias 5, 6. mm2 de acero por metro de ancho de losa. La

Para el caso en que la viga de soporte sea en mínima especificación recomendada para el acero puede utilizarse la sección I3 del AISC, sistema METALDECK de ACESCO es una malla

Specication for Structural Steel Buildings cuadrada de 150mm x 150mm de 4mm de

(referencia 2). Para vigas de concreto puede diámetro como refuerzo por temperatura.

utilizarse, por ejemplo, las indicaciones dadas en la referencia 13.

La utilización de fibras en el concreto pueden ser una solución alternativa a la malla de

2.4 CONCRETO

refuerzo por retracción y temperatura. La norma ASTM A820 especifica la utilización

El concreto estará de acuerdo con lo estipulado en el título C del reglamento colombiano de estas fibras en acero para control de agrietamiento donde la cuantía mínima de de construcción sismo resistente NSR-

10. La resistencia mínima a la compresión estas en el concreto será de 14.8kg/m+

(25lb/yd+). También pueden utilizarse fibras especificada para el concreto, f’c, será de

21MPa (3ksi) o la que sea requerida por macro sintéticas “fibras toscas”, hechas de un poleolefino virgen y deben tener un diámetro exposición al fuego o durabilidad. No se permite el uso de aditivos o acelerantes que equivalente entre 0.4mm (0.016pulg) y

1.25mm (0.05pulg) con una mínima relación contengan sales clorhídricas o fluoruros ya que éstos pueden producir corrosión sobre la de aspecto (longitud / diámetro equivalente) de 50. La mínima cuantía de estas últimas será lámina de acero.

de 2.4kg/m+ (4lb/yd+) y son convenientes para ser usadas como refuerzo mínimo por

2.5 REFUERZO POR RETRACCIÓN Y

TEMPERATURA

retracción y temperatura. Aunque la malla de refuerzo por temperatura o las fibras no

La malla de acero de refuerzo que se recomienda colocar en el sistema tiene el previenen de manera total el agrietamiento, lo cierto es que han mostrado tener un buen trabajo para el control de grietas, en especial

si la malla se mantiene cercana a la superficie superior de la losa (recubrimiento de 20 a

25mm). El área de refuerzo suministrada para la malla de acuerdo con la fórmula expresada anteriormente o la cuantía mínima de fibras en acero o fibras macro sintéticas no serán suficientes para ser asumidas como el total del refuerzo negativo. Debe calcularse la cantidad de refuerzo negativo sin tener en cuenta el aporte de la malla por temperatura o las fibras.

2.6 REFUERZO NEGATIVO EN LA LOSA

En las losas con voladizos la lámina METALDECK actúa solo como formaleta permanente.

Debe proporcionarse refuerzo superior para absorber los esfuerzos generados bajo esta consideración.

2.7 ESPESOR DE LA LOSA

Y RECUBRIMIENTO MÍNIMO

El recubrimiento mínimo de concreto por encima de la parte superior de la lámina de

METALDECK (tc) debe ser de 50mm (2pulg.)

Cuando se coloque refuerzo negativo adicional a la malla por temperatura y retracción, el recubrimiento mínimo de concreto por encima del este debe ser de 20mm.

Para losas que involucren varias luces consecutivas, el ingeniero puede seleccionar un sistema de losa continuo en los apoyos, caso en el cual es necesario diseñar la losa

De acuerdo con lo anterior, los espesores mínimos totales recomendados para losas en

METALDECK se resumen en la tabla 2.4.

para el momento negativo que se genera y deberá colocarse el refuerzo negativo complementario en estos puntos de apoyo.

En estos casos la lámina colaborante será

2.8 FIJACIÓN LATERAL

diseñada para actuar solo como una formaleta permanente. El tablero de acero de trabajo compuesto (Composite steel deck) no se considera como refuerzo en compresión en las

Las láminas de acero deben sujetarse unas con otras en sentido transversal con tornillos autoperforantes, remaches pop ó puntos de soldadura (hasta calibre 20). La distancia

áreas con presencia de momento negativo.

Para el diseño particular en parqueaderos entre estas fijaciones debe cumplir con la siguiente especificación: debe considerarse continuidad en los

Para Luz < 1.50m: Un (1) Tornillo en el centro diferentes vanos y calcularse el respectivo de la luz.

refuerzo negativo para cumplir esa condición.

Para Luz > 1.50m: un (1) Tornillo cada 36”

(1000mm)

El detalle del traslapo se muestra en la figura

2.5.

20

Manual Técnico

Referencia

Metaldeck 2”

Metaldeck 3”

Altura de lámina

50.8mm (2”)

76.2mm (3”)

Espesor total mínimo concreto

100mm (4”)

130mm (5”)

TABLA 2.4 ESPESORES TOTALES MÍNIMOS DE LA LOSA EN EL SISTEMA COMPUESTO h

Losa de Concreto

Distanciadores

Prefabricados

Acero de retrección

Malla por temperatura

ó

Distanciadores de concreto ó panelitas

25 mm por debajo del borde de concreto

ó d t c d d

Distanciadores con varillas soldadas o amarradas a la malla de retracción

FIGURA 2.4 NOMENCLATURA BASICA PARA SECCION DE LOSA

Soldadura Filete

E6013 25mm en “V”

Extremo hembra

Tornillo autoperforante

Ref. 8- 18 x 1/2 o remache pop

Extremo hembra

Extremo macho

Extremo macho

FIGURA 2.5 DETALLE DE TRASLAPO

FIGURA 2.5 DETALLE DE TRASLAPO

Capítulo

3

22

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

ASPECTOS DE DISEÑO

El diseño de entrepiso con METALDECK involucra dos etapas principales: La primera etapa es cuando el concreto fresco aún no ha fraguado, en la cual, la lámina colaborante funciona principalmente como formaleta, y la segunda cuando el concreto alcanza su resistencia y este, en combinación con la lámina metálica, trabajan como sección compuesta. Además de estas consideraciones principales es necesario garantizar el funcionamiento de las losas como diafragma de piso, cuando esto sea una consideración de diseño.

• El peso propio del tablero

• El peso propio del concreto fresco (con un peso específico de 2.4kN/m3)

• Las cargas de construcción temporales que se calculan como la más severa entre una carga uniformemente distribuida de

20psf (1kPa) sobre la superficie de la lámina y una carga concentrada de 150lb

(2.2kN) que actúan sobre una sección de la formaleta de 1.00m (1000mm) de ancho. Estas cargas corresponden a cargas de construcción como son sobrepesos por el manejo del concreto, peso de la maquinaria y las personas que trabajan en la construcción de la losa.

A continuación se presenta la metodología recomendada de diseño para cada una de las etapas antes mencionadas.

Durante la construcción, la lámina METALDECK trabajará en cualquiera de los tres siguientes casos:

3.1 DISEÑO DE METALDECK COMO FORMALETA

3.1.1 PROPIEDADES

La geometría del METALDECK fue desarrollada para que pudiera trabajar como una formaleta permanente, soportando las cargas de construcción y el peso del concreto fresco.

El cálculo del área transversal, momento de inercia y otras constantes de la sección transversal se determinan de acuerdo con las especificaciones del AISI, Specification for the Design of Cold Formed Steel Structural

Members (referencia 3)

En el Apéndice 1 – Propiedades del

METALDECK, se presenta un resumen de las principales propiedades del METALDECK.

3.1.2 CARGAS

Las cargas a considerar durante la etapa constructiva, cuando la lámina actúa como formaleta, son las siguientes.

1. Formaleta sin apuntalamiento: Si

el vaciado se hace bajo esta condición, la sola lámina es capaz de soportar el peso propio del concreto y las cargas de construcción. Deben hacerse chequeos para las condiciones límite por esfuerzos cortante y flexión y por deflexiones máximas (ver apéndice 1). Si existe continuidad de la lámina sobre los apoyos, ésta se tendrá en cuenta para redistribución de esfuerzos.

Formaleta con apuntalamiento

intermedio: Si la lámina no es capaz

de soportar el peso del concreto fresco y las cargas de construcción puede optarse por colocar un punto de apoyo intermedio temporal, mientras el concreto alcanza su resistencia, garantizando que el comportamiento en sección compuesta es capaz de soportar las cargas sobreimpuestas de diseño. Este apuntalamiento crea un sistema de apoyo continuo para la lámina lo que permite la redistribución de los esfuerzos generados en la construcción.

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METALDECK Grado 40

23

Debe hacerse un recálculo de los esfuerzos y deflexiones para comprobación del buen funcionamiento de la lámina bajo la condición aquí descrita. Ver sección 3.1.5. de este manual.

3.

uniforme: Es una alternativa poco

práctica aunque ideal para el control de

= Esfuerzo actuante en el acero (MPa)

= Esfuerzo admisible en el acero deflexiones totales del sistema de losa.

En esta condición la lámina es soportada

(MPa) Este esfuerzo se limita a un máximo de

36ksi (250MPa) en toda la longitud del vano, por lo cual, teóricamente no se presentan esfuerzos

= Esfuerzo de fluencia en el acero (MPa)

=Modulo mínimo de la sección efectiva. ni deflexiones debido al peso propio del concreto fresco o de las cargas de construcción. Bajo esta condición no es necesario hacer chequeo por esfuerzos o

Difiere para momento positivo y negativo

(mm

3

)

=Momento flector actuante calculado

(N.mm) Para vigas simplemente apoyadas el deflexiones durante la etapa constructiva.

valor es igual a: donde

Una vez que el concreto ha fraguado y la adherencia lámina-concreto alcanza es la carga por metro lineal (se debe incluir el peso propio) su plenitud las consideraciones de carga realizadas en la etapa constructiva no afectan el diseño para la etapa de servicio. Debe hacerse un análisis por esfuerzos flectores y cortantes de la sección compuesta. Se utilizarán los factores de amplificación de carga (para el método por estados límite) y las combinaciones descritas en la sección

3.2.2 de este manual.

Por otra parte, si se utiliza el método por estados límite de resistencia debe cumplirse con la siguiente envolvente:

Donde:

Las deflexiones y esfuerzos del METALDECK, actuando como formaleta, serán evaluados de acuerdo al procedimiento descrito en la figura del Apéndice 2.

= Momento flector actuante mayorado

(N.mm)

= Cortante actuante mayorado (N)

= Momento nominal resistente (0.95 x x ) (N.mm)

= Cortante nominal resistente (N)

3.1.3 RESISTENCIA DE LA SECCIÓN

TRANSVERSAL

Si se utiliza el método de los esfuerzos de trabajo o esfuerzos admisibles (ASD), la tensión y compresión debido a la FLexión en el METALDECK no deben exceder:

Para la determinación por este método del momento flector y cortante actuantes deben utilizarse los siguientes factores de amplificación: 1.2 para la lámina METALDECK,

1.6 para el peso del concreto y 1.4 para las

24

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cargas de construcción. El cálculo de los módulos elásticos para las fibras superior e inferior de la lámina de METALDECK para flexión positiva y negativa y la resistencia al corte se realiza de acuerdo con la metodología desarrollada por el AISI, Specification for the Design of Cold Formed Steel Structural

Members, referencia 3. En el Apéndice 1 se presentan los módulos elásticos de la sección efectiva para las diferentes láminas de

METALDECK así como su capacidad mayorada a cortante.

Nota: Ver Apéndice 2 para coeficientes de

Cálculo de Cortantes, Momentos flectores y deflexiones con sistemas de una luz simple y continuos durante la etapa constructiva.

3.1.4 DEFLEXIONES ADMISIBLES

Donde:

L = Luz libre entre apoyos (mm)

= Deflexión calculada (mm)

= Deflexión máxima admisible (mm)

3.1.5 SOPORTES ADICIONALES

(Apuntalamientos temporales)

Si los esfuerzos presentados durante la construcción superan los parámetros máximos de esfuerzo (o su envolvente) o deflexiones, se puede recurrir a la utilización de apuntalamientos temporales localizados en los centros o tercios de los vanos. Esto disminuye la luz de análisis durante la construcción, lo que permite que los efectos sobre la lámina sean menores. Con este procedimiento se permite mantener las especificaciones más livianas de METALDECK.

El cálculo de las deflexiones verticales del sistema, durante la etapa de construcción donde la lámina actúa como formaleta, incluye solo el peso propio del concreto de acuerdo con el espesor de diseño más el peso propio de la lámina. No deben adicionarse las cargas sobreimpuestas por construcción descritas en la sección 3.1.2, por el carácter temporal de las mismas. El METALDECK se diseña para permanecer en el rango elástico en la mayoría de las ocasiones, por consiguiente, este se recupera una vez se retiren las cargas temporales.

El tipo de apuntalamiento temporal debe ser claramente indicado en los planos de construcción, así como su ubicación y el tiempo necesario hasta su retiro. El apuntalamiento debe estar en capacidad de resistir una carga uniforme mínima de 50psf (2.4kPa) y debe ser colocado en el sitio de construcción antes de la instalación de la lámina METALDECK.

El límite superior para deflexiones verticales en la condición de formaleta será de:

= L/180

Con un valor máximo de:

= 20mm 3/4”

Debe ser diseñado e instalado de acuerdo a lo establecido por NSR-10 (ó en su defecto las especificaciones del ACI) y debe ser dejado en el sitio al menos hasta que el concreto alcance el 75% de su resistencia de diseño.

La múltiples pruebas de laboratorio realizadas por el SDI (Steel Deck Institute) han mostrado efectos benéficos del apuntalamiento sobre la sección compuesta, una vez que el concreto alcanza su resistencia de diseño. Estos efectos no son tenidos en cuenta en la capacidad final de la sección.

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Gato metalico

Metaldeck

Viga soporte

Gato metalico

Apuntamiento

Temporal

FIGURA 3.1 ESQUEMA TÍPICO DE APOYOS TEMPORALES

Losa de concreto Acero de retraccion

Metaldeck

Tapas de Metaldeck

Apoyo minimo de 40 mm

Viga de concreto

Viga sección cajón

FIGURA 3.2 ESQUEMA DE APOYO DE LAS LÁMINAS DE METALDECK SOBRE LA VIGA

Guardera o testero losa

Malla de retraccion

Separador prefabricado

Acero de refuerzo viga

Metaldeck

Tapas

Metaldeck

Apoyo mínimo

25 mm sobre la viga sujeto a la altura

26

FIGURA 3.3 ESQUEMA TÍPICO DE FUNDICION MONOLÍTICA

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3.1.6 LONGITUD DE APOYO

como una losa de concreto reforzado, donde la lámina de METALDECK actúa como el

La longitud de apoyo del tablero sobre las vigas principales debe determinarse utilizando refuerzo positivo. La adherencia láminaconcreto garantiza este comportamiento. La la carga de concreto fresco, el peso propio de la lámina METALDECK más una carga de losa se diseñará como simplemente apoyada o continúa sobre los diferentes apoyos construcción uniformemente distribuida de

20psf (1kPa)(ver figura 3 Apéndice 2) como dependiendo de las restricciones en los mismos y la presencia de refuerzo (barras) regla general se recomienda utilizar una longitud de apoyo de por lo menos 40mm (1½ adicional para lograr tal comportamiento.

El sistema puede ser sometido a cargas pulgadas) cuando el METALDECK se instale sobre la viga, la cual en general impedirá que uniformemente distribuidas o puntuales.

Debe ser consideración especial en el diseño el tablero se resbale de su apoyo. Esto aplica para una lámina de 0.75mm (calibre 22) el hecho de tener cargas concentradas importantes, cargas dinámicas derivadas de espesor mínimo. Si este espesor mínimo o la longitud de apoyo no se cumple por del uso de la estructura y cargas debido al funcionamiento de la losa como diafragma razones constructivas, deberán verificarse los esfuerzos en el alma de la lámina de estructural en una edificación determinada.

METALDECK (ver AISI, Specification for

3.2.2 HIPOTESIS DE ANALISIS

the Desing Of Cold Formed Steel Structural

Members, referencia 3). También debe

Las hipótesis de diseño con el sistema de utilizarse el procedimiento del AISI cuando se entrepiso serán seleccionadas de acuerdo con esperen reacciones de magnitud considerable.

lo siguiente:

Cuando se utiliza el sistema de fundición monolítico o semimonolítico (fundida de viga y losa simultáneamente), se recomienda utilizar una longitud mínima de apoyo del

METALDECK sobre la viga de 25mm (1 pulgada) En estos casos críticos se recomienda sujetar convenientemente la lámina a la viga o elemento de apoyo para evitar el resbalamiento y el giro. (Véase la figura 3.2, la figura 3.3 y consultar el Capítulo 4 para el sistema y características de la fijación)

3.2 METALDECK Y CONCRETO

COMO SECCIÓN COMPUESTA

3.2.1 GENERAL

Losa continua sobre apoyos múltiples y

voladizos (Momentos negativos): Este

comportamiento continuo sobre los apoyos se logra con la adición del refuerzo negativo correspondiente. Para el diseño por flexión para momentos negativos se seguirán los lineamientos establecidos por el NSR-10 (o en su defecto las especificaciones de la ACI). La lámina de METALDECK no será considerada como un refuerzo en compresión. Debido a las crestas del METALDECK se retira parte del área en compresión del concreto por lo que el diseñador deberá trabajar con un ancho equivalente para el diseño del refuerzo negativo. Este ancho puede ser tomado como el promedio entre el ancho inferior y superior de las crestas.

Cuando el concreto alcanza su resistencia máxima, la sección transversal debe diseñarse

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Para el caso de los voladizos la lámina actúa solo como una formaleta permanente, debe diseñarse el correspondiente refuerzo negativo.

HIPÓTESIS DE CARGA

D

D+L

Losa simplemente apoyada (Momentos positivos): En este caso la lámina METALDECK está en capacidad de trabajar como la totalidad del refuerzo positivo en la luz. Se

Donde: asume que la losa se fisura sobre los apoyos, en su parte superior. Se recomienda colocar refuerzo nominal para el control de estas fisuras que podrían afectar estéticamente el sistema.

D+W

D+0.7E

0.6D+W

0.6+0.7E

D=Carga Muerta

E=Fuerzas sísmicas reducidas de diseño

(E=Fs/R)

G=Carga debida al granizo

3.2.3 HIPÓTESIS DE CARGA

Las hipótesis de cargas que utilizadas para el diseño son tomadas del reglamento de construcción sismo resistente NSR-10 y son:

• Para estados de resistencia (basado en las especificaciones del AISI LRFD):

HIPÓTESIS DE CARGA

1.4D

1.2D + 1.6L + 0.5 (Lr o G)

1.2D + 1.6 (Lr o G) + (1.0L o 0.5W)

1.2D + 1.0W + 1.0L + 0.5 (Lr o G)

1.2D + 1.0E + 1.0L

0.9D + 1.0W

0.9D + 1.0E

L=Cargas vivas

Lr=Carga viva sobre la cubierta

W=Carga de viento

El diseñador deberá utilizar la combinación más crítica, según aplique. En la gran mayoría de los casos, tanto para el diseño por estados límite o por esfuerzos de trabajo, en los sistemas de entrepiso la segunda hipótesis es la más importante. Para el caso de una luz simplemente apoyada, por el método de los estados límite se tiene que:

1.2D + 1.6L Hipótesis crítica para diseño

M u

= (1.6L + 1.2D)L

2

/8 ≤ M n

Por esfuerzos de trabajo (tomando la misma hipótesis)

M calculado

=(L + D)L

2

/8 ≤ M admisible

• Para esfuerzos de trabajo (esfuerzos admisibles)

3.2.5 DEFLEXIONES

Para el cálculo de las deflexiones verticales del sistema de losa se utiliza la teoría elástica convencional. El área de concreto es transformada en acero equivalente para el cálculo de las propiedades de la sección transversal.

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Tipo de elemento

Cubiertas planas que no soportan o no están unidas a elementos estructurales que puedan ser dañados por deflexiones grandes.

Losas que no soportan o están unidas a elementos no estructurales que puedan ser dañados por deflexiones grandes.

Cubiertas o losas que soportan o están unidas a elementos no estructurales susceptibles de daño debido a deflexiones grandes.

Cubiertas o losas que soportan o están unidas a elementos no estructurales que no puedan ser dañados por deflexiones grandes.

Deflexión considerada

Deflexión instantánea debido a carga viva

Deflexión instantánea

La parte de la deflexión total que se presenta después de la unión a elementos no estructurales, o sea la suma de las deflexiones a largo plazo debido a cargas permanentes, más la instantánea debido a cualquier carga viva adicional

Deflexión límite

L/180

L/360

L/480

L/480

TABLA 3.1 DEFLEXIONES MÁXIMAS CALCULADAS PERMISIBLES

Las hipótesis de la aplicación de esta teoría son las siguientes: eje neutro se encuentra agrietado. El módulo de elasticidad para el acero se toma como

203,000MPa (29,500ksi) y la relación modular

Las secciones transversales planas de 11.

antes de la flexión permanecen planas durante la flexión, lo que significa que las deformaciones unitarias longitudinales compuesto, calculadas con las cargas y en el concreto y en el acero en cualquier

Las deflexiones verticales del sistema propiedades establecidas y medidas con sección transversal al tablero son respeto al apoyo deben limitarse a lo proporcionales a la distancia de las fibras desde el eje neutro de la sección registrado en la tabla 3.1 (especicaciones del

NSR-10) compuesta.

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

3. Puede utilizarse la totalidad de la sección de acero excepto cuando ésta se ve reducida por huecos.

4. El momento de inercia utilizado en las operaciones se determina como el promedio entre el momento de inercia de la sección agrietada y el de la sección plena, sin fisuras.

Adicional al cálculo de las deflexiones inmediatas deben determinarse las deflexiones a largo plazo. A menos que los valores se obtengan de un método más riguroso las defle- xiones adicionales causadas por la retracción al fraguado y el flujo plástico (creep) deben determinarse multiplicando las deflexiones inmediatas causadas por la carga permanente considerada, por un coeficiente obtenido así:

Para el cálculo de la sección agrietada se asume que todo el concreto por debajo del

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29

Donde, es el valor de la cuantía del refuerzo a compresión en el centro del vano para luces simplemente apoyadas o continuas, y en el apoyo para voladizos. Se recomiendan los siguientes valores del coeficiente, , de efectos a largo plazo, así:

;

Tomando C = 0.6 y reemplazando:

; ;

5 años o más = 2.0

12 meses = 1.4

6 meses = 1.2

3 meses = 1.0

3.2.6 DISEÑO A FLEXIÓN - METODO DE LOS

ESFUERZOS ADMISIBLES

El método por esfuerzos admisibles se basa en el es tablecimiento de un límite máximo que es alcanzado en el momento que se presenta la fluencia del acero de una sección transformada equivalente. La capacidad máxima por flexión de la sección se determina cuando la fibra inferior del acero alcanza el punto de fluencia.

Este método resulta eficiente cuando no hay suficientes pernos de corte sobre la viga perpendicular a la dirección de la lámina de

METALDECK o cuando solo existen este tipo de pernos en las vigas secundarias paralelas a la dirección de la lámina o simplemente, cuando no se considera en el diseño la acción compuesta de las vigas de soporte y el sistema METALDECK y por lo tanto no existen pernos de corte sobre las vigas. La eventual presencia de los pernos de corte en número suficiente sobre las vigas perpendiculares a la dirección del tablero garantizarían el no deslizamiento relativo entre el concreto y la lámina y permitirían llegar a la sección a su resistencia última (ver numeral 3.2.7)

La ecuación que define el momento resistente viene dada por:

Donde:

= Momento resistente de la sección transversal (N.mm)

= módulo inferior de la sección transformada

(mm

3

) (composite section)

= Momento flector debido al peso propio

(N.mm)

= Momento flector de las cargas sobreimpuestas (N.mm) Carga muerta sobreimpuesta más carga viva. Para vigas simplemente apoyadas el valor es igual a: donde

es la carga por metro lineal sobreimpuesta.

= Esfuerzo de fluencia en el acero (MPa)

En las ecuaciones anteriores se toma un valor para C=0.6, no teniendo en cuenta la presencia de conectores de cortante.

Múltiples ensayos han mostrado, que con este método, puede utilizarse un incremento del 33% (C=1.33x0.6=0.80) para tener en cuenta la presencia de éstos conectores. Sin embargo, la utilización de este último factor podría, en algunos casos, arrojar resultados superiores que por el método de resistencia

última. Se sugiere un valor C=0.75 como límite superior cuando se tiene en cuenta la presencia de los conectores de cortante con el método elástico. Las tablas presentadas en los apéndices toman un factor C=0.6. Las cargas temporales debido a la construcción, de los trabajadores y el equipo no deben ser incluidas dentro de la carga sobreimpuesta.

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3.2.6.1 COMPRESIÓN EN EL CONCRETO

= Esfuerzo actuante calculado para el concreto (MPa)

= Modulo de la sección compuesto para la fibra superior del concreto (MPa)

= Relación modular,

3.2.7 DISEÑO A FLEXIÓN - METODO DE LA

RESISTENCIA ÚLTIMA

de cortante sobre la viga perpendicular a la dirección principal de la lámina (ver

F.4.7.5.6.3 del NSR-10).

Puede hacerse un chequeo de verificación de los esfuerzos en el concreto. El esfuerzo máximo admisible debe limitarse a un máximo de 0.45

Donde:

El método de la resistencia última se basa en fluencia de la totalidad de la lámina de

METALDECK (y no solo de la fibra más alejada como en el método anterior) por lo cual son aplicables las fórmulas tradicionales de diseño a la rotura (o resistencia última) para el concreto. El método es regulado por el título C del NSR-10 (o en su defecto las especicaciones del ACI). Para alcanzar la capacidad última a momento de la sección compuesta, se ha demostrado experimentalmente que se requiere un número suciente de conectores

El tablero metálico METALDECK actuando en sistema compuesto es diseñado como el refuerzo para el tablero de concreto.

Este viene a ser el refuerzo positivo en los diferentes vanos. La losa será diseñada como un sistema continuo o simple bajo cargas uniformemente distribuidas. Cargas altamente concentradas requieren un análisis adicional. Sin embargo, cabe aclarar que el método de diseño por resistencia ultima, descrito en este manual, no aplica a placas sin la presencia o con mínima presencia de conectores de cortante. En caso de no tener conectores de cortante para el sistema debe hacerse una verificación de resistencia por adherencia lámina-concreto (Ver numeral

3.2.9) o utilizar el método por esfuerzos admisibles (ver numeral 3.2.6)

Los demás términos se definen en la sección

3.2.6. Debido a la geometría de la sección ransversal y características de los materiales, esta condición prácticamente nunca será dominante.

Si el diseñador plantea un sistema continuo en los diferentes vanos debe proveer el refuerzo necesario para alcanzar tal comportamiento.

Este será calculado utilizando las técnicas convencionales para diseño de concreto reforzado. La malla por temperatura usualmente no suple la cuantía necesaria para tal fin (Ver sección 2.5)

El momento nominal resistente, , viene dado por: y

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Donde:

= Área de acero usada como refuerzo positivo, área de METALDECK (mm

2

)

= Fluencia del acero (40ksi = 275MPa para el METALDECK) (MPa)

= Altura desde la parte superior de la losa de concreto hasta el centroide del refuerzo en tensión (mm)

= Profundidad del bloque en compresión del concreto (mm)

La cuantía de acero, , suministrada por la lámina METALDECK siempre es inferior a la cuantía de acero balanceada, por lo cual se asume que siempre se llega a la fluencia del área total de acero en la parte inferior de la sección antes de alcanzar la resistencia máxima del bloque a compresión del concreto.

Los resultados de momento máximo por este método se limitan a los obtenidos para el calibre 18 (1.2mm) debido a la escasez de ensayos sobre el calibre 16 (1.5mm), acorde con las especificaciones del SDI

(referencia 3)

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FIGURA 3.4 ESQUEMA DE APOYO DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

3.2.8 RESISTENCIA DE ADHERENCIA A

CORTANTE

En casos donde no existen conectores de cortante para garantizar que se alcance el momento último resistente (por teoría de resistencia última) o momento máximo admisible (por teoría elástica), en la sección transversal, el sistema puede fallar por adherencia entre la lámina y el concreto.

Los conectores situados en los apoyos de la losa crean la restricción suficiente para evitar el desplazamiento relativo entre la lámina de

METALDECK y la losa de concreto y de esta manera la sección alcanza su máximo. Para determinar la capacidad del sistema bajo esta condición es necesario elaborar varias pruebas de laboratorio sobre diferentes especímenes.

Los resaltes y la geometría del METALDECK tienen como objetivo mejorar la adherencia a cortante por medios mecánicos, efecto que va a sumarse a la adherencia propia entre los dos materiales.

= Fuerza cortante última (N)

= Ancho de análisis. Normalmente se toman losas de ancho 1000mm (1.00m)

= Altura desde la parte superior de la losa de concreto hasta el centroide del refuerzo en tensión (mm)

= Factor de carga por tipos de apoyo durante la construcción, se determina de acuerdo con la figura 3.4

= Carga última producida por el peso propio de la losa (peso propio de la lámina y peso propio del concreto) (MPa)

= Carga última producida por la carga sobreimpuesta (MPa)

= Longitud de la luz libre (mm)

Por otro lado, y

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

Donde:

Donde:

= Esfuerzo cortante de adherencia último actuante (MPa)

= Fuerza cortante de adherencia nominal resistente (N)

= Constantes determinadas experimentalmente

= Ancho de análisis. Normalmente se toma un ancho de 1000mm.

= Altura desde la parte superior de la losa de concreto hasta el centroide del refuerzo en tensión (mm)

= esfuerzo cortante de adherencia nominal resistente (MPa)

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

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

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34

= Distancia de la carga concentrada al apoyo más cercano en el ensayo de dos cargas concentradas simétricas (mm) Con base en los ensayos realizados con tableros de acero producidos en la Planta de ACESCO en Barranquilla – Colombia, y con materiales y técnicas nacionales se encuentra la siguiente ecuación (ver apéndice 3 – Resultados Típicos de Ensayos de Adherencia a Cortante) que se representa además en la Figura 3.5.

con:

= Resultado de los ensayos, cruce en las ordenadas

= Resultado de los ensayos, pendiente de la recta de regresión lineal

Donde:

Mejor ajuste a partir de los ensayos

Linea reducida en un 15% para diseño

= Reacción en el extremo medida en el ensayo en el momento de la falla (N)

= Ancho de análisis. Normalmente se toma un ancho de 1000mm.

= Altura desde la parte superior de la losa de concreto hasta el centroide del refuerzo en tensión (mm)

= Resistencia a la compresión especificada para el concreto (MPa)

= Distancia de la carga concentrada al apoyo más cercano en el ensayo de dos cargas concentradas simétricas (mm),

FIGURA 3.5 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO

POR FALLAS DE ADHERENCIA A CORTANTE

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

Separación las áreas sombreadas representan las areas disponibles para resistir el cortante

Áreas traslapadas

Áreas traslapadas

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Si las áreas de corte se traslapan

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 la separacion ,S, indicada en (a)

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

Separación las áreas sombreadas representan las areas disponibles para resistir el cortante

Áreas traslapadas

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 la separacion ,S, indicada en (a)

FIGURA 3.6 CALCULO DEL AREA DE CONCRETO DISPONIBLE PARA EL CORTANTE

3.2.9 ESFUERZOS CORTANTES EN

LA SECCIÓN COMPUESTA

Reemplazando:

;

Se revisa la capacidad a cortante de la sección compuesta entre la lámina METALDECK y el concreto. Se utiliza la siguiente relación para el chequeo:

;

En términos de fuerza:

Donde: Adicionalmente:

= Resistencia nominal de la sección a corte (MPa)

= Resistencia al cortante aportada por el concreto (MPa)

= Resistencia aportada por la lámina

METALDECK (MPa) (ver apéndice 1) además,

;

(Sección F.4.7.5.7 del NSR-10)

Donde:

= Resistencia a la compresión especificada para el concreto (MPa)

= Área de concreto disponible para cortante

(mm2) (Ver apéndice 1) (figura 3.6)

= Cortante resistente de la lámina

METALDECK (N) (Ver apéndice 1)

= Carga muerta por unidad de longitud, incluye peso propio (N/mm)

= Carga viva por unidad de longitud (N/ mm)

= Longitud de la luz libre (mm)

= Carga por unidad de área (MPa)

= Ancho de análisis. Normalmente se toman losas de ancho 1000mm

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36

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 se especifican, las propiedades básicas de los materiales, las propiedades de las secciones de las láminas de METALDECK, las propiedades de la sección compuesta para seis espesores totales de losa y la carga total sobreimpuesta que puede aplicarse para diferentes luces libres.

El Apéndice 5, Ejemplo de Diseño, incluye un procedimiento ilustrativo a seguir en el diseño de METALDECK. Como opción se plantean las

Tablas de Ayuda para Diseño.

3.4 FUNCIONAMIENTO COMO DIAFRAGMA

Las losas construidas con METALDECK pueden utilizarse como diafragma de piso que consiste básicamente en sistemas estructurales planos que tienen como objetivo principal distribuir

Además se indican los límites de luz libre a partir de los cuales se requiere la colocación de apuntalamiento temporal durante la construcción y el límite de longitud de luz las cargas horizontales, generadas por efectos de viento o de sismo, a los elementos estructurales de soporte que hacen parte de un sistema de pórticos o de un sistema basado en muros estructurales. Pueden considerase dos puntos de vista diferentes que son: recomendado para minimizar vibraciones.

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 los materiales indicados. Debe hacerse énfasis que estas tablas conforman una guía para el diseño y que en ningún caso deben utilizarse como elementos definitivos de diseño.

1. Utilizar como diafragma las láminas de acero solas, sin el vaciado en concreto.

2. 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 distribución de fuerzas horizontales a elementos de soporte.

El valor de carga sobreimpuesta admisible que se presenta en las tablas se ha calculado con base en los requisitos de deflexiones admisible, esfuerzo admisibles en el acero para efectos de flexión, esfuerzo admisible de compresión en el concreto, cortante en la sección compuesta y resistencia de adherencia a cortante. Esta carga sobreimpuesta siempre se considera uniformemente distribuida y para casos especiales o concentraciones elevadas de carga debe hacerse un análisis específico. Tampoco se incluye ningún efecto especial como los mencionados en el numeral siguiente y no se contempla el diseño por el método de resistencia última.

En la primera de las alternativas se utilizan las láminas de METALDECK solas o con ciertos acabados tales como láminas sintéticas que sirven de acabado de piso, interconectado entre sí de manera adecuada, para cumplir la función de diafragma. Este es el caso de aplicaciones en ciertos tipos de vivienda o de utilización del sistema como diafragma temporal durante la construcción de edificaciones particulares. En este caso es necesario revisar en detalle las conexiones entre las diferentes láminas, las conexiones del tablero de acero a la estructura de soporte, la resistencia del diafragma a las fuerzas cortantes actuantes en el mismo y la rigidez del diafragma de lo cual depende la

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distribución de las fuerzas a los elementos de soporte.

Donde:

El diseño detallado de este tipo de sistema está por fuera del alcance de este manual y puede consultarse por ejemplo en la referencia

5. Por otro lado está la utilización de la losa

= Espaciamiento de diseño promedio para los conectores (mm)

= Resistencia al corte de los conectores (N)

= S x FS, Fuerza cortante última por unidad de longitud (N/mm) compuesta con METALDECK como “diafragma = Flujo de corte o fuerza cortante promedio rígido” que es el criterio convencional por unidad de longitud determinada para utilizado en sistemas de losas equivalentes, generalmente cuando se trata de losas de concreto reforzado fundidas en el sitio y adecuadamente rigidizadas y conectadas al sistema estructural de soporte.

diseño (N/mm)

= Factor de seguridad = 3.25

(véase la referencia 17)

Al utilizar la losa compuesta como diafragma, el concreto que rellena los pliegues de la lámina de acero elimina la posibilidad de pandeos locales y pandeo en las esquinas. Sin la posibilidad de pandeos locales en la lámina, el sistema resulta adecuado para transmitir fuerzas cortantes generadas por las fuerzas horizontales. Es necesario entonces diseñar

Todo sistema de conexión, tales como soldaduras de punto o en cordón, tornillos, anclajes, remaches o cualquier tipo de sujeción proporcionará una resistencia al corte determinada, la cual ante la falta de datos proporcionados por el fabricante deberá investigarse experimentalmente.

Algunas recomendaciones dadas están en la referencia 19.

cuidadosamente la conexión del diafragma al sistema estructural de soporte para garantizar una adecuada transmisión de las fuerzas cortantes generadas.

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

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

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

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

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

37

3.5 CONSIDERACIONES ADICIONALES

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

3.5.1 CARGAS CONCENTRADAS

correspondiente a los momentos negativos existentes, y los 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

Para el caso de cargas concentradas de gran magnitud, que podrían ser aquellas por encima de 10kN, debe considerarse en el diseño la posibilidad de punzonamiento, el considera en el cálculo de la resistencia a momento negativo.

e. La lámina de METALDECK de acero se utiliza únicamente para resistir los cortante vertical directo y el momento flector que produce la carga concentrada. En general podrían admitirse cargas superiores a 10kN, siempre y cuando se cumplan los siguientes requisitos: momentos positivos.

f. Deben utilizarse barras de acero corrugado o mallas electrosoldadas de acero para conformar el refuerzo negativo de la losa.

No se permite el uso de aditivos como fibras u otros materiales, que pretendan a. Debe colocarse acero de distribución en la dirección perpendicular a la dirección de reemplazar este refuerzo.

la lámina de METALDECK en una cuantía no inferior al 0.2% del área de concreto

Para mayores detalles en el diseño ante cargas concentradas de importancia puede por encima de la cresta de la lámina.

b. Debe colocarse el acero negativo consultarse la referencia 17.

P b

1 b

2 x h

B

FIGURAS 3.7 CARGAS CONCENTRADAS

L b/2

A

V

38

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Espesor total losa

(mm)

100

110

120

130

140

150

A

Metaldeck 2” c

(mm

2

/ mm) A c

Metaldeck ”

(mm

2

/ mm)

62.94

71.72

80.95

90.64

100.63

110.63

TABLA 3.2 ÁREA DE CONCRETO DISPONIBLE PARA CORTANTE

---

---

---

74.23

81.97

90.00

3.5.1.1 CARGAS DE 100KN (1000kgf)

O INFERIORES

= Resistencia a la compresión del concreto

(MPa)

Las cargas de 10kN o inferiores se consideran bajas y representan cargas ocasionales que pueden presentarse en pisos de oficinas o

áreas de manufacturas.

Los códigos como el BOCA, SBCCI y el

UBC citan las cargas de 10kN o inferiores que actúan en áreas de 250.000mm2 (o menores) y establecen que se pueden seguir los siguientes procedimientos para el chequeo de esfuerzos.

b. Cortante vertival: El esfuerzo cortante

vertical V, que actúa en una sección paralela al apoyo y sobre un ancho efectivo , debe calcularse a partir del valor más pequeño entre las siguientes dos relaciones: y

a. Esfuerzo cortante por punzonamiento:

La carga se encuentra limitada a:

Debe tenerse en cuenta que las unidades resultantes en cada lado de la ecuación son en MPa

Espesor total de la losa (mm)

= Espesor de concreto sobre la cresta del

METALDECK (mm)

= Profundidad efectiva del METALDECK

(mm)

= Carga concentrada (N)

= Dimensión paralela al Metaldeck (mm)

= Dimensión perpendicular a la luz del

Metaldeck (mm)

= Espesor de concreto sobre la cresta del

Metaldeck (mm)

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39

40

FIGURA 3.8

METALDECK 2”

METALDECK 3”

= Distancia entre el apoyo y la carga concentrada (mm) El cortante vertical producido por una carga de diseño P, se

c. Distribución a flexión: La distribución a

flexión debe ser calculada usando el menor valor obtenido de las siguientes ecuaciones: y encuentra limitado a:

V = Cortante Vertical (N)

b

A e

= Ancho efectivo (mm)

c

= Área de concreto disponible para resistir el cortante por unidad de ancho (mm)

Usualmente se toma un ancho de análisis de

1000mm

La tabla 3.2 muestra el área de concreto que puede ser utilizada para los cálculos de la resistencia al cortante. Estos valores deben multiplicarse por 1000 para el análisis de losa de ancho 1.00m (1000mm) Para cargas móviles el cortante máximo se puede chequear con x = h; el mínimo valor “x” no debe ser menor que el espesor del concreto h.

Pero debe cumplirse que:

3.5.1.2 CARGAS MAYORES A 10KN (1000kgf)

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

El ancho efectivo de la carga esta dado por:

= Ancho efectivo de carga

Referencia Desarrollo, L (mm) L - L web/2

L bf

(mm)

Metaldeck 2”

Metaldeck 3”

1250.0

1416.7

641.7

733.3

TABLA 3.3 DETERMINACIÓN DE LONGITUDES DE ÁREAS PARA CONECTORES DE CORTANTE

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sobre crestas METALDECK (mm)

= Ancho de acabado (mm) de no poseer =0

= Dimensión perpendicular a luz del

METALDECK (mm)

= Espesor de concreto sobre la cresta del

METALDECK (mm)

= Distancia desde la fibra superior de concreto al centroide del Metaldeck (mm)

El ancho efectivo de la losa esta dada por:

Luz Simple:

Donde:

= Carga Viva (N/mm)

= Carga Muerta (N/mm)

= Luz libre (mm)

Luz Continua:

Cortante:

El número de pernos de cortante por metro

(1,000mm) de ¾” de diámetro requeridos para anclaje del tablero en comportamiento compuesto de tal forma que pueda alcanzarse el momento último en la sección transversal viene dado por la siguiente ecuación:

3.5.1.3 CONECTORES DE CORTANTE PARA

ALCANCE DE LA RESISTENCIA ÚLTIMA

Donde:

Diferentes pruebas realizadas en las universidades de Virginia Tech, Virginia

University, Iowa State, and Lehigh University demostraron que cuando una viga posee suficiente número de conectores de corte, la capacidad de momento último del Metaldeck puede ser alcanzada.

= Número de pernos de cortante de ¾” requerido por metro

=Área de acero por metro de ancho (mm

2

/m)

= Área de alma por metro de ancho

(mm

2

/m)

= Área del ala inferior del METALDECK por metro de ancho (mm

2

/m)

= Fluencia del METALDECK (MPa) (275MPa)

Las formulas tradicionales para esfuerzos

últimos de una sección de concreto reforzado pueden ser empleadas de la siguiente forma:

= Resistencia del concreto (MPa) (21MPa)

= Módulo de elasticidad del acero

(203,000MPa)

El denominador de la anterior ecuación corresponde a la ecuación I5-1 del manual

AISC LRFD utilizando pernos de cortante de

¾” de diámetro.

Donde:

= Área de acero del Metaldeck (mm

2

)

= Esfuerzo de Fluencia (40ksi) (275Mpa)

La tabla 3.3 es tomada del COMPOSITE

DECK DESIGN HANDBOOK (referencia 15) y muestra las longitudes para el cálculo de las

áreas de acero por metro para la ecuación que

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41

define N

s

, donde A

s

=L x t, “t” es el espesor del material y “L” es la longitud de desarrollo por metro de ancho del METALDECK

3.5.3 VIBRACIONES AMBIENTALES

Y CARGAS DINÁMICAS

La resistencia de diseño de los conectores de cortante se tabulan en el apéndice 6.

3.5.2 SECCIONES COMPUESTAS

CON VIGAS DE APOYO

Para la consideración especial de secciones compuestas entre vigas metálicas de soporte y la losa con METALDECK pueden consultarse cualquiera de las referencias 5, 6 y 13 donde se trata ampliamente el tema. Para el caso en que se desee integrar una viga de concreto reforzado de soporte al sistema mismo

METALDECK para conformar una sola sección

(Viga “T”) puede consultarse igualmente la referencia 12 y el manual técnico de perfiles estructurales ACESCO.

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

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

Ancho de apoyo

Refuerzo para flexion negativa

Cerramiento del tablero h

Lamina de metaldeck

42

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Luz adyacente

Luz del Voladizo

Viga sección cajon

FIGURA 3.9 SISTEMA METALDECK EN VOLADIZO

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

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

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

Donde:

= Longitud de la luz libre (mm)

= Espesor nominal total de la losa (mm)

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

VIGA

FIGURA 3.10 ESTRUCTURA DE PARQUEO

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

3. 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 de motores, equipos para izaje, etc, interfieren con la adherencia mecánica entre el concreto y la lámina que es lo que proporciona en últimas la capacidad de acción compuesta láminaconcreto. En algunos casos se ha utilizado acero de refuerzo en la dirección perpendicular a la luz y colocado (incluso mediante soldadura), en la parte superior de los nervios de la lámina colaborante tanto para mejorar la adherencia entre los dos materiales como para distribuir de mejor manera las cargas concentradas actuantes.

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43

3.5.4 VOLADIZOS

Para el diseño de voladizos, la lámina de

METALDECK debe considerarse únicamente como formaleta permanente para el concreto y deberá disponerse el refuerzo negativo (en la parte superior de la losa) para que este absorba la totalidad del momento flector del voladizo (véase la Figura 3.9) El ingeniero estructural deberá dar el detalle de la posición y diámetro de las varillas de refuerzo.

3.5.5 ESTRUCTURA DE PARQUEO

agresivos o cualquier situación extraordinaria que pueda generar el deterioro de la lámina de acero, deben tomarse las precauciones necesarias para proteger el elemento durante toda la vida útil de la estructura. En el caso que no pueda garantizarse estas medidas de protección, la lámina de METALDECK deberá utilizarse únicamente como formaleta y la losa de concreto se reforzará adecuadamente con mallas o barras de acero para soportar la totalidad de las cargas actuantes. El recubrimiento mínimo manejado para el

METALDECK es G-60 (Z180) (180gr/m2 de zinc por ambas caras).

El sistema de losa compuesta con lámina de METALDECK de acero se ha utilizado con

éxito en muchas estructuras de parqueo en países como los Estados Unidos. Sin embargo se hacen las siguientes recomendaciones especificas:

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

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

3.5.7 RESISTENCIA AL FUEGO

El NSR-10 especifica los requerimientos para la resistencia al fuego de elementos de una edificación en función del uso de la edificación,

área construida y número de pisos. También se puede considerar el potencial combustible para efectos de categorizar una edificación.

En general la resistencia al fuego puede ser definida como el periodo de tiempo en que un edificio o componentes de este mantienen su función estructural o dan la posibilidad de confinar el fuego, medido como el tiempo que resiste un material expuesto directamente al fuego sin producir llamas, gases tóxicos ni deformaciones excesivas.

3.5.6 PROTECCIÓN DE LA LÁMINA

La Lámina de METALDECK viene protegida con una capa de zinc que conforma el galvanizado y que la protege de la intemperie y de los efectos normales del clima y del ambiente. Sin embargo, cuando se presentan situaciones de contaminación directa, efectos de climas adversos, ambientes marinos muy

Existen diferentes métodos para brindar la resistencia al fuego exigida entre los cuales están aumentar el espesor de concreto de la losa por encima de la cresta del METALDECK, uso de cielos falsos en panel yeso y uso productos adheridos para protección contra el fuego. El sistema para entrepiso METALDECK y en especial la lámina colaborante a que hace referencia este manual, ha sido sometido a

44

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Duración horas

3

3

2

2

Cubierta concreto t e

4.5” (115mm)

2.5” (65mm)

2.5” (65mm)

5.25” (135mm)

Se requiere protección contra fuego

NO

SI

SI

NO

TABLA 3.4 ESPESORES DE CONCRETO SOBRE LA CRESTA PARA DURACIÓN ANTE FUEGO ensayos para estudiar su resistencia al fuego por el “Underwriters Laboratories Inc.” de

Estados Unidos. El sistema hace parte del “Fire

Resistance Directory” en el cual se consignan las resistencias al fuego establecidas para diferentes diseños de entrepisos y cubiertas, incluyendo los esquemas más populares y económicos como es el METALDECK.

La tabla 3.4 relaciona la duración horaria ante el fuego con espesores de concreto de peso normal sobre la cresta del METALDECK. La información es tomada del Fire Resistance

Esta plataforma estará sometida a tráfico de diferente tipo (personal, carretillas, maquinarias, etc) y podrá soportar diferentes tipos de carga transitorias o permanentes.

Para esta aplicación específica se requieren, normalmente, consideraciones especiales de diseño, algunas de las cuales se plantean en el capítulo siguiente. Se recomiendan cargas de diseño del orden de 50psf (2.4kPa) para plataformas en entrepisos y de 30psf (1.5kPa) para plataformas en cubiertas. También se hacen recomendaciones sobre las luces máximas y sobre protecciones especiales que

Laboratories, inc (referencia 24). En la guía publicada por el UL se establecen duraciones en horas de sistemas de pisos restringidos y no-restringidos. Para la gran mayoría de los

3.5.9 OTROS CRITERIOS

casos el sistema METALDECK se considera restringido.

Existe gran variedad de usos del sistema

METALDECK diferente a la losa en construcción compuesta con el concreto. En estos casos los análisis y fórmulas presentadas pueden

3.5.8 FIBRA DE METALDECK

La lámina de METALDECK puede utilizarse sin consideración de la sección compuesta (Non- permanente. Para este caso no se considera la acción compuesta lámina-concreto.

no ser validas y aparecen nuevos criterios de diseño que deben ser considerados de manera adicional a lo que se presenta en este manual.

En estos casos se recomienda la revisión

Composite Steel Floor Deck) para conformar de la literatura existente, la consideración una plataforma de trabajo temporal o de condiciones especiales en el diseño y la reaización de un programa experimental para estudiar aspectos particulares referentes a la utilización especial que se desee dar a las láminas colaborantes del sistema METALDECK.

Manual Técnico

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45

Capítulo

4

46

Manual Técnico

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ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

4.1 MANEJO E INSTALACIÓN DEL SISTEMA

METALDECK

identificada con una marca en tinta indeleble que indica el tipo de producto, calibre, espesor

(mm), grado del material (Grado 40) y el correcto lado de instalación. Los paquetes de láminas se colocaran sobre estibas dispuestas en el piso del planchón del camión de tal manera que no se flecten ni deformen.

4.1.1 EMPAQUE, TRANSPORTE, RECEPCIÓN Y

DESCARGUE

Los paquetes de láminas de METALDECK

Para la entrega del material debe disponerse se arman con elementos de igual calibre y de un acceso adecuado a la obra y se debe referencia, especificando cada longitud con contar con personal entrenado para el una tarjeta diferente. En la medida que se manejo de las láminas. El acceso debe ser prevea un ordenamiento de las láminas, adecuado para soportar el equipo de izaje y el por ejemplo por pisos de la edificación, los camión de transporte. El equipo de izaje debe paquetes serán entregados previamente ser adecuado para levantar los paquetes de identificados. Los paquetes se conforman láminas y colocarlos en la estructura en el máximo por 25 unidades, apilados en grupos sitio previsto.

de a cuatro.

Las láminas de METALDECK se agrupan en paquetes que pueden llegar a pesar del orden de 20kN a 35kN (2.0ton a 3.5ton) En caso de requerirse pesos diferentes para el manejo en obra debe especificarse claramente en la orden de pedido. Cada paquete de láminas irá

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

Figura 4.1 ESQUEMA DE LOS PAQUETES DE ENTREGA

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47

4.1.2 ALMACENAMIENTO Y PROTECCIÓN

El almacenamiento de los paquetes de láminas deberá realizarse en un sitio protegido de la intemperie y aislado del terreno natural.

El apoyo de base se recomienda sobre elementos de madera donde se garantice su aislamiento del terreno natural. El sitio de de la lámina. En el caso de almacenamiento en la estructura misma que se construye deben seleccionarse sitios sobre vigas principales cercanas a columnas o muros de apoyo. En ningún caso deben utilizarse como zona de almacenamiento pórticos no arriostrados o láminas de METALDECK no ancladas o arriostradas.

almacenamiento debe estar adecuadamente ventilado para evitar condensación de

4.1.3 MANEJO E IZAJE

humedad y debe mantenerse a temperatura ambiente normal.

Cada lámina debe sujetarse convenientemente de manera que el viento no pueda levantarla.

El sello indeleble debe ir siempre hacia abajo lo cual indica el sentido correcto de colocación

Cada proyecto en particular debe desarrollar su propio plan de montaje que incluye el manejo en obra, el izaje y la instalación de cada lámina en el sitio definitivo. La mayoría de las instalaciones se realizan en estructuras elevadas y existe siempre el riesgo de caída.

Gancho de la grua

Araña para izar Paquetes

Bandas de izaje

Paquete de

METALDECK

48

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FIGURA 4.2 MANEJO E IZAJE

Deben tomarse todas las precauciones para garantizar la seguridad de los trabajos en altura. Todas las rutas y áreas de acceso deben estar monitoreadas permanentemente para evitar la presencia de equipos, materiales o desechos que puedan entorpecer el proceso de instalación. Debe minimizarse el tráfico de personas por las áreas de tránsito de las láminas.

El personal deberá utilizar en todo momento los implementos de seguridad necesarios para el trabajo particular que se encuentra desarrollando. Los bordes y las esquinas de la lámina son peligrosos por lo cual el manejo debe realizarlo solo personal capacitado consciente de los riesgos y peligros que se corren con el manejo de la lámina.

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 la presencia de apuntalamiento temporal en caso de necesidad.

a los trabajadores encargados del movimiento de la carga que no la deben perder de vista hasta que se encuentre ubicada en forma segura sobre la estructura. La colocación final de los paquetes debe ser tal que los dos extremos del mismo queden apoyados sobre una superficie uniforme, nunca en voladizo.

Los paquetes deben posicionarse de manera que se facilite la distribución de las láminas y, en lo posible, orientarse de manera que no haya necesidad de girar la lámina. Las láminas sueltas a las que se les haya quitado el enzunchado deben asegurarse para evitar que sean levantadas por el viento.

4.1.4 INSTALACIÓN

Todas las láminas de METALDECK deben tener la longitud de apoyo suficiente y el anclaje necesario para garantizar su estabilidad y apoyo durante la construcción. Todas las áreas que vayan a estar sometidas a tráfico pesado o repetido, cargas concentradas importantes, cargas de impacto, cargas de ruedas o similares, deben protegerse de manera

Los paquetes de láminas deben sujetarse en forma adecuada de manera que no se presenten inclinación excesiva durante el izaje, que puedan controlarse las rotaciones adecuada mediante entablado o cualquier otro método aprobado para evitar sobrecarga y/o daño. Todos las láminas dañadas que tengan cualquier tipo de distorsión o deformación y movimientos del conjunto y que el sistema de izaje no dañe las láminas. La operación de izaje debe dirigirse y manejarse en forma cuidadosa. Deben sujetarse cuerdas causado por prácticas constructivas deben repararse, reemplazarse o apuntalarse a satisfacción del interventor del proyecto, antes de la colocación del concreto.

directamente a los paquetes para el

Con el fin de conformar una plataforma segura direccionamiento de la carga. Nunca deben de trabajo y para evitar daños en las láminas, moverse los paquetes halando desde las

éstas deben anclarse a los apoyos y los bordes bandas de enzunchados. Si es posible deben de las láminas deben conectarse tan rápido apilarse los diferentes paquetes a lo largo de como sea posible. Si se van a utilizar láminas las vigas principales en pequeños conjuntos para acceder al sitio donde se ha colocado en lugar de almacenar todo el material en un el paquete, éstas deben colocarse con

área concentrada. Debe advertirse claramente apoyos en los extremos, nunca en voladizo,

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

49

y deben sujetarse al pórtico para evitar su deslizamiento. Cada zona de trabajo debe tener al menos 4.00m de ancho. Alrededor o al frente de cada paquete debe delimitarse una zona de trabajo de manera que se tenga fácil acceso al material, de esta manera se puede ir extendiendo la plataforma de trabajo en la dirección deseada. En el plan de instalación debe definirse claramente los puntos de inicio de la instalación y la secuencia de la misma.

Siempre habrá al menos un trabajador sobre el pórtico de apoyo de manera que se garantice protección contra caídas durante el montaje de las láminas de METALDECK.

METALDECK

Bloques de cemento

Viga

Guardera o testero

FIGURA 4.3 PLATAFORMA DE TRABAJO

A medida que avanza la colocación de las láminas siempre habrá un borde longitudinal libre o “suelto”. Este borde solo debe utilizarse para la colocación de la siguiente lámina. Cuando se esté alineando el borde de la lámina el trabajador debe inclinarse, de manera que se disminuya la posibilidad de caída. Una vez colocado un conjunto de láminas y tan pronto como sea 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 deben taparse con un recubrimiento seguro y anclado para evitar su desplazamiento accidental.

No se recomiendan los traslapos en el apoyo. Los resaltes y el perfil de la lámina

METALDECK puede dificultar esta operación.

Por otra parte, este raslapo puede dificultar la labor de soldadura sobre los apoyos. Para evitar las fugas de concreto, por las crestas de la lámina, se recomienda la utilización de las tapas diseñadas para tal fin (consulte con el departamento técnico de ACESCO)

La necesidad de apuntalamiento temporal durante la construcción debe investigarse cuidadosamente tal como se presentó en el capítulo anterior. En caso de requerirse, el apuntalamiento debe diseñarse e instalarse

50

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de acuerdo con las normas aplicables y debe mantenerse en su sitio hasta que el concreto de la losa alcance el 75% de la resistencia a la comprensión especificada.

húmedas, deben tomarse las precauciones necesarias cuando esto ocurra para evitar accidentes de trabajo.

Cualquier otro grupo de trabajo, diferente al de instalación, debe mantenerse por fuera de la plataforma de trabajo y del

área inmediatamente inferior durante todo

Las siguientes son algunas recomendaciones de seguridad importantes para el manejo e instalación del METALDECK: el proceso de montaje. Deben tomarse las precauciones necesarias durante el corte

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

de los zunchos para evitar que éstos caigan directamente sobre personal o equipos

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

adyacentes. Antes de la instalación de cualquier lámina debe instruirse a todo el personal sobre los aspectos de la instalación incluyendo los peligros y riesgos. Puede conseguirse información adicional en el Iron

Workers International Association (AFLCIO), referencia 10.

3. Mantenga siempre las cargas elevadas a la vista.

4. Utilice señales de mano apropiadas para los operadores de las grúas o comunicación por radio.

5. Verifique los planos de montaje para descargar los tableros en la posición y orientación correctas con el objeto de

Cuando se desee seleccionar láminas de METALDECK para trabajo como solo formaleta, no teniendo en consideración la acción compuesta (NonComposite Steel Floor evitar girar las láminas de METALDECK en la instalación

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

Deck) debe hacerse de manera que resistan al menos 2.4kPa (50psf) de capacidad como plataforma de trabajo. Si llegan a requerirse apoyos temporales para garantizar esta

7. Ponga especial atención a láminas de una sola luz. Por ser más cortas su manejo es más peligroso. Se debe verificar que las láminas estén firmemente sujetas antes capacidad, estos apoyos deben colocarse en su sitio antes de iniciar el proceso de montaje.

Esta carga de 2.4kPa (50psf) no incluye el peso propio de concreto, ya que se considera como una hipótesis independiente de carga.

Para esta ultima condición descrita de trabajo remitirse a las especificaciones del SDI For

NonComposite Steel Floor Deck (referencia

16)

4.1.5 NOTAS DE SEGURIDAD

de ser utilizadas como plataforma de trabajo.

8. Cuando corte los zunchos de los paquetes, utilice las dos manos y aléjese debido a que los zunchos están en tensión. Se recomienda utilizar protección visual.

9. Verifique que los cortes y aberturas en la losa estén adecuadamente protegidos, asegurados y señalizados.

10. Utilice líneas marcadas con tiza o similar para ubicar en forma precisa las estructura de soporte.

Las superficies de las láminas de METALDECK se vuelven resbalosas cuando se encuentran afilados.

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METALDECK Grado 40

51

52

12. Los tableros húmedos son resbaladizos, coloque las precauciones necesarias.

13. Mantenga limpio el sitio de trabajo.

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

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

4.1.6 OTRAS RECOMEDACIONES

que se va colocando. Errores acumulados en el ancho de cubrimiento de las láminas a lo largo de una dirección especifica no pueden corregirse con las últimas láminas del tramo.

La experiencia en el sitio ha demostrado que la frecuencia en las marcaciones para el posicionamiento determina la precisión en el alineamiento de los nervios y pliegues.

Este esfuerzo mínimo en el momento de la colocación de los tableros elimina la necesidad de correcciones complicadas en el sitio de instalación. También, son aceptables

Las láminas de METALDECK deben instalarse de acuerdo con los planos finales aprobados para construcción. La instalación debe llevarla a cabo personal calificado y entrenado. El punto de inicio debe seleccionarse cuidadosamente para garantizar una adecuada orientación de las láminas. Usualmente las láminas de cubierta se dejan expuestas en la parte en general brechas en los bordes colocados a tope y no es responsabilidad del fabricante que se logre el empalme perfecto.

4.2 ANCLAJE DE LÁMINAS DE METALDECK

4.2.1 REQUISITOS BÁSICOS

inferior. El alineamiento de los nervios debe ser perpendicular a las viguetas de apoyo de

Para que la lámina pueda cumplir con las funciones para las que fue diseñada y para que la lámina. sirva de plataforma de trabajo debe sujetarse

De ser posible debe mantenerse el y anclarse de manera adecuada a la estructura de soporte. Normalmente la lámina se utiliza alineamiento de los nervios de manera que se como parte del sistema de arriostramiento garanticen viguetas continuas de concreto a principal y el patrón y método de sujeción través de bordes de láminas a tope. Los nervios será seleccionado para proporcionar una no alineados pueden causar problemas de resistencia y rigidez determinada en el plano cerramiento que pueden interrumpir el diseño de la losa (véase numeral 3.4). No debe de la losa. Un alineamiento adecuado puede permitirse la sustitución en el patrón o tipo lograrse únicamente si cada una de las láminas de sujeción sin la aprobación directa del de acero se ajusta adecuadamente a medida diseñador.

Conector de cortante

Losa de concreto

Acero de retracción

FIGURA 4.4 APOYO DE

LÁMINA CON BRECHA

EN LOS BORDES

Tapas de Metaldeck

Metaldeck tope a tope

Apoyo

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Viga seccion “ I ”

Las láminas con luces mayores a 1.50m deben tener los traslapos laterales y

4.2.2 SUJECIONES A ESTRUCTURAS DE ACERO

los bordes perimetrales (a las vigas de soporte perimetral) unidos a la mitad de la luz o intervalos de 1.00m, la que sea menor. El anclaje o sujeción de los bordes perimetrales al ala superior del elemento estructural de soporte o a la superficie de apoyo directamente puede requerirse para proporcionar estabilidad lateral a la lámina.

Sin embargo la función principal es la de anclar la lámina a la estructura y permitir su utilización como plataforma de trabajo.

Para sujetar la lámina de METALDECK al marco estructural pueden utilizarse tornillos autoperforantes que se colocan con pistolas eléctricas especiales. Estas pistolas de tornillos están equipadas con un embrague y un localizador de la profundidad para evitar la aplicación de torque excesivo. Los tornillos son #12 de ¼” de diámetro con una punta especial perforante seleccionada de acuerdo con el espesor total de metal (lámina más marco) que desea conectarse.

La sujeción de las láminas al marco de la estructura puede realizarse mediante tornillos auto-perforantes o sujetadores colocados con pistolas neumáticas o eléctricas, mediante sistema de fijación por pólvora, sistemas epóxicos, anclajes mecánicos o soldadura.

El apoyo de borde mínimo recomendado para el tablero debe ser 40mm (1½”) Si el apoyo de borde es menor que 40mm debe proporcionarse sujeción adicional y debe verificarse la capacidad de carga del borde de la lámina acorde con las especificaciones

Las herramientas neumáticas operan normalmente a una presión de aire predeterminada consistente con los requerimientos de sujeción del anclaje de la lámina. El aire se suministra mediante un compresor equipado de regulador para controlar y limitar la profundidad del anclaje.

Los anclajes tienen una cabeza plana en el extremo de empuje y una punta en forma de balín en el extremo de penetración. Una variedad de tamaños está disponible para cumplir los requerimientos de penetración del del AISI (NAS2004) (Referencia 3) Cuando

únicamente se utilizan soldaduras como espesor del acero.

sistema de unión y anclaje, deben colocarse

También pueden utilizarse sistemas de puntos de soldadura de 5/8” de diámetro pistola y fulminantes en los cuales se fijan nominal o equivalente en todos los nervios clavos de acero mediante pólvora. Se utilizan de borde y un número suficiente de normalmente para espesores totales de nervios interiores hasta proporcionar un lámina desde ¼” hasta ½” y la longitud de espaciamiento promedio máximo de 300mm

(1pie) El máximo espaciamiento entre los clavos es normalmente de 5/8”.

puntos adyacentes de sujeción no debe exceder 450mm. Puede utilizarse igualmente soldadura en filete con longitud mínima de

25mm (1pulg) en cada punto. Si se colocan pernos de corte soldados en su sitio con equipo especial (de acuerdo con AWS D1.1) pueden servir como puntos de soldadura para sujetar la lámina al marco de apoyo.

4.2.3 SUJECIONES A ESTRUCTURAS

DE CONCRETO

Cuando la estructura de soporte consiste en una viga o muro de concreto reforzado o mampostería reforzada pueden utilizarse sistemas equivalentes con base en pistolas y

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

53

54 pólvoras en el cual se utilizan clavos de 1” hasta 3” de longitud.

También se pueden utilizar sistemas con base en epóxicos de pega en los cuales se perfora la lámina y el apoyo de concreto con broca de tungsteno o diamante, se limpia el orificio con soplador o cepillo de cerda metálica, se inyecta la mitad del hueco con el mortero epóxico y se coloca la varilla, perno o anclaje dejándolo curar durante unas pocas horas para garantizar un buen agarre. Para varillas de ½” de diámetro e inferiores, el hueco debe tener 1/16” adicional al diámetro de la varilla y para varillas de diámetro superior a ½” el diámetro del hueco será 1/8” superior al diámetro de la varilla. La profundidad de la perforación será de 4 a 12 veces el diámetro de la misma con un valor recomendado de 9 veces el diámetro.

la utilización de arandelas para soldadura sólo para estos espesores. Para espesores mayores no deben utilizarse las arandelas.

Una soldadura correcta requiere un adecuado contacto entre los metales.

Debido a que la mayoría de los trabajos de construcción se realizan al aire libre, la ventilación para los trabajos de soldadura es normalmente adecuada. Sin embargo, para

áreas cerradas debe proporcionarse ventilación complementaria. Una ventilación adecuada es extremadamente importante cuando se estén soldando láminas galvanizadas. Todos los trabajadores involucrados en 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 soldadura pueden producir incendios. Las

Finalmente existe gran variedad de anclajes condiciones en los sitios de construcción metálicos mediante los cuales, luego están sujetos a cambios rápidos. Los trabajos de la perforación, se instala el anclaje y posteriormente se colocan varillas roscadas o tornillos roscados que sirven de anclaje final.

de soldadura pueden ser seguros en un área determinada e inmediatamente, con la traída de combustible, el área se convierte en no segura. El supervisor de obra debe evitar

4.2.4 SOLDADURAS

Las soldaduras deben ser realizadas por personal calificado y en condiciones de tiempo adecuadas. Una soldadura de calidad en una lámina delgada requiere experiencia, que se almacenen materiales combustibles en áreas donde van a realizarse trabajos de soldaduras o en cercanías de las mismas.

Es importante mantener una vigilancia permanente en estas áreas y en las zonas inferiores correspondientes.

la selección del amperaje y los electrodos adecuados. Toda soldadura debe realizarse de acuerdo con el Structural Welding Code

AWS D1.1 o D1.3.

4.2.5 PERNOS DE CORTANTE

En términos generales no se recomienda la utilización de soldadura como método de sujeción o anclaje en láminas con espesores de 0.0281pulg. (calibre 22) o menores. Si se hace absolutamente necesario se recomienda

Los pernos de cortante soldados en su sitio con equipo especial (AWSD1.1) se instalan normalmente después de haber colocado las láminas que conforman la plataforma de trabajo, por lo tanto, es necesario que la plataforma esté adecuadamente sujeta a la estructura antes de instalar los pernos. Los

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

METALDECK

Pernos conectores de cortantes soldados a la viga

Apoyo minimo recomendado

40 mm (1,5") Puntos de soldadura

Sobresale al menos 1.5"

(38mm) por encima de la cresta de metaldeck

Perfil W, H , I o similar

Tapas de Metaldeck

FIGURA 4.5 DETALLE DE SOLDADURA DE PERNOS pernos de cortante pueden soldarse fácilmente a través del espesor del metal constituyente de las de láminas (si el espesor de la lámina es mayor que el calibre 16 debe consultarse al fabricante sobre los procedimientos de instalación) Los pernos de cortante, al igual que todos los otros tipos de sujetadores, deben instalarse de acuerdo con los planos de diseño.

4.2.6 CONEXIONES DE BORDE

El sistema METALDECK requiere conexiones en los traslapos de borde de las láminas normalmente para luces mayores que 1.50m.

Estas se llaman comúnmente conexiones de borde o trajadores de ala. Las conexiones más utilizadas son tornillos auto-perforantes, soldaduras o remaches. Normalmente se utilizan tornillos del tipo auto-perforante desde el #8 hasta los de ¼” de diámetro. 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 lámina superior. 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 de una herramienta remachadora especial. El proceso requiere que el trabajador ajuste la posición de su propio peso de manera que la parte superior de la lámina permanezca nivelada a través de la unión. Debido a que la calidad de la sujeción con base en remaches depende de la fuerza y cuidado del operador de la herramienta, es importante que se desarrolle un método consistente y de calidad.

Los dispositivos eléctricos automáticos se utilizan raramente en este tipo de trabajos pero no deben descartarse como método de conexión.

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

55

Esta soldadura es dificíl de realizar. La lámina debe quedar embebida en la soldadura

Puede aplicarse soldadura desde el costado (después de ajustar la lámina) si la cresta de la lámina no interfiere con la barra.

Resulta muy difícil colocar una soldadura de filete en una lámina calibre 22 o más liviana. Dos puntos de soldadura en general son más fáciles de colocar y pueden ser igualmente eficientes

FIGURA 4.6 SOLDADURAS EN LOS TRASLAPOS DE BORDE

La soldadura debe fundir láminas

Perfil de apoyo Perfil de apoyo

FIGURA 4.7 SOLDADURAS EN LOS TRASLAPOS DE BORDE EN APOYOS

Si se desea utilizar soldadura en los traslapos de borde se requiere un buen contacto entre los metales. Normalmente se presentan perforaciones por quemado y el inspector no debe sorprenderse de encontrarlas en el tablero. La soldadura desarrolla su resistencia mediante agarre alrededor de su perímetro.

Una buena soldadura debe tener al menos el 75% de su perímetro trabajando. En ocasiones se especifican soldaduras en los traslapos de borde para láminas con sistemas especiales de conexión (véase la Figura 4.6 para comentarios al respecto) de 0.0281pulg (calibre 22) o menores. Nunca deben utilizarse arandelas para soldaduras en los traslapos de borde entre apoyos.

Al igual que en el proceso de soldadura al marco, resulta indispensable una ventilación adecuada y deben prohibirse trabajos de soldadura cerca de materiales combustibles.

4.3 LÁMINAS DAÑADAS Y PERFORACIONES

4.3.1 GENERALIDADES

En la Figura 4.7 se presentan detalles típicos de soldaduras en los traslapos de borde cuando se llega a la zona de los apoyos.

No se recomienda aplicar soldaduras en los traslapos de borde para láminas con espesores

Los daños que le ocurran a las láminas y las perforaciones que deban realizarse a las mismas tienen mucho en común: su ubicación y tamaño no se conoce con anticipación.

Generalmente el diseñador sabe en qué área de la losa deberá atravesar un ducto de aire o

56

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

aproximadamente donde pasará un conducto de líneas telefónicas, pero no puede saber qué tan grande será el tamaño de la perforación a realizar. Esta falta de información hace difícil prever el tipo de refuerzo a colocar, si es que se requiere, o cómo debe repararse un tablero dañado. Las especificaciones en general reflejan esta falta de información. Por ejemplo la especificación del SDI Steel Deck

Institute (referencia 19) establece al respecto que las aberturas que no se muestren en los

planos de montaje, tal como las requeridas

reemplazar determinadas unidades.

La cantidad de daño tolerable depende de consideraciones arquitectónicas y estructurales. Si la parte inferior del tablero va a quedar expuesta a la vista resulta inadmisible prácticamente cualquier tipo de daño visible. Sin embargo, en muchos casos la parte inferior del tablero estará oculta bien sea por el cielo raso, por ductos o instalaciones y por lo tanto la preocupación principal recae en el comportamiento estructural y no en la parte estética.

para ductos, conductos, tuberías, ventilación, etc., deben recortarse (y reforzarse en caso

4.3.2 LÁMINAS PARA CUBIERTA

necesario)… Deberá consultarse al diseñador con respecto a los requerimientos de refuerzo y se presentarán los detalles en los planos de diseño.

Para láminas de cubierta de 2” como de 3”, donde existan perforaciones o daños menores a 150mm (6pulg), no es necesario utilizar refuerzo adicional. Un hueco o abolladura de

Los daños en la lámina pre- sentan problemas este tamaño no afecta significativamente la similares. El requerimiento general consiste capacidad de carga de la placa e igualmente, en que debe hacerse reemplazo total de las láminas dañadas. El constructor debe tomar la decisión de lo que constituye una lámina capacidad de carga mayor a la necesaria. El comportamiento de la placa de METALDECK como diafragma tampoco se ve afectado.

el retraso en que se incurre si se decide en la mayoría de los casos, se tiene una

Platina

Soldadura y anclaje separados máximo 200 mm.

FIGURA 4.8 REPARACIONES EN LÁMINA

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METALDECK Grado 40

57

Para perforaciones o daños de hasta 200mm se debe colocar una platina de 1.20mm y llevarla hasta los nervios adyacentes a la perforación. En el caso de perforaciones o daños de 200mm a 300mm es recomendable utilizar una platina de por lo menos 1.50mm.

Para perforaciones más grandes es necesario revisar la capacidad del METALDECK en voladizo y contar con un diseño por parte de un ingeniero calculista.

temporal mientras 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 láminas no afecta necesariamente la capacidad de la losa para cargas vivas.

Ensayos realizados en West Virginia

University, demuestran que en las láminas

Las siguientes son excepciones a las pérdida significativa de la capacidad portante recomendaciones dadas anteriormente: pandeadas a propósito no se produce una de la losa para efectos de las cargas vivas.

1. El hueco puede estar localizado en un sitio tal que la lámina puede, en forma segura, funcionar 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 estructural de apoyo.

4.3.3 SUMIDERO O COLECTOR

Debido a que los daños o las perforaciones en las láminas pueden afectar la capacidad del sistema para soportar el concreto deben evaluarse antes del vaciado. Las láminas para entrepiso al igual que las cubiertas pueden analizarse en estos casos como voladizos. En la figura 4.12 se presenta un esquema para el cálculo de la luz admisible para el voladizo.

Debe considerarse una de$flexión máxima de

L/120 bajo la carga del concreto y la lámina

Un caso especial de penetración en la cubierta son los sumideros colectores (Sump Pans)

(L = luz del voladizo)

Si éste se encuentra adecuadamente sujeto transferirá la carga del tablero que reemplaza.

El método recomendado para la conformación de aberturas y pases consiste en impedir la

NOTA: Para perforaciones ø =150mm (6pulg) o menos no se requiere refuerzo o se utiliza el mínimo, platina de 1.2mm.

entrada de concreto al sitio donde va a quedar la abertura y una vez el concreto fragüe lo suficiente, cortar el sobrante de la lámina. Por otro lado existen diversos equipos menores y

En la referencia 9 se presentan detalles para el cálculo de este tipo de penetración.

herramientas para cortar la lámina sin dañar los bordes.

4.3.4 LÁMINAS PARA ENTREPISOS

Deben minimizarse las aberturas que se realicen después de fundido el concreto utilizando taladros para toma de núcleos de

Antes del vaciado del concreto, el contratista concreto. Este método tiene el inconveniente debe inspeccionar las láminas para determinar de no prever la presencia de refuerzo. Por

áreas que puedan estar dañadas o aplastadas tal razón debe minimizarse el número y y que puedan requerir apuntalamiento diámetro de perforaciones con este sistema.

58

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

El diseñador determinará la necesidad de barras de refuerzo o malla adicional alrededor de las aberturas en la losa cuando éstas se planifiquen previamente al vaciado del concreto.

Canal o barra de refuerzo mínimo

0.90mm. Colocadas en valle adyacente a la perforación.

METALDECK

Instalar canales de refuerzo como se muestra en la gráfica

Losa de cubierta

Perforación

Lugar de trabajo inestable al final de la cubierta. Voladizo.

FIGURA 4.9 DETALLES DE SUMIDERO O COLECTOR

150 mm mínimo

300 mm máxima abertura

150 mm mínimo

Platina de refuerzo

300 mm máxima abertura

FIGURA 4.10 DETALLE PERFORACIONES HASTA 300mm. PERPENDICULARES AL METALDECK

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59

Canal U 100 x 40 x 7.50 mm

Extendido y soldado hasta 2 crestas a cada lado de la perforación

METALDECK

60

300 mm.

Máxima abertura

600 mm.

Máxima abertura

FIGURA 4.11 DETALLE PERFORACIONES HASTA 600 mm. PERPENDICULARES AL METALDECK

Ancho de apoyo

Refuerzo para flexión negativa

Cerramiento del tablero h

Luz adyacente

Lámina de

Metaldeck

Luz del voladizo

Viga sección cajón

FIGURA 4.12 VOLADIZOS MÁXIMOS PARA TABLEROS DE ENTREPISO

Notas:

1. Esfuerzo de flexión admisible 20ksi

(14MPa) incluyendo la carga del concreto mas el tablero mas 20psf (1kPa) ó la carga del concreto mas el tablero mas

300lb (2.2kN) de carga puntual aplicada en el centro de la luz. Se selecciona la más crítica de las condiciones

2. La deflexión máxima en el extremo libre será de L/120 (L = luz del voladizo) solo se tiene en cuenta la carga del concreto mas el tablero mas 20psf.

3. Ancho del apoyo de 3.5pulg (90mm) asumido para arrugamiento del alma.

Se calcula con el peso del concreto mas tablero mas 20psf. Si el ancho del apoyo es menor debe consultarse con el departamento técnico ACESCO.

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

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METALDECK Grado 40

causado por soldaduras están, en

4.4 MANEJO Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO

general, lo suficientemente espaciadas entre sí para no causar problemas. Las perforaciones por quemado cercanas a apoyos intermedios no deben producir una pérdida significativa de resistencia a menos que se remueva un área total mayor que la de un hueco de 150mm

(6pulg) de diámetro. Estas perforaciones por quemados se producen normalmente

• Cuando el soldador está buscando el elemento estructural que no está a la vista, por esta razón se recomienda la utilización de marcas con tiza.

• Las abolladuras pequeñas tales como las producidas por el paso de personas,

4.4.1 LIMPIEZA DEL TABLERO

Los residuos de los zunchos de los paquetes de láminas, los restos de la madera y los desperdicios de lámina deben recogerse y retirarse de la plataforma de trabajo diariamente para no generar riesgos innecesarios. No deben dejarse tiradas herramientas sueltas. Los residuos del proceso de soldadura de los pernos de cortante deben separarse del perno mismo y todos los residuos deben retirarse de la plataforma antes de la colocación del concreto.

no producirán en general problemas estructurales. Sin embargo si las

Todas las personas involucradas en los trabajos de construcción deben cooperar para abolladuras cubren un buen porcentaje del almacenar adecuadamente los materiales

área, resulta preferible sujetar cualquier combustibles y debe retirarse la basura que dispositivo colgante mediante sujetadores pueda generar riesgos de incendio.

mecánicos en lugar de adhesivos. El diseñador debe aprobar cualquier cambio en el sistema de sujeción.

• El tablero debe inspecionarse para

Absolutamente ninguna lámina debe perma- necer suelta al final del día de trabajo. Cual- quier paquete usado parcialmente debe asegarantizar una sujeción adecuada en los gurarse firmemente para evitar que sea llevaapoyos y en los traslapos longitudinales do por el viento.

de borde. Los traslapos longitudinales deben estar firmemente conectados para evitar que se separen durante el vaciado del concreto.

• El concreto proporciona un ambiente alcalino que impide la corrosión. Debido a que la mayoría de las aplicaciones del sistema es en áreas interiores secas no se requiere generalmente la pintura en obra de áreas quemadas, cortadas o raspadas.

Cualquier requerimiento de terminado o protección debe quedar incluido en las especificaciones de construcción.

4.4.2 VACIADO DEL CONCRETO

Antes del vaciado del concreto, el constructor debe estar seguro que toda la plataforma está completa y adecuadamente sujeta de acuerdo con los planos aprobados para el montaje y que existe el soporte necesario en todos los bordes. Las áreas dañadas deben repararse o aceptarse oficialmente. Todos los residuos de soldadura deben desprenderse y retirarse de los pernos de cortante. Deben retirarse todos los residuos y desperdicios.

Todo el refuerzo, los alambres y las barras deben estar asegurados adecuadamente

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METALDECK Grado 40

61

en su sitio. El encargado del concreto debe revisar cuidadosamente los requerimientos de apuntalamiento y verificar que todos los soportes estén ajustados adecuadamente en su sitio.

El concreto debe vaciarse desde un nivel bajo para evitar el impacto sobre las láminas.

Debe colocarse de manera uniforme sobre la estructura de soporte y debe espaciarse hacia el centro de la luz. El concreto debe colocarse en una dirección tal que el peso se aplique primero sobre las láminas superior en el traslapo longitudinal, disminuyendo así las posibilidades de una separación de los bordes de las láminas adyacentes durante el vaciado. No se debe permitir la agrupación de trabajadores alrededor de la zona de colocación del concreto.

estos sitios una colocación de concreto menos controlada. La selección del calibre de la lámina para estos sitios se basa comúnmente en una carga debida al peso propio de concreto aumentada hasta en un

50%. Alternativamente puede especificarse un apuntalamiento adicional. Aunque los anclajes y conexiones de las láminas son importantes en todas las condiciones de apoyo, éstas resultan de vital importancia en luces simples.

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

Si se utiliza carretilla para la colocación del concreto deben utilizarse entablados sobre los cuales se concentrará todo el tráfico. No se debe permitir, por ningún motivo, el tránsito de carretillas o elementos pesados sobre la lámina misma de acero sin la colocación previa de entablados adecuados. El entablado debe tener la rigidez suficiente para distribuir las fuerzas concentradas a la lámina del tablero sin causar daños o deflexiones excesivas.

Cuando el conjunto de láminas se ha diseñado para que actúe como un diafragma a cortante durante la construcción debe indicarse claramente en los planos. Se debe alertar a los constructores sobre la función de arriostramiento que cumple estos paneles y que su remoción está prohibida a menos que se diseñe y proporcione un sistema de arriostramiento complementario.

Los anclajes que se utilicen alrededor de aberturas reforzadas deben ser los mismos, y con los similares espaciamientos que el espaciamiento utilizado para sujetar las láminas al marco de apoyo.

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

El vaciado de concreto en luces simples requiere consideraciones especiales debido al espacio limitado con que se cuenta. Por ejemplo, entre núcleos de ascensores se presenta comúnmente la situación de luz simple y es presumible que se tenga en

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

62

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

4.4.3 OTRAS CONSIDERACIONES

colocación y sujeción del refuerzo, etc., deberá seguirse los requisitos y re comendaciones dados por el título C Concreto Reforzado

Para las consideraciones constructivas de la NSR10 (Reglamento colombiano de adicionales referente a la losa de concreto construcción sismo resistente NDR-10) reforzado tales como compactación, curado,

(referencia 1)

Forma incorrecta Forma correcta

Forma incorrecta

FIGURA 25 FORMA Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO

Forma correcta

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

63

Referencias

64

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

1. Reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR-10, AIS.

2. AISC, Specification for the Design, Fabrication and Erection of Structural Steel for

Building.

3. AISI, North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural

Members. Supplement No. 2 to the North American Specification, 2007 Edition.

4. American Iron and Steel Institute. Cold Formed Steel Design Manual, 2008.

5. ASCE, Standard for the Structural Design of Composite Slabs, American Society of Civil

Engineers, Steel Deck with Concrete Standard Committee.

6. American Institute of Steel Construction, Manual of Steel Construction, 1982.

7. Crisinel, M., O’Leary, D., Composite Floor Slab Design and Construction, The IABSE

Publications Committee.

8. Easterling, S., Poster, M.L., Steel – Deck Reinforced Concrete Diaphragms I, Journal of the Structural Engineering, Vol. 120, No. 2 February 1994.

9. Heagler, R.B., Deck Damage and Penetrations, Steel Deck Institute Richard B. Heagler

Metal Deck and Concrete Qualities, Steel Deck Institute.

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

11. Lutrell, L.D., Steel Deck Institute Diaphragm Design Manual, DDMO2. Steel Deck

Institute, Canton, Ohio.

12. Nilson, A.H., Winter., G Diseño de Estructuras de Concreto, Editorial McGraw Hill, 1993.

13. Porter, M.L., Ekberg C.E. Design Recommendations for Steel Deck Floor Slabs, Journal of the Structural Division, Vol. 102, No. ST11, November 1976.

14. Porter, M.L., Ekberg, C.E., Shear – Bond Analysis of Steel Deck – Reinforced Slabs,

Journal of the Structural Division, Vol. 102, No. STI2, Dec 1976.

15. SDI, Composite Deck Design Handbook, The Steel Deck Institute, March 1997.

16. SDI, Design Manual for Composite Decks, Form Decks and Roof Decks, Steel Deck

Institute, Publication No 30, 2000

17. SDI, Diaphragm Design Manual, The Steel Deck Institute. 3rd Edition.

18. SDI, LRFD Design Manual for Composite Beams and Girder with Steel Deck, The Steel

Deck Institute, 1989.

19. SDI, Manual of Construction with Steel Deck, The Steel Deck Institute, 1991.

20. SDI, Standard Practice Details for Composite Floor Deck, non composite form Deck,

Steel Roof Deck. The Steel Deck Institute, 1992.

21. Shuster, R.M., Composite Steel – Deck Concrete Floor Systems, Journal of the Structural

Division. Vol. 102. No. ST5 Mayo 1976.

22. Slutter, G., Driscoll, G.C. Flexural Strength of Steel – Concrete Composite Beams, Journal of the Structural Division. Vol. 91. No. ST2, April 1965.

23. Stefan, E., Russell, Q., Test of Profiled Steel Deck with Flat–Hal Sti`eners, Journal of

Structural Engineering. Vol. 121, No. 8. August 1995.

24. Underwriters Laboratories, Fire Resistance Directory, 1981, Northbrook, Illinois.

25. AISC Design guide 11: Floor Vibrations Due To Human Activity, AISC, Octubre de 2003.

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

65

APÉNDICE 1

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Manual Técnico

METALDECK Grado 40

FICHA TÉCNICA METALDECK 2” (MD 2)

PESO DEL TABLERO METÁLICO METALDECK 2”

CALIBRE

22

(0.75mm)

20

(0.90mm)

18

(1.20mm)

Peso en Kg/m²

Peso en Kg/m

7.57

7.12

9.10

8.55

12.05

11.33

ANCHO ÚTIL

ANCHO TOTAL

940 mm

960 mm

ESPESOR TOTAL LOSA METALDECK 2” “h” (mm)

100 110 120 130 140

LUZ MÁXIMA POR VIBRACIONES “L” (m)**

16

(1.50mm)

15.11

14.20

150

3.00

4.50

0.072

3.30

3.60

3.90

4.20

CANTIDADES TEÓRICAS DE CONCRETO (m³/m²)

0.082

0.092

0.102

0.112

0.122

CALIBRE

MD 2”

MD 2”

MD 2”

MD 2”

MD 2”

MD 2”

MD 2”

MD 2”

MD 2”

MD 2”

PRESENTACIONES COMERCIALES

Longitud

(m)*

3.00

3.10

3.60

4.10

4.60

5.10

5.60

6.00

6.10

12.00

Cal. 22

21.36

22.07

25.63

29.19

32.75

36.31

39.87

42.72

43.43

85.44

PESO (Kg/Un)

Cal. 20 Cal. 18

25.65

26.51

30.78

35.06

39.33

43.61

47.88

51.30

52.16

102.60

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Cal. 16

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*También disponible en medidas especiales de acuerdo con el despiece del proyecto en todos los calibres de fabricación.

Nota:

El espesor mínimo exigido para el metaldeck es de 0.75mm de acuerdo con NSR-10.

**luz máxima por vibraciones recomendada considerando sólo la losa de Metaldeck. Para considerar un análisis más completo incluyendo el sistema de entrepiso (viguetas, vigas y columnas) se puede consultar la referencia 25 (guía 11 del AISC - Floor Vibrations Due to Human

Activity).

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

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FICHA TÉCNICA METALDECK 3” (MD 3)

PESO DEL TABLERO METÁLICO METALDECK 3”

CALIBRE

22

(0.75mm)

20

(0.90mm)

18

(1.20mm)

16

(1.50mm)

Peso en Kg/m²

Peso en Kg/m

8.18

7.12

9.83

8.55

13.02

11.33

ANCHO ÚTIL

ANCHO TOTAL

870 mm

890 mm

ESPESOR TOTAL LOSA METALDECK 3” “h” (mm)

130 140

LUZ MÁXIMA POR VIBRACIONES “L” (m)**

150

16.32

14.20

3.90

4.20

4.50

CANTIDADES TEÓRICAS DE CONCRETO (m³/m²)

0.091

0.101

0.111

PRESENTACIONES COMERCIALES

Disponible en medidas especiales de acuerdo con el despiece del proyecto en todos los calibres de fabricación.

Nota: El espesor mínimo exigido para el Metaldeck es de 0.75mm de acuerdo con NSR-10.

**luz máxima por vibraciones recomendada considerando sólo la losa de Metaldeck. Para considerar un análisis más completo incluyendo el sistema de entrepiso (viguetas, vigas y columnas) se puede consultar la referencia 25 (guía 11 del AISC - Floor Vibrations Due to Human

Activity).

68

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

METALDECK 2” CAL 22 (0.75mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina) a (Agrietada)

(mm

(mm

2

4

(mm

2

(mm)

(mm)

mm)

mm)

mm)

(Adim.)

(Rad)

(mm) z (Agrietada) (mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO

Ic (Agrietado)

(Kg/m²)

(mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio)

Scc

(mm

4

mm)

(mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

METALDECK 2” CAL 20 (0.90mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina)

(mm

2

mm)

(mm

4

mm)

(mm

2

mm)

(mm) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina)

(mm)

(Adim.)

(Rad) a (Agrietada) z (Agrietada)

(mm)

(mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO (Kg/m²)

Ic (Agrietado) (mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio) (mm

4

mm)

Scc (mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

100

72.2057

510.9298

1.2053

25.0490

50.8000

11.4501

0.9543

33.7308

41.2202

46.8271

183

3,676.1390

6,642.0286

5,159.0838

108.9847

55.4728

1.0350

62.9360

PROPIEDADES DE LA SECCIÓN COMPUESTA

100

72.2057

428.3670

1.0067

25.0400

50.8000

11.4501

0.9543

31.6123

43.3477

46.0857

181

3,239.6841

6,398.7525

4,819.2183

102.4818

47.3723

1.0060

62.9360

110

82.2057

428.3670

1.0067

25.0400

50.8000

11.4501

0.9543

34.2063

50.7537

50.7713

205

4,186.7606

8,448.1570

6,317.4588

122.3972

55.2389

1.1180

71.7175

ESPESOR TOTAL DE LA LOSA (mm)

120

92.2057

428.3670

1.0067

25.0400

50.8000

11.4501

0.9543

36.6609

58.2991

55.5162

229

5,284.3931

10,915.9787

8,100.1859

144.1423

63.4084

1.2090

80.9512

130

102.2057

428.3670

1.0067

25.0400

50.8000

11.4501

0.9543

38.9964

65.9636

60.3050

253

6,535.1754

13,846.2332

10,190.7043

167.5839

71.8123

1.2800

90.6374

110

82.2057

510.9298

1.2053

25.0490

50.8000

11.4501

0.9543

36.5507

48.4003

51.5602

207

4,756.0265

8,756.7748

6,756.4006

130.1215

64.7525

1.1240

71.7175

ESPESOR TOTAL DE LA LOSA (mm)

120

92.2057

510.9298

1.2053

25.0490

50.8000

11.4501

0.9543

39.2208

55.7302

56.3425

231

6,010.8548

11,300.2167

8,655.5357

153.2568

74.4109

1.2130

80.9512

130

102.2057

510.9298

1.2053

25.0490

50.8000

11.4501

0.9543

41.7628

63.1882

61.1616

255

7,443.9626

14,316.2750

10,880.1188

178.2440

84.3630

1.3000

90.6374

140

112.2057

428.3670

1.0067

25.0400

50.8000

11.4501

0.9543

41.2286

73.7314

65.1272

278

7,941.3403

17,282.8257

12,612.0830

192.6171

80.4012

1.3310

100.6289

140

112.2057

510.9298

1.2053

25.0490

50.8000

11.4501

0.9543

44.1934

70.7576

66.0088

279

9,058.2282

17,848.7917

13,453.5100

204.9678

94.5470

1.3860

100.6289

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

150

122.2057

510.9298

1.2053

25.0490

50.8000

11.4501

0.9543

46.5262

78.4248

70.8782

303

10,856.1672

21,941.5582

16,398.8627

233.3344

104.9171

1.4700

110.6289

69

150

122.2057

428.3670

1.0067

25.0400

50.8000

11.4501

0.9543

43.3701

81.5899

69.9756

302

9,504.8359

21,269.5917

15,387.2138

219.1562

89.1386

1.3620

110.6289

METALDECK 2” CAL 18 (1.20mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina) a (Agrietada)

(mm

(mm

2

4

(mm

2

(mm)

(mm)

mm)

mm)

mm)

(Adim.)

(Rad)

(mm) z (Agrietada) (mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO

Ic (Agrietado)

(Kg/m²)

(mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio)

Scc

(mm

4

mm)

(mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

70

METALDECK 2” CAL 16 (1.50mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina)

(mm

2

mm)

(mm

4

mm)

(mm

2

mm)

(mm) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina)

(mm)

(Adim.)

(Rad) a (Agrietada) z (Agrietada)

(mm)

(mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO (Kg/m²)

Ic (Agrietado) (mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio) (mm

4

mm)

Scc (mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

100

72.2057

831.0628

1.9907

25.0870

50.8000

11.4501

0.9543

39.9333

34.9797

49.4151

189

5,120.7458

7,522.1742

6,321.4600

128.2324

85.2510

1.1078

62.9360

100

72.2057

673.0053

1.5999

25.0670

50.8000

11.4501

0.9543

37.1876

37.7454

48.1910

186

4,449.5407

7,099.4797

5,774.5102

119.6513

70.8385

1.1093

62.9360

110

82.2057

673.0053

1.5999

25.0670

50.8000

11.4501

0.9543

40.3952

44.5378

53.0227

210

5,765.5043

9,337.6303

7,551.5673

142.7274

82.8320

1.2230

71.7175

PROPIEDADES DE LA SECCIÓN COMPUESTA

ESPESOR TOTAL DE LA LOSA (mm)

120

92.2057

673.0053

1.5999

25.0670

50.8000

11.4501

0.9543

43.4365

51.4965

57.8843

234

7,301.5418

12,024.7853

9,663.1635

168.0970

95.3658

1.3369

80.9512

130

102.2057

673.0053

1.5999

25.0670

50.8000

11.4501

0.9543

46.3348

58.5982

62.7684

258

9,062.5854

15,204.7146

12,133.6500

195.5890

108.3197

1.4510

90.6374

140

112.2057

673.0053

1.5999

25.0670

50.8000

11.4501

0.9543

49.1087

65.8243

67.6699

282

11,052.9015

18,921.1573

14,987.0294

225.0700

121.6057

1.5644

100.6289

110

82.2057

831.0628

1.9907

25.0870

50.8000

11.4501

0.9543

43.4676

41.4454

54.3482

213

6,641.5307

9,874.6584

8,258.0945

152.7926

99.8240

1.2200

71.7175

ESPESOR TOTAL DE LA LOSA (mm)

120

92.2057

831.0628

1.9907

25.0870

50.8000

11.4501

0.9543

46.8227

48.0903

59.2928

237

8,423.4076

12,696.0386

10,559.7231

179.9001

115.1096

1.3314

80.9512

130

102.2057

831.0628

1.9907

25.0870

50.8000

11.4501

0.9543

50.0234

54.8896

64.2460

261

10,472.9977

16,029.9991

13,251.4984

209.3621

130.9507

1.4430

90.6374

140

112.2057

831.0628

1.9907

25.0870

50.8000

11.4501

0.9543

53.0892

61.8238

69.2061

285

12,796.0456

19,920.2190

16,358.1323

241.0294

147.2319

1.5550

100.6289

150

122.2057

831.0628

1.9907

25.0870

50.8000

11.4501

0.9543

56.0358

68.8772

74.1715

309

15,397.5974

24,410.3744

19,903.9859

274.7814

163.8666

1.6670

110.6289

150

122.2057

673.0053

1.5999

25.0670

50.8000

11.4501

0.9543

51.7729

73.1601

72.5852

306

13,276.2282

23,217.8325

18,247.0303

256.4319

135.1585

1.6780

110.6289

METALDECK 3” CAL 22 (0.75mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina) a (Agrietada)

(mm

(mm

2

4

(mm

2

(mm)

(mm)

mm)

mm)

mm)

(Adim.)

(Rad)

(mm) z (Agrietada) (mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO

Ic (Agrietado)

(Kg/m²)

(mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio)

Scc

(mm

4

mm)

(mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

PROPIEDADES DE LA SECCIÓN COMPUESTA

130

90.7471

1,037.3276

1.0549

37.8270

76.2000

11.4501

1.1732

36.6296

55.5434

58.2997

226

5,722.3696

13,380.2951

9,551.3324

156.2227

61.2867

2.2045

74.2314

140

100.7471

1,037.3276

1.0549

37.8270

76.2000

11.4501

1.1732

39.0492

63.1238

62.7460

250

6,973.9254

16,579.9421

11,776.9338

178.5933

69.0824

2.3000

81.9689

150

110.7471

1,037.3276

1.0549

37.8270

76.2000

11.4501

1.1732

41.3594

70.8136

67.2816

274

8,386.5858

20,272.1867

14,329.3862

202.7735

77.1957

2.3955

89.9959

METALDECK 3” CAL 20 (0.90mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina) a (Agrietada)

(mm

(mm

2

4

(mm

2

(mm)

(mm)

mm)

mm)

mm)

(Adim.)

(Rad)

(mm) z (Agrietada) (mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO

Ic (Agrietado)

(Kg/m²)

(mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio)

Scc

(mm

4

mm)

(mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

130

90.7471

1,239.0977

1.2634

37.8580

76.2000

11.4501

1.1732

39.1547

52.9873

59.0561

228

6,533.9363

13,813.4437

10,173.6900

166.8747

71.9238

2.2000

74.2314

140

100.7471

1,239.0977

1.2634

37.8580

76.2000

11.4501

1.1732

41.7880

60.3540

63.5514

252

7,965.6784

17,096.2955

12,530.9869

190.6211

81.1070

2.2940

81.9689

150

110.7471

1,239.0977

1.2634

37.8580

76.2000

11.4501

1.1732

44.3034

67.8386

68.1266

276

9,585.0936

20,882.9356

15,234.0146

216.3511

90.6850

2.3880

89.9959

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

71

72

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

METALDECK 3” CAL 18 (1.20mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina) a (Agrietada)

(mm

(mm

2

4

(mm

2

(mm)

(mm)

mm)

mm)

mm)

(Adim.)

(Rad)

(mm) z (Agrietada) (mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO

Ic (Agrietado)

(Kg/m²)

(mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio)

Scc

(mm

4

mm)

(mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

PROPIEDADES DE LA SECCIÓN COMPUESTA

130

90.7471

1,636.9816

1.6783

37.9190

76.2000

11.4501

1.1732

43.2993

48.7817

60.4598

231

7,993.9570

14,639.5399

11,316.7485

184.6211

92.2017

2.1930

74.2314

140

100.7471

1,636.9816

1.6783

37.9190

76.2000

11.4501

1.1732

46.3010

55.7800

65.0551

255

9,748.3972

18,080.1417

13,914.2695

210.5438

104.0395

2.2830

81.9689

150

110.7471

1,636.9816

1.6783

37.9190

76.2000

11.4501

1.1732

49.1712

62.9098

69.7121

279

11,739.9945

22,046.6945

16,893.3445

238.7575

116.4349

2.3730

89.9959

METALDECK 3” CAL 16 (1.50mm)

Área concreto

I

3

(Lámina)

Área Lámina dcg (Lámina) dd (Lámina) n (Compuesto)

(Lámina) a (Agrietada)

(mm

(mm

2

4

(mm

2

(mm)

(mm)

mm)

mm)

mm)

(Adim.)

(Rad)

(mm) z (Agrietada) (mm) y (No agrietada) (mm)

PESO PROPIO

Ic (Agrietado)

(Kg/m²)

(mm

4

mm)

Ic (No agrietada) (mm

4

mm)

Ic (Promedio)

Scc

(mm

4

mm)

(mm

3

mm)

Sic (mm

3

mm)

Vr (kgf/mm)

Ac (mm

2

mm)

130

90.7471

2,027.3989

2.0900

37.9800

76.2000

11.4501

1.1732

46.6164

45.4036

61.7342

234

9,284.9753

15,417.1560

12,351.0656

199.1784

111.3525

2.1910

74.2314

140

100.7471

2,027.3989

2.0900

37.9800

76.2000

11.4501

1.1732

49.9307

52.0893

66.4307

258

11,322.0480

19,004.7704

15,163.4092

226.7553

125.7037

2.2790

81.9689

150

110.7471

2,027.3989

2.0900

37.9800

76.2000

11.4501

1.1732

53.1025

58.9175

71.1719

283

13,641.6254

23,140.1321

18,390.8788

256.8922

140.7841

2.3670

89.9959

CALIBRE

22

20

18

16

Area

(mm

2

/mm)

1.0067

1.2053

1.5999

1.9907

(mm

I

4

/mm)

428.37

510.93

673.01

831.06

dcg

(mm)

25.04

25.05

25.07

25.09

GEOMETRÍA DEL PANEL METALDECK 2’’ (PARA REFUERZO NEGATIVO Y CORTANTE)

Am

(mm)

116.00

Bm

(mm)

188.00

Cm

(mm)

73.50

Rad

0.954281

d d

(mm)

50.80

Bu

(mm)

940.00

f’c

2.1

PROPIEDADES DE LA LÁMINA

(k f/mm

2

)

PROPIEDADES DEL MATERIAL

Ec

(k f/mm

2

)

1,811.42

Es

(k f/mm

2

20,741.00

)

PROPIEDADES DEL

CONCRETO SOLO

ESPESOR

DE LOSA

Area

(mm

2

/mm)

100 mm

110 mm

120 mm

130 mm

140 mm

150 mm

72.2057

82.2057

92.2057

102.2057

112.2057

122.2057

n

Adim.

11.45

CALIBRE

22

20

18

16

PROPIEDADES DE LA LÁMINA

Area

(mm

2

/mm)

1.0549

1.2634

1.6783

2.0900

(mm

I

3

4

/mm)

1,037.33

1,239.10

1,636.98

2,027.40

dcg

(mm)

37.83

37.86

37.92

37.98

PROPIEDADES DEL

CONCRETO SOLO

ESPESOR

DE LOSA

Area

(mm

2

/mm)

130 mm 90.747

140 mm

150 mm

100.7471

110.7471

GEOMETRÍA DEL PANEL METALDECK 3’’ (PARA REFUERZO NEGATIVO Y CORTANTE)

Am

(mm)

115.00

Bm

(mm)

179.00

Cm

(mm)

41.00

Rad

1.173213

d d

(mm)

76.20

Bu

(mm)

870.00

f’c

(k f/mm

2.1

2

)

PROPIEDADES DEL MATERIAL

Ec

(k f/mm

2

)

1,811.42

Es

(k f/mm

2

20,741.00

) n

Adim.

11.45

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

73

NOTAS DEL APÉNDICE 1

I d

3

= Inercia de la sección completa cg

= Posición del centro de gravedad de la sección de METALDECK medido desde la parte inferior d d

= Altura de formación de la lámina colaborante

θ = Ángulo de formación del Metaldeck para la sección de análisis a = Profundidad del eje neutro de la sección agrietada z = distancia desde eje neutro de la sección agrietada hasta el centroide del acero

METALDECK y = Profundidad del eje neutro de la sección no agrietada medida desde la parte superior de la sección

Ss = Módulo elástico de la sección de acero para el ala superior a flexión

Si = Módulo elástico de la sección de acero para el ala inferior a flexión

Ic = Inercia de la sección compuesta

Scc = Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra superior de concreto

Sic = Módulo elástico de la sección compuesta para la fibra inferior de acero

Vr = Cortante vertical resistente por adherencia concreto-lámina

74

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

APÉNDICE 2

Luz simple

Figura 1

Diagramas de carga y momento flector

Luz simple

Figura 2

Diagramas de carga y deflexiones

Dos luces continuas

Dos luces continuas tres luces continuas

Figura 3

Diagramas de cargas y reacciones en los apoyos

Luz simple

Dos luces continuas tres luces continuas tres luces continuas

Notas para las figuras 1, 2 y 3

P

I

W1

W2

E

L

W1

1

= 150 lb (2.2KN) carga concentrada

= Momento de inercia (mm

= Peso de la losa de concreto + peso del tablero METALDECK (MPa)

= Carga de construcción 20pfs (1kPA)

= 29.500ksi (203.000MPa) Módulo de elasticidad del acero

= Luz libre (mm)

4

/m)

= 1.5 x peso de losa de concreto + peso del tablero

Peso losa de concreto + 30pfs (1.5kPa) + Peso del tablero METALDECK

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

75

APÉNDICE 3

76

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

CARGA TOTAL APLICADA (Ton)

CALIBRE 20 m= 1399 k= 5.76 (-15%) r= 0.920 (Coeficiente de correlación)

ENSAYOS EXPERIMENTALES SISTEMA METALDECK

CORRELACIÓN LOSAS Calibre 20

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES - FACULTAD DE NGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL - BOGOTÁ

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

77

APÉNDICE 4

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Grado 40

Luz (m)

Metaldeck 2” calibre 22 (0.75mm)

100 110 120 130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

1006

958

915

875

838

805

765

696

634

579

529

1118

1065

1016

972

932

894

860

817

746

681

623

571

523

479

1209

1151

1099

1051

1008

967

930

896

862

788

722

661

606

557

511

469

431

1280

1219

1164

1113

1067

1024

985

948

914

883

824

755

693

637

585

538

495

450

951

918

887

852

782

719

661

608

552

493

1331

1268

1210

1157

1109

1065

1024

986

973

939

908

879

851

803

739

671

599

533

1362

1297

1238

1184

1135

1090

1048

1009

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

2.01

1.92

1.84

1.77

1.71

1.66

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Grado 40

Luz (m)

Metaldeck 2” calibre 20 (0.90mm)

100 110 120 130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

1035

986

941

900

863

828

796

767

739

707

649

803

775

749

703

647

596

1124

1070

1022

977

937

899

865

833

1213

1155

1103

1055

1011

970

933

899

866

837

809

783

750

691

638

589

544

1300

1238

1182

1130

1083

1040

1000

963

929

897

867

839

813

788

730

675

624

577

534

494

990

956

924

894

866

840

815

763

1386

1320

1260

1205

1155

1109

1066

1027

706

653

605

556

501

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

1050

1014

980

948

919

891

865

840

1470

1400

1336

1278

1225

1176

1131

1089

790

731

671

605

544

2.30

2.19

2.10

2.02

1.95

1.89

78

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

Grado 40

Luz (m)

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Metaldeck 2” calibre 18 (1.20mm)

100 110 120 130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

1109

1056

1008

965

924

887

853

822

792

765

740

874

843

815

789

764

720

1223

1165

1112

1063

1019

978

941

906

1337

1273

1215

1163

1114

1070

1028

990

955

922

891

863

836

810

786

763

682

1451

1382

1319

1262

1209

1161

1116

1075

1036

1001

967

936

907

879

854

829

806

784

720

647

1117

1079

1043

1009

978

948

920

894

1564

1490

1422

1360

1304

1252

1203

1159

869

846

823

797

744

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

1199

1157

1119

1083

1049

1017

987

959

1678

1598

1525

1459

1398

1342

1291

1243

932

907

883

861

834

2.81

2.68

2.56

2.46

2.37

2.29

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Grado 40

Luz (m)

Metaldeck 2” calibre 16 (1.50mm)

100 110 120 130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

1108

1055

1007

963

923

886

852

821

791

764

739

871

841

813

787

763

739

1220

1162

1109

1061

1017

976

938

904

1331

1268

1210

1158

1110

1065

1024

986

951

918

888

859

832

807

783

761

740

1443

1374

1312

1255

1203

1154

1110

1069

1031

995

962

931

902

875

849

825

802

780

759

727

1111

1072

1037

1003

972

942

915

889

1555

1481

1414

1352

1296

1244

1196

1152

864

841

818

797

778

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

1191

1150

1111

1075

1042

1010

981

953

1667

1588

1515

1450

1389

1334

1282

1235

926

901

877

855

834

3.25

3.09

2.96

2.84

2.74

2.64

Metaldeck 2

100

3.00

Espesor total de losa h (mm)

110 120 130 140

Luz máxima por vibraciones (m)*

3.30

3.60

3.90

4.20

Espesor total de losa h (mm)

150

4.50

100 110 120 130 140

Consumo teórico de concreto (m

3

/m

2

)

0.072

0.082

0.092

0.102

0.112

150

0.122

*luz máxima por vibraciones recomendada considerando sólo la losa de Metaldeck. Para considerar un análisis más completo incluyendo el sistema de entrepiso (viguetas, vigas y columnas) se puede consultar la referencia 25 (guía 11 del

AISC - Floor Vibrations Due to Human Activity).

Nota 1: La tabla muestra valores de carga de

servicio sobreimpuesta, el peso propio ya se encuentra incluido en el análisis. No se debe restar el peso propio a los valores mostrados en la tabla.

Nota 2: Los valores de la tabla serán válidos si

la lámina es sujetada a la estructura de soporte.

Deben colocarse conectores para restricción al giro en los apoyos.

Nota 3: El límite máximo para deflexión durante la construcción es L/180.

El límite máximo para deflexión durante el servicio de la losa es L/360.

Nota 4: los valores de carga en las tablas se

limitan a un máximo 400psf (1950kgf/m

2

)

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

79

Grado 40

Luz (m)

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Metaldeck 3” calibre 22 (0.75mm)

130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

829

757

693

635

582

533

489

449

1842

1650

1483

1338

1210

1097

998

909

412

378

347

318

939

858

786

720

660

606

556

511

1950

1864

1676

1512

1369

1242

1129

1029

469

431

395

363

332

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

1055

965

883

810

743

683

627

576

1950

1950

1879

1695

1535

1393

1267

1155

530

487

447

411

377

2.42

2.32

2.24

Grado 40

Luz (m)

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Metaldeck 3” calibre 20 (0.90mm)

130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

1010

926

851

782

720

664

612

565

1950

1950

1778

1607

1458

1325

1208

1104

521

481

444

410

1145

1050

965

887

817

753

695

642

1950

1950

1950

1818

1649

1500

1368

1250

593

548

506

468

432

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

1285

1180

1084

998

919

848

783

723

1950

1950

1950

1950

1849

1683

1535

1403

669

618

572

529

489

2.81

2.69

2.59

80

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

Grado 40

Luz (m)

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Metaldeck 3” calibre 18 (1.20mm)

130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

1356

1249

1152

1064

984

912

845

785

1950

1950

1950

1907

1828

1754

1610

1476

729

678

631

587

1536

1415

1305

1206

1116

1034

960

891

1950

1950

1950

1950

1903

1826

1756

1671

828

771

717

668

623

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

1695

1590

1467

1356

1256

1164

1080

1004

1950

1950

1950

1950

1950

1898

1825

1758

934

869

809

754

703

3.49

3.35

3.22

Grado 40

Luz (m)

3.2

3.3

3.4

3.5

2.8

2.9

3.0

3.1

3.6

3.7

3.8

3.9

4.0

2.4

2.5

2.6

2.7

2.0

2.1

2.2

2.3

Metaldeck 3” calibre 16 (1.50mm)

130 140 150

Carga total sobreimpuesta (Kgf/m

2

)

1565

1511

1436

1330

1233

1146

1066

993

1950

1950

1950

1905

1826

1753

1685

1623

925

844

762

687

1628

1572

1519

1470

1399

1300

1209

1127

1950

1950

1950

1950

1899

1823

1753

1688

1051

981

917

857

790

Luz máxima sin apuntalamiento (m)

1691

1632

1578

1527

1479

1435

1361

1269

1950

1950

1950

1950

1950

1894

1821

1753

1184

1106

1034

967

905

3.96

3.79

3.65

Metaldeck 3

130

Espesor total de losa h (mm)

140 150

Luz máxima por vibraciones (m)*

Nota 1: La tabla muestra valores de carga de servicio

sobreimpuesta, el peso propio ya se encuentra incluido en el análisis. No es necesario restar el valor del peso propio a los valores mostrados en la tabla.

3.90

4.20

4.50

Espesor total de losa h (mm)

Nota 2: Los valores de la tabla serán válidos si la lámina

es sujetada a la estructura de soporte. Deben colocarse conectores para restricción al giro en los apoyos.

Nota 3: El límite máximo para deflexión durante la

130

Consumo teórico de concreto (m

3

/m

2

)

0.091

140

0.101

150

0.111

*luz máxima por vibraciones recomendada considerando sólo la losa de Metaldeck. Para considerar un análisis más completo incluyendo el sistema de entrepiso (viguetas, vigas y columnas) se puede consultar la referencia 25 (guía 11 del AISC -

Floor Vibrations Due to Human Activity).

construcción es L/180. El límite máximo para deflexión durante el servicio de la losa es L/360.

Nota 4: Los valores de carga en las tablas se limitan a

un maximo 400psf (1950kgf/m

2

)

Manual Técnico

METALDECK Grado 40

81

APÉNDICE 5

EJEMPLOS DE DISEÑO

Condiciones de Apoyo

Sección transversal

Sistema de losa en Metaldeck

Metaldeck 2” calibre 18 (1.20 mm)

Se tiene:

Metaldeck 2” calibre 18 (1.20mm)

(40ksi)

(29,500ksi)

Espesor total de losa: 140mm. Sistema continuo de tres luces (como formaleta)

Luz entre apoyos: 2,900mm

Luz libre (L): 2,700mm

Concreto:

(3ksi)

Se requiere verificar las deflexiones y la capacidad admisible y última del tablero METALDECK actuando como formaleta. Encontrar la carga máxima que resiste la sección.

82

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Parte 1. Tablero como formaleta

= L/180 = 2700mm/180 = 15.00mm (máximo 20mm)

Donde:

q = peso del concreto + peso del tablero METALDECK = 2.822N/mm

L = Luz libre entre apoyos = 2,700mm

E = módulo de Elasticidad del acero = 203,000MPa = 203,000N/mm2

I

ex

= Inercia efectiva de la lámina METALDECK = 575,562mm4 (acorde con las especificaciones del AISI)

(Referencia 3)

OK!

Para la envolvente de cortante y momento flector combinados tenemos:

M conc+MD

V

M

conc+MD

= Cortante del concreto más la lámina de METALDECK (N)

cc

= Momento del concreto más la lámina de Metaldeck (N.mm)

= Momento debido a las cargas de construcción. Será el más crítico entre una carga de

20psf (1kPa) ó una carga de 150lb (2.2kN) aplicado en el centro de la luz, tomando un ancho de lámina 1.00m

(1000mm)

V cc

= Cortante debido a las cargas de construcción. Se calcula con el peso propio del concreto y lámina de METALDECK más una carga distribuida de 20psf (1kPa) en un ancho de 1.00m.

Para el momento positivo (con factores de mayoración):

(Remitirse a la condición crítica mostrada en el Apéndice 2)

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83

Para el momento negativo:

Para el cortante mayorado

(Apéndice 2)

Por otra parte:

(Ver Apéndice 1)

Entonces, utilizando la ecuación de la envolvente:

OK!

La anterior envolvente cumple para el momento negativo. Igualmente, un simple análisis visual comparativo permite concluir que la envolvente para momento positivo también se cumple.

La selección del METALDECK actuando como formaleta es adecuada. En caso de que se hubiera presentado falla se debe colocar un apuntalamiento intermedio y recalcular los esfuerzos, verificando que se cumple para la nueva condición de apoyo. Las tablas del Apéndice 4 fueron desarrolladas con la teoría por esfuerzos admisibles, por lo cual los valores registrados allí pueden ser conservadores respecto a los mostrados en este ejercicio.

Parte 2. Tablero de acero y concreto como unidad compuesta a) Momento Flector:

84

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a.1) Análisis por esfuerzos admisibles:

El análisis se realiza para una losa de 1000mm (1.00m) de ancho. Se asume que no hay continuidad de la losa entre los tres vanos. No existe el refuerzo superior para lograr tal continuidad. Los valores para el análisis vienen dados por:

(Ver Apéndice 1)

Tomando C como 0.6:

Igualando el momento admisible con el actuante, M

adm

y M

act

, correspondientemente, se tiene: entonces

;

Como el ancho de análisis corresponde a 1.00m (1000mm) se tiene que:

Donde:

= Carga actuante total por unidad de longitud

=Carga por unidad de longitud debido al peso propio

= Carga sobreimpuesta por unidad de longitud

= Carga sobreimpuesta por unidad de área

Nótese que el método anterior, por teoría elástica (esfuerzos admisibles) no tomó en cuenta el incremento en la capacidad (C=0.6) de la sección transversal debido a la presencia de conectores de cortante, los cuales son obligatorios para el buen funcionamiento del sistema.

Las tablas del Apéndice 4 están elaboradas con esta teoría. Al tener en cuenta la presencia de conectores de cortante puede tomarse C=0.75 en la ecuación de Madm (Ver sección 3.2.6)

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85

a.2) Análisis por resistencia última

El método de análisis de la sección por estado límite permite obtener una mayor capacidad en la sección transversal. Para este caso en particular se tiene que:

Donde

Entonces: cortante.

Por otra parte:

:Momento máximo alcanzado teniendo en cuenta 96 los conectores de conectores de cortante.

: Momento máximo alcanzado sin tener en cuenta los

En caso de tener conectores de cortante en un número no suficiente para desarrollar el momento máximo en la sección transversal puede usarse una interpolación lineal entre el momento flector mínimo y máximo (Ver sección 3.5.1.3) acorde con la cantidad de conectores presentes.

b) Cortante en la sección

Para el METALDECK

(Ver Tabla Apéndice 4)

86

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Entonces:

; ;

y

Se tomó el total de la carga sobreimpuesta como viva. Este es un procedimiento algo conservador, sin embargo el valor alto de la carga muestra que el cortante en la sección muy pocas veces gobierna.

c) Adherencia

La capacidad de adherencia para el Metaldeck 2” calibre 18 (1.2mm) h=140mm viene dada por (de acuerdo a ensayos realizados en la Universidad de Los Andes):

;

Entonces,

Para la mayoría de los casos la carga máxima a soportar vendrá dada por el valor del cortante de adherencia. Este análisis se realiza para la condición de lámina y concreto sin la presencia de los conectores.

Debido a que obligatoriamente estos deben colocarse la capacidad del sistema siempre es mayor a la obtenida por esta última ecuación, ya que estos impiden el desplazamiento relativo entre la lámina de Metaldeck y el concreto. Las deflexiones raramente gobiernan pero debe hacerse un chequeo de comprobación.

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87

88

APÉNDICE 6

f’

DISEÑO DE CONECTORES DE CORTANTE EN VIGAS COMPUESTAS CON LOSAS SOBRE TABLERO METÁLICO

Resistencia al cortante horizontal nominal por 1 conector, Qn en KN

Q n

c

: 21MPa y 28 MPa con w c = 2400Kg/m³

E c

F u

A

: Módulo de elasticidad del concreto

: Resistencia a la tensión del conector tipo espigo con cabeza = 448MPa (65ksi)

R sc

: Área de la sección transversal del conector tipo espigo en mm² g

, R p

: Coeficientes de reducción (ver NSR-10 F.2.9.8.2.1)

Para conversión al sistema mks: 1000 Kgf = 1 ton = 9.81 KN ~ 10 KN

Conectores comerciales: Ø3/4” x 3-7/8” para MD 2”: Queda de 3-1/2” instalado

Ø3/4” x 4-7/8” para MD 3” Queda de 4-1/2” instalado

Orientación del Metaldeck

Paralelo a la viga

Perpendicular a la viga

(Posición débil del conector)

Perpendicular a la viga

(Posición fuerte del conector)

1

2

3

1

2

3

Diámetro del conector

3/8’’

1/2’’

5/8’’

3/4’’

3/8’’

1/2’’

5/8’’

3/4’’

3/8’’

1/2’’

5/8’’

3/4’’

3/8’’

1/2’’

5/8’’

3/4’’

3/8’’

1/2’’

5/8’’

3/4’’

3/8’’

1/2’’

5/8’’

3/4’’

3/8’’

1/2’’

5/8’’

3/4’’

Nota: La altura del conector después de soldado a la viga debe ser mayor a h r

+ 38mm

Resistencia de un conector Qn en KN f’c =21MPa

24 KN

43 KN

67 KN

96 KN

20 KN

36 KN

57 KN

81 KN

17 KN

30 KN

47 KN

16 KN

29 KN

45 KN

65 KN

13 KN

24 KN

37 KN

54 KN

24 KN

43 KN

67 KN

96 KN

19 KN

34 KN

53 KN

77 KN

67 KN f’c =28MPa

24 KN

43 KN

67 KN

96 KN

20 KN

36 KN

57 KN

81 KN

17 KN

30 KN

47 KN

67 KN

16 KN

29 KN

45 KN

65 KN

13 KN

24 KN

37 KN

54 KN

24 KN

43 KN

67 KN

96 KN

19 KN

34 KN

53 KN

77 KN

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Notas

Notas

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Edición 3. Diciembre 2013.

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