Diseño y Construcción de Pisos sin Juntas utilizando concreto reforzado con fibras de acero Dramix

Transcripción

1 Diseño y Construcción de Pisos sin Juntas utilizando concreto reforzado con fibras de acero Arq. Carlos Frutos G. Gerente Regional México y Centro América Fibras de Acero Bekaert Corporation

2 Definiciones Un Piso sin Juntas (Jointless Floor) es aquel piso que es construido con la finalidad de reducir al máximo el numero de juntas entre losas, esto se obtiene incrementando la distancia entre ellas, donde las juntas de control o aserradas son completamente eliminadas.

3 Definiciones El concreto reforzado con fibras de acero es una mezcla de cementos hidráulicos, agregados fino o agregados finos y gravas y una dosificación especificada de fibras de acero discontinuas.

4 Áreas de utilización Congeladores o cuartos fríos Pisos para contenedores Pisos con intenso trafico sujeto a desgaste en juntas de control Bodegas utilizando vehículos automáticamente guiados (AVG automatic guided vehicles) Pisos con recubrimientos especializados

5 Principios de las Fibras de Acero Desempeño Documentos clave de referencia Diseño y análisis Ecuaciones de diseño Tablas de identidad Dramix

6 Desempeño Fibras de Acero Longitud/diámetro (L/D) relación de esbeltez - Fibras encoladas con L/D > 60 Anclaje Resistencia a la tensión del acero R=L/D Tensile strength > 130,000 psi Extremos en forma de gancho para anclaje optimo

7 Documentos clave de referencia TR 34: Concrete Industrial Ground Floors - A Guide to their Design and Construction ACI 360: Design of Slabs on Grade ACI 302: Concrete Floor and Slab Construction ACI 544.3R: Guide for Specifying, Mixing, Placing, and Finishing Steel Fiber Concrete ACI 544.4R: Design Considerations for Steel Fiber Reinforced Concrete ASTM C1018: Standard Test Method for Flexural Toughness and First Crack Strength of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam with Third-Point Loading) ASTM A820: Standard Specifications for Steel Fibers for Fiber- Reinforced Concrete

8 Diseño y Análisis Consideraciones de diseño Terreno: Valor k (Modulo de reacción) Coeficiente de fricción de la Su-base Concreto: Resistencia a la Compresión (f c) Modulo de ruptura (MR) Cargas: Capacidad de carga de los montacargas Carga de los Racks Cargas uniformemente repartidas

9 Diseño y Análisis Consideraciones de diseño (Continuación): - Tensión por contracción - Tensión por alabeos - Espaciamiento de las juntas de construcción - Edad del concreto para recibir las cargas - Cargas en las esquinas y/o en las juntas

10 Diseño y Análisis Metodología de diseño: Uso del Yield Line Methodology (Meyerhof y Losberg) desarrollaron en Concreto Industrial para Pisos - La Guía para Diseño y Construcción (Reporte Técnico No. 34) El análisis basado Yield Line Methodology encuentra que existe la redistribución de momentos y la formación de articulaciones plásticas en la losa. Las zonas con articulaciones plásticas derivan en puntos de momentos máximos y causan un cambio en los diagramas de momento elástico.

11 Design and Analysis Metodología de Diseño: El uso de las articulaciones plásticas permite obtener la capacidad total de los momentos así como una determinación muy precisa de la capacidad de soporte máximo de cargas. La formación de las articulaciones plásticas dependen de la ductilidad del concreto, se recomienda tener un valor mínimo de R 10,50 de fuerza residual superior al 30%.

12 Ecuaciones para Diseño Formula del Equilibrio Estructural, incluyendo factores de seguridad: R 10, 50 f ct f ( γ γ ct Qd ) 6 + = 2 γ SF γ C h Q M 0 Definición de la fuerza a la flexión de las fibras de acero: f fctm = R 10,50 x f ct Resolviendo la formula del Equilibrio para obtener las fibras de acero para las fuerzas de flexión, obtenemos: f fctm ( γ γ ) Q Qd = R 10,50 f ct = 2 h 6 M 0 f γ ct C γ SF

13 Tabla de Identidad para Fibras de Acero Minimum 63%

14 Diseño de Pisos sin Juntas Selección de las distancias entre juntas de construcción Control de agrietamientos Recomendaciones de diseño

15 Selección de la distancia entre Juntas Configuración del edificio Calidad del Concreto Contenido de cemento Relación agua/cemento Agregados Fricción de la sub-base Refuerzo con fibras de acero Alabeos

16 Control de agrietamientos Factor de Contracción del Concreto ε = kg/m ( in/ft) Restricción de movimiento general agrietamientos Las fibras de acero reducen el ancho de los agrietamientos mejor que la malla El control del ancho de las grietas depende de: Distancia entre las unidades de refuerzo Distancia entre la superficie del piso y el refuerzo Un refuerzo con un 0.5% de fibras de acero con una relación de esbeltez mínima de 65 dan como resultado grietas mucho menores

17 Recomendaciones de Diseño Diseño del espesor de la losa según las recomendaciones de la Dutch CUR 36 o la TR 34 Incluir en el diseño Esfuerzos derivados de la contracción Esfuerzos derivados de los diferenciales de temperatura Mínima dosificación de fibras de acero con l/d=65 30 kg/m 3 Máxima dosificación de fibras de acero con l/d=65 45 kg/m 3 Mínimo espesor 14cms (5.5 pulgadas) Mínimo valor-k N/mm 3 (185 pci ) Resistencia del concreto f c=280 kg/cm 2 (4,000 psi)

18 Ejecución Pisos sin Juntas Preparación de la sub-base Componentes del concreto Composición del concreto Refuerzo Juntas Colocación (Colado) Curado Cargas en el piso Control de calidad

19 Preparación de la Sub-base Material granular Bien graduado, compactado y nivelado Obtener el mínimo valor k solicitado Arena húmeda Reduce alabeos Reductor de fricción Capa de plástico perforado Reductor de fricción

20 Componentes del Concreto Cemento Tipo I o Tipo II Agregados De acuerdo a los estándares locales Agua Libre de cloruros, sales y otros contaminantes Fluidizantes De acuerdo al proveedor local de aditivos para concreto Dosificación de acuerdo a las recomendaciones del especificador

21 Composición del Concreto Requerimientos de la mezcla Cantidad max de cemento kg/m3 La piedra fracturada deberá estar compuesta de dos agregados: Agregados gruesos 50 % 4/14 50 % 4/28 Crushed stone 40 % 2/7 60 % 7/20 Cantidad de arena 0/ kg/m3 Relación agua/cemento máxima 0.52

22 Composición del Concreto Chart 3 - Combined Normal Weight Agregate Analysis 100.0% Precent Passing by Weight on Individual Sieve 90.0% 80.0% 70.0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% Actual CA + FA Lower Limit Upper Limit 0.0% 1-1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" #4 #8 #16 #30 #50 #100 #200 ASTM Standard Sieve Reference: Bekaert Guide Curva ideal de criba para Pisos sin Juntas

23 Refuerzo Fibras de acero Relación de esbeltez de 65 o mayor Dosifique las fibras de acuerdo a las especificaciones del fabricante Adicione las fibras en la planta dosificadora de concreto o en el sitio. Refuerzo local En todos los puntos fijos (Columnas, registros, etc.)

24 Refuerzo

25 Refuerzo

26 Refuerzo Local

27 Refuerzo Local

28 Refuerzo Local

29 Refuerzo Local

30 Refuerzo Local

31 Juntas Máximo espaciamiento entre juntas alrededor de 45 metros (150 pies) Relación Largo/Ancho < 3/2 Juntas de Construccion Junta acorazada (Tipo OMEGA) Diamond dowels Junta Doweled (dowels rectangulares) Acorazar las orillas cuando vaya a existir alto trafico de montacargas No cortar juntas de control

32 Detalles de juntas A Junta de expansión Dowelled de sección rectangular B Junta de expansión recomendada tipo Omega

33 Detalle de juntas C Dowelled plana en junta de expansión con sección de diamante

34 Detalle de Juntas

35 Colocación o colado Preparación de la sub-base Humedezca la sub-base : +/ gal/ft 2 Coloque el plástico : 10 mil espesor min. Coloque el concreto con la nivelación adecuada de acuerdo a los requerimientos de planicidad (FF) y de nivel (FL) El tiempo máximo permisible entre olla y olla y de colado será de 100 min. Incorpore un endurecedor ( topping) Flote mecánicamente el concreto fraguado

36 Curado Terminando el acabado del piso aplicar una membrana de curado. Use una buena cantidad de una membrana de curado de buena calidad. Cubra el piso con una capa delgada de plástico bien extendida para evitar marcas en el piso. Mantenga la capa de plástico en el piso por un mínimo de 14 días.

37 Aplicación de cargas al Piso Las cargas permisibles a una temperatura promedio del ambiente de 21º C (70 F) es la siguiente : 0 % primeras dos semanas 40 % > 2 semanas 60 % > 3.5 semanas 100 % > 5 semanas

38 Control de Calidad Control en la sub-base Prueba de placa de Westergaard ( Placa de 30 pulgadas de diámetro) Concreto reforzado con fibras de acero Dosificación Mezclado homogéneo Revenimiento Resistencia a la compresión del concreto Refuerzo local Control visual según recomendaciones

39 Instalación típica

40 150 m 75 m

41 Preparación de la Sub-base Preparación de las juntas

42 COLADO UNO COLADO 1 - DIA 1

43 0800hrs 1000 hrs 1600 hrs 1800 hrs Ciclo tipico de colado

44 COLADO DOS COLADO 1 COLADO 2 - DIA 2

45 COLADO DOS

46 COLADO 2 COLADO 1 COLADO TRES COLADO 3 - DIA 3

47 COLADO TRES

48 COLADO 2 COLADO 1 COLADO 3 COLADO CUATRO COLADO 4 - DIA 4

49 COLADO CUATRO

50 COLADO CINCO COLADO 2 COLADO 1 COLADO 4 COLADO 3 COLADO 5 - DIA 5

51 COLADO CINCO

52 COLADO SEIS COLADO 2 COLADO 1 COLADO 5 COLADO 4 COLADO 3 COLADO 6 - DIA 6

53 COLADO SEIS

54 COLADO 6 COLADO 2 COLADO 1 COLADO 5 COLADO 4 COLADO 3 COLADO SIETE COLADO 7 - DIA 7

55 LARGE SLAB POUR COLADO SIETE

56 COLADO 6 COLADO 2 COLADO 1 COLADO 5 COLADO 4 COLADO 3 COLADO 7 COLADO OCHO COLADO 8 - DIA 8

57 COLADO OCHO

58 Producto Completo

59 Producto Copleto

60 Remote Environmental Monitoring

61 Acceso anticipado del usuario final

62 Proceso de adecuación

63 Ejemplos obras ejecutadas Piso para congelador Bodega para materiales de construcción Centro de Distribución de alimentos Estación de transferencia de basura

64 Congelador Mexico Project: Food Storage Freezer Location: Mexico City, Mexico Owner: Jumex México Date: 1999 Project Size: 100,000 ft 2 Floor Thickness: 6 in. (150mm) Concrete strength: 5,000psi Fiber type: RC-80/60-BN Steel fibers: 60 lb/yd 3 (35 kg/m 3 ) Joint Dimensions: 133 ft x 133 ft.

65 Centro de Distribución El Salvador Project: Food Distribution Location: San Salvador, El Salvador Date: 2004 Project Size: 150,000 ft 2 Floor Thickness: 6 in. (150mm) Concrete strength: 4,000psi Fiber type: RC-80/60-BN Steel fibers: 66 lb/yd 3 (40 kg/m 3 ) Joint Dimensions: 65 ft x 73 ft.

66 Bodega materiales - USA Project: Siding Manufacturing Facility Location: Blandon, PA Owner: James Hardie Building Products Date: 2003 Project Size: 58,000 ft 2 Floor Thickness: 8 in. (200mm) Concrete strength: 4,000psi Fiber type: RC-65/60-BN Steel fibers: 60 lb/yd 3 (35 kg/m 3 ) Joint Dimensions: 75 ft x 100 ft.

67 Estacion transferencia basura-usa Project: Waste Transfer station Location: Wichita, Kansas Owner: Waste Connections, Inc. Date: June 2000 Project Size: 50,000 square feet Floor thickness: 10 inches Concrete strength: 4,000 psi Fiber dose: 58 lb/yd 3 Steel Fiber: RC-80/60-BN

68 Fibras de Acero para Refuerzo de Concreto