ES2215288T3 - Procedimiento y elemento para la introduccion de fuerzas de cizallado en un cuerpo de hormigon. - Google Patents
Procedimiento y elemento para la introduccion de fuerzas de cizallado en un cuerpo de hormigon.Info
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Abstract
EN UN ELEMENTO (40B) PARA LA INTRODUCCION DE FUERZAS DE CIZALLAMIENTO EN UN CUERPO DE HORMIGON SE DISPONE EN EL MANDRIL DE FUERZA DE CIZALLAMIENTO (41B) UN ELEMENTO DE LAZO (43B) QUE CERCA DE LA SUPERFICIE DEL HORMIGON PRESENTA UNA SECCION ARQUEADA (47B). ESTA SECCION ARQUEADA (47B) SE ENCARGA DURANTE LA CARGA DEL ELEMENTO (40B) CON UNA FUERZA DE CIZALLAMIENTO (FLECHA 53) DE LA TRANSMISION DE LA FUERZA AL NUCLEO DE HORMIGON DENTRO DEL ARCO A TRAVES DE LAS FUERZAS DE TRACCION EN EL ELEMENTO DE LAZO (43B) O EN EL ELEMENTO ARQUEADO (47B). PARA LA ABSORCION DEL PAR RESULTANTE SE PREVE PREFERENTEMENTE, DETRAS DEL PRIMER ELEMENTO ARQUEADO (47B), UN SEGUNDO ELEMENTO ARQUEADO (57B) DE ORIENTACION INVERSA.
Description
Procedimiento y elemento para la introducción de
fuerzas de cizallado en un cuerpo de hormigón.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la introducción de fuerzas de cizallado en un
cuerpo de hormigón según el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención se refiere asimismo a un elemento
para la introducción de fuerzas de cizallado en un cuerpo de
hormigón según el preámbulo de la reivindicación 4.
Se conocen las más diversas formas de pernos para
cizallar los cuales, para la reducción de las fuerzas de compresión
locales que aparecen en la transición entre perno y hormigón,
aumentan la sección transversal del perno en los puntos solicitados.
Sin embargo, a causa de la proximidad de estos pernos respecto de
la superficie del hormigón del lado de la presión se reduce la
resistencia de la placa de hormigón.
En un "Estudio sobre pernos para cizallar
realizados en acero para armar empotrados en hormigón",
publicado en 1983 en el cuaderno 346 del "Deutschen Ausschusses
für Stahlbau", se estudiaron 10 armaduras diferentes con las
cuales se pueden distribuir en el hormigón las fuerzas de cizallado
introducidas en el lado frontal de un cuerpo de hormigón, con el fin
de aumentar la resistencia de una placa de hormigón en la zona de
las fuerzas de cizallado introducidas. Al mismo tiempo se demostró
que únicamente dos de las disposiciones experimentales estudiadas
demostraron ser completamente efectivas. Éstas fueron lazos de
sección doble y anclados hacia atrás en contacto central directo con
los pernos para cizallar (pág. 144, columna derecha, apartado 2).
Estos lazos estaban hechos de hierro redondo de al menos 10 mm de
grosor.
Dado que en la obra las soluciones uniformes son
con frecuencia más económicas que las individuales, se
desarrollaron elementos prefabricados los cuales se pueden empotrar
como productos acabados en el encofrado. En los comercios
especializados se conocen en especial dos elementos para introducir
fuerzas de cizallado, que se describen a continuación sobre la base
de las Figuras 1 a 3.
El estribo de fuerza de cizallado de las Figuras
1 y 2 está representado colado en una placa de hormigón 10 y
presenta una placa de acero 13 situada en el lado frontal de la
placa de hormigón 11 y dos estribos 15, 15' soldados con ésta. La
placa 13 presenta en posición central una abertura 17, en la cual
está introducido un pivote 19. Los dos estribos 15, 15' están
paralelos uno respecto del otro y se alejan de la superficie del
hormigón de la placa 13 y están doblados a una distancia del eje
del pivote 21 en una dirección paralela respecto del eje del pivote
21. El extremo 23 del acero de armadura que forma el estribo 15, 15'
está acodado aproximadamente 165 a 170 grados a una distancia
relativamente grande respecto del lado frontal de la placa 11 y
está conducido hasta aproximadamente la mitad del camino de vuelta
al extremo del pivote 19. El estribo 15, 15' está formado simétrico
respecto del eje 21 de manera que pueden ser transmitidas sobre la
placa de hormigón fuerzas de cizallado, en dos direcciones
opuestas, con el mismo estribo. Los cuatro extremos 23 de los
estribos están conectados entre sí y con el pivote 19.
Una parte de la fuerza (flecha 25) introducida en
este estribo desde arriba a través del pivote de fuerza de
cizallado es transmitida como fuerza de tracción sobre la parte
superior del estribo 15. Mediante la excéntrica de fuerza en el
pivote éste desearía cerrarse de manera que ceda fuerzas de
compresión sobre los extremos 23 de la parte superior del estribo
15, 15'. Sobre el estribo actúan, en especial en la parte
horizontal, fuerzas de flexión. Una parte de la fuerza introducida
es conducida además en la parte inferior del estribo 15 como fuerza
de compresión en el estriaba 15. Esta fuerza de compresión es
transmitida, en las proximidades del lado inferior de la placa 27,
a la placa de hormigón 10.
El estribo 15 representado en las Figuras 1 y 2
es un lazo de sección doble anclado hacia atrás con contacto
central directo con el perno y se diferencia de las disposiciones
que se han demostrado efectivas en el estudio mencionado únicamente
en la medida en que los hierros de armadura 15, 15' anclados hacia
atrás están en contacto central, mediante una placa 13, con el
pivote y los extremos 17 están acodados y sujetos al pivote.
De forma similar al dispositivo de las Figuras 1
y 2 actúa también el dispositivo 31 representado en la Figura 3.
Desde el pivote de fuerza de cizallado 32 se transmiten, a través
de la placa 33 rígida en el lado frontal de una placa de hormigón,
fuerzas de
tracción y compresión sobre los dos brazos 35, soldados en la placa 33, del estribo de acero plano 37 formado simétricamente a ambos lados del pivote 32. En los brazos del estribo 35, los cuales entran desde la placa 33 aproximadamente opuestos en el hormigón y están sujetos a distancia respecto de la placa 33 al pivote de fuerza de cizallado 32, aparecen fuerzas de flexión difíciles de calcular. Las fuerzas de compresión son transmitidas aquí sobre el hormigón cerca de la superficie del hormigón situada en dirección de compresión.
tracción y compresión sobre los dos brazos 35, soldados en la placa 33, del estribo de acero plano 37 formado simétricamente a ambos lados del pivote 32. En los brazos del estribo 35, los cuales entran desde la placa 33 aproximadamente opuestos en el hormigón y están sujetos a distancia respecto de la placa 33 al pivote de fuerza de cizallado 32, aparecen fuerzas de flexión difíciles de calcular. Las fuerzas de compresión son transmitidas aquí sobre el hormigón cerca de la superficie del hormigón situada en dirección de compresión.
En estos elementos prefabricados es desventajoso
que las fuerzas de compresión aparezcan cerca de la superficie del
hormigón del lado de la presión. A causa de ello existe el peligro
de eyección de piezas de hormigón. Además supone una desventaja que
el flujo de fuerza generado quede poco claro en el hormigón. Las
fuerzas que aparecen no se puede apenas calcular debido a que los
cálculos no se pueden basar en un modelo sencillo.
Por la publicación
DE-U-90 01 016 se conoce un elemento
de conexión para placas voladizo de hormigón. Éste presenta un
cordón superior y un cordón inferior los cuales están conectados a
modo de celosía con un nervio de celosía doblado de forma ondulada.
El cordón inferior presenta extremos orientados hacia arriba que
están dotados con placas finales que aumentan las superficies
frontales. El nervio de celosía está soldado en los puntos de
curvatura en cada caso en el cordón superior o el cordón inferior.
Los radios de curvatura están situados dentro de dos placas de
hormigón separadas por el aislamiento. El nervio de celosía se
extiende entre dos puntos de curvatura a través del
aislamiento.
Por tanto la invención se plantea el problema de
crear un procedimiento y un dispositivo para la introducción de
fuerzas de cizallado en un cuerpo de hormigón, en el cual se evite
introducir en el hormigón, en las proximidades de las superficies
del hormigón, fuerzas de compresión orientadas contra éstas. Además
el dispositivo debe poder ser estructurado simétricamente para hacer
imposible una colocación errónea del dispositivo en la obra. Además
las fuerzas deben ser calculables de acuerdo con un modelo
sencillo.
Según la invención, esto se consigue, en un
procedimiento del tipo mencionado al principio, mediante las
características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
El estribo es tensado de tal manera alrededor de un núcleo de
hormigón que forma una parte del cuerpo de hormigón que en el
estribo se generan esencialmente únicamente fuerzas de tracción. El
estribo es tensado plano en un arco alrededor del núcleo de
hormigón. Con ello aparecen las fuerzas de presión en el hormigón
en el interior de la sección de arco. Dado que la sección de arco
está dispuesta sobre el lado de tracción, se encuentra, cuando la
barra de fuerza de cizallado está dispuesta aproximadamente en la
mitad del grosor de la placa, con seguridad una gran parte del
grosor de la placa sobre el lado de presión en lugar de en el lado
de tracción del estribo.
De forma ventajosa, el arco en forma de lámina es
tensado simétricamente alrededor del núcleo de hormigón. La
simetría permite un cálculo más sencillo de las fuerzas que
aparecen, dado que se compensan mutuamente las componentes de la
fuerza orientadas transversalmente respecto del eje de simetría. La
suma de los vectores de fuerza forma por lo tanto un vector sobre
el eje de simetría. La solicitación del hormigón es en una sección
de arco en forma de lámina, dado que aparecen únicamente fuerzas de
compresión en el hormigón, similar a una bóveda. Una sección de
arco en forma de lámina tiene la ventaja de fuerzas de compresión
locales menores y un juego de las fuerzas tridimensional, que
aumenta la capacidad de carga local del hormigón.
De forma ventajosa, se tensa un primer estribo o
sección de estribo, conectado con la barra fuerza de cizallado,
alrededor de un núcleo de hormigón cercano a la superficie del
hormigón y un segundo estribo o sección de estribo, conectado con
la barra de fuerza de cizallado, con sentido efectivo opuesto,
alrededor de un núcleo de hormigón lejano de la superficie del
hormigón. Con ello se puede absorber el momento que aparece a causa
de la solicitación excéntrica de la barra de fuerza de
cizallado.
De forma ventajosa, las tensiones que aparecen en
el núcleo de hormigón son distribuidas en el hormigón con una
armadura adicional. Esto es necesario en especial en una esquina de
placa de hormigón dado que allí las fuerzas que aparecen en el
hormigón perpendiculares respecto del lado frontal de la placa de
hormigón indican, fuera del lado frontal situado en ángulo respecto
de ella, más allá de la esquina de la placa. Estas fuerzas de
compresión que indican hacia fuera deben ser absorbidas con la
armadura. Pero también las fuerzas de compresión que aparecen a
mayor distancia respecto de una esquina son distribuidas con
ventaja mediante armaduras en la placa de hormigón. Una armadura de
este tipo es en el caso normal un estribo de borde de placa
estándar con estribos en forma de U, cuyos brazos están dispuestos
paralelos respecto del plano de la placa y perpendiculares respecto
del lado frontal de la placa. En una esquina de la placa los
estribos están, en correspondencia con el ángulo de la esquina,
dispuestos formando un ángulo entre sí e insertados unos en otros.
Los brazos de los estribos pueden estar conectados entre sí también
mediante hierros redondos dispuestos paralelos respecto del lado
frontal de la placa. Sin embargo, se utiliza de manera ventajosa
una armadura de fibra, dado que ésta aumenta la resistencia a la
compresión del hormigón.
Un elemento, del tipo mencionado al principio,
para la introducción de fuerzas de cizallado en un cuerpo de
hormigón presenta, según la invención, las características de la
parte caracterizadora de la reivindicación 4.
El arco se adecua extraordinariamente para
transmitir fuerzas de tracción en el elemento de arco como fuerzas
de compresión en el núcleo situado dentro del arco. El elemento de
lazo es tan flexible bajo las fuerzas que aparecen durante la
solicitación que absorbe esencialmente únicamente fuerzas de
tracción. Puede ser, p. ej., una chapa, un producto de fibra de
vidrio o de carbono o similar. No se desea una conexión fija con
elevada fricción entre el elemento de lazo y el hormigón dado que el
lazo, debido a su forma y solicitación, puede ceder únicamente
fuerzas de compresión sobre el núcleo de hormigón enlazado.
Preferentemente, el elemento de lazo presenta una
sección de arco simétrica, p. ej. una sección de arco con
aproximadamente una sección de arco circular, elíptica o
parabólica. Las fuerzas en una sección de arco de este tipo,
definida simétrica o geométricamente, y también las fuerzas que
actúan en el hormigón mediante esta sección de arco, se pueden
calcular con modelos sencillos.
El elemento de lazo presenta en la zona de
la
sección de arco un elemento de superficie doblado de manera que las fuerzas son localmente lo más pequeñas posibles.
sección de arco un elemento de superficie doblado de manera que las fuerzas son localmente lo más pequeñas posibles.
El elemento de lazo está formado a partir de una
banda la cual presenta una anchura grande respecto del grosor. Una
banda de este tipo no puede absorber prácticamente ninguna fuerza
de compresión en la dirección de la banda, dado que es muy delgada.
La sección transversal total permite, sin embargo, fuerzas de
tracción adecuadas en la banda, de manera que sobre un núcleo de
hormigón tensado por la banda se pueden transmitir presiones
elevadas. Mediante la flexibilidad de la banda se puede partir para
el cálculo de que la banda está tensada alrededor de un rodillo
virtual de manera que no es posible ninguna tracción unilateral
sobre la banda. Por ello es muy sencilla la distribución de la
presión en el núcleo de hormigón dentro del lazo.
De forma ventajosa, la sección de arco está
doblada esencialmente, alrededor de un eje, paralela respecto de la
superficie del hormigón, y al menos una de las secciones del
elemento de lazo conectadas con la barra de fuerza de cizallado
está doblada o torsionada de tal manera que la pieza doblada o
torsionada toca la barra de fuerza de cizallado a lo largo de una
línea o superficie paralela respecto del eje de fuerza de
cizallado. Gracias al paralelismo del eje del arco respecto de la
superficie del hormigón la distribución de la fuerza tiene lugar de
forma paralela respecto del lado frontal del hormigón. Gracias a
ello las fuerzas de compresión no están orientadas contra la
superficie del hormigón, la cual prácticamente no puede absorber
este tipo de fuerzas de compresión. Mediante el contacto en forma de
línea o de superficie entre la barra de fuerza de cizallado y la
unidad de lazo se da una posibilidad de sujeción muy buena.
De forma ventajosa, las dos secciones de un
elemento de lazo sujetas a la barra de fuerza de cizallado
discurren prácticamente paralelas. Con ello se puede partir, en
especial cuando las dos secciones están dispuestas a una distancia
pequeña entre sí, de una distribución uniforme de la fuerza en el
lazo. Alternativamente la sección cercana a la superficie del
hormigón está orientada paralela respecto de la superficie del
hormigón, es decir, respecto del lado frontal de la placa de
hormigón, y la sección lejana de la superficie del hormigón de la
sección de arco está orientada contra el interior del hormigón y la
barra de fuerza de cizallado, alejándose del lado frontal. De este
modo la solicitación por compresión resultante del núcleo de
hormigón tensado por el lazo es un vector orientado hacia el
interior del hormigón.
De forma ventajosa, en la sección del elemento de
lazo cercana a la superficie del hormigón conectada con la barra de
fuerza de cizallado están dispuestos unos orificios u ojales para
poder sujetar el elemento de fuerza de cizallado a un encofrado de
hormigón con clavos a través de los orificios. Para ello, la
sección de la banda cercana a la superficie del hormigón sobresale de forma ventajosa en un punto de la sección lejana de la superficie del hormigón en el punto correspondiente y en este punto sobresaliente están previstos orificios en la banda para sujetar la banda a un encofrado a través de los orificios.
sección de la banda cercana a la superficie del hormigón sobresale de forma ventajosa en un punto de la sección lejana de la superficie del hormigón en el punto correspondiente y en este punto sobresaliente están previstos orificios en la banda para sujetar la banda a un encofrado a través de los orificios.
De forma ventajosa, el elemento de lazo está
formado simétrico respecto del eje de la barra de fuerza de
cizallado de manera que las fuerzas de cizallado se pueden
introducir en el hormigón en dos direcciones opuestas entre sí. Con
ello se desplaza además el elemento en la obra con la mayor
seguridad correctamente.
De forma ventajosa, la barra de fuerza de
cizallado presenta una zona que penetra en el hormigón la cual es
aproximadamente el doble de larga que la distancia entre los dos
puntos de sujeción del elemento de lazo en la barra de fuerza de
cizallado, en su caso los dos puntos de sujeción más próximos a la
superficie del hormigón, para que en el caso del elemento de lazo se
pueda partir, en ambos puntos de sujeción, prácticamente de la
misma solicitación.
De forma ventajosa, detrás de la sección de arco
cercana a la superficie del hormigón está dispuesta una sección de
arco la cual está orientada en la
dirección opuesta. Esta sección de arco interior absorbe, de la misma manera que la exterior, fuerzas transversales las cuales sin embargo están orientadas en dirección opuesta. Con ello se evita un giro excesivo de la barra de fuerza de cizallado bajo la solicitación de fuerza de cizallado excéntrica.
dirección opuesta. Esta sección de arco interior absorbe, de la misma manera que la exterior, fuerzas transversales las cuales sin embargo están orientadas en dirección opuesta. Con ello se evita un giro excesivo de la barra de fuerza de cizallado bajo la solicitación de fuerza de cizallado excéntrica.
De forma ventajosa, el diámetro de la sección de
arco situado paralelo respecto del eje de fuerza de barra de
cizallado es menor que la distancia del punto más alejado de la
sección de arco respecto de la barra de fuerza de cizallado. Con
ello se obtienen las mayores fuerzas de compresión sobre el lado de
tracción de la barra de fuerza de cizallado y por ello con una
distancia relativamente grande respecto de la superficie del
hormigón del lado de la presión.
Un cuerpo de hormigón con un elemento de fuerza
de cizallado según la invención está reforzado mediante una
armadura de fibra preferentemente en la zona alrededor de los
elementos de fuerza de cizallado (40). Mediante la armadura de fibra
se puede aumentar tanto la resistencia a la tracción como también a
la compresión del hormigón.
De forma ventajosa, el cuerpo de hormigón es un
elemento prefabricado y del elemento sobresalen armaduras con las
cuales el elemento puede establecer una conexión con un cuerpo de
hormigón vertido in situ. Gracias a la utilización de un
elemento prefabricado se puede evitar el tratamiento especial de la
zona del borde de un cuerpo de hormigón durante el vertido del
cuerpo de hormigón. Gracias a ello no requiere en la obra de
ninguna vigilancia de la adición de la fibra al hormigón con la
cual se vierten los elementos de fuerza de cizallado. La
prefabricación permite una fabricación racional de los elementos del
borde bajo condiciones garantizadas para su calidad.
Las figuras muestran:
la Fig. 1, una sección a través de un elemento de
fuerza de cizallado que corresponde al estado de la técnica con
estribos hechos de acero de armadura,
la Fig. 2, una vista lateral del elemento de
fuerza de cizallado según la Figura 1,
la Fig. 3, un elemento de fuerza de cizallado que
corresponde al estado de la técnica con un estribo de fuerza de
cizallado hecho de hierro plano,
la Fig. 4, un esbozo en perspectiva de un ejemplo
de realización sencillo de la invención,
la Fig. 5, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado con un lazo doble en forma de
S,
la Fig. 6, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado con un lazo en forma de S, el cual
está compuesto por dos elementos de lazo iguales,
la Fig. 7, una disposición de dos elementos de
fuerza de cizallado simétricos en dos bordes de placa
contiguos,
la Fig. 8, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado con armadura adicional
asignada,
la Fig. 9, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado simétrico con pivote,
la Fig. 10, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado con casquillo adecuado al elemento
de fuerza de cizallado según la Figura 9,
la Fig. 11, un elemento de fuerza de cizallado
simétrico con un elemento de lazo delantero y uno trasero,
la Fig. 12, una variante del elemento de fuerza
de cizallado según la Figura 11 en la cual el lazo delantero y
trasero está hecho de una banda,
la Fig. 13, un elemento de fuerza de cizallado
con dos elementos de lazo simétricos, los cuales están conducidos
en una línea en forma de ocho,
la Fig. 14, una sección a lo largo de la línea
X-X a través del elemento de fuerza de cizallado
según la Figura 13,
la Fig. 15, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado con un lazo en forma de banda, que
rodea el pivote en forma de lámina,
la Fig. 16, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado con una banda anular enlazada
alrededor del pivote,
la Fig. 17, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado como en la Figura 16, si bien con
torsión inversa de la banda anular,
la Fig. 18, un esbozo en perspectiva de un
elemento de fuerza de cizallado con lazo doble en forma de S
formado a partir de una banda anular.
Las Figuras 1 a 3 muestran el estado de la
técnica, que se explica con mayor detalle al principio. A partir de
la Figura 4 están representados ejemplos de realización de la
invención los cuales, para una mejor compresión de la invención, se
explican a continuación de forma más detallada.
La Figura 4 muestra un elemento de fuerza de
cizallado 40a con un pivote de fuerza de cizallado 41a con sección
transversal rectangular, sobre el cual está encajada una banda de
chapa 43a doblada a modo de estribo de fuerza de cizallado. La
banda de chapa 43a presenta una sección en U 45a plana que debe
colocarse en el lado frontal y está sujeta al pivote 41a. La sección
de en U 45a se transforma en una sección de arco 47a doblada, y
ésta en una sección en U 49a paralela a la sección en U 45a. Esta
sección 49a de la banda de chapa 43a, alejada del lado frontal del
hormigón, está conectada con el pivote 41a. La banda de chapa 43a
está conectada con el pivote 41a por lo tanto con la sección en U
45a en la superficie del hormigón y con la sección en U 49a en el
interior del hormigón. El pivote 41a sobresale por encima la
sección 45a que hay que colocar en la superficie del hormigón, para absorber o ceder una fuerza transversal, y penetra claramente detrás de la sección 49a en la zona del hormigón. En la sección en U 49a están cortadas esquinas de la banda 43a y en la sección en U 45a, en las esquinas correspondientes, está previstos orificios 51, para poder fijar el elemento de fuerza de cizallado 40a, a través de los orificios 51, en un encofrado. En la sección de arco 47a de la banda 43a están previstos también orificios 52, para que no queden debajo de la sección de arco burbujas de aire, que podrían impedir una buena transmisión de la fuerza entre la sección de arco 47a y el hormigón.
sección 45a que hay que colocar en la superficie del hormigón, para absorber o ceder una fuerza transversal, y penetra claramente detrás de la sección 49a en la zona del hormigón. En la sección en U 49a están cortadas esquinas de la banda 43a y en la sección en U 45a, en las esquinas correspondientes, está previstos orificios 51, para poder fijar el elemento de fuerza de cizallado 40a, a través de los orificios 51, en un encofrado. En la sección de arco 47a de la banda 43a están previstos también orificios 52, para que no queden debajo de la sección de arco burbujas de aire, que podrían impedir una buena transmisión de la fuerza entre la sección de arco 47a y el hormigón.
Si sobre el pivote 41a vertido actúa una fuerza
en la dirección de la flecha 53, entonces aparecen fuerzas de
tracción en las secciones en U 45a y 49a, de manera que la sección
de arco 47a es tensada alrededor del núcleo de hormigón existente
en el interior. Con ello se generan fuerzas de compresión
simétricas cuyo vector resultante está en la bisectriz entre las dos
secciones en U 45a y 49a. En el ejemplo de la Figura 4 por lo tanto
paralelo respecto de las dos secciones en U 45a y 49a y por ello
también paralelo respecto de la superficie de hormigón.
Dado que la introducción de la fuerza (flecha 53)
y la retirada de la fuerza sobre el hormigón tienen lugar a
distancia entre sí, se genera un momento de giro que desearía girar
el pivote 41a en sentido antihorario. Dado que el pivote penetra
hacia atrás en el hormigón, un giro de este tipo es imposible. El
pivote retira correspondientemente sobre el hormigón una fuerza en
sentido contrario a la fuerza (flecha 53) introducida. Para que
exista un equilibrio en el elemento de fuerza de cizallado 40a, el
hormigón debe ejercer sobre el extremo vertido en él del pivote
41a, un contramomento correspondiente al momento introducido (la
fuerza de la flecha 53 multiplicada por la distancia de la flecha
respecto del plano central del elemento de lazo 43a).
Ahora, para la transmisión de este contramomento,
pueden ser trasmitidas las dos fuerzas transversales que actúan a
distancia entre sí sobre el pivote con un lazo 43a. Para ello hay
que colocar únicamente en el extremo posterior del pivote un segundo
lazo 43a con orientación opuesta. La Figura 5 muestra un elemento
de fuerza de cizallado 40b con un lazo doble 43b de este tipo sobre
un disco de fuerza de cizallado 41b. El disco de fuerza de
cizallado 41b atraviesa las tres secciones en U 45b, 49b y 55b.
Entre las secciones en U 45b y 49b ó 49b y 55b están previstas
secciones de arco 47b ó 57b. A través de estas secciones de arco
47b, 57b se ejercen de nuevo, según la invención, únicamente
mediante fuerzas de tracción en el elemento de lazo 43b, fuerzas de
compresión sobre el hormigón. La sección en U 49b está ligeramente
inclinada, es decir, su transición hacia la sección de arco 47b
delantera está más próxima a la superficie del hormigón, a través de
la cual es introducida la fuerza, que su transición hacia la
sección de arco 57b trasera. En una forma constructiva corta puede
ser también adecuado estructurar la sección en U 49b central
inclinada en la otra dirección, de manera que la profundidad del
elemento 40b dentro del cuerpo de hormigón sea más pequeña que la
suma del diámetro de las dos secciones de arco 47b y 57b.
La formación del pivote de fuerza de cizallado
como disco 41b tiene la ventaja de que el pivote 41b se puede
solicitar mucho en la dirección de solicitación 53 y que el
elemento de lazo 43b se puede conectar con el pivote 41b mediante
costuras de soldadura 59 largas resistentes.
El lazo doble 43b se puede componer también, como
está representado en la Figura 6, a partir de dos lazos 43c, 43c'
independientes. Aquí se ha hecho pasar un casquillo 42c a través de
dos estribos de fuerza de cizallado o lazos 43c, 43c' orientados
opuestos, en cuyo casquillo 42c se puede introducir un pivote de
fuerza de cizallado.
Como está representado en el ejemplo de la Figura
7, los elementos de fuerza de cizallado 40d ó 40d' son vertidos,
por ejemplo, en dos placas de hormigón 10 y 10'. Sobre el pivote de
fuerza de cizallado 41d en una de las placas 10 y sobre el
casquillo de fuerza de cizallado 42d en la otra placa 10' está
dispuesto en cada caso un elemento de lazo 43d. Al mismo tiempo
están dispuestas las secciones en U 45d de los elementos de lazo
43d directamente sobre ambos lados en la ranura entre las dos
placas 10, 10' ó en cada caso en el lado frontal 11, 11' de la
placa. El pivote de fuerza de cizallado 41d puentea la ranura y está
introducido en el casquillo de fuerza de cizallado 42d.
Los elementos de lazo 43d están formados
simétricamente en el ejemplo, es decir, pueden absorber fuerzas de
cizallado en dos direcciones opuestas entre sí dado que presentan a
ambos lados del pivote 41d o del casquillo 42d una sección de arco
47d ó 48d. Si desde la placa 10 se transmite una fuerza de cizallado
hacia abajo sobre la placa 10' apoyada, se utilizan las secciones
de arco 47d, para transmitir la fuerza, para fuerzas en dirección
contraria, correspondientemente, las secciones de arco 48d. Los
lazos simétricos 43d están doblados a partir de una banda, de
manera que el pivote 41d ó el casquillo 42d está guiado por los dos
extremos de banda 61 y 63 y éstos están en contacto entre sí y están
conectados adicionalmente en todo caso mediante soldadura o pegado.
En el elemento de lazo 43d no pueden aparecer prácticamente fuerzas
de compresión debido a su estructura en forma de banda. Por ello no
hay que tener una eyección de piezas de hormigón en las
proximidades de la superficie de hormigón del lado de la
presión.
La Figura 8 muestra el elemento de fuerza de
cizallado 40d según la Figura 7 en relación con una armadura del
borde de placa en una esquina de placa de hormigón. La sección 45d,
cercana a la superficie del hormigón, del elemento de lazo 43d está
dispuesta en el lado frontal 11 o a una distancia pequeña detrás
del lado frontal 11, donde el pivote de fuerza de cizallado 41d pasa
perpendicularmente a través de la superficie frontal 11. El borde
de placa está armado con estribos 64 cuyos brazos 66 están
orientados perpendicularmente respecto de la superficie frontal 11
cerca de la superficie de placa superior e inferior. La conexión 68
de los dos brazos 66 o ramas discurre paralela respecto de la
dirección de la fuerza 53 que hay que introducir en la superficie
frontal 11. Perpendicularmente a ello están introducidos otros
estribos en U 64' entre los brazos de los estribos en U 64, cuyos
brazos 66' discurren dentro de los brazos 66 paralelos respecto de
la superficie frontal 11. Las conexiones 68' de los brazos del
estribo 66' están orientadas perpendicularmente, en el lado frontal
12 paralelo al eje del pivote, más allá de la esquina. Con ello las
fuerzas de compresión, que aparecen en el borde de placa y están
orientadas hacia abajo en el lado inferior de la placa, son
distribuidas con la armadura y están colgadas de la armadura
superior. En todo caso se puede empujar un hierro de armadura a
través de los lazos del elemento de lazo 43d para distribuir las
fuerzas retiradas mediante el lazo, en el hormigón, hacia los lados
y/o hacia atrás.
Sin embargo, el borde de placa está reforzado
preferentemente con armadura de fibra, es decir, mediante adición
de fibras de vidrio o carbono a la masa de hormigón. Las piezas de
placa armadas de esta manera se fabrican previamente de manera
ventajosa como se representa en la Figura 19 y se conectan, mediante
una armadura adecuada, con la placa de hormigón.
Las Figuras 9 y 10 presentan elementos de lazo
43e y 43f simétricos, los cuales están formados por una pieza de
tubo aplanada. El elemento de fuerza de cizallado 40e de la Figura
9 se puede introducir en el elemento de fuerza de cizallado 40f de
la Figura 10. El pivote 41e interactúa con el casquillo 42f. En los
elementos de lazo 43e, f están previstos orificios 51, para fijar
con clavos los elementos de fuerza de cizallado a un encofrado. En
las secciones de arco 47e, 48e, 47f, 48f están practicados
orificios 52 para que el espacio interior dentro del lazo 43e, f
sea llenado por completo con hormigón durante el empotrado en
hormigón y no queden encerradas burbujas de aire en el lado
interior de las secciones de arco 47e, f, 48e, f que deben
transmitir las fuerzas de compresión. Los orificios 51 para la
sujeción del elemento en el encofrado están formados, de manera
ventajosa, en una brida 65 que sobresale lateralmente en la sección
en U 45f, para que sean accesibles.
En la Figura 11 está representado un elemento de
fuerza de cizallado 40g simétrico con dos elementos de lazo 43g y
43g' simétricos uno detrás de otro. El casquillo 42g está conducido
a través de todas las
secciones en U 45g, 49g, 49g', 55g. La sección en U 45g está reforzada mediante una placa 67. Esta placa 67 está en el lado frontal 11 de una placa de hormigón 10. Mediante la placa 67 están protegidas además las crestas de hormigón 69, condicionadas por el arco de las secciones de arco 47g, 48g y que van hacia cero, entre la superficie de hormigón 11 y la sección de arco 47g, 48g. Estas crestas 69 no desarrollan sin embargo ninguna función estática, pueden incluso romperse o no deben ser ni hormigonadas. Dado que en el elemento de lazo 43g' alejado del lado frontal actúan fuerzas más pequeñas que en el elemento de lazo 43g cercano al lado frontal, el lazo 43g' está hecho de una banda de chapa más delgada. El extremo del casquillo 42g empotrado en hormigón está cerrado mediante una tapa 71, para que no pueda entrar hormigón.
secciones en U 45g, 49g, 49g', 55g. La sección en U 45g está reforzada mediante una placa 67. Esta placa 67 está en el lado frontal 11 de una placa de hormigón 10. Mediante la placa 67 están protegidas además las crestas de hormigón 69, condicionadas por el arco de las secciones de arco 47g, 48g y que van hacia cero, entre la superficie de hormigón 11 y la sección de arco 47g, 48g. Estas crestas 69 no desarrollan sin embargo ninguna función estática, pueden incluso romperse o no deben ser ni hormigonadas. Dado que en el elemento de lazo 43g' alejado del lado frontal actúan fuerzas más pequeñas que en el elemento de lazo 43g cercano al lado frontal, el lazo 43g' está hecho de una banda de chapa más delgada. El extremo del casquillo 42g empotrado en hormigón está cerrado mediante una tapa 71, para que no pueda entrar hormigón.
Un lazo doble simétrico puede estar hecho, como
muestra la Figura 12, de una única banda. Esta empieza con un
extremo 61 en la sección en U 49h, y se transforma con una sección
de arco 47h en la sección en U 45h que hay que colocar en la
superficie de hormigón. Desde allí una sección de arco 48h conduce
la banda de nuevo hacia atrás. La sección en U 49h' que viene a
continuación discurre detrás del extremo de banda 61, se convierte
de nuevo, en una sección de arco 58h en la sección en U 55h más
trasera y desde allí de vuelta a un nuevo arco 57h en el centro con
las secciones en U 49h, 49h'. El casquillo 42h pasa por ello cinco
veces la banda guiada en una línea en forma de ocho.
En las Figuras 13 y 14 está representado en
elemento de fuerza de cizallado 40i en una vista lateral ó en
sección a lo largo de la línea X-X, en la Figura 13.
A ambos lados de un pivote de fuerza de cizallado 41i en forma de
disco está dispuesta una banda doblada para formar un ocho. Los
extremos de banda 61, 63 están soldados a una placa 67 que hay que
colocar en la superficie del hormigón. De un extremo de banda 61
que se aleja hacia arriba paralelo respecto de la placa 67 parte la
banda en un arco 47i de vuelta hacia el pivote 41i. Al mismo tiempo
es torsionado de tal manera que al pasar el pivote 41i la superficie
73 de la banda discurre paralela respecto de la superficie lateral
75 del pivote 41i en forma de disco. Discurriendo hacia atrás la
banda se torsiona en la dirección opuesta, discurre en un arco 57i
de nuevo de vuelta al pivote 41' para, en un lazo en forma de S
análogo, volver a través del arco 58i y 48i, de vuelta a la placa
67. Con ello se forman en cada caso dos pares de arcos 47i/57i ó
48i/58i conectados, los cuales transmiten cada uno un momento
opuesto en el pivote 41i sobre el hormigón. Los vectores de las
fuerzas de compresión que aparecen en el hormigón están orientados
en las
secciones de arco 47i y 48 ligeramente hacia atrás, en las secciones de arco 57i, 58i ligeramente hacia delante. La banda está, en el punto que pasa el pivote, conectada mediante éste p. ej. gracias a una soldadura. Para que la banda describa una curva favorable puede estar doblada a partir de una banda, en su forma extendida, curvada o incluso no plana.
secciones de arco 47i y 48 ligeramente hacia atrás, en las secciones de arco 57i, 58i ligeramente hacia delante. La banda está, en el punto que pasa el pivote, conectada mediante éste p. ej. gracias a una soldadura. Para que la banda describa una curva favorable puede estar doblada a partir de una banda, en su forma extendida, curvada o incluso no plana.
La Figura 15 muestra un esbozo en perspectiva de
un elemento de fuerza de cizallado 40k con una placa 67, unido a
ésta un elemento de lazo 43k y un pivote 41k redondo. Al mismo
tiempo uno de los extremo 61 del elemento de lazo 43k está sujeto a
la placa 67. El otro extremo 63 está divido y los dos flancos 77 de
la sección en U 49k, situados a la izquierda y la derecha del
pivote, están doblados oblicuamente de manera que están en contacto
con el pivote en sobre una línea paralela al eje del pivote. Las dos
partes están conducidas adyacentes alrededor del pivote 41k. Los
flancos 77 están conectados entre sí a lo largo del pivote. El
elemento de lazo en forma de banda comprende con su superficie el
pivote, con lo cual pueden ser transmitidas fuerzas mayores desde
el pivote al elemento de lazo que cuando el pivote está conducido
únicamente a través de una abertura en la superficie.
De forma similar los elementos de lazo 43m y 43n
están conectados en los elementos de fuerza de cizallado 40m y 40n
con los pivotes 41m,n (Figuras 16 y 17). Un lazo de banda cerrado o
lazo anular 43m, está enlazado alrededor del pivote 41m,n en forma
de barra y forma dos secciones de arco 47m, ó 47n, situadas una
junto a otra, orientadas esencialmente de igual manera. El lazo
anular 43m,n puede estar girado uno contra otro (Figura 16) o
separado (Figura 17). Este tipo de sujeciones de elementos de
fuerza de cizallado 40m,n son muy adecuados también para elementos
de lazo 43m,n hechos de materias primas no metálicas. Así, la banda
puede estar hecha de un tejido de fibras de vidrio o de carbono las
cuales están empotradas, de forma ventajosa, en una resina.
El elemento de fuerza de cizallado 40p
representado en la Figura 18 presenta un pivote 41p alrededor del
cual está torcido de tal manera un lazo anular 43p, que el lazo 43p
está guiado, en las proximidades de la superficie de hormigón, en
contacto en forma de lámina con el pivote 41p, por debajo del pivote
41p. A ambos lados del pivote la banda del elemento de lazo está
girada 90 grados y está colocada torcida en un arco 47p, como
alrededor de un rodillo, con el eje orientado paralelo respecto del
lado frontal de la placa, y guiado de nuevo de vuelta contra el eje
del pivote. La banda 43p está enlazada entonces sobre cada lado del
pivote 41p en cada caso alrededor del dos barras orientadas
paralelas respecto de la superficie frontal de la placa. Primero la
banda 43p discurre a través por debajo de una barra 81, barra 81
que está fijada al pivote debajo del pivote. Entonces las banda 43p
está torcida en una línea en forma de S hacia atrás y hacia arriba
y alrededor de una barra 83, la cual está sujeta mediante el pivote
41p a ésta. La banda anular 43p discurre después paralela, a ambos
lados del pivote 41p, de nuevo hacia abajo y hacia atrás, pasando
junto al pivote 41p para, por debajo del pivote 41p, formar dos
secciones de arco 57p que se corresponden y, finalmente, girada en
si 90 grados, ser guiada, apoyada en forma de lámina sobre el lado
superior del pivote 41p, alrededor del pivote. Rodear dos barras
81, 83 con la banda favorece que las fuerzas de tracción en la
parte delantera del lazo 47p no sean transmitidas a la parte
trasera del lazo 57p. Si la banda no estuviese conectada por el
centro con el pivote las fuerzas de tracción, que aparecen en la
zona delantera de la banda, serían transmitidas también a la parte
trasera de la banda. El pivote sería con ello, para decirlo a modo
de ejemplo, desplazable paralelamente hacia abajo, es decir,
aparecerían, por un lado, fuerzas de tracción mayores en la zona
posterior del arco y, por el otro, fuerzas de compresión mayores del
pivote sobre el hormigón.
Si sobre el pivote de fuerza de cizallado 41p
vertido actúa una fuerza de cizallado en la dirección de la flecha
53 se produce tracción sobre el elemento de lazo 43p, tanto detrás
como en la proximidad de la superficie del hormigón. Ésta es
transmitida, mediante el lazo aplicado sobre la superficie del
pivote, sobre la banda 43p y es retirada, en cada caso, con las
secciones de arco 47p y 57p del hormigón existente en cada caso
dentro del lazo 47p, 57p. El elemento de lazo 43p está al mismo
tiempo solicitado a tracción sin excepción y a lo largo de la
totalidad de la longitud. Las fuerzas de flexión no se pueden
transmitir debido incluso a sus dimensiones. El hormigón en el
interior de las secciones de arco 47p, 57p está comprimido por tres
lados. La compresión tridimensional permite una presión local
aumentada.
La Figura 19 muestra un elemento de borde 10''
prefabricado con un número de elementos de fuerza de cizallado de
los cuales únicamente son visibles las partes de los pivotes de
fuerza de cizallado 41 que sobresalen de la superficie frontal 11.
En los lados que están vertidos con hormigón preparado in
situ, sobresalen armaduras 85. Estas armaduras están coladas en
parte en el cuerpo de hormigón 10'' y son conectadas, por otra
parte, después de que el elemento 10'' ha sido desplazado, con la
armadura de la placa colindante y son coladas con hormigón
preparado in situ.
Claims (13)
1. Procedimiento para la introducción de fuerzas
de cizallado (flecha 53) en un cuerpo de hormigón (10, 10'), en
especial a través del lado frontal (11, 11') de una placa de
hormigón, en el que la fuerza de cizallado (53) es absorbida por
una barra de fuerza de cizallado (41) axialmente dilatada, p. ej.
por un pivote de fuerza de cizallado (41) o un casquillo (42)
alrededor del pivote de fuerza de cizallado, desde ésta es derivada
por la barra de fuerza de cizallado (41, 42) sobre un estribo de
fuerza de cizallado (43) dispuesto en el cuerpo de hormigón y
conectado con la barra de fuerza de cizallado (41, 42) en al menos
en un punto cercano a la superficie del hormigón y uno lejano de la
superficie de hormigón, y que es transmitida por el estribo de
fuerza de cizallado (43) al hormigón (10, 10'), caracterizado
porque el estribo de fuerza de cizallado (43) es un elemento de
lazo el cual está formado por una banda la cual presenta, con
respecto al grosor, una gran anchura, porque las fuerzas de
cizallado son conducidas como fuerzas de tracción en las secciones
en U (45, 49) del elemento de lazo (43), conectadas con la barra de
fuerza de cizallado (41, 42) y conectadas entre sí en un arco
mediante una sección de arco en forma de lámina, y porque el
elemento de lazo (43) es tensado en un arco alrededor de un núcleo
de hormigón que forma una parte del cuerpo de hormigón, donde en el
estribo de fuerza de cizallado (43) se generan esencialmente
únicamente fuerzas de tracción.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se tensa un primer estribo (43c, g) o
sección de estribo (47b, h, i, p), conectado con la barra fuerza de
cizallado (41, 42), alrededor de un núcleo de hormigón cercano a la
superficie del hormigón y un segundo estribo (43c', 43g') o sección
de estribo (57b, h, i, p), conectado con la barra de fuerza de
cizallado (41, 42), con sentido efectivo opuesto, alrededor de un
núcleo de hormigón lejano de la superficie del hormigón.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las tensiones
que aparecen en el núcleo de hormigón son distribuidas en el
hormigón con una armadura de fibra.
4. Elemento (31, 40a-p) para la
introducción de fuerzas de cizallado (25, 53) en un cuerpo de
hormigón (10, 10'), en especial a través del lado frontal (11, 11',
11'') de una placa de hormigón con una barra de fuerza de cizallado
(19, 32, 41) axial, p. ej. por un pivote de fuerza de cizallado
(19, 32, 41) o un casquillo (42) alrededor del pivote de fuerza de
cizallado, y con un estribo de fuerza de cizallado (15, 33/35, 43)
sujeto, al menos en un punto cercano a la superficie del hormigón y
uno lejano de la superficie del hormigón, a la barra de fuerza de
cizallado (19, 32, 41, 42), para la transmisión de la fuerza de
cizallado al hormigón, caracterizado porque el estribo de
fuerza de cizallado es un elemento de lazo (43) tensable alrededor
de un núcleo de hormigón, que está formado por una banda, el cual
presenta una gran anchura respecto del grosor, y porque las
secciones en U (45, 49, 55) del elemento de lazo (43) sujetas a la
barra de fuerza de cizallado (41, 42), que se extienden desde los
puntos de sujeción hacia el lado de tracción, están formadas a una
distancia de la barra de fuerza de cizallado (41, 42)
transformándose en una sección de arco (47, 48, 57, 58), y mediante
la sección de arco (47, 48, 57, 58) en forma de lámina son
conectadas entre sí en un arco.
5. Elemento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el elemento de lazo (43) es tan
flexible bajo las fuerzas que aparecen en caso de solicitación que,
esencialmente, absorbe únicamente fuerzas de tracción.
6. Elemento según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque el elemento de lazo
(43a-p, 43g') presenta una sección de arco (47, 48,
57, 58) esencialmente simétrica, p. ej. aproximadamente una sección
de arco circular, elíptica o parabólica.
7. Elemento según una de las reivindicaciones 4 a
6, caracterizado porque la sección de arco
(47i-p, 48i, 57i, p, 58i) está doblada
esencialmente, alrededor de un eje, paralela respecto de la
superficie del hormigón (11), y porque al menos una de las
secciones (45 m-p,
49i-n, 55p) del elemento de lazo conectadas con la barra de fuerza de cizallado (41, 52) está doblada o torsionada de tal manera que la pieza (45m-p, 49i-n, 55p) doblada o torsionada toca la barra de fuerza de cizallado (41i-p) a lo largo de una línea paralela respecto del eje de fuerza de cizallado.
49i-n, 55p) del elemento de lazo conectadas con la barra de fuerza de cizallado (41, 52) está doblada o torsionada de tal manera que la pieza (45m-p, 49i-n, 55p) doblada o torsionada toca la barra de fuerza de cizallado (41i-p) a lo largo de una línea paralela respecto del eje de fuerza de cizallado.
8. Elemento según una de las reivindicaciones 4 a
7, caracterizado porque las dos secciones (45a, c, d, g, h,
49ac, d, g, h) de un elemento de lazo sujetas a la barra de fuerza
de cizallado (41, 42) discurren esencialmente paralelas.
9. Elemento según una de las reivindicaciones 4 a
8, caracterizado porque el elemento de lazo está formado
simétrico respecto del eje de fuerza de cizallado, de manera que
con el elemento de fuerza de cizallado se pueden introducir en el
hormigón fuerzas de cizallado en dos direcciones opuestas entre
sí.
10. Elemento según una de las reivindicaciones 4
a 9, caracterizado porque la barra de fuerza de cizallado
(41a, b, d, e, ip, 42c, d, f, g, h) presenta una zona que entra en
el hormigón la cual presenta una longitud de aproximadamente el
doble que la distancia entre los dos puntos de sujeción del elemento
de lazo en la barra de fuerza de cizallado, en su caso de los dos
puntos de sujeción más próximos a la superficie del hormigón.
11. Elemento según una de las reivindicaciones 4
a 10, caracterizado porque detrás de la sección de arco (47
ó 48) cercana a la superficie del hormigón está dispuesta una
sección de arco (57 ó 58) la cual está orientada en la dirección
opuesta.
12. Elemento según una de las reivindicaciones 4
a 11, caracterizado porque el diámetro de la sección de arco
(45m-p, 49in, 55p) situada paralela respecto del
eje de fuerza de cizallado es menor que la distancia del punto más
alejado de la sección de arco (45m-p,
49i-n, 55p) respecto de la barra de fuerza de
cizallado (41, 42).
13. Cuerpo de hormigón (10, 10', 10'') con un
elemento (40) según una de las reivindicaciones 4 a 12,
caracterizado porque el cuerpo de hormigón es un elemento
(10'') prefabricado, el cual está reforzado preferentemente con
armadura de fibra y porque del elemento sobresalen unas armaduras
(81) con las cuales el elemento puede establecer una conexión con
un cuerpo de hormigón vertido in situ.
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