SISTEM UTIILLA AUXIL ESTRU CONTR

Transcripción

Sistemas de anclaje, utillaje,
medios auxiliares
Albino Ángeli
SISTEMA DE ANCLAJE, UTILLAJE MEDIOS AUXILIARES– MADRID 11/11/2011
Dott. Ing. Albino Angeli
SISTEMA DE ANCLAJE,
UTIILLAJE Y MEDIOS
AUXILIARES PARA
ESTRUCTURAS EN
CONTRALAMINADO
Relatore:
Ing. Albino Angeli
Índice
• Tipologias tipicas de edificios de madera
• Necesidades estaticas para estructura X-Lam
• Tipologias de uniones en general
• Principios de diseño sísmico de los edificios de madera
• Calculo de las uniones en el contralaminado
• Ejemplo de calculo de una pared para fuerza horizontal
• Investigación actual hecha en la Universidad de Trento
• Ejemplo de obras y analisis de dettalle constructivos
CONSTRUCCIONES DE MADERA: edificios para hoteles
CONSTRUCCIONES DE MADERA: ampliaciones
CONSTRUCCIONES DE MADERA: edificios residenciales (mercado inmobiliario)
CONSTRUCCIONES DE MADERA: sobreelevaciones
CONSTRUCCIONES DE MADERA: viviendas particulares (edificios uni- y plurifamiliares)
CONSTRUCCIONES DE MADERA : edificios públicos
CONSTRUCCIONES DE MADERA: edificios religiosos
CONSTRUCCIONES DE MADERA: edificios comerciales
CONSTRUCCIONES DE MADERA: infrastructuras viarias
CONSTRUCCIONES DE MADERA: edificios recreativos
El futuro…que ya es presente….
9 storey Timber Building (Murray Grove in
Hackney, London)
Architects Waugh Thistleton; KLH cross laminated
panels
SISTEMAS DE UNIONES TIPICOS PARA EDIFICIOS DE MADERA
pared-pared
conectores cilindricos
forjado-forjado
pared-pared de angulo
pared-forjado
hold - down
5
pared-cimentación
pared-forjado
fleje perforado
pared-pared
5
angulares
pared-cimentación
pared-forjado/pared-pared
conectores cilindricos
pared-pared
forjado-forjado
pared-pared de angulo
pared-forjado
45°
hold - down
5
pared-cimentación
parete - fondazione
pared-forjado
fleje perforado
pared-pared
angulares
pared-cimentación
pared-forjado/pared-pared
Clavos, grapas o tornillos para edificios a base de marcos
Anclajes metalicos, resinas y tornillos para hormigón
Tipologias de solitaciones
• VERTICALES
Peso propio de la estructura
Cargas permanentes
Sobrecargas
• HORIZONTALES
Excentricidad (defectos de montaje)
Viento
Sisma
Fuerzas horizontales: distribución en el plano
FSISMICA/VIENTO
Grigidez
Gmasas
Grigidez
Gmasas
PRINCIPIOS DE DISEÑO SÍSMICO DE LOS EDIFICIOS DE MADERA
F1
FTRACCIÓN
•
Fuerzas a nivel de los
planos (donde hay masas)
•
Fuerzas de
desplazamiento
•
Fuerzas de volcado
FCORTE
F2
F3
•
Investigaciones paredes
•
Uniones de tracción
Uniones de corte
Como podria ser solucionada la union con otros sistemas
Para fuerzas de cortante mayores (casi siempre…) nuevo angular TITAN240 (en fase de desarollo)
Con bordes de hormigon a traves placas bidimensionales
80
42
102
200
20
100
•
Unión forjado-pared
Unión pared-pared
Cuidado a los modos de fallo fragiles
¡¡¡Cuidado a las resistencias mayoradas de los clavos Anker en el X_Lam!!!
•Los clavos de adherencia mejorada Anker, con los paneles X_Lam tienen valores de
resistencia que son casi el doble de los valores calculados con el eurocodigo EC5
•Esto significa que los modos de fallo calculados no son siempre modos de fallo reales
•Es muy importante para los proyectistas conocer los modos de fallo reales de los
sistemas de union que se utilizan en los edificios de madera.
Calculo de la resistencia al aplastamiento en el contralaminado
Los paneles XLAM tienen una certificación ETA que esplica las caracteristicas del
producto y que define las modalidades de calculo del panel y de los sistemas de
uniones.
Hay unos documentos ETA que para el calculo de los sistemas de uniones se
refieren directamenta a la normativa EN1995-1-1:2008
En otros ETA hay formulas para el calculo de la resistencia caracteristica al
aplastamiento que tienen en cuenta del efecto de confinamento determinados por
las laminas cruzadas del panel, aumentando el valor de resistencia sobretodo para
acciones perpendiculares a la dirección de la fibra.
Para C24 el valor del numerador es
mas o menos lo del EC5
En el EC5 el coeficiente es 1,35 +0,015d
Ejemplo de calculo semplificado para un edificio de paneles X-Lam
N.B. Este edificio no cumple los parametros de
regularidad, por lo tanto seria obligatoria la analisis y
modelación numerica ;
Para calcular las fuerzas que se transmiten a las paredes
se hace un analisis simplificado que solo vale por este
ejemplo de calculo.
Verifica manual utilizando los parametros soministrados por el productor.
Verifica del solaio X-Lam con il software di un produttore
• Luz del forjado = 5,62 m e 4,65 m con 3 apoyos
•Forjado realizado por un panel de 5 laminas con espesor de 165 mm
•Carga permanente total (incluido el peso proprio estructural) es 4,66 kN/m2
el calculo se podrà hacer también con la proxima actualización del software ARE
Determinación de la acción sismica de proyecto.
Definición de las masas sismicas de cada nivel
W
W
kN
kN
DISTRIBUZIONE PESI
M1
Primo impalcato
711,1
711,1
M2
Secondo impalcato
519,8
519,8
M3
Copertura
252,4
252,4
TOT
1483,3
Cálculo simplificado del periodo de oscillación del edificio
Ejemplo: T1 = 0,24s con C1 = 0,05 y H = 8,35 m medida a centro agua
Cálculo de la acción sismica que actúa en cada nivel
FUERZAS SISMICAS EN CADA NIVEL
FUERZAS SISMICAS TOTALES
Fcopertura
17,61 kN
Fcopertura
17,61 kN
F2°piano
25,04 kN
F2°piano totale
42,64 kN
F1°piano
16,69 kN
F1°piano totale
59,33 kN
Definición de las paredes resistentes a las acciones cortantes y calculo de la solitación
Paredes resistentes a la acción cortante planta cubierta
Con la hipótesis de paredes interrumpidas a nivel del
forjado (por eso tienen todas la misma altura) y con un
comportamiento infinitamente rigido en el plano, las fuerzas
se distribuyen según:
Distancia desde el baricentro de las rigideces
Longitud de las paredes
Paredes resistentes a la acción cortante 1° e 2° planta
Ejemplo : fuerzas horizontales que actúan en la pared D
FUERZAS SISMICAS QUE ACTÚAN EN LA PARED D
Fcopertura
6,14 kN
F2°piano totale
14,87 kN
F1°piano totale
21,20 kN
Comportamiento de una pared X-Lam sometida a fuerza horizontal
•Hipótesis: comportamiento rigido de la parete
•Modelo de cálculo para la unión pared – forjado
•Modelo de cálculo para la unión pared – panel forjado de madera
Pared segunda planta:
Fuerza de corte = 6,14 kN
Fuerza de tracción = 6,40 kN
Parete planta primera:
•Modelo de cálculo para la unión pared – forjado de hormigon
Pared planta baja:
Verifica de las uniones de una pared
Conexión con tornillos HBS sometidos a corte
•Transmisión de las fuerzas de corte entre el techo y las paredes
•Transmisión de las fuerzas de corte entre las paredes de la segunda planta a las de abajo
•Transmisión de las fuerzas de corte entre las paredes de la primera planta a las de abajo
determinación del valor caracteristico de resistencia al corte de los tornillos
•Fichas tecnicas con los valores de resistencia
•Software de cálculo libre que se puede descargar de internet
•El valor de calculo por cada tornillo es de 2,60 kN
•No hay problemas de numero eficaz porque hay un efecto de confinamento debido al sistema de
laminas cruzadas del panel X-Lam (el problema permane solo en la traviesa inferior de la cubierta.
Conexión traviesa cubierta – pared
a1 = 0,7 m (total 4 tornillos) nef = 4 tornillos Frd = 4 x 2,60 = 10,4 kN > 6,14 kN
Conexión forjado – pared (segundo piso)
total 6 tornillos (distancia 0,4 m ) Frd = 6 x 2,60 = 15,6 kN > 14,87 kN
Conexión forjado – pared (primer piso)
total 10 tornillos (distancia 0,3 m ) Frd = 10 x 2,60 = 26,0 kN > 21,27 kN
Como podria ser solucionada la conexión con otros sistemas
•Con tornillos cruzados bi-dimensionalmente
1
Angolare WB100 con rinforzo fissato
con chiodi Anker Ø4x60
2
Viti VGZ 9x450 incrociate
3
3 Parete X-LAM
3
4 Solaio X-LAM
1
1
1
1
2
2
2
4
4
•Con angulares a corte fijados al intradós del forjado (aplicación incomoda)
1 Angolare WB100 con rinforzo fissato
con chiodi Anker Ø4x60
2 Parete X-LAM
2
2
1
1
3 Solaio X-LAM
1
1
3
3
Otras conexiónes realizadas con tornillos autoperforantes (con rosca parcial o todorosca)
•Conexión entre paneles longitudinales (paneles de pared y de forjado)
•Conexión entre paneles en angulo recto para fuerzas de corte o de depresión del viento
Determinación del valor caracteristico de resistencia al corte de un angular
• Cálculo completo de la resistencia de un angular según el ETA (European Technical Approval )
• Determinación de la resistencia con las fichas tecnicas para uniones madera-madera
Resistencia de proyecto del angular =
R23,d = 8,94 x 1,0 / 1,5 = 5,96 kN
•Determinación de la resistencia con las fichas tecnicas para uniones madera-hormigón
Resistencia de proyecto del angular=
R23,d = 12,74 x 1,0 / 1,5 = 8,49 kN
Transmisión de las fuerzas de corte entre la pared de la segunda planta y el segundo forjado
Si prevede il posizionamento di 2 angolari 100 con rinforzo (uno ogni 1,5 m)
Frd = 2 x 5,96 = 11,92 kN > 6,14 kN
Transmisión de las fuerzas de corte entre la pared de la primera planta y el primer forjado
Si prevede il posizionamento di 3 angolari 100 con rinforzo (uno ogni metro)
Frd = 3 x 5,96 = 17,88 kN > 14,87 kN
Transmisión de las fuerzas de corte entre la pared de la planta baja y la cimentación
Si prevede il posizionamento di 3 angolari 9050 con rinforzo (uno ogni metro)
Frd = 3 x 8,49 = 26,82 kN > 21,27 kN
Conexión inter-plano para las fuerzas de tracción
•Transmisión de las fuerzas de tracción entre la pared de la segunda planta y la pared de la primera planta
•Transmisión de las fuerzas de tracción entre la pared de la primera planta y la pared de la planta baja
Conexión a la cimentación para fuerza de tracción
•Cálculo de la resistencia del WHT lado madera según las fichas tecnicas Rotho Blaas
•Cálculo de la resistencia de la conexión al hormigón
Resistencia de calculo a tracción del WHT 440 con clavadura total y arandela = R1,d = 57,4 / 1,5 = 38,2 kN > 24,85 kN
Resistencia de pcalculo a tracción del anclaje químico d 16 mm = R1,d = 78 / 1,5 = 52 kN > 24,85 kN
INVESTIGACIONES DESARROLADAS EN LA UNIVERSIDAD DE TRENTO
TRANSMISIÓN DE LAS FUERZAS ENTRE PAREDES Y FORJADOS
Fv
A CORTE
A MOMENTO
Fv
h
h
M
M
HOLDOWN
Fv
Fv
b
T
b
C
ANGULARES
SET – UP DE INVESTIGACIÓN
Placa de conexión entre
maquina y panel (fleje de
cimentación)
HOLD - DOWN
PANEL
Panel Xlam Mayr Melnhof
n.laminas = 3
espesor = 32+34+32 (98)
medidas = 50x50 cm
50x70 cm
CONECTORES
ANGULARES A CORTE
• clavos Anker 4.0x40
• clavos Anker 4.0x60
ANCLAJES
• bulones con arandela
Panel Xlam fijado a los elementos de investigación MTS
PRODUCTOS INVESTIGADOS
ANGULARES A CORTE
(de nueva generación)
ANGULARES A CORTE
(conocidos a nivel comercial)
90CR
100
100CR
KR135
9050
HOLD - DOWN
HTT16
HTT22
(18 clavos)
(32 clavos)
KR285
(17 clavos)
WHT340
WHT620
(20 clavos)
(52 clavos)
MODELACIÓN DE LA PARED
Pared Xlam
modelada como “shell”
Elemento “gap”
para la cimentación
Elemento “NNLink” para los
angulares
Elemento “NNLink” para el
Hold-down
Elemento “NNLink” que simula el
rozamiento constante
Casos analizados:
Condiciones al contorno:
1. Pared llena
2. Pared con puerta/ventana
3. Pared con “vertical joint”
4. Pared de plantas superiores
1. Pared cargada/descargada
2. rozamiento presente/ausente
3. N° y posición elementos
4. N° laminas del panel Xlam
Ejempio de output:
INVESTIGACIÓN
SOFIE
PUBLICACIONES
A. Acler, M. Piazza, R. Tomasi, M Webber (2011), Experimental
investigation of the behaviour of different types of connections
between the XLAM panels and the concrete slab, Proceedings of the
Structural Engineering World Conference, Como Cernobbio, Italy
2010
Laboratorio Prove strutture e materiali
http://www.unitn.it/en/dims/7275/materials-and-structural-testing
Dim.: 42.9 x 16.6 x
9.5 m
La parte essenziale del laboratorio è una parete di reazione
bi-direzionale che consiste in una parete di reazione in
cemento armato
pre-compresso di 9,5 m di altezza, e una soletta di reazione
lunga 42 m: entrambi questi elementi sono attrezzati ad
interasse regolare di piastre e fori necessari per l'ancoraggio
delle strutture e dei sistemi di carico.
Wood and Timber Research
http://www.unitn.it/en/dims/16845/timber-structures
Faculty members
PRESERVATION OF THE HISTORICAL HERITAGE
Marco Ballerini
Maurizio Piazza
Roberto Tomasi
Paolo Zanon
Postdoctoral researchers
and PhD Students
Ermanno Acler
Mauro Andreolli
Daniele Casagrande
Ivan Giongo
Cristiano Loss
Andrea Polastri
Mariapaola Riggio
Tiziano Sartori
NEW ENGINEERED WOOD MATERIALS
PGA
1
0,07g
2
0,28g
3
0,50g
4
0,70g
5
1,00g
MONTENEGRO 1979
MAGNITUDO MW 6.9, DIST.
EPI. 21 KM, PGA 0,23 G
65
ANALISIS DE LAS FOTOS DESDE LA CIMENTACIÓN HASTA EL TECHO
ENSAYOS ACUSTICOS
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Mail: [email protected]

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