Comportamiento de vigas de sección compuesta con perfiles de acero laminado y losa de concreto empleando conectores de cortante tipo tornillo grado dos (2)

Laminated steel and concrete slab composite beam behavior using grade two shear connector screws

El objetivo de esta investigación fue el de determinar los efectos de la radiación ultravioleta en las propiedades mecánicas y dinámicas de una mezcla asfáltica. El estudio partió de la caracterización de los materiales y la determinación del porcentaje óptimo de asfalto con la metodología Marshall. Se fabricaron muestras de módulo dinámico, de ahuellamiento y de ley de fatiga, las cuales fueron sometidas a cuatro periodos de radiación ultravioleta en una cámara con condiciones ambientales controladas. Entre los resultados obtenidos se determinó que a mayor periodo de exposición de radiación ultravioleta la vida en ciclos de la mezcla disminuye, los módulos dinámicos aumentan entre 90 y 132 % y la deformación permanente aminora un 57 %, convirtiéndose así en una estructura más frágil.

Introducción

El análisis de las vigas de sección compuesta, en la práctica, se realiza partiendo de las propiedades de la sección transformada de la viga y de la resistencia obtenida al considerar la plastificación total; estos elementos no involucran el deslizamiento entre la losa y el perfil como resultado de las deformaciones inherentes los conectores de cortante, la losa de concreto y el perfil de acero. El cálculo de la resistencia de los conectores, del módulo de sección de la viga, de la inercia efectiva y del momento resistente en las NSR-98, no involucra el efecto del deslizamiento presentado en la interfase de los materiales y la separación de los conectores, sin embargo, estas variables deben ser estudiadas para determinar su influencia en el comportamiento de las vigas de sección compuesta. Estos efectos han sido estudiados en las investigaciones llevadas  a  cabo por Oehlers y Sved (1995), las cuales, al fundamentarse sobre condiciones generales, permiten usarse con el objeto de establecer el comportamiento de las vigas de sección compuesta y de los conectores de cortante tipo tornillo.

Las condiciones reales en las cuales interactúan la losa de concreto,  el  perfil  de  acero  y  los  conectores  de  cortante,  hacen  que  se  presenten  diferencias  en  las  propiedades  mecánicas  de  las  vigas.  La  variación  entre  las  fuerzas  resistentes  y  las  aplicadas  en  los  conectores a lo largo del eje longitudinal de las vigas compuestas no se tienen en cuenta en los análisis validados por las normas actualmente  vigentes  (AISC-LRFD  (American  Institute  of  Steel  Construction,  2005),  NSR-98  (Asociación  Colombiana  de  Ingeniería  Sísmica, 1998)), al considerar las vigas compuestas como monolíticas y extrapolar las propiedades mecánicas de esta condición a los casos en los que el comportamiento no es de acción total, como sucede en  las  vigas  parcialmente  compuestas. La  metodología  que  se  desarrolló  en  la  investigación  se  encamina  al  planteamiento  de  una  formulación que relacione los parámetros estudiados y que permita  predecir  aproximadamente  el  comportamiento  real  de  los  conectores  de  cortante  tipo  tornillo  en  vigas  de  sección  compuesta  con losa de concreto y perfil de alma llena en acero teniendo como  contexto,  de  una  parte,  que  no  existe  una  normatividad  con  un lineamiento para determinar su diseño, y por otra, que este tipo de conectores es comúnmente empleado en la construcción de secciones compuestas en nuestro país.