133 

 

ENSAYO REAL DE FLEXIÓN.

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1. Introducción. 2. El ensayo reducido de flexión 2.1 Descripción. 2.2 Procedimiento. 2.3 Modelos ensayados. 2.3.1 Descripción del perfil MT-60. 2.3.1.1 Chapa MT-60. 2.3.2 Características geométricas de las losas. 2.3.3 Materiales. 2.3.3.1 Acero de la chapa. 2.3.3.2 Hormigón. 2.4 Ensayo cíclico. 2.5 Ensayo de Rotura. 2.6 Resultados de la Losa nº 8.

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1. Introducción. En el presente capítulo se describe el ensayo real que se pretende modelar. Los medios utilizados han sido los disponibles en el Laboratorio Estructuras del Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras en la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla.

Los ensayos de flexión sobre el modelo MT-60 fueron realizados por Emilio Javier Gómez, Héctor Cifuentes y supervisados por Fernando Medina en Julio de 2.005. Los cuales están recogidos en el Proyecto Fin de Carrera de José Arturo Velasco.

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2. El ensayo reducido de flexión. La normativa europea Eurocódigo 4: “Proyecto de estructuras mixtas de acero y hormigón” [1] establece, en el capítulo 9 relativo a losas mixtas, el llamado método m-k o bien la teoría de la conexión parcial como métodos posibles para la verificación de resistencia de una losa frente al esfuerzo rasante longitudinal. 2.1. Descripción El objetivo de los ensayos es determinar la resistencia al esfuerzo rasante horizontal de una losa mixta compuesta de una chapa nervada de acero en conexión con el hormigón.

Físicamente este modo de fallo corresponde a un deslizamiento relativo entre la chapa de acero y el hormigón. En la siguiente figura pueden verse los modos de fallo típicos de una losa mixta:

• Modo I: Flexión , . • Modo II: Rasante horizontal , . • Modo III: Cortante vertical , .

Modos de fallo de la losa mixta y sus secciones críticas correspondientes 

Los resultados del presente ensayo deberían estar en el dominio del fallo por rasante horizontal, según se especifica en la figura siguiente; ya vista anteriormente; para una representación paramétrica convencional de los mismos, según la normativa Eurocódigo-4

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Dominio del fallo por rasante horizontal 

En la práctica, el fallo por esfuerzo rasante horizontal se detecta mediante el movimiento relativo entre la chapa de acero y el hormigón, en los extremos de la losa.

La figura siguiente muestra la disposición de los ensayos. La carga aplicada por el cilindro hidráulico se distribuye a partes iguales sobre los dos perfiles IPN. La rigidez de estos perfiles, conjuntamente con una banda de neopreno de 100 mm, tiene como objetivo un reparto uniforme de la carga.

Disposición tipo para el ensayo. Reparto uniforme de la carga 

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Ambos apoyos son rodillos giratorios. Esta disposición consigue un momento flector constante y un esfuerzo cortante nulo en la zona central. En cambio, entre el punto de aplicación de la carga y el punto de apoyo existe un esfuerzo cortante prácticamente constante. El peso propio de la losa modifica ligeramente estos conceptos.

Dispositivo de ensayo para la losa corta Ls= 260 mm 

Unos captadores de desplazamiento lineal registran constantemente la flecha vertical del punto central de la losa. Además, existe en cada extremo de la losa otros captadores para medir el deslizamiento relativo chapa-hormigón.

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2.2. Procedimiento Mediante un mecanismo de elevación, se sitúa la losa sobre sus soportes, debajo del marco de carga. Se efectúa un centrado general del sistema. A continuación, se depositan manualmente los perfiles transversales IPN y sus aparatos de apoyo correspondientes.

En esta situación, y por tanto, sometida a su peso propio y al peso de los citados perfiles IPN con sus aparatos de apoyo, se realiza la puesta a cero de los captadores de desplazamiento.

El captador de fuerza se calibra a cero con la viga central de reparto suspendida. Consecuentemente, el dispositivo de medida de la fuerza nos proporcionará la suma de la fuerza ejercida por el cilindro hidráulico más el peso de dicha viga central.

En el procedimiento de aplicación de la carga se sigue las prescripciones de EN 1994-1-1 B.3.4 [1]. Se trata de aplicar la carga progresivamente, de forma que la ruina no se produzca en menos de 1 hora. El ensayo se realiza mediante control de la fuerza. En todos los ensayos se debe registrar la carga correspondiente a los deslizamientos relativos de 0,1 y 0,5 mm.

 

Gráficos tipo fuerza del captador‐deslizamiento relativo y fuerza del captador‐flecha central para las losas MT‐60 

 

Desplazamiento vertical del punto medio.

Car

ga a

plic

ada

(kg)

Desplazamiento

Deslizamiento horizontal del punto extremo.

Car

ga a

plic

ada

(kg)

Deslizamiento (m)

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A partir de un ensayo previo a la ruina efectuado sobre una losa, puede determinarse los valores de la carga cíclica. Según EN 1994-1-1 B.3.4(3) [1] la losa será sometida a una carga cíclica inicial variando entre un valor mínimo , no superior a 0,2 · , y un valor máximo , no inferior a 0,6 · .

La carga corresponde a la carga de ruina de la losa, es decir, la carga medida por el captador (fuerza del cilindro y viga central) más el peso propio de la losa y el peso de las vigas de reparto. Se deben realizar un total de 5000 ciclos, en un tiempo no inferior a las 3 horas.

 

Carga cíclica inicial de 5000 ciclos: Wmín < 0,2 Wt , Wmáx > 0,6 Wt 

Resulta habitual que, en el caso de las losas largas 1200 , la carga mínima a aplicar 0,2 · resulta ser superior a su peso propio, por lo que resulta imposible cumplir exactamente las condiciones del ciclado.

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2.3. Modelos ensayados. Para la realización de los ensayos se utilizan losas mixtas con chapa metálica de perfil tipo MT-60.

2.3.1. Descripción del perfil MT-60.

Uno de los motivos que causaron la utilización de este perfil para la realización de los ensayos es su buen comportamiento en forjados colaborantes, hecho que deriva de sus principales características:

• Presencia de abundantes embuticiones en las caras laterales de los nervios del perfil. Éstas están dispuestas de manera que el final de una embutición coincide en la vertical con el inicio de otra. Dentro de una misma cara las embuticiones siguen la misma orientación; no obstante, ésta cambia de una cara de nervio a otra. Estas características favorecen el engarce entra el hormigón y el acero.

• Los nervios no están muy abiertos, disminuyendo el riesgo de desmolde. • Presencia de rigidizadores en los perfilados superiores; como su nombre

indica, aumentan la rigidez del perfil. 2.3.1.1 Chapa MT-60

Se trata de un perfil abierto con embuticiones inclinadas en las paredes laterales de los nervios. Las embuticiones están alternadas en los entre-nervios. Los nervios son simétricos.

Chapa MT‐60. 

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2.3.2. Características geométricas de las losas

Las losas mixtas utilizadas en los ensayos responden a la geometría representada en la figura siguiente:

Fragmento de losa mixta con perfil MT‐60 (medidas en mm) 

Para la obtención de los coeficientes m-k se han ensayado ocho losas de dos longitudes distintas del MT-60:

Referencia Longitud Canto Día de ensayo

Losa 3 4,3 m. 0,18 m. 29-06

Losa 4 4,3 m. 0,18 m. 01-07

Losa 5 4,3 m. 0,18 m. 06-07

Losa 6 4,3 m. 0,18 m. 08-07

Losa 7 2,6 m. 0,14 m. 11-07

Losa 8 2,6 m. 0,14 m. 12-07

Losa 9 2,6 m. 0,14 m. 14-07

Losa 10 2,6 m. 0,14 m. 18-07

Modelos MT‐60 ensayados a flexión 

Nota: La referencia comienza en la losa 3 porque la referencia 1 y 2 fue usada para dos losas anteriores de hormigón HA-35 cuya función era la obtenerse un orden de magnitud.

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2.3.3. Materiales

A continuación se detallan los materiales utilizados para la obtención de las losas mixtas; todas las losas ensayadas han sido realizadas con materiales de iguales propiedades.

2.3.3.1. Acero de la chapa.

Las chapas metálicas utilizadas en este proyecto han sido conformadas a partir de acero galvanizado, con un revestimiento superficial de zinc de masa 275 g/m2 (sumando las dos caras).

Este revestimiento es suficiente para chapas nervadas empleadas en forjados interiores no expuestos a ambientes agresivos.

2.3.3.2. Hormigón.

La Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) establece que la resistencia característica del hormigón a compresión debe estimarse a partir de la campana de Gauss de una serie de muestras (ensayos de probetas), cogiendo el valor que presenta una confianza del 95% en la ley normal.

Se describe a continuación un ensayo que merece especial atención por ser sus resultados los que se van a usar para el modelo numérico.

Esta losa fue hormigonada el día 12-07-05 con el hormigón descrito en el apartado anterior. Las dimensiones de la losa 8 son:

• Longitud total: 2,60 metros. • Longitud entre apoyos: 2,30 metros. • Ancho: 0,93 metros. • Canto: 0,14 metros.

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2.4. Ensayo cíclico. Se le aplicó una carga cíclica entre una carga máxima de 2200 Kg. y una carga mínima de 735 kg. Con un periodo de 3 segundos. Se aplicó de forma satisfactoria los 5000 ciclos en más de 3 horas.

Los ciclos se dieron de 500 en 500.

En las siguientes fotografías podemos observar el estado de la losa a los 4000 ciclos:

Estado de la losa tras 4000 ciclos. 

Se puede ver la separación inicial de la chapa que se produce en los primeros ciclos.

2.5. Ensayo de rotura. Para el ensayo de rotura se le aplico una velocidad de carga de 0,8 Kg/s.

Se obtuvieron datos de carga aplicada, flecha en el centro y desplazamientos relativos en ambos lados de la losa. En el apartado posterior se analizará los resultados obtenidos que se recogen en estas gráficas.

  145 

 

Gráficos reales fuerza del captador‐deslizamiento relativo y fuerza del captador‐flecha central para las losas MT‐60 tomando valores medios de todos los ensayos. 

En las siguientes fotografías se muestra la rotura de la losa por el inductor de fisura y el desplazamiento relativo en los extremos:

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01

Desplazamiento vertical del punto medio.

Car

ga a

plic

ada

(kg)

Desplazamiento (m)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016

Deslizamiento horizontal del punto extremo.

Car

ga a

plic

ada

(kg)

Deslizamiento (m)

  146 

 

2.6. Resultados losa 8. Los resultados necesarios para la losa 8:

Carga de Rotura 3554 kg

F en rotura 12,31 mm

Carga f/L = 1/50 -

δ en rotura en la izquierda 0

δ en rotura en la derecha 1,55 mm

Carga δ = 0,5 mm en la izquierda 3082 kg

Carga δ = 0,5 mm en la derecha -

La rotura se produce de forma dúctil porque la carga que produce la rotura supera en más de un 10% a la carga que produce un desplazamiento relativo en el extremo de 0,5 mm.