Estudio del comportamiento de las losas con placa colaborante en términos de parámetros geométricos y mecánicos

Abstract

El comportamiento de la losa compuesta está condicionado, principalmente, por la interacción que existe entre el concreto y la placa colaborante, la conexión entre estos dos elementos es proporcionada por la adherencia química y mecánica que existe en la interfaz de los materiales que conforman la losa compuesta. Para el estudio de esta propiedad se han realizado una serie de ensayos a escala natural, como los ensayos a flexión, para identificar principalmente la carga de desprendimiento, que está directamente relacionada a la resistencia al corte longitudinal de la losa y que puede ser apreciada en la historia del comportamiento frente a cargas de flexión. Asimismo, se han realizado ensayos de corte directo longitudinal (Pull-out) en porciones de losa para poder cuantificar la adherencia a través de la carga máxima aplicada en la interfaz. El estudio de la resistencia al corte longitudinal resulta ser muy importante, pues en la mayoría de casos, las condiciones geométricas de la sección y la esbeltez de la losa conllevan a este tipo de falla. Por ello esta investigación se encarga en estudiar a detalle esta condición de falla, a partir de los resultados experimentales previos y con nuevos especímenes construidos, con la finalidad de cubrir la mayor cantidad de situaciones posibles. Los resultados de los ensayos, como la carga de desprendimiento y la deflexión en la que ocurre, permite establecer una nueva relación entre la carga de desprendimiento, los parámetros geométricos y mecánicos. Esta nueva relación se aplica a cada uno de los perfiles de placa colaborante en estudio, y poder validar esta formulación como una propuesta alternativa al “Método m y k”, que permita calcular la carga de desprendimiento y de funcionalidad, pues estos valores son útiles para la verificación y diseño de este tipo de losas. Adicionalmente se presenta un estudio relacionado al esfuerzo cortante longitudinal, que se obtuvo a partir de los desplazamientos relativos, entre el concreto y la placa colaborante, medidos en el extremo de la losa y de manera simultánea al ensayo a flexión. El esfuerzo cortante longitudinal se determina a partir de métodos analíticos y ayuda a entender mejor el comportamiento de las losas compuestas y como se alcanza el punto de desprendimiento.

The behavior of the composite slab is conditioned, mainly, to the interaction that exists between the concrete and the steel deck, the shear connection between these two materials is provided by the chemical and mechanical adherence that exists at the interface of the materials that make up the slab. For the study of this property, a series of full-scale slab tests have been carried out, such as bending tests to identify the slipping load, which is directly related to the shear bond strength of the slab and which can be seen in the history of behavior under bending loads. Likewise, longitudinal direct shear tests (Pull-out) have been carried out on pieces of the slab to quantify the adherence through the maximum load applied at the interface. The study of the shear bond strength is very important because in most cases, the geometric conditions of the section and the slenderness of the slab will lead to this type of failure. For this reason, this research will be in charge of studying this failure condition, based on previously full-scale slab tests and new constructed specimens, in order to cover as many situations as possible. The results of the tests, such as the slipping load and the deflection in which it occurs, will allow establishing a new relationship between the slipping load, the geometric and mechanical parameters. This new relationship will be carried out for each of the steel deck profiles under study and this formulation will be validated as an alternative proposal to the "m y k method", which allows calculating the slipping and functionality load because these values are very useful for the verification and design of this type of composite slabs. Additionally, a study related to the shear bond stress will be presented, which was obtained from the relative displacements, between the concrete and the steel deck, measured at the end of the slab and simultaneously to the bending test. The shear bond stress will be determined from analytical methods and will help to better understand the behavior of the slabs and how to reach the point of slipping.