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COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 INFORME Nº 1026131 ENSAYOS DE FLEXIÓN BAJO CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA VIGAS JOISTEC MÓDELO 50K3 SIMPLEMENTE APOYADAS CON 12M DE LUZ LIBRE Para: GERDAU AZA S.A. Preparado por: DICTUC S.A. Laboratorio de Ingeniería Estructural “La información contenida en el presente informe o certificado constituye el resultado de un ensayo, calibración o inspección técnica especificada acotado únicamente a las piezas, partes, instrumentos, patrones o procesos analizados, lo que en ningún caso permite al solicitante afirmar que sus productos han sido “certificados por DICTUC”, ni reproducir en ninguna forma el logo, nombre o marca registrada de DICTUC, salvo que exista una autorización previa y por escrito de DICTUC”. Santiago, 30 de julio de 2012. Página 1 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 INDICE 1.- INTRODUCCIÓN Y ALCANCE ............................................................................................................................... 3 2.- ANTECEDENTES ................................................................................................................................................... 3 3.- ENSAYOS REALIZADOS. .................................................................................................................................... 12 3.1.- Condiciones de Montaje y Trabajos Previos al Ensayo ..................................................................................... 12 3.2.- Diseño y Metodología del Ensayo de Flexión a Sistema de Vigas JOISTEC 50K3 ........................................... 17 3.3.- Elementos Utilizados Como Sobrecarga y Sistema de Medición de Deformaciones ......................................... 19 3.4.- Realización de los Ensayos de Flexión.............................................................................................................. 23 4.- RESULTADOS OBTENIDOS................................................................................................................................ 31 5.- RESUMEN Y COMENTARIOS ............................................................................................................................. 55 Página 2 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 SOLICITANTE RUT DIRECCIÓN ATENCIÓN TELÉFONO TRABAJO SOLICITADO 1.- : : : : : : GERDAU AZA S.A. 92.176.000-0 La Unión 3070, Renca, Santiago, Chile. Sr. Manuel Riquelme (56-2) 677 9188 Ensayos de flexión bajo carga uniformemente distribuida a probetas conformadas por dos vigas de acero tipo joist denominadas JOISTEC 50K3, bajo una luz libre de 12 metros, simplemente apoyadas. INTRODUCCIÓN Y ALCANCE En el presente informe se entregan los resultados obtenidos, análisis y comentarios de tres ensayos de flexión bajo carga uniformemente distribuida, realizado a un sistema conformado por una par de vigas de acero de alma abierta conformada por ángulos laminados, sistema denominado en general como Joistec. Básicamente cada una de las vigas que conforma el sistema consiste en un enrejado de ángulos de acero laminados en caliente que se encuentran conectadas entre ellas en lugares puntuales y específicos. En particular el sistema ensayado corresponde al denominado por el mandante como Vigas JOISTEC modelo 50K3, provistas por la empresa Gerdau Aza S.A. Los tres ensayos fueron realizados entre el 16 y el 24 de abril de 2012. Los ensayos fueron ejecutados a petición del Sr. Manuel Riquelme, en representación de la empresa Gerdau Aza S.A., bajo la aceptación de la propuesta de trabajo LIE-12-099. Los ensayos fueron realizados en terreno, específicamente en dependencias de la Maestranza Maipú, lugar que fue facilitado al mandante para la ejecución de las pruebas. El diseño de los ensayos, la ejecución de estos y la elaboración del presente informe fue realizado por profesionales DICTUC. El objetivo de la prueba es determinar la resistencia y el comportamiento del sistema como elemento estructural para niveles de solicitación a los cuales podría estar sometido y verificar las condiciones de serviciabilidad teóricos asociados a dichos niveles de carga aplicada. Además idealmente determinar los niveles de resistencia máxima del sistema y el tipo comportamiento de colapso. En cada una de las pruebas se aplica una carga experimental de tipo distribuida controlada, que simula los posibles escenarios de solicitación en condiciones de uso. El informe se divide en: Antecedentes, Ensayos realizados, Resultados obtenidos, y Conclusiones. Los datos expuestos en el capitulo de antecedentes, propiedades geométricas, propiedades mecánicas y denominación del sistema fueron íntegramente informados y proporcionados por el mandante. Página 3 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 2.- ANTECEDENTES La probeta que será sometida a los ensayos de flexión está configurada en base a dos vigas de acero denominadas como JOISTEC modelo 50K3, proporcionadas íntegramente por la empresa mandante, Gerdau Aza S.A. El sistema estructural tiene como uso principal conformar elementos de soporte de techumbres en estructuras industriales con grandes luces. Las vigas JOISTEC 50K3 tienen una altura nominal de 500[mm], un peso por metro lineal de 11,13[kgf/m] y una longitud total de 12[m] entre los ejes de los puntos de apoyo. Las vigas están conformadas mediante una serie de perfiles ángulo laminados conectados entre si mediante soldaduras de forma tal de conformar una estructura de tipo reticulado. La configuración general de cada viga es mediante dos cordones o cuerdas longitudinales y paralelas entre si, una superior y la otra inferior, una celosía central conformada por una serie de puntales verticales y diagonales y un sector de apoyo en ambos extremos de la viga conformado en base a una placa de apoyo. Los perfiles que conforman los cordones longitudinales y los puntales verticales y diagonales (celosía central) corresponden exclusivamente a perfiles tipo ángulo de diferentes secciones. La Figura 2.1, que se presenta a continuación, muestra un esquema general de la composición de la viga JOISTEC modelo 50K3. Placa de Apoyo Celosía central: Puntales y diagonales Cordón o cuerda superior Placa de apoyo 500[mm] 12[m] Cordón o cuerda inferior Figura 2.1. Esquema general de la configuración de una viga JOISTEC 50K3. El cordón superior de la viga JOISTEC 50K3, está compuesto por dos perfiles L50x50x3[mm], orientados de manera vertical horizontal superior, formando un compuesto con una geometría tipo “T”. El cordón inferior esta compuesto por dos perfiles L40x40x3[mm], orientados de manera vertical horizontal inferior, formando un compuesto con una geometría tipo “T invertida”. La Fotografía 2.1 muestra un detalle de una zona del cordón superior de la viga y la Fotografía 2.2 muestra un detalle de una zona del cordón inferior de la viga. Página 4 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 2.1: Vista del cordón superior de la viga JOISTEC Fotografía 2.2: Detalle del cordón inferior de la viga JOISTEC 50K3, conformado por dos perfiles L50x50x3[mm]. 50K3, conformado por dos perfiles L40x40x3[mm]. En ambos extremos de la viga se encuentra dispuesto una silla de apoyo del sistema, el cual consiste en dos perfiles de sección L65x65x5[mm] que se conectan mediante soldadura a la cara exterior de las alas verticales de los perfiles que conforman el cordón superior. A su vez, dichos perfiles se conectan a una placa horizontal de apoyo de sección 180x80x6[mm], esta placa posee dos perforaciones a cada uno de sus costados por las cuales pasan los pernos de conexión a la estructura inferior. Una de las perforaciones es circular con un diámetro de 18[mm] y la otra es ovalada con una dimensión de 18[mm] por 50[mm], en ambos casos el perno de conexión tiene un diámetro igual a 16[mm]. Para el caso de la zona de la perforación ovalada se tiene especificado engrasar la superficie para permitir el deslizamiento. En las Fotografías 2.3 y 2.4 se presentan detalles de la zona de los apoyos de la viga JOISTEC, conectados de la forma señalada a una estructura inferior que es representativa del típico elemento dispuesto en terreno. Fotografía 2.3: Detalle de la zona de apoyo y conexión de la Fotografía 2.4: Detalle de la zona de apoyo y conexión de la viga JOISTEC ubicados en los extremos de ésta en el cordón viga JOISTEC ubicados en los extremos de ésta en el cordón superior. superior. Página 5 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 En los elementos que conforman la parte central de la viga se tiene que los puntales verticales corresponden a un perfil único L20x20x3[mm], en tanto que el sistema de diagonales esta conformado por perfiles “L”, pero de diferentes dimensiones de acuerdo a su ubicación en la viga, el detalle de las secciones de las diagonales se encuentra en la Tabla 2.1. En la Tabla 2.1 que se presenta a continuación, se entrega un resumen general de los perfiles componentes de la viga JOISTEC 50K3, con sus longitudes y peso por metro lineal típicas. Tabla 2.1 Detalle de los perfiles componentes de la viga JOISTEC 50K3 y su nomenclatura utilizada en planos. C.SUP 2L 50x50x3 12000 C.INF 2L 40x40x3 9960 W1 L30x30x5 1208 W2 L20x20x3 594 W3 L40x40x4 599 W4 L25x25x3 707 W5 L20x20x3 500 W6 L25x25x5 707 PESO UNITARIO (kg/m) 4,68 3,68 2,18 0,88 2,42 1,12 0,88 1,78 PESO TOTAL (kg) 56,2 36,7 5,3 1,0 2,9 7,9 4,0 10,1 PERFIL LONGITUD (mm) La Fotografía 2.5 muestra un detalle de las diagonales denominadas como W1, W2 y W3, dispuestas en los extremos de la viga, en la zona cercana a los apoyos. La Fotografía 2.6 muestra un detalle de las diagonales denominadas como W4 y W6 junto con el puntal vertical W5, los cuales se encuentran dispuestos en la zona central del vano de la viga. Fotografía 2.6: Vista en detalle de las diagonales W4 y W6, Fotografía 2.5: Vista en detalle de las diagonales junto con el puntal vertical W5, los cuales conforman el trio de denominadas como W1, W2 y W3, dispuestas en los extremos elementos típico que se encuentra dispuesto en la zona de la viga, en la zona cercana a ambos apoyos. central. 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Esta condición tiene como finalidad producir una unión simétrica, de forma tal que el trabajo de ésta conexión y el traspaso de esfuerzos sea similar a los perfiles que conforman el cordón. La Fotografía 2.7 muestra el tratamiento de aplastado que permite la generación de la superficie de unión descrita anteriormente. La Fotografía 2.8 muestra un detalle de la configuración de la unión, aplastamiento y soldadura, en uno de los puntos de conexión de dos diagonales con el cordón superior de una de las vigas que conforma parte de uno de las probetas ensayadas. Fotografía 2.7: Esquema del sistema de aplastamiento de Fotografía 2.8: Detalle de la configuración de la conexión con extremos de perfiles L y fijación entre los perfiles componentes el sistema de aplastamiento y soldadura en dos diagonales de los cordones superior e inferior. conectadas al cordón superior de una de las vigas JOISTEC. La conexión o unión entre los diferentes elementos que conforman la viga, cordones longitudinales y perfiles que conforman la celosía central, es mediante soldaduras, lo cual también aplica a la unión en el sentido longitudinal de los perfiles ángulos que conforman los cordones superior e inferior. Para este tipo elemento dado la longitud de la viga están compuestos por varios tramos de perfiles “L” conectados mediante uniones de tope con material de aporte (soldadura) con penetración completa en los elementos a unir. La viga JOISTEC 50K3 tiene especificada una contraflecha de 36[mm]. La calidad del acero utilizado en todos los elementos que conforman la viga JOISTEC 50K3 son acero al carbono A270ES y las soldaduras corresponden al tipo MIG ER70S-6 con un diámetro de electrodo de 1,2[mm] y realizadas bajo una mezcla de gases de 80% Ar+ 20% CO2. En el plano denominado EFV-PCD-DICTUC-50K3-01 se presenta un resumen de la configuración de la viga JOISTEC 50K3 mediante una serie de esquemas generales y detalles. En este plano se pueden apreciar distintos tipos de configuraciones de soldadura de uniones de verticales y diagonales. En dicho plano además se presenta el sistema de apoyo de la viga, donde se observan los elementos de contacto con el perfil genérico de apoyo y la conexión mediante pernos en perforaciones ovaladas, lo que bajo cargas de trabajo, genera una conexión de tipo simple apoyo. Página 7 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 PLANO EFV-PCD-DICTUC-01 Página 8 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Para efectos del diseño del ensayo de flexión se tiene contemplado que la probeta esté conformada por dos vigas JOISTEC 50K3, dispuestas en forma paralela, separadas a una distancia típica del sistema y con los elementos que el sistema dispone para la conexión entre vigas como sistemas de arriostramiento lateral y/o de montaje. De esta manera el sistema ensayado es más representativo al incluir de mejor manera los diferentes efectos existentes en condiciones de terreno y los diversos elementos que conforman el sistema completo, incluidos los adicionales a las vigas en si. Además permite tener un sistema estable para la aplicación de una carga distribuida discreta y generar un corredor de carga que permita distribuir en forma homogénea y simétrica la sobrecarga aplicada a ambas vigas. En particular para el sistema ensayado la separación típica entre vigas es de 150[cm] y la conexión entre las vigas se realizó mediante una serie de puntales horizontales y una única pareja de diagonales (cruceta) ambos tipos dispuestos en forma transversal a la dirección de las dos vigas. Los puntales horizontales (denominados por el mandante como “Bridging Horizontal”) se disponen en cuatro filas, de las cuales dos están ubicadas a 2200[mm] de cada uno de los apoyos y las dos restantes a 2000[mm] de la fila señalada anteriormente, el punto central de la viga no dispone de este tipo de elemento. En cada punto que se ubica éste sistema se dispone un puntal horizontal superior y un puntal horizontal inferior, los cuales se encuentran conectados mediante soldadura a los perfiles que conforman los cordones superior e inferior de cada viga, respectivamente. Estos puntales horizontales corresponden a perfiles “L” de sección 40x40x3[mm]. La cruceta central (denominados por el mandante como Bridging Diagonal), corresponde a un único elemento que se ubica aproximadamente al centro de la luz de las vigas (a 200[mm] del centro de la viga). Dicho sistema consiste en dos perfiles dispuestos en forma diagonal conectando cada uno el cordón superior de una de las vigas con el cordón inferior de la otra viga. La conexión entre las diagonales y los perfiles del cordón superior e inferior es apernada a una pletina que se encuentra soldada a los perfiles longitudinales, en el punto de intersección entre las dos diagonales se dispone de una conexión apernada. Las diagonales corresponden a perfiles L de sección 30x30x3[mm], las cuales, según el mandante, están dispuestas por condiciones de montaje, pero luego de esto quedan en forma permanente en el sistema. La Figura 2.2 muestra los dos tipos de conexiones entre vigas, correspondientes a los puntales horizontales y la cruceta central. Puntal transversal horizontal Figura 2.2. Sistemas de conexión entre vigas JOISTEC en el sentido transversal. 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Fotografía 2.9: Detalle del sistema de conexión entre vigas dispuestos en el sentido transversal conformado por una pareja de puntales horizontales dispuestos aproximadamente cada dos metros en la luz de ensayo, excepto en el punto central (un total de 4 líneas). Fotografía 2.10: Detalle del sistema de conexión entre vigas dispuesto en el sentido transversal mediante una única cruceta (diagonales) ubicada aproximadamente en el punto central de la luz de las vigas y del ensayo. En el presente informe se denominara como probeta al sistema completo conformado por dos vigas JOISTEC 50K3 dispuestas en forma paralela separadas 150[cm], simplemente apoyadas con una luz libre de 12[m], conectadas entre si por el sistema de puntales horizontales y la cruceta central. En las Fotografías 2.11 y 2.12 se presentan dos vistas generales del sistema ensayado. 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Con el objeto de identificar cada una de las probetas ensayadas, se presenta en la Figura 2.3 la nomenclatura utilizada en el presente informe. GA-EF-CD-J50K3-12m-01 Empresa GERDAU AZA S.A Número de orden de la probeta Ensayo de Flexión en Terreno 12 metros de luz libre. Modelo JOISTEC 50K3 Carga Distribuida Figura 2.3. Nomenclatura utilizada para la identificación de las probetas en los ensayos. Antes de empezar cada uno de los ensayos y cuando la probeta se encontraba montada sobre los apoyos, se realizó una inspección visual general del sistema, para observar alguna tipo de condición que se considere importante de reportar. En dicha inspección uno de los aspectos que se observaron fue la soldadura de unión entre los perfiles ángulo que conforman los cordones longitudinales. La condición original informada por el mandante para este tipo de unión corresponde a material de aporte (soldaduras) con penetración completa, sin tratamiento de biselado. En la Tabla 2.2 se presenta un resumen con las observaciones a las soldaduras de tope de los cordones longitudinales. Página 11 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Tabla 2.2 Resultados de la inspección visual realizadas antes de iniciar los ensayos a las soldaduras en los cordones longitudinales. Probeta GA-EF-CD-J50K3-12m-01 GA-EF-CD-J50K3-12m-02 GA-EF-CD-J50K3-12m-03 Observaciones Presencia de soldadura en cada una de las conexiones sin tratamiento de biselado. En algunos puntos del cordón inferior y superior se observó que había existido un proceso de reforzamiento de los cordones mediante el aumento del material de aporte, respecto a la condición original de fabricación de las vigas JOISTEC. Se aclara que se realizaron para garantizar la penetración completa. Se observó que la unión de los dos perfiles ángulos que conforman el cordón superior e inferior no se realizó en puntos coincidentes, sino que siempre estaban desfasados en alguna longitud, dicha longitud no era constante. Presencia de soldadura en cada una de las conexiones sin tratamiento de biselado. No se observó ningún tipo de tratamiento adicional respecto a la condición original de fabricación. Se observó que la unión de los dos perfiles ángulos que conforman el cordón superior e inferior no se realizó en puntos coincidentes, sino que siempre estaban desfasados en alguna longitud, dicha longitud no era constante. Presencia de soldadura en cada una de las conexiones sin tratamiento de biselado. Se observa un proceso de reforzamiento de todos los cordones mediante el aumento del material de aporte, respecto a la condición original de fabricación de las vigas JOISTEC. Se aclara que se realizaron para garantizar la penetración completa. Se observó que la unión de los dos perfiles ángulos que conforman el cordón superior e inferior no se realizó en puntos coincidentes, sino que siempre estaban desfasados en alguna longitud, dicha longitud no era constante. En la Fotografía 2.13 se presenta un detalle de una de las uniones entre perfiles ángulo longitudinales que se observó con un reforzamiento mediante el aumento del material de aporte en la zona de la soldadura en la probeta GA-EF-CD-J50K3-12m-01 y en la Fotografía 2.14 se presenta idéntica situación para el caso de la probeta GA-EFCD-J50K3-12m-03, en la cual se observó el proceso de reforzamiento en todos los cordones. Fotografía 2.13: Detalle de uno de los puntos del cordón inferior en donde se observó la existencia de un proceso de reforzamiento de cordón mediante el aumento del material de aporte en la probeta GA-EF-CD-J50K3-12m-01, respecto a la condición original de fabricación de las vigas JOISTEC. Esta condición se observó en algunas uniones. Fotografía 2.14: Detalle de uno de los puntos del cordón inferior en donde se observó la existencia del proceso de reforzamiento de cordón mediante el aumento del material de aporte en la probeta GA-EF-CD-J50K3-12m-03, respecto a la condición original de fabricación de las vigas JOISTEC. Esta condición se observó en todas las uniones. Página 12 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 3.- ENSAYOS REALIZADOS. En esta sección se describen todos los aspectos relacionados con la ejecución de los ensayos de flexión de los sistemas conformados por las vigas JOISTEC 50K3, incluyendo una descripción de las principales condiciones de montaje y una serie de trabajos previos al ensayo destinados a la preparación de la probeta y de la prueba, la metodología del ensayo y procedimiento de ejecución de las pruebas y la descripción de la implementación de los sistemas de medición de deformaciones. Se realizaron tres ensayos de sistemas conformados por dos de vigas JOISTEC 50K3 simplemente apoyadas conectadas entre si mediante puntales horizontales y una cruceta central y una luz libre de 12[m]. 3.1.- Condiciones de Montaje y Trabajos Previos al Ensayo En esta sección se describen las principales condiciones de montaje implementadas con la finalidad de representar de buena manera las condiciones de borde que el sistema tendría en condiciones de uso y una serie de trabajos realizados en forma previa a la ejecución de los ensayos con idéntico objetivo que el señalado anteriormente y además que la condición inicial de las probetas sea la adecuada. El primer aspecto consiste en los elementos de apoyo utilizados para el sistema de vigas, para lo cual el mandante fabricó dos caballetes conformados por elementos de acero de secciones significativas. Sobre cada uno de los caballetes se encuentra conectado en forma solidaria un perfil IN250x200x10x8 [mm], sobre el cual se apoyan las placas de apoyo de las vigas JOISTEC ubicadas en los extremos del cordón superior. Dichos perfiles cuentan con las perforaciones en la posición adecuada para la conexión mediante un perno de 16[mm] con las placas de apoyo de las vigas JOISTEC. La configuración del caballete y del perfil IN cumplen de manera aceptable con las condiciones de rigidez y de apoyo que son representativos de la forma de montaje que se realiza habitualmente en terreno para el sistema ensayado. Cada una de las probetas se apoyaron en sus extremos sobre el sistema antes descrito con una condición de simplemente apoyado. La Figura 3.1.1 muestra un esquema geométrico de las dimensiones y características de los caballetes de apoyo. El sistema de apoyo de las vigas se dispone en terreno en la zona destinada para el ensayo, de forma que ambos caballetes se ubiquen de forma alineada, separados una distancia de 12[m]. En forma posterior cada uno de los perfiles IN250x200x10x8 se niveló acorde a sus dos direcciones de giro horizontal y a su caballete simétrico (ubicado a 12[m] de separación) de forma tal que la altura de apoyo del sistema sea aproximadamente el mismo entre ambos apoyos. El proceso de entregar los niveles fue realizado por personal de DICTUC y para lo cual se utilizó nivel topográfico marca Wild, el cual posee una precisión de 0,1mm. El trabajo de nivelar físicamente los apoyos fue realizado por personal de la empresa mandante. En forma posterior se procede a instalar la probeta sobre los apoyos ya nivelados y a conectar mediante los pernos las placas de apoyo de las vigas JOISTEC con el perfil IN250x200x10x8[mm], con las condiciones señaladas en el Capitulo 2. La Fotografía 3.1.1 muestra una vista general de uno de estos apoyos tipo caballete. La Fotografía 3.1.2 muestra una vista general de la viga instalada sobre ambos caballetes. Página 13 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 a) b) Vista frontal del sistema de apoyo Vista lateral del sistema de apoyo (A – A). Figura 3.1.1. Esquema geométrico de la composición de sistema de apoyo de las vigas JOISTEC. Página 14 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 3.1.2: Vista general de una probeta compuesta por Fotografía 3.1.1: Vista general de uno de los caballetes y perfil dos vigas JOISTEC instalada sobre los sistemas de apoyo superior utilizado como sistema de apoyo a las vigas JOISTEC. fabricados por el mandante para este propósito. Una vez realizado el montaje y conexión de la viga sobre los apoyos, se procede a representar una segunda condición de borde, la que consiste en puntos de continuidad lateral de las vigas. Esta condición viene dada por el hecho de que en una techumbre continua en el sistema real existirán hipotéticamente una serie de vigas paralelas entre si conectadas mediante los puntales horizontales y la cruceta diagonal (dispuestos transversalmente a las vigas), los cuales llegaran a un punto de apoyo de mayor rigidez, restringiendo el desplazamiento lateral de dichos puntales y evitando el volcamiento de las vigas. Por lo cual se entiende que para el sistema ensayado la restricción se produce en las 4 líneas donde existen los puntales horizontales (Bridging Horizontal) y en el punto donde se ubica la única cruceta central (Bridging Diagonal). Para materializar este efecto en los ensayos el mandante fabricó una serie de escuadras de tope conformado por elementos de acero de secciones significativas. En particular para el sistema conformado por las vigas JOISTEC 50K3, necesitan de 10 escuadras de tope, dispuestas en forma simétrica en los costados exteriores de las vigas, de las cuales 8 (cuatro por cada costado) de estas escuadras están asociadas a las líneas donde existen puntales horizontales y 2 (una por cada costado) asociadas a la línea de la cruceta central. Cada uno de las escuadras se dispone en terreno de forma tal que el lado vertical quede en contacto exclusivamente con las terminaciones de los puntales horizontales y de la cruceta central. Dado que la restricción lateral no debe ser aplicada sobre el cordón inferior o superior de la viga es que tanto los puntales horizontales como la cruceta tienen una extensión levemente superior al ancho total del sistema conformado por las vigas. A cada una de estas escuadras se le aplicó abundante lubricante en la cara de contacto con los puntales laterales y la cruceta, a modo de evitar cualquier efecto de aporte de resistencia vertical por roce, al comportamiento normal de la viga. Cada uno de los extremos de las escuadra se dispone de una estaca de acero enterrada en el suelo para evitar deslizamiento laterales de dichas escuadras. En la Figura 3.1.2 se muestra un esquema con la configuración y disposición respecto a las vigas de las escuadras de tope utilizadas en contacto con los puntales horizontales y en la Figura 3.1.3 se muestra un esquema con la configuración y disposición respecto a las vigas de las escuadras de tope utilizadas en contacto con la cruceta central (ubicado a aproximadamente al centro de la luz de las vigas). Página 15 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Figura 3.1.2. Esquema geométrico de las escuadras de apoyo a puntales horizontales (Bridging horizontal). Figura 3.1.3. Esquema geométrico de las escuadras de apoyo a puntales crucetas (Bridging diagonal). La Fotografía 3.1.3 muestra una vista general de una de las probetas una vez que han sido instaladas todas las escuadras de tope para el sistema. En la Fotografía 3.1.4 y 3.1.5 se muestra una vista de las escuadras de fijación lateral dispuesta en una línea de puntales horizontales y una vista de la escuadra de fijación dispuesta en la línea de la cruceta central, respectivamente. La Fotografía 3.1.6 muestra un detalle de la zona de contacto entre la escuadra y uno de los puntales horizontales, en donde además se puede apreciar la presencia de lubricante para permitir el libre descenso del sistema y evitar el roce. Página 16 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 3.1.4: Detalle de dos de las escuadras de fijación Fotografía 3.1.3: Vista general de una de las probetas una vez lateral dispuesta en una de las líneas de puntales horizontales instaladas todas las escuadras de fijación lateral. existentes en las probetas. Fotografía 3.1.6: Detalle de la zona de contacto entre la Fotografía 3.1.5: Detalle de las dos escuadras de fijación superficie recta de la escuadra y los extremos de los puntales lateral dispuesta en la línea donde está dispuesto la única horizontales, se aprecia la existencia de lubricante para evitar cruceta central existente en las probetas. el roce entre ambas superficies. 3.2.- Diseño y Metodología del Ensayo de Flexión a Sistema de Vigas JOISTEC 50K3. Para elaborar el diseño y metodología del ensayo de flexión a realizar sobre el sistema conformado por dos vigas JOISTEC modelo 50K3 con una luz libre de ensayo de 12[m], se utilizaron principalmente datos teóricos proporcionados por el mandante. La metodología general del ensayo, consiste en aplicar cargas discretas ubicadas en forma estratégica sobre una superficie horizontal dispuesta sobre ambas vigas que conforman el sistema, con el objetivo de simular la acción de una carga distribuida y obtener información relevante respecto a la resistencia y al comportamiento del sistema. La superficie o plataforma de carga debe ser capaz de distribuir la totalidad de la carga dispuesta en su superficie hacia las dos vigas ensayadas. Página 17 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 El diseño del ensayo consiste básicamente en realizar dos ciclos de carga – descarga y un tercer y último ciclo de exclusivamente carga. Específicamente se tiene que el primer ciclo (carga – descarga) corresponde a aplicar una carga distribuida externa que según análisis teóricos produce una deformación en el centro de cada una de las vigas de L/360, el segundo ciclo (carga – descarga) esta asociado a aplicar una carga distribuida externa que según análisis teóricos produce una deformación en el centro de cada una de las vigas de L/240 y el tercer ciclo tiene como objetivo alcanzar el colapso o falla del sistema o eventualmente la máxima carga que técnicamente sea factible aplicar de manera segura, la cual en todo caso tiene que ser mayor que la carga de colapso teórica indicada por el mandante. El diseño del ensayo incluye el monitoreo de las deformaciones en puntos estratégicos de las dos vigas y en los apoyos durante la totalidad de la ejecución del ensayo. Los parámetros necesarios para definir en forma específica cada uno de los ciclos y en particular los niveles de sobrecarga a aplicar, fueron proporcionados íntegramente por el mandante. Se tiene que para una viga JOISTEC modelo 50K3: La carga de diseño total de una viga es de 188,8[kgf/m]. El peso propio de una viga corresponde a 11,13[kgf/m]. La sobrecarga externa teórica aplicada en una viga que produce una deformación igual a L/360 corresponde a 100[kgf/m]. La sobrecarga externa teórica aplicada en una viga que produce una deformación igual a L/240 corresponde a 150[kgf/m] (un 50% más respecto a la sobrecarga asociada a L/360). La sobrecarga de colapso teórica de una viga sería igual al doble de la carga de diseño total menos el peso propio, es decir: (2 x 188,8) – 11,13 = 366,47[kgf/m]. Según fue señalado por el mandante la obtención de las cargas teóricas se extrajeron del manual y para determinar la carga de colapso se hizo el diseño individual de las vigas, considerando los factores de minoración de resistencia iguales a 1.0. En la Tabla 3.2.1 se presenta un resumen de los criterios utilizados para definir cada uno de los ciclos a realizar y la magnitud teórica de la carga distribuida asociada a cada uno de los ciclos que se debe aplicar en los ensayos del sistema JOISTEC 50K3. Tabla 3.2.1. Resumen de los criterio utilizados para definir cada ciclo del ensayo y la magnitud teórica de las cargas distribuidas a aplicar en los ensayos de las probetas conformados por vigas JOISTEC 50K3. Criterios Teóricos para Determinar Niveles de Carga Distribuida a Aplicar en Cada Ciclo de los Ensayos del Sistema Joistec 50K3 Ciclos de carga Carga Aplicada Produce Nivel Teórico de Carga Distribuida a Aplicar [kgf/m] Ciclo 1 Deformación central igual a L/360 100,0 Ciclo 2 Deformación central igual a L/240 150,0 Ciclo 3 Colapso 366,47 Página 18 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Para el primer ciclo del ensayo la sobrecarga externa objetivo aplicada en cada una de las dos vigas JOISTEC que conforman el sistema, debe ser igual o lo mas cercano a 100[kgf/m], para el segundo ciclo la sobrecarga externa objetivo aplicada en cada una de las dos vigas JOISTEC que conforman el sistema debe ser igual o lo mas cercano a 150[kgf/m] y finalmente el tercer ciclo es hasta producir el mecanismo de falla o colapso del sistema o al menos un valor superior de sobrecarga externa en cada una de las dos vigas JOISTEC respecto a la carga teórica de colapso informada. En el ensayo y específicamente en cada uno de los ciclos la sobrecarga se aplican y retiran en forma paulatina y secuencial para los procesos de carga y descarga, respectivamente. Esto con el objeto de tener varios puntos intermedios de control de incremento o disminución de la carga y la deformación asociada para cada uno de los niveles de carga establecido. Respecto a los puntos intermedios de control en el proceso de carga se tiene que para el primer ciclo se establece del orden de un mínimo de 4 o 5 puntos intermedios de control, para el segundo ciclo se establece al menos de 10 puntos intermedios de control y para el tercer ciclo se establece al menos de 20 puntos intermedio de control. El proceso de descarga en el primer y segundo ciclo del ensayo se realizará con idéntico procedimiento y en la misma secuencia en que fue realizado el proceso de carga de la probeta. En el caso que la probeta colapse, el retiro de la carga aplicada podrá ser realizado en otra secuencia, si por motivos de seguridad es más conveniente. En el proceso de carga como descarga, este último si corresponde, se debe prestar especial atención a la distribución de la carga existente sobre la probeta, de tal forma de esta sea simétrica respecto a las vigas que conforman el sistema y de esta manera que la solicitación impuesta al sistema completo se distribuya en forma pareja sobre ambas vigas. Una vez alcanzada la sobrecarga máxima en cada uno de los dos primeros ciclos, se debe mantener aplicada dicha sobrecarga por un tiempo igual de 10 minutos (puede ser un tiempo mayor si se considera conveniente), con el objeto evaluar posibles deformaciones por carga constante, fluencias del sistema o existencia de señales de comportamiento plástico que pudiese presentar la probeta. En los mismos ciclos, pero en el proceso de descarga se tiene que una vez retirada la sobrecarga aplicada (puede excluir la plataforma de carga) se debe permanecer 5 minutos (puede ser un tiempo mayor si se considera conveniente) con esta condición para registrar posibles decremento en la deformación por recuperación del sistema al estar prácticamente sin sobrecarga externa. El procedimiento descrito como plan de carga, tanto desde el punto de vista de la distribución de la carga como de la secuencia tiene como finalidad la correcta realización del ensayo, obtener una mayor cantidad de información y curvas de comportamiento de mejor calidad del sistema ensayado. 3.3.- Elementos Utilizados Como Sobrecarga y Sistema de Medición de Deformaciones. Los elementos utilizados para generar los distintos niveles de sobrecarga están agrupados en los que conforman la plataforma de carga y los elementos que se ubican distribuidos sobre este elemento. La plataforma de carga tiene como objeto ser la superficie horizontal en donde poder distribuir la mayor cantidad de sobrecarga que se aplica en el ensayo y debe ser un elemento capaz de repartir y distribuir la totalidad de la carga dispuesta, en forma directa a las dos vigas que conforman cada probeta. La plataforma de carga esta contemplada como elemento de carga y su contribución es considerada en los cálculos. En particular se tiene que la plataforma de carga esta conformado por una serie de piezas de madera (cuartones) y placas de contrachapado en madera (terciado) de 18[mm] de espesor. Los cuartones de madera tiene una sección de 4”x4” y están conformado por dos listones de 2”x4” unidos entre si, el largo de cada uno de estos elementos es Página 19 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 de 160[cm] y con esta geometría tienen un peso unitario de 7,4[kgf], el peso promedio de este elemento fue determinado en terreno utilizando una pesa digital, el cual se obtuvo mediante el promedio del peso de cinco elementos. Las piezas de madera se disponen de forma transversal al sentido longitudinal de las vigas, apoyándose en puntos específicos y tienen la función directa de traspasar la sobrecarga a las vigas. Las placas de contrachapado en madera (terciado) tienen como función ser la superficie de apoyo para gran parte de la carga externa que se aplica en los ensayos, dichas placas tienen como formato original un área de 1,22x2,4[m] con un peso nominal total de 26[kgf] por cada placa completa. Para los ensayos la superficie de carga se compone de una placa completa y de aproximadamente media placa adicional, ambas palcas se disponen con su lado largo (2,4[m]) paralela al sentido longitudinal de las vigas y el ancho total a cubrir corresponde a 160[cm]. Todos los elementos que conforman la plataforma de carga se consideran como aporte de sobrecarga en el ensayo. El resto de la sobrecarga que se necesita para llegar a los distintos niveles de carga de cada uno de los ciclos será aportada por cubos de hormigón en dos formatos. En particular se tiene que el tipo de cubo que se utiliza en forma masiva en los ensayos corresponde a uno de 20[cm] de arista y un peso considerado para cada cubo de 18,58[kgf] y el segundo tipo corresponde a un cubo de 15[cm] de arista y un peso unitario considerado de 7,92[kgf], este formato de cubo se utiliza en menor cantidad, para los casos en los cuales se requiere de un peso menor para alcanzar la carga objetivo de forma más exacta. Para obtener el peso de los cubos que se considera en la ejecución de los ensayos y en los cálculos posteriores, se realizó una medición en terreno del peso, tanto de los cubos de 20[cm] de arista como de los de 15[cm] de arista utilizando una pesa electrónica. El procedimiento en ambos casos consiste en pesar cinco cubos elegidos al azar, para luego obtener el promedio y la desviación estándar para las cinco muestras, el valor del peso utilizado corresponde al valor promedio menos 2 veces la desviación estándar, obteniendo los valores antes señalados para cada tipo de cubo. En la Fotografía 3.3.1 se presenta una vista general de tres de los elementos utilizados en los ensayos, en particular de las piezas de madera de madera, los cubos de 20[cm] y 15[cm] de arista. En la Fotografía 3.1.2 se muestra el instante en que se realiza la medición en terreno de cinco cubos de 20[cm] de arista mediante una pesa electrónica. Fotografía 3.3.2: Vista general del instante en que se realiza el Fotografía 3.3.1: Vista general de tres de los elementos proceso de pesar cinco cubos 20[cm] en terreno mediante una utilizados como sobrecarga: piezas de madera (cuartones), pesa digital para obtener un valor promedio a utilizar durante cubos de hormigón de 20[cm] y 15[cm] de arista. los ensayos. En la metodología del ensayo esta contemplado la medición de las deformaciones experimentadas en la probeta conformada por las dos vigas JOISTEC 50K3, durante toda la ejecución de la prueba. Para esto se procede a Página 20 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 instrumentar cada una de las probetas, ubicando transductores de desplazamiento en puntos estratégicos del sistema ensayado. En cada uno de los ensayos se dispusieron 8 transductores, de los cuales seis de ellos registran deformaciones verticales directamente de las vigas JOISTEC y los dos restantes la deformación vertical de los apoyos. El monitoreo de las deformaciones experimentadas directamente en las vigas, siempre se realiza en el cordón inferior de ambas vigas, específicamente en el centro de la luz libre del ensayo (1 transductor ubicado a L/2 en cada viga, total 2 transductores) y a los cuartos de la luz libre del ensayo (2 transductores en cada viga, ubicados cada uno a L/4, total 4 transductores). Además se monitoreo la deformación vertical experimentada en los apoyos, para lo cual se dispuso un transductor en cada uno de los apoyos, en el punto central del perfil superior de los caballetes soportantes (corresponde al perfil tipo IN donde se apoya directamente las vigas JOISTEC). En la Figura 3.3.1 se presenta un esquema con un detalle en planta y otro en elevación, donde se indica la ubicación de cada uno de los transductores dispuesto en el sistema para el registro de las diferentes deformaciones verticales, en este esquema se identifica la ubicación de cada uno de los transductores respecto a los puntos cardinales y a su ubicación en la viga. Para el caso de las distancias acumulativas se considera como punto de origen el apoyo poniente. δ (Norte - Poniente) δ (L/2 Norte) δ (Norte - Oriente) δ (Sur - Poniente) δ (L/2 Sur) δ (Sur - Oriente) δ (Apoyo-poniente) δ (Apoyo - oriente) δ(L/4) 3[m] δ(L/4) δ(L/2) 3[m] 6[m] 9[m] L=12[m] Figura 3.3.1 Esquema de la ubicación de los puntos de medición de deformación. Página 21 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Dado los niveles de deformación esperados y la condición de colapso del sistema ensayado, para el registro de la deformación vertical en los puntos que se ubican directamente en el cordón inferior de las vigas JOISTEC se utilizó un sistema de medición indirecto (utilizando un sistema tipo balancín), en el cual se amplifica la factibilidad de recorrido del transductor y a la vez el elemento de medición se ubica fuera de la zona directa de ensayo y de posible colapso. La relación geométrica utilizada para este ensayo en todos los casos en los cuales se utilizó esta técnica fue de 1 a 8. El registro de la deformación de todos los transductores instalados se realiza mediante un equipo de adquisición de datos de origen japonés marca TML, modelo TDS-302. En la Fotografía 3.3.3 se puede observar la ubicación del transductor de medición de deformación de los apoyos (idéntico al apoyo contrario). En la Fotografía 3.3.4 se presenta una vista de uno de los transductores dispuestos los cuartos de la luz libre (L/4) y en la Fotografía 3.3.5 se presenta una vista de uno de los dos transductores ubicado al centro de la luz libre de ensayo (L/2) y en la Fotografía 3.3.6 una vista general con la implementación del sistema de medición de las deformaciones verticales a lo largo de una de las vigas, en estas fotografías es factible observar el sistema de medición de tipo indirecto mediante el uso de un balancín implementado para aumentar los niveles de deformación medibles y la protección de los equipos. En la Fotografía 3.3.7 se presenta un detalle del transductor tipo LVDT utilizado en el registro de las deformaciones de las vigas y en la Fotografía 3.3.8 se muestra el sistema de adquisición de datos TML, modelo TDS Data Logger TDS-302. Fotografía 3.3.4: Detalle de uno de los transductores tipo Fotografía 3.3.3: Detalle del transductor destinado a registrar LVDT con el sistema de medición indirecta (balancín) la deformación vertical en los apoyos de la probeta, ubicado en dispuestos a los cuartos de la luz libre (L/4) para el registro de el punto central del perfil IN. las deformaciones verticales en dichos puntos. Página 22 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 3.3.5: Detalle de uno de los dos transductores tipo LVDT con el sistema de medición indirecta (balancín) dispuestos al centro de la luz libre (L/2) para el registro de las deformaciones verticales en dichos puntos. Fotografía 3.3.6: Vista general de la implementación del sistema de medición de deformaciones verticales a lo largo de una de las vigas que conforma la probeta (2 mediciones a los cuartos de la luz, L/4 y una medición en el punto central, L/2. Fotografía 3.3.7: Detalle del transductor tipo LVDT utilizado en Fotografía 3.3.8: Detalle del sistema de adquisición de datos el registro de las deformaciones verticales mediante el sistema de origen japonés modelo TML, modelo TDS Data Logger de medición indirecta, en los puntos ubicados directamente TDS-302 utilizado en los ensayos de flexión. sobre las vigas. 3.4.- Realización de los Ensayos de Flexión. En esta sección se describe los aspectos más relevantes de la implementación y ejecución de los ensayos de flexión aplicados sobre el sistema conformado por dos vigas JOISTEC 50K3 simplemente apoyadas con una luz libre de 12[m]. Se realizaron un total de 3 ensayos de flexión al sistema descrito. Una vez dispuesto y verificados cada uno de los elementos que forman parte del montaje y de las condiciones de borde, completado el proceso de instrumentación de la probeta con todos los transductores y chequeados su correcto funcionamiento y realizada una inspección general de la probeta y específicamente de las vigas JOISTEC, se está en condiciones de iniciar el ensayo de flexión con la ejecución de lo ciclos de carga – descarga. 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Se tiene que dicha plataforma es parte del primer ciclo de carga, pero por razones técnicas del ensayo, dicha plataforma no será retirada de la probeta en el proceso de descarga del primer ciclo y estará presente desde el inicio del segundo y tercer ciclo, siendo el punto de más baja carga aplicada después de iniciado los ensayos. La configuración y disposición de la plataforma de carga consiste básicamente en disponer las piezas de madera (cuartones) en forma transversal a la dirección longitudinal de las vigas, apoyándose sus extremos directamente sobre el cordón superior de las dos vigas que conforman la probeta. Estas piezas de madera se disponen específicamente en cada uno de los nudos donde se conectan un puntal vertical y/o un o dos diagonales con los perfiles del cordón superior y también se deben disponer en los puntos de término y comienzo de las placas que conforman el tablero en el sentido longitudinal. Con esta configuración la cantidad total de cuartones que se utilizan en los ensayos de los sistemas con vigas JOISTEC 50K3 corresponde a 27 piezas de madera, lo cual utilizando el peso proporcionado en la sección anterior y considerando la luz total de ensayo implica que la carga distribuida total aportada por todas las piezas de madera dispuestas es de 16,67[kgf/m] sobre la probeta y 8,34[kgf/m] sobre cada viga componente de la misma. Sobre el conjunto de piezas de madera se ubican las placas de contrachapado en madera (terciado) de 18[mm] de espesor de la forma que fue explicado en la sección anterior, lo que implica un ancho efectivo de 160[cm], considerando el peso nominal de la placa, la carga distribuida aportada por este sistema es de 14,4[kgf/m] sobre la probeta y 7,2[kgf/m] sobre cada viga componente de la misma. Por lo tanto, la carga distribuida total aplicada sobre cada viga componente de la probeta, por efectos de la plataforma de carga completa, corresponde a 15,54[kgf/m]. En la Fotografía 3.4.1 se muestra una vista general de una de las probetas una vez instalado la totalidad de las piezas de madera (cuartones) en los nudos del cordón superior, en la Fotografía 3.4.2 se presenta un detalle de la zona directa de apoyo de las piezas de madera sobre los nudos del cordón superior para de esta manera transmitir los esfuerzos a las vigas que componen la probeta y en la Fotografía 3.4.3 se presenta una vista de una de las probetas finalizado el proceso de instalación de las placas de madera sobre las piezas de madera, conformando la superficie de apoyo para el resto de la carga a distribuir. Una vez instalada la plataforma de carga completa se procede a cuadricular el tablero, de forma de generar áreas de control de carga, sobre las cuales es factible ubicar de forma ordenada y controlada un número específico de cubos de acuerdo a los niveles de sobrecarga requerido. De esta forma es posible asegurar y controlar la cantidad de carga por metro lineal total, por cada viga y lograr una buena distribución de la sobre carga dispuesta. En la Fotografía 3.4.4 se observa una vista general del proceso de cuadriculado de la superficie de la plataforma de madera. Página 24 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 3.4.2: Detalle de la zona directa de apoyo de las Fotografía 3.4.1: Vista general de una de las probetas una vez piezas de madera sobre el cordón superior en los puntos instalado todas las piezas de madera (cuartones) apoyados en donde existen nudos y en el inicio – final de los tableros de los nudos del cordón superior de las vigas. madera. Fotografía 3.4.4: Vista general del proceso mediante el cual se Fotografía 3.4.3: Vista general de una de las probetas con el cuadriculó la superficie del tablero, para generar áreas de tablero de madera instalado sobre los cuartones y con esto la control en donde ubicar la carga en forma distribuida y plataforma de carga en forma completa. ordenada. A continuación se detallan cada uno de los ciclos de carga que fueron ejecutados en las 3 probetas conformadas por dos vigas JOISTEC 50K3, simplemente apoyadas y con una luz libre de 12[m]. Para definir el plan de carga se utilizaron los datos teóricos proporcionados por el mandante y los datos de los elementos utilizados para aplicar la carga, ambos fueron descritos en detalle en secciones anteriores de este informe. Como la sobrecarga real se aplica en forma discreta principalmente mediante cubos de hormigón, la carga distribuida real máxima aplicada en cada ciclo será un múltiplo de los dos tipos de cubos que se disponen como elementos de carga y que por supuesto sea el valor más cercano a la carga objetivo determinada teóricamente. Primer ciclo de carga – descarga: para este ciclo la sobrecarga objetivo máxima aplicada sobre cada una de las vigas JOISTEC 50K3 corresponde a 100[kgf/m], la cual está asociada a una deformación teórica de L/360. Esto implica que como la probeta esta conformada por dos vigas la sobrecarga total máxima aplicada al sistema debe ser de 200[kgf/m], la cual distribuida de forma simétrica sobre la superficie implica que a cada viga se traspasa la mitad de la sobrecarga total aplicada. Página 25 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 La carga distribuida por la plataforma de carga es parte del primer ciclo, la cual corresponde a 15,54[kgf/m] por cada viga JOISTEC, por lo cual la carga distribuida teórica para cada una de las vigas aportada por los cubos de hormigón tiene que ser 84,46[kgf/m], es decir que para la probeta en su conjunto (2 vigas) la carga distribuida total que se debe aplicar mediante cubos de hormigón corresponde a 168,92[kgf/m]. Considerando los elementos de carga, la configuración que más se aproxima al valor necesario corresponde a disponer 9 cubos de hormigón de 20[cm] de arista (peso unitario 18,58[kgf]) distribuidos homogéneamente sobre la superficie de carga por metro lineal. La carga distribuida real aportada en forma exclusiva por los cubos es de 167,22[kgf/m] para la probeta y por lo tanto de 83,61[kgf/m] para cada viga JOISTEC. Con la configuración descrita la carga distribuida real máxima que se aplicará sobre cada una de las vigas JOISTEC 50K3 que componen el sistema será de 99,15[kgf/m], lo cual implica una diferencia mínima respecto a la carga máxima objetivo (menor al 1%). En el ciclo se utilizó como unidad de control para la distribución de la carga aplicada, mediante los cubos de hormigón, el área conformada por el ancho total de la plataforma, es decir 1,6[m] y un metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. En cada una de las áreas de control se disponen de 9 cubos de hormigón, por lo cual considerando la luz de 12[m] implica que para la carga máxima del primer ciclo existen un total de 108 cubos distribuidos sobre toda la longitud de la probeta. La secuencia del proceso de carga y de monitoreo de las deformaciones en todos los puntos señalados en la Sección 3.3 se realiza según la siguiente metodología: (i) con la probeta sin ningún tipo de sobrecarga aplicada, tan solo actuando su peso propio se registra la señal de todos los transductores instalados, dicho punto corresponde al registro base e inicial del ensayo (deformación y sobrecarga externa nula), (ii) luego se disponen la totalidad de las piezas de madera (cuartones) en la forma y posición descrita anteriormente, una vez completado esto, se registra la señal de todos los transductores dispuestos, (iii) se disponen la totalidad de los tableros de madera (placas de contrachapado) en la forma señalada anteriormente, una vez completado esto, se registra la señal de todos los transductores dispuestos, (iv) posteriormente se disponen los cubos de hormigón sobre la superficie de la plataforma distribuidos en forma homogénea y simétrica respecto a las vigas del sistema, por cada metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. Para este ciclo se consideró aplicar los cubos en 5 puntos intermedios (un punto inicial con un cubo y luego 4 puntos intermedio de dos cubos cada uno). En cada uno de los puntos intermedios se registra la señal de todos los transductores dispuestos y (V) una vez alcanzada la carga distribuida máxima del ciclo se mantiene aplicada dicha sobrecarga durante 10 minutos, una vez transcurrido dicho tiempo se registra la señal de todos los transductores dispuestos, para luego iniciar el proceso de descarga. Para la descarga la secuencia del proceso y el monitoreo de las deformaciones es prácticamente igual al proceso de carga, con la única diferencia que en la descarga no será retirada la plataforma de carga. Esto por un tema de facilidad en la ejecución de las siguientes etapas. Por lo tanto el nivel inferior de sobrecarga aplicada en el resto del ensayo corresponde al aportado por la plataforma de carga. Los niveles de deformación registrados en el nivel inferior de las descargas esta asociado a esta misma condición. Una vez que se alcanza el nivel inferior establecido para la descarga se mantiene dicha condición por 5 minutos, una vez transcurrido dicho tiempo se registra la señal de todos los transductores dispuestos, para luego iniciar el segundo ciclo. En la Fotografía 3.4.5 se presenta una vista general del proceso de carga y en la Fotografía 3.4.6 se muestra la configuración para un punto intermedio de sobrecarga del primer ciclo. En la Fotografía 3.4.7 se presenta una vista parcial con la configuración asociada a la sobrecarga máxima del primer ciclo y en la Fotografía 3.4.8 una vista de una de las probetas en el termino del proceso de la descarga del primer ciclo, en donde se observa la permanencia de la plataforma de carga como condición mínima de sobrecarga. Página 26 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 3.4.5: Vista general del proceso de carga en el Fotografía 3.4.6: Vista general de la configuración de un punto primer ciclo, con la ubicación y distribución de los cubos de intermedio del proceso de carga con la ubicación y distribución hormigón sobre la plataforma de madera. de la sobrecarga aplicada sobre la probeta. Fotografía 3.4.7: Vista parcial de la configuración de sobrecarga asociada a la condición de sobrecarga máxima del primer ciclo. El patrón que se observa para la sobrecarga aplicada se repite en cada metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. Fotografía 3.4.8: Vista general de una de las probetas una vez concluido el proceso de descarga del primer ciclo. Se observa que la plataforma de carga corresponde a la condición mínima para este proceso. Segundo ciclo de carga – descarga: para este ciclo la sobrecarga objetivo máxima aplicada sobre cada una de las vigas JOISTEC 50K3 corresponde a 150[kgf/m], la cual está asociada a una deformación teórica de L/240. Esto implica que como la probeta esta conformada por dos vigas la sobrecarga total máxima aplicada al sistema debe ser de 300[kgf/m], la cual distribuida de forma simétrica sobre la superficie implica que a cada viga se traspasa la mitad de la sobrecarga total aplicada. La carga distribuida por la plataforma de carga esta presente del inicio del segundo ciclo y corresponde al primer punto en el cual se registra la señal de los transductores dispuestos. Por lo cual la carga distribuida sobre cada viga JOISTEC corresponde a 15,54[kgf/m] en el inicio del segundo ciclo. Considerando lo anterior la carga distribuida teórica para cada una de las vigas aportada por los cubos de hormigón tiene que ser 134,46[kgf/m], es decir que para la probeta en su conjunto (2 vigas) la carga distribuida total que se Página 27 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 debe aplicar mediante cubos de hormigón corresponde a 268,92[kgf/m]. Considerando los elementos de carga, la configuración que más se aproxima al valor necesario corresponde a disponer 14 cubos de hormigón de 20[cm] de arista (peso unitario 18,58[kgf]) y 1 cubo de hormigón de 15[cm] de arista (peso unitario 7,92[kgf]) distribuidos homogéneamente sobre la superficie de carga por metro lineal. La carga distribuida real aportada en forma exclusiva por los cubos es de 268,04[kgf/m] para la probeta y por lo tanto de 134,02[kgf/m] para cada viga JOISTEC. Con la configuración descrita la carga distribuida real que se aplicará sobre cada una de las vigas JOISTEC 50K3 que componen el sistema será de 149,56[kgf/m], lo cual implica una diferencia mínima respecto a la carga máxima objetivo (menor al 0,5%). En el ciclo se utilizó como unidad de control para la distribución de la carga aplicada, mediante los cubos de hormigón, el área conformada por el ancho total de la plataforma, es decir 1,6[m] y un metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. En cada una de las áreas de control se disponen de 14 cubos de hormigón de arista 20[cm] y un cubo de hormigón de arista 15[cm], por lo cual considerando la luz de 12[m] implica que para la carga máxima del segundo ciclo existen un total de 180 cubos (168 cubos de arista 20[cm] y 12 cubos de arista 15[cm]) distribuidos sobre toda la longitud de la probeta. La secuencia del proceso de carga y de monitoreo de las deformaciones en todos los puntos señalados en la sección 3.3 se realiza según la siguiente metodología: (i) con la probeta con exclusivamente el sistema de la plataforma de carga instalado se registra la señal de todos los transductores instalados, dicho punto corresponde al registro inicial del segundo ciclo (ii) se disponen los cubos de hormigón sobre la superficie de la plataforma distribuidos en forma homogénea y simétrica respecto a las vigas del sistema, por cada metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. Para este ciclo se consideró aplicar los cubos en 8 puntos intermedios (7 puntos intermedios ubicando dos cubos de arista 20[cm] en cada punto y un último punto ubicando un único cubo de 15[cm] de arista). En cada uno de los puntos intermedios se registra la señal de todos los transductores dispuestos y (iii) una vez alcanzada la carga distribuida máxima del ciclo se mantiene aplicada dicha sobrecarga durante 10 minutos, una vez transcurrido dicho tiempo se registra la señal de todos los transductores dispuestos, para luego iniciar el proceso de la descarga. Para la descarga la secuencia del proceso y el monitoreo de las deformaciones es exactamente igual al proceso de carga. El nivel de carga inferior de la descarga del segundo ciclo corresponde al que es aportado por la plataforma de carga. Una vez que se alcanza el nivel inferior establecido para la descarga se mantiene dicha condición por 5 minutos, una vez transcurrido dicho tiempo se registra la señal de todos los transductores dispuestos, para luego iniciar el tercer y último ciclo. En las Fotografías 3.4.9 y 3.4.10 se presentan dos vistas de configuraciones para puntos intermedios de sobrecarga para el segundo ciclo. En la Fotografía 3.4.11 se presenta una vista general de la configuración asociada a la sobrecarga máxima y en la Fotografía 3.4.12 una vista general lateral de un de las probetas con la sobrecarga máxima aplicada. Página 28 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 3.4.9: Vista general de la configuración de un punto intermedio del proceso de carga del segundo ciclo con la ubicación y distribución de la sobrecarga aplicada sobre la probeta. Fotografía 3.4.10: Vista general de la configuración de un punto intermedio del proceso de carga del segundo ciclo con la ubicación y distribución de la sobrecarga aplicada sobre la probeta. Fotografía 3.4.11: Vista general de la configuración de sobrecarga asociada a la condición de sobrecarga máxima del segundo ciclo. El patrón que se observa para la sobrecarga aplicada se repite en cada metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. Fotografía 3.4.12: Vista general lateral de una de las probetas con la sobrecarga máxima del segundo ciclo aplicada en su totalidad. En particular corresponde al periodo de 10 minutos con permanencia de la carga máxima que esta establecido en el procedimiento de ensayo. Tercer ciclo de carga: este corresponde al último ciclo del ensayo, el cual tiene como objetivo, de ser factible, producir el mecanismo de falla o colapso del sistema o al menos aplicar un valor superior de carga distribuida en cada una de las dos vigas JOISTEC respecto al valor de sobrecarga teórica de colapso informada, por lo cual no necesariamente tiene implícito un proceso de descarga controlada. La sobrecarga teórica de colapso informado para una viga JOISTEC 50K3 corresponde a 366,47[kgf/m]. Esto implica que como la probeta esta conformada por dos vigas la sobrecarga total máxima aplicada al sistema debe ser de 732,94[kgf/m], la cual distribuida de forma simétrica sobre la superficie implica que a cada viga se traspasa la mitad de la sobrecarga total aplicada. La carga distribuida por la plataforma de carga esta presente del inicio del tercer ciclo y corresponde al primer punto en el cual se registra la señal de los transductores dispuestos. Por lo cual la carga distribuida sobre cada viga JOISTEC corresponde a 15,54[kgf/m] en el inicio del tercer ciclo. Página 29 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Considerando lo anterior la carga distribuida teórica aportada por los cubos de hormigón para alcanzar al menos el nivel asociado teóricamente al colapso en cada una de las vigas tiene que ser 350,93[kgf/m], es decir que para la probeta en su conjunto (2 vigas) la carga distribuida total que se debe aplicar mediante cubos de hormigón corresponde a 701,86[kgf/m]. Considerando los elementos de carga, la configuración que más se aproxima al valor necesario corresponde a disponer 38 cubos de hormigón de 20[cm] de arista (peso unitario 18,58[kgf]) distribuidos homogéneamente sobre la superficie de carga por metro lineal. La carga distribuida real aportada en forma exclusiva por los cubos es de 706,04[kgf/m] para la probeta y por lo tanto de 353,02[kgf/m] para cada viga JOISTEC. Con la configuración descrita la carga distribuida real que se aplicará al menos sobre cada una de las vigas JOISTEC 50K3 que componen el sistema será de 368,56[kgf/m]. Es importante señalar que en este ciclo no existe una carga distribuida máxima fija, dado el objetivo de este último ciclo, pero si la carga distribuida aplicada debe ser al menos igual al menos a la carga distribuida teórica de colapso, a menos que la probeta colapsara antes que se aplicara dicha carga. El nivel máximo de sobrecarga que se podrá aplicar estará relacionado con la factibilidad técnica del ensayo, de los elementos de carga y de las condiciones de seguridad señaladas por DICTUC y acordadas con el mandante. En el ciclo se utilizó como unidad de control para la distribución de la carga aplicada, mediante los cubos de hormigón, el área conformada por el ancho total de la plataforma, es decir 1,6[m] y un metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. En cada una de las áreas de control se disponen los cubos de hormigón de 15[cm] de arista, para la sobrecarga asociada teóricamente al colapso la cantidad total de cubos es de 456 cubos distribuidos sobre toda la longitud de la probeta. La secuencia del proceso de carga y de monitoreo de las deformaciones en todos los puntos señalados en la Sección 3.3 se realiza según la siguiente metodología: (i) con la probeta con exclusivamente el sistema de la plataforma de carga instalado se registra la señal de todos los transductores instalados, dicho punto corresponde al punto inicial del tercer ciclo (ii) se disponen los cubos de hormigón sobre la superficie de la plataforma distribuidos en forma homogénea y simétrica respecto a las vigas del sistema por cada metro lineal en el sentido longitudinal de la probeta. Para este ciclo se consideró aplicar parejas de cubos sobre cada metro lineal hasta alcanzar el mecanismo de falla o colapso, por ejemplo si se considera la sobrecarga de colapso teórica se tiene del orden de 19 puntos intermedios. En cada uno de los puntos intermedios se registra la señal de todos los transductores dispuestos y (iii) se continúa con el proceso de carga hasta que se produzca el colapso, mecanismo de falla total o local o se determine por razones técnicas o de seguridad por parte de DICTUC la finalización del ensayo. Este ciclo no tiene asociado necesariamente un proceso de descarga, por lo cual el retiro de los cubos de la probeta colapsada podrá ser realizado sin una secuencia establecida y sin registro de deformaciones. En la Fotografía 3.4.13 se muestra una vista de una configuración para un punto intermedio de sobrecarga del tercer ciclo, el cual es levemente superior a la carga máxima del segundo ciclo y en la Fotografía 3.4.14 se presenta una vista de una configuración de sobrecarga intermedia, que corresponde a un nivel que es superior a la sobrecarga máxima del segundo ciclo y que se encuentra más próximo a la sobrecarga teórica de colapso. Mayores detalles y fotografías asociadas a la condición de sobrecarga máxima aplicada y colapso en cada una de las probetas serán presentados en el siguiente Capitulo del presente informe. Página 30 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 3.4.13: Vista general de la configuración de un punto intermedio del proceso de carga del tercer ciclo con la ubicación y distribución de la sobrecarga aplicada sobre la probeta. Este punto es levemente superior a la condición de sobrecarga máxima del segundo ciclo. 4.- Fotografía 3.4.14: Vista general de la configuración de un punto intermedio del proceso de carga del tercer ciclo con la ubicación y distribución de la sobrecarga aplicada sobre la probeta. Este punto es significativamente mayor que la condición de sobrecarga máxima y se encuentra más cercano a la sobrecarga teórica de colapso RESULTADOS OBTENIDOS. Una vez finalizado los ensayos, se procedió a procesar y analizar toda la información obtenida de cada una de las pruebas realizadas en terreno. La mayoría de los resultados de los ensayos de flexión realizados a tres probetas conformadas por dos vigas JOISTEC modelo 50K3 cada una, simplemente apoyadas y con una luz libre de 12[m] se presentan en forma numérica mediante tablas de resultados con los parámetros de mayor interés y en forma gráfica mediante curvas de comportamiento. Además se describen algunas condiciones observadas durante la ejecución de los ensayos y el mecanismo de falla o colapso. En las tres probetas ensayadas la metodología implementada para las pruebas se desarrolló en general sin inconvenientes y de acuerdo a lo que estaba planificado. En las tres probetas ensayadas el primer y segundo ciclo de carga – descarga fue desarrollado en su totalidad según la descripción entregada en la Sección 3.4 del presente informe y en ninguno de dichos ciclos se produjo el colapso parcial o total de las vigas JOISTEC o de alguno de los componentes de las probetas. Una vez alcanzada la carga máxima del primer y segundo ciclo y finalizado el ciclo completo se realizó una inspección visual general de la probeta, en la cual no se observó ningún indicio de falla evidente o de daños en la probeta en general y tampoco en las dos vigas JOISTEC con sus elementos que la conforman y conexiones. Respecto a la ejecución del tercer ciclo en las tres probetas fue desarrollado también según lo planificado e indicado en la Sección 3.4 y en todos los casos la sobrecarga máxima aplicada en cada una de las vigas JOISTEC 50K3 fue superior a la sobrecarga teórica de colapso indicada por el mandante para la viga. En los tres casos, con algunas diferencias, se produjo el colapso de la probeta, los mecanismos y detalles de estos serán presentados más adelante. Página 31 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 En la Tabla 4.1 se presenta aspectos relacionados con las cargas distribuidas asociadas al ensayo, en particular se tiene que en la zona izquierda de esta tabla se presenta los criterios teóricos utilizados para determinar la sobrecarga a aplicar en cada uno de los ciclos y en la zona central y hacia el costado derecho de la tabla, se indica el nombre asignado a cada probeta, los valores de carga distribuida teórica a aplicar (este parámetro se ha denominado como CDT) sobre una viga JOISTEC, los valores de carga distribuida efectiva aplicados sobre cada una de las vigas JOISTEC (este parámetro se ha denominado como CDE), además se presenta el resultados de la relación entre el parámetro denominado como CDE y CDT, el cual es un indicador porcentual de la existencia de superávit (valores positivos) o de déficit (valores negativos) de la carga distribuida efectiva aplicada respecto a la carga teórica. Tabla 4.1. Resumen de cargas distribuidas teóricas y cargas distribuidas efectivamente aplicadas en los ensayos de las probetas conformados por vigas JOISTEC 50K3. Sistema Luz de Ensayo Probeta [cm] Carga Carga Condición Teórica Carga Distribuida Distribuida Distribuida Diferencia Asociada a la Residual Aplicada Teórica a Efectiva Porcentual Ciclo de Deformación por Joistec Aplicar por Aplicada por (CDE/CDT) Carga Central Esperada (Final Ciclo) para carga Máxima Joistec (CDT) Joistec (CDE) del Ciclo [kgf/m] [kgf/m] [%] [kgf/m] Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-01 50K3 1200 GA-EF-CD-J50K3-12m-02 GA-EF-CD-J50K3-12m-03 L/360 100,0 99,15 -0,85 15,54 Ciclo 2 L/240 150,0 149,56 -0,30 15,54 Ciclo 3 No Aplica 366,47 461,46 25,92 N/A Ciclo 1 L/360 100,0 99,15 -0,85 15,54 Ciclo 2 L/240 150,0 149,56 -0,30 15,54 Ciclo 3 No Aplica 366,47 429,72 17,26 N/A Ciclo 1 L/360 100,0 99,15 -0,85 15,54 Ciclo 2 L/240 150,0 149,56 -0,30 15,54 Ciclo 3 No Aplica 366,47 480,04 30,99 N/A Utilizando la información presentada en la tabla anterior se tiene que tanto para el primer y segundo ciclo la carga distribuida efectiva o real aplicada sobre una viga JOISTEC es prácticamente la misma que la magnitud de la carga distribuida teórica, siendo la efectiva levemente inferior respecto a la teórica (en ambos casos con diferencias porcentuales menores al 1%). Respecto al tercer ciclo en las tres probetas la carga distribuida efectiva aplicada sobre una viga JOISTEC es superior respecto a la carga distribuida teórica asociada al colapso informada por el mandante. Este superávit en las tres probetas para la carga distribuida efectiva de colapso determinada en los ensayos respecto a la carga distribuida teórica de colapso no es totalmente uniforme, con diferencias porcentuales que varían entre un valor mínimo de 17,26% hasta un valor máximo de 30,99%, con un valor promedio de 24,72%. En el análisis de las deformaciones experimentada por la probeta en cada uno de los tres ensayos realizados se tiene que hacer la diferenciación entre lo que se consideró como deformación vertical absoluta y una deformación vertical neta o relativa. Estos parámetros están presentes en los puntos de medición directos de la viga, es decir los que se ubican en el cordón inferior de cada una de las vigas JOISTEC. Para el caso de la deformación vertical absoluta corresponde a la registrada en forma directa mediante los transductores en cada uno de los puntos de medición y que por lo tanto incluye el eventual aporte de la deformación de los apoyos. Para el caso de la Página 32 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 deformación vertical neta o relativa corresponde a la que se obtiene en los puntos de medición ubicados en el tramo de la luz libre sin considerar el efecto de las deformaciones verticales absolutas que eventualmente se pueden registrar en los apoyos. Para cada uno de los puntos de medición de deformaciones verticales ubicados directamente en las vigas, en el vano de la probeta, es decir en los puntos asociados a L/4 y a L/2, la deformación neta vertical neta se obtiene mediante el siguiente calculo: la diferencia entre la deformación vertical absoluta medida en el punto específico y el promedio aritmético de las dos deformaciones verticales absolutas de los apoyos. En la Figura 4.1 se presenta un esquema en donde se explica el funcionamiento de los parámetros antes descritos. A C B δabs A δabs B δabs C δneta C δabs = Deformación absoluta. δneta = Deformación Neta Deformación Neta punto C = Deformación Absoluta punto C menos promedio de la deformación absoluta de los apoyos A y B. δnetaC = δabsC – [(δabsA+ δabsB)/2] Figura 4.1. Esquema explicativo de los parámetros relacionados con deformaciones absolutas y deformaciones netas En la Tabla 4.2 se presenta los resultados para las deformaciones verticales absolutas registradas en cada uno de los puntos de medición implementados en las probetas ensayadas. En particular las deformaciones absolutas reportadas en dicha tabla están asociadas a la carga máxima aplicada en cada uno de los ciclos y a la condición residual finalizado cada uno de los ciclos, si corresponde. En la Tabla 4.2 se presentan para cada una de las probetas y para cada uno de los ciclos los dos tipos de deformaciones verticales absolutas antes descrita para los apoyos de la probeta y para los puntos de medición que se ubican directamente en las vigas en el sector del vano (puntos intermedios). Para referenciar e identificar cada uno de los puntos de medición en la tabla se señala si corresponde a deformaciones asociadas a los apoyos o puntos intermedios de la viga, a su vez para los puntos de medición directa sobre cada viga se indica si esta relacionado a la condición L/4 o L/2 y en conjunto con esto se indica la ubicación respecto a los puntos cardinales de acuerdo a la ubicación de la probeta. Esto último se encuentra descrito más en detalle en la Sección 3.3, específicamente en la Figura 3.3.1, por lo cual para mayores referencias ver dicha parte del presente informe. En el caso que en la tabla aparezca la sigla N/A para las deformaciones residuales significa que no aplica debido a que no se tiene registro de dichas deformaciones producto que no se realizó un ciclo de descarga por el colapso de la probeta. Página 33 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Tabla 4.2. Resumen de deformaciones verticales absolutas para carga máxima y residuales registradas en cada uno de los ciclos en los ensayos de los sistemas conformados por vigas JOISTEC 50K3. Ciclo de Carga Probeta Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-01 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-02 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-03 Ciclo 2 Ciclo 3 Deformación Vertical Absoluta Medida en Apoyos Para Carga Máxima del Ciclo Deformación Vertical Residual Absoluta Medida en Apoyos Final del Ciclo Apoyo Poniente (L=0) [mm] Apoyo Oriente (L=1200cm) [mm] Apoyo Poniente (L=0) [mm] 1,81 0,84 0,89 2,59 4,98 1,69 2,31 3,56 1,33 1,92 4,20 1,15 2,18 0,90 1,25 2,18 0,97 1,35 2,75 1,02 N/A 0,60 0,78 N/A 0,35 1,92 N/A Deformación Vertical Absoluta Deformación Vertical Residual Medida en Puntos Intermedios en Absoluta Medida en Puntos cada Joistec para Carga Máxima del Intermedios en cada Joistec Final Ubicación Ciclo del Ciclo Referencial L/4 L/4 L/2, Apoyo L/2 Central L/4 Oriente L/4 Oriente Joistec Poniente Poniente Central Oriente (L=600cm) (L=900cm) (L=900cm) (L=300cm) (L=300cm) (L=600cm) (L=1200cm) [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] 0,80 0,83 N/A 0,62 0,91 N/A 0,76 1,35 N/A Norte 13,37 25,38 15,93 1,62 2,58 3,35 Sur 17,98 30,47 21,79 3,54 6,62 6,23 Norte 22,90 44,61 22,65 1,94 3,29 3,91 Sur 27,14 52,63 32,86 3,71 15,32 6,42 Norte 82,51 136,00 74,39 N/A N/A N/A Sur 91,46 149,10 106,72 N/A N/A N/A Norte 19,95 27,03 18,16 0,65 1,52 0,64 Sur 16,91 28,87 19,93 2,40 0,70 0,74 Norte 30,00 44,14 26,05 0,96 13,92 0,88 Sur 25,84 42,98 29,83 2,86 2,57 1,36 Norte 129,00 192,81 96,25 N/A N/A N/A Sur 83,42 120,71 94,22 N/A N/A N/A Norte 16,05 29,98 15,97 2,13 4,77 2,34 Sur 16,14 28,30 18,52 1,92 4,88 3,03 Norte 24,39 45,31 24,17 2,44 6,38 2,88 Sur 24,61 42,98 28,13 2,00 6,75 5,38 Norte 116,81 249,40 120,57 N/A N/A N/A Sur 113,05 191,44 123,33 N/A N/A N/A En la Tabla 4.2 se observa que en las tres probetas ensayadas se registraron deformaciones absolutas en los apoyos del sistema, pero las cuales son leves y de baja magnitud respecto a las deformaciones registradas en el vano de las vigas. Estas deformaciones existen en los tres ciclos y en cada ciclo experimentan un leve aumento respecto a la condición del ciclo anterior. En la Tabla 4.3 se presenta los resultados para las deformaciones verticales netas calculadas en cada uno de los puntos de medición implementado directamente en las vigas en el sector del vano (puntos intermedios), obtenidas mediante la metodología que se explicó anteriormente y según la cual se excluye la deformación vertical registrada en los apoyos. En particular las deformaciones netas reportadas en ésta tabla están asociadas a la carga máxima aplicada en cada uno de los ciclos y a la condición residual finalizado cada uno de los ciclos, si corresponde. La deformación vertical neta se obtiene en los puntos intermedios monitoreados en ambas vigas, asociados a la ubicación de L/4 o L/2. Para referenciar e identificar cada uno de los puntos de medición en la Tabla 4.3 se procede de idéntica forma a la utilizada en la Tabla 4.2, explicada con anterioridad. En la Tabla 4.3 se encuentra destacada las celdas de la deformación vertical neta del punto central de las vigas asociado a la carga máxima de cada ciclo realizado, dado que corresponden a un parámetro de interés específico y que está directamente relacionado con los criterios de control del ensayo. Página 34 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Tabla 4.3. Resumen de deformaciones verticales netas para carga máxima y residuales registradas en cada uno de los ciclos en los ensayos de los sistemas conformados por vigas JOISTEC 50K3 Probeta Ciclo de Carga Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-01 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-02 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-03 Ciclo 2 Ciclo 3 Deformación Vertical Neta Medida en Puntos Intermedios en cada Joistec para Carga Máxima del Ciclo Ubicación Referencial L/4 Poniente Joistec (L=300cm) Deformación Vertical Neta Residual Medida en Puntos Intermedios en cada Joistec Final del Ciclo L/2 Central (L=600cm) L/4 Oriente (L=900cm) [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] Norte 12,04 24,05 14,60 0,77 1,73 2,51 Sur 16,65 29,14 20,46 2,70 5,78 5,39 Norte 21,03 42,74 20,78 1,02 2,37 2,98 L/4 Poniente L/2, Central (L=300cm) (L=600cm) L/4 Oriente (L=900cm) Sur 25,28 50,77 30,99 2,78 14,39 5,50 Norte 78,93 132,41 70,81 N/A N/A N/A Sur 87,87 145,52 103,13 N/A N/A N/A Norte 18,66 25,74 16,87 0,03 0,91 0,03 Sur 15,62 27,58 18,63 1,79 0,09 0,13 Norte 28,22 42,35 24,27 0,11 13,07 0,04 Sur 24,06 41,20 28,05 2,02 1,72 0,52 Norte 126,13 189,95 93,38 N/A N/A N/A Sur 80,55 117,84 91,36 N/A N/A N/A Norte 14,90 28,83 14,82 1,57 4,22 1,79 Sur 14,99 27,15 17,37 1,36 4,33 2,47 Norte 22,76 43,68 22,54 1,86 5,80 2,30 Sur 22,97 41,35 26,49 1,42 6,17 4,80 Norte 113,34 245,93 117,10 N/A N/A N/A Sur 109,58 187,97 119,86 N/A N/A N/A En las Tablas 4.2 y 4.3 se observa que como era lo esperable, en los tres ciclos realizados en las tres probetas se tiene que la mayor deformación vertical, tanto absoluta como neta, para las cargas máximas se produce en el punto central de ambas vigas JOISTEC. También en ambas tablas se observa que tanto en el primero como en el segundo ciclo se registraron niveles de deformación absoluta y neta residual, las cuales no presentan un patrón muy definido. Para el caso de las deformaciones netas residuales en el punto central se observa que para el primer ciclo existen valores diversos entre las probetas e incluso entre las vigas de una misma probeta, se presentan variaciones del orden de 3% a un 19% respecto a la deformación neta central máxima del ciclo. Para el caso del segundo ciclo la situación es similar, aumentando la magnitud de las deformaciones residuales e incrementándose la variabilidad, la cual esta entre un 4% a un 30% de la deformación neta central máxima del ciclo. Se recuerda que tanto para el primer y segundo ciclo el nivel de deformación residual no esta asociado a un nivel nulo de sobrecarga (como fue el inicio del ensayo), dicho nivel tiene asociado el nivel de carga distribuida por cada viga JOISTEC que aporta la plataforma de carga que corresponde a 15,54[kgf/m]. Página 35 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 A continuación se presenta los principales resultados obtenidos para cada una de las probetas ensayadas mediante curvas de comportamiento, las cuales utilizan como parámetros la carga distribuida efectiva aplicada en las probetas y las deformaciones verticales netas calculadas para cada punto de monitoreo en las vigas. Para cada una de las probetas se presenta en forma agrupada y en el mismo orden los siguientes gráficos: Gráfico con las curvas de comportamiento de Carga Distribuida Aplicada por JOISTEC en [kgf/m] versus Deformación Vertical Neta a L/4 en [mm]. En este gráfico se presentan un total de cuatro curvas asociadas a los dos puntos de medición de deformaciones ubicados en los L/4 de las dos vigas que componen el sistema. Para este caso se tienen los Gráficos 4.1, 4.5 y 4.9 para las probetas GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03, respectivamente. Gráfico con las curvas de comportamiento de Carga Distribuida Aplicada por JOISTEC en [kgf/m] versus Deformación Vertical Neta a L/2 en [mm]. En este gráfico se presentan un total de dos curvas asociadas al punto central de medición de deformaciones ubicados en las dos vigas que componen el sistema. Para este caso se tienen los Gráficos 4.2, 4.6 y 4.10 para las probetas GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03, respectivamente. Gráfico con las curvas de comportamiento de Carga Distribuida Aplicada por JOISTEC en [kgf/m] versus Deformación Vertical en Apoyos [mm]. En este gráfico se presentan un total de dos curvas de deformación absoluta asociadas a los dos puntos de medición de deformaciones ubicados en los dos apoyos de la probeta. Para este caso se tienen los Gráficos 4.3, 4.7 y 4.11 para las probetas GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03, respectivamente. Gráfico que básicamente presenta un perfil de las deformaciones neta en el sentido longitudinal de las vigas, asociadas a las cargas máximas de los tres ciclos para ambas vigas JOISTEC. Para este caso se tienen los Gráficos 4.4, 4.8 y 4.12 para las probetas GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02, GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03, respectivamente. Página 36 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical Neta en L/4 Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 01 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 461.46 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Neta Norte - Poniente (3m) Deformación Neta Norte - Oriente (9m) Deformación Neta Sur - Poniente (3m) Deformación Neta Sur - Oriente (9m) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical Neta [mm] Grafico 4.1: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical Neta en L/4 Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical Neta en L/2 Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 01 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 461.46 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Neta Sur (L/2=6m) Deformación Neta Norte (L/2=6m) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical Neta [mm] Gráfico 4.2: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical Neta en L/2 Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01 Página 37 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical en Apoyos Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 01 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 461.46 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Apoyo Poniente Deformación Apoyo Oriente 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical [mm] Gráfico 4.3: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical en Apoyos Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01 Deformación Vertical Neta [mm] Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Perfil de Deformaciones Netas Sentido Longitudinal para ambas Joiestec bajo Carga Maxima por Ciclo. Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 01 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo 1 Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo 1 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo 2 Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo 2 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo q máximo Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo q máximo 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 0 300 600 900 1200 Longitud en el sistema Joistec [cm] Gráfico 4.4: Perfil de Deformaciones Netas Sentido Longitudinal para ambas JOISTEC bajo carga Máxima por Ciclo. Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 01 Página 38 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical Neta en L/4 Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 02 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 429.72 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Neta Norte - Poniente (3m) Deformación Neta Norte - Oriente (9m) Deformación Neta Sur - Poniente (3m) Deformación Neta Sur - Oriente (9m) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical Neta [mm] Gráfico 4.5: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical Neta en L/4 Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical Neta en L/2 Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 02 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 429.72 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Neta Sur (L/2=6m) Deformación Neta Norte (L/2=6m) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical Neta [mm] Gráfico 4.6: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical Neta en L/2 Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02 Página 39 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical en Apoyos Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 02 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 429.72 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Apoyo Poniente Deformación Apoyo Oriente 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical [mm] Gráfico 4.7: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical en Apoyos Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02 Deformación Vertical Neta [mm] Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Perfil de Deformaciones Netas Sentido Longitudinal para ambas Joiestec bajo Carga Maxima por Ciclo. Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 02 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo 1 Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo 1 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo 2 Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo 2 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo q máximo Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo q máximo 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 0 300 600 900 1200 Longitud en el sistema Joistec [cm] Gráfico 4.8: Perfil de Deformaciones Netas Sentido Longitudinal para ambas JOISTEC bajo carga Máxima por Ciclo. Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 02 Página 40 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical Neta en L/4 Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 03 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 480.04 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Neta Norte - Poniente (3m) Deformación Neta Norte - Oriente (9m) Deformación Neta Sur - Poniente (3m) Deformación Neta Sur - Oriente (9m) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical Neta [mm] Gráfico 4.9: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical Neta en L/4 Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical Neta en L/2 Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 03 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 480.04 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Neta Sur (L/2=6m) Deformación Neta Norte (L/2=6m) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical Neta [mm] Gráfico 4.10: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical Neta en L/2 Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03 Página 41 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Curva Carga Distribuida Aplicada por Joistec vs. Deformación Vertical en Apoyos Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 03 600 q ciclo 1 = 99.15 [Kgf/m] q ciclo 2 = 149.56 [Kgf/m] q máximo = 480.04 [Kgf/m] Carga Distribuida por Joistec 50K3, q [Kgf/m] 550 500 Deformación Apoyo Poniente Deformación Apoyo Oriente 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Deformación Vertical [mm] Gráfico 4.11: Curva carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs Deformación Vertical en Apoyos Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03 Deformación Vertical Neta [mm] Ensayo de Flexión de Sistema JOISTEC 50K3 Perfil de Deformaciones Netas Sentido Longitudinal para ambas Joiestec bajo Carga Maxima por Ciclo. Probeta GA - EF - CD - J50K3 - 12m - 03 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo 1 Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo 1 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo 2 Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo 2 Perfil de Deformaciones Joistec Norte - Ciclo q máximo Perfil de Deformaciones Joistec Sur - Ciclo q máximo 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 0 300 600 900 1200 Longitud en el sistema Joistec [cm] Gráfico 4.12: Perfil de Deformaciones Netas Sentido Longitudinal para ambas JOISTEC bajo carga Máxima por Ciclo. Probeta GA – EF – CD – J50K3 – 12m – 03 Página 42 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Del análisis de las curvas de comportamiento presentadas en los distintos gráficos se puede indicar lo siguiente: Se observa en las tres probetas que las curvas de comportamiento de carga distribuida vs deformación de los puntos que son monitoreados muestran para el primer y segundo ciclo de carga un comportamiento global de tipo lineal. De todas maneras, como fue indicado antes, en ambos ciclos se registraron deformaciones netas residuales. El comportamiento global de tipo lineal predomina en gran parte del desarrollo de tercer ciclo y por lo tanto también en gran parte del ensayo. Se observa que los cambios de rigidez en las curvas de comportamiento que indican una incursión en el rango no lineal se presentan para valores de carga distribuida que son cercanas a la carga distribuida máxima aplicada asociada al mecanismo de falla. Este comportamiento de tipo no lineal se presentó en todas las probetas ensayadas, siendo en algunos casos más evidente. Este tipo de comportamiento es posible observarlo tanto en las curvas de comportamiento asociadas a las deformaciones de los puntos ubicados en los L/4 como en las curvas de comportamiento asociadas a la deformación neta del punto central, pero como era esperable en estas últimas es mucho mas evidente el efecto descrito. En las probetas GA–EF–CD–J50K3–12m–01 y GA–EF–CD–J50K3–12m–03 se observa en términos generales que el comportamiento no lineal comienza con una deformación vertical neta central del orden de 120[mm], lo que esta asociado a una relación de L/100. En tanto que en la probeta GA–EF–CD–J50K3– 12m–02 el inicio del comportamiento no lineal comienza en un valor levemente superior a los 100[mm], lo que esta asociado a una relación de L/120. La Tabla 4.4 tiene como objetivo mostrar la contrastación entre los valores para la deformación central esperados teóricamente y los valores obtenidos para la deformación neta en el mismo punto. En esta tabla 4.4 se presenta la condición teórica para la deformación central (L/2) asociada a las cargas máximas del primer y segundo ciclo y el valor numérico que esto implica de acuerdo a la luz de ensayo (para la configuración ensayada 33.33[mm] para la condición L/360 y 50[mm] para la condición L/240) y se presenta los resultados obtenidos para la deformación vertical neta central (L/2) para las dos vigas, asociados a las cargas máximas de los tres ciclos ejecutados en los ensayos. Además se presentan los resultados de la contrastación realizada entre la deformación vertical neta central obtenida de los ensayos, respecto a la deformación vertical teórica central esperada en cada una de las vigas, para el primer y segundo ciclo. Para esto se presentan dos aspectos, la diferencia numérica entre la deformación neta calculada con datos medidos en el ensayo y el valor de la deformación vertical teórica y el cálculo de la diferencia porcentual para los parámetros antes señalados, las deformaciones utilizadas están asociadas al punto central y a la carga máxima del ciclo. Para ambos casos un valor negativo indica que la deformación vertical neta obtenida con datos del ensayo es menor que la deformación teórica esperada y un valor positivo implica la condición contraria. Para identificar la viga en la tabla se hace uso de los puntos cardinales, al igual que en tablas anteriores. En el caso del tercer ciclo, para la contrastación, existe la sigla N/A (no aplica) ya que el mandante no proporcionó una deformación teórica de colapso. Página 43 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Tabla 4.4. Relación entre las deformaciones verticales teóricas esperadas y las deformaciones verticales netas en el punto central de cada viga JOISTEC 50K3 para la carga máxima de cada ciclo Probeta Luz de Ensayo Ciclo de Carga [cm] Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-01 1200 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-02 1200 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 1 GA-EF-CD-J50K3-12m-03 1200 Ciclo 2 Ciclo 3 Deformación Vertical Deformación Vertical Condición Diferencia entre Diferencia Porcentual Teorica en Punto Neta Medida en Punto Teorica Asociada Deformación Medida y entre Deformación Ubicación Central de una Central de Joistec para a la Deformación Referencial Joistec para Carga Carga Máxima del Ciclo Deformación Teórica Medida y Deformación Central Esperada Esperada Teórica Esperada Joistec Máxima del Ciclo L/2 (L=600cm) para carga Máxima del Ciclo [mm] [mm] [mm] [%] L/360 L/240 No Aplica L/360 L/240 No Aplica L/360 L/240 No Aplica Norte Sur Norte Sur Norte Sur Norte Sur Norte Sur Norte Sur Norte Sur Norte Sur Norte Sur 33,33 50,00 No Calculada 33,33 50,00 No Calculada 33,33 50,00 No Calculada 24,05 -9,28 -27,84 29,14 -4,19 -12,58 42,74 -7,26 -14,53 50,77 0,77 1,53 132,41 N/A N/A 145,52 N/A N/A 25,74 -7,60 -22,79 27,58 -5,75 -17,26 42,35 -7,65 -15,29 41,20 -8,80 -17,60 189,95 N/A N/A 117,84 N/A N/A 28,83 -4,50 -13,50 27,15 -6,18 -18,54 43,68 -6,32 -12,65 41,35 -8,65 -17,30 245,93 N/A N/A 187,97 N/A N/A En la Tabla 4.4 se puede observar que prácticamente en todos los casos para el primer y segundo ciclo la deformación vertical neta en el punto central de las vigas JOISTEC 50K3 es menor que el valor asociado para la deformación vertical teórica. Si se considera el valor promedio entre las deformaciones netas de los puntos centrales de las dos vigas que conforman cada probeta, se tiene que para el primer ciclo en las tres probetas ensayadas se observa una leve similitud entre ellas. Al considerar las tres probetas se tiene que en promedio las deformaciones netas centrales son un 18,8% menor que las establecidas en forma teórica. En tanto que al hacer el mismo procedimiento para el segundo ciclo se observa que la similitud entre los promedio no es tan marcada, en especial por los resultados obtenidos en la primera probeta, pero de igual manera al considerar las tres probetas, se tiene que en promedio las deformaciones netas centrales son un 12,6% menor que las establecidas en forma teórica. En las Tablas 4.3 y 4.4 y los gráficos de los perfiles longitudinales de deformaciones netas de las probetas se observa que los niveles de deformación vertical neta del punto central asociadas a la carga distribuida de colapso fueron de magnitudes importantes en las dos vigas JOISTEC 50K3 que conforman cada probeta. En todos los casos se superó el nivel de deformación asociado a una relación de L/100. En particular se tiene que si para cada probeta se obtiene el valor promedio entre las dos deformaciones verticales neta central de cada viga JOISTEC asociadas al colapso se obtienen relaciones para la primera probeta de L/86, para la segunda probeta de L/78 y para la tercera probeta de L/55, con un valor promedio para este tipo de relación de L/73. Es posible que la relación para la primera probeta este sobrestimado, dado que la deformación máxima central registrada probablemente se encuentre subestimada producto de la condición de permanencia de la sobrecarga máxima aplicada sin registro de deformaciones. Si se considera sólo los resultados obtenidas para las probetas GA–EF–CD–J50K3–12m–02 y GA– Página 44 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 EF–CD–J50K3–12m–03, en las cuales la se cuenta con la deformación vertical neta central que está directamente asociada al colapso, se tiene que una relación promedio sería de L/65. Se observó que el mecanismo de falla presentado en las probetas GA–EF–CD–J50K3–12m–01 y GA–EF–CD– J50K3–12m–03 son similares entre si, pero aparentemente con algunas diferencias en el tipo de solicitación que lo origina. El mecanismo de falla que se presentó en la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–02 tiene características diferentes al de las otras dos probetas. A continuación se presenta una descripción de los mecanismos de falla de cada una de las probetas y de las condiciones particulares asociadas a cada uno de los ensayos que tienen directa relación con el colapso. Probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–01: en esta probeta se alcanza un nivel de carga distribuida en cada una de las JOISTEC que es un 30,82% mayor que la carga distribuida teórica de colapso esperada para cada JOISTEC, sin que se produzca el colapso de la probeta. Dado el nivel de sobrecarga aplicada (mayor a la teórica), la deformación significativa experimentadas por las vigas y que las condiciones de terreno no permitían de manera segura seguir evaluando la condición de la probeta mediante una inspección visual y aplicar mayores niveles de carga, principalmente por el hecho de que la iluminación era muy limitada por la hora (aproximadamente 20:30), se decidió dejar la probeta con la carga distribuida máxima aplicada hasta el día siguiente y evaluar un posible colapso debido a la acción de dicha carga máxima en forma permanente por una lapso de tiempo considerable. Este procedimiento se realizó sin el registro de las deformaciones de la probeta. A pesar que no se había producido el colapso de la probeta, pero dado los niveles de deformación existentes se considera que el mecanismo de falla se debe a una condición de serviciabilidad. A partir de lo observado en los ensayos y en las curvas de comportamiento se observa signos de un nivel inicial de fluencia y plastificación de la probeta con un leve aumento de la deformación bajo carga constante. En el transcurso de la noche se produjo un sismo de mediana intensidad registrado en la zona central, en el instante en que ocurrió el sismo no se encontraba personal de ninguna empresa en la zona de ensayo y tampoco se tuvo registro de las deformaciones experimentadas por la probeta, pero a pesar de esto, el sismo es la causa más probable del colapso que se observó en la probeta en las primeras horas del día siguiente. Debido a esta condición no fue posible verificar el mecanismo de colapso debido exclusivamente a una condición estática. La Figura 4.2 muestra una vista del informe emitido por el Departamento de Geofísica de la U. de Chile con las características del sismo. El mecanismo de falla observado en el colapso corresponde al pandeo local del cordón superior por compresión debido a flexión en la zona central de ambas vigas, dicho efecto se presente preferentemente en uno de los perfiles L que conforma el cordón y en el ala horizontal para cada uno de los puntos en los cuales se produce este tipo de falla. La falla descrita anteriormente se presenta con mayor intensidad en la viga sur. También se produjo un importante alabeo (deformación horizontal en al menos dos puntos con sentidos opuestos) del cordón superior en la zona central de ambas vigas (en la misma zona del pandeo), específicamente entre la ubicación de la cruceta central transversal y la línea de puntales horizontales que se ubica a continuación de la cruceta central hacia el oriente (a aproximadamente 2 metros). Producto del descenso total de la probeta debido al colapso, sectores puntuales del cordón inferior se apoyaron directamente en elementos rígidos dispuestos en forma discreta sobre el terreno por motivos de seguridad ante un colapso brusco y frágil de la probeta, esta condición provocó la deformación vertical del cordón inferior en dichas zonas y el pandeo de los puntales verticales y diagonales de la celosa central en el caso que se apoyaran directamente sobre estos elementos, producto de la reacción vertical y los esfuerzos de compresión impuestos, respectivamente. No se observaron problemas en los apoyos y tampoco se observaron daños evidentes en puntos de soldaduras, ya sea entre puntales verticales y diagonales con los Página 45 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 cordones longitudinales como entre los puntos de conexión mediante soldadura de los perfiles ángulos que conforman los cordones longitudinales. Figura 4.2. Informe de sismo de mediana intensidad que afecto la zona central de Chile y al cual estuvo afecta la probeta 1 bajo carga máxima. (Fuente: ssn.dgf.uchile.cl/). En esta probeta antes de iniciar los ensayos se realizó el reforzamiento de algunos de los cordones de soldadura de unión entre los perfiles ángulo que conforman el cordón longitudinal superior e inferior. En las Fotografías 4.1 y 4.2 se muestra la condición de la probeta con la configuración de la carga distribuida máxima que se aplicó, la cual corresponde a la configuración existente al momento en que ocurrió el sismo de mediana intensidad y que eventualmente habría condicionado el colapso. En la Fotografía 4.3 se presenta una vista general de la condición de colapso de la probeta observada al día posterior de la carga. En las Fotografías 4.4 a 4.12 se presenta una secuencia con vistas generales y detalles del mecanismo de falla observado en esta probeta. Página 46 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 4.1: Vista general de la probeta 01 para la configuración de carga distribuida máxima aplicada. Condición existente al momento de ocurrir el sismo y que habría condicionado el colapso. Fotografía 4.2: Vista general de la probeta GA-EF-CD-J50K312m-01 para la configuración de carga distribuida máxima aplicada y con la cual el sismo encontró la probeta y habría condicionado el colapso. Fotografía 4.4: Detalle de la viga sur en su zona central, en Fotografía 4.3: Vista general de la condición de colapso de la donde se observa el pandeo local por compresión del cordón probeta 01, verificada al día posterior de aplicada la carga superior debido a la flexión y el alabeo significativo existente en (posterior al sismo ocurrido en la zona). dicha zona. Fotografía 4.5: Detalle de uno de los pandeos locales por Fotografía 4.6: Detalle de uno de los pandeos locales por compresión en el cordón superior, específicamente en la viga compresión en el cordón superior, específicamente en la viga sur, en el perfil ángulo exterior. sur, en el perfil ángulo interior. Página 47 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 4.7: Vista general del pandeo experimentado por los puntales verticales y diagonales del sector central de la viga producto de esfuerzos de compresión, debido al apoyo directo en elementos rígidos durante el descenso de la probeta. Fotografía 4.8: Vista general de la deformación vertical en el cordón inferior producto de la reacción vertical originada por el apoyo directo en un elemento rígido durante el descenso de la probeta. Fotografía 4.9: Vista general de uno de los apoyos de la Fotografía 4.10: Vista general lateral de la probeta GA-EF-CDprobeta, en estas zonas no se observó la existencia de daños o J50K3-12m-01 una vez retirada la totalidad de la sobrecarga problemas durante el ensayo y colapso del sistema. aplicada, con la condición posterior al colapso. Fotografía 4.11: Vista general en el sentido longitudinal de probeta 01 sin sobrecarga. Se destaca zona central de ambas vigas con alabeo en sentido horizontal del cordón superior de ambas vigas (en esta misma zona se produce el pandeo local). Fotografía 4.12: Detalle del cordón longitudinal superior de la viga sur en el sector central para el cual se aprecia el significativo alabeo en el sentido horizontal y las zonas de pandeo local por compresión debido a la flexión. Página 48 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–02: en esta probeta la carga distribuida efectiva en cada una de las JOISTEC que produce el colapso es un 21,83% mayor que la carga distribuida teórica de colapso esperada para cada JOISTEC. El mecanismo de falla observado en el colapso corresponde a una falla por rotura total de una zona de unión mediante soldadura específica del perfil ángulo interior del cordón longitudinal inferior de la viga norte por efecto de flexo-tracción. La falla se produce en la zona central de la viga, específicamente a un metro hacia el poniente del punto central de la viga, en dicho punto además coinciden la llegada y conexión del puntal vertical y de las dos diagonales de la celosía central. En detalle se observó que en el perfil en el cual se produjo la falla en el ala dispuesta en forma vertical en la zona directa de la ruptura existe un desgarro lateral del cordón de soldadura y que en el ala horizontal existe una ruptura prácticamente lineal ubicada debajo del cordón de soldadura, en dicha zona se evidencia la falta de penetración de soldadura en los perfiles a conectar. Se observó un inicio de falla en la soldadura de conexión entre el perfil del cordón longitudinal y la diagonal que llega directamente a la zona de la ruptura. A partir de lo observado en los ensayos y en las curvas de comportamiento se observa niveles iniciales de fluencia y plastificación de la probeta con aumento de la deformación bajo carga constante. En la viga sur y en el resto de la viga norte no se observaron otro tipo de fallas o daños. No se observaron problemas en los apoyos. En esta probeta no se observó ningún tipo de tratamiento adicional respecto a la condición original de fabricación. En las Fotografías 4.13 y 4.14 se muestra la condición de la probeta con la configuración de la carga distribuida máxima con la cual se produjo el colapso de la probeta. En las Fotografías 4.15 a 4.22 se presenta una secuencia con vistas generales y detalles del mecanismo de falla observado en esta probeta. Fotografía 4.13: Vista general de la probeta GA-EF-CD- Fotografía 4.14: Vista general lateral de la probeta GA-EF-CDJ50K3-12m-02 con la configuración de la carga distribuida J50K3-12m-02 con la configuración de la carga distribuida máxima con la que se produjo el colapso local de la probeta. máxima con la que se produjo el colapso local de la probeta. Página 49 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 4.15: Vista general de condición de la viga norte Fotografía 4.16: Vista general de uno de los apoyos de la con carga distribuida máxima que produce el colapso. El probeta, en estas zonas no se observó la existencia de daños o mecanismo de falla se produce en la zona de conexión problemas durante el ensayo y colapso del sistema. mediante soldadura de dos perfiles ángulo del cordón inferior Fotografía 4.17: Vista zona central de la viga norte, con círculo se destaca punto de ruptura del cordón inferior longitudinal en la conexión entre perfiles y con una flecha la ubicación de la cruceta central para ser utilizada como referencia. Fotografía 4.18: Detalle de la falla en el cordón inferior longitudinal de la viga norte, por rotura total en la zona de unión mediante soldadura en el perfil tipo ángulo interior por efecto de esfuerzo de flexo-tracción. Fotografía 4.19: Detalle de la zona directa de falla por ruptura en la conexión del perfil angular interior del cordón inferior, específicamente del ala vertical del perfil donde se observa que existe un desgarro lateral del cordón de soldadura. Fotografía 4.20: Detalle de la zona directa de falla por ruptura en la conexión del perfil angular interior del cordón inferior. En ala horizontal la ruptura es lineal, se evidencia falta de penetración de la soldadura en los perfiles a conectar. Página 50 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 4.21: Detalle de la zona directa de falla por ruptura en la conexión del perfil angular interior del cordón inferior, se presenta una vista frontal con la vista de las dos alas. En el ala horizontal la ruptura es lineal, se evidencia falta de penetración de la soldadura en dicha zona en los perfiles a conectar. Fotografía 4.22: Detalle de la zona directa de falla por ruptura en el perfil angular interior del cordón inferior, corresponde a una vista inferior del cordón donde se observa la ruptura prácticamente lineal en el ala horizontal y un inicio de falla en la soldadura de conexión entre el perfil del cordón longitudinal y la diagonal que llega directamente a la zona de la ruptura. Probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–03: en esta probeta la carga distribuida efectiva en cada una de las JOISTEC que produce el colapso es un 36,09% mayor que la carga distribuida teórica de colapso esperada para cada JOISTEC. El mecanismo de falla observado en el colapso se inicia en la viga norte seguido en forma inmediata por igual condición en la viga sur. El mecanismo observado corresponde al pandeo local del cordón superior por compresión debido a flexión en la zona central de ambas vigas, dicho efecto se presente preferentemente en uno de los perfiles L que conforma el cordón y en el ala horizontal para cada uno de los puntos en los cuales se produce este tipo de falla. La falla descrita anteriormente se presenta con mayor severidad en la viga norte. También se produjo un importante alabeo (deformación horizontal en al menos dos puntos con sentidos opuestos) del cordón superior en la zona central de ambas vigas (en la misma zona del pandeo), específicamente entre la ubicación de la cruceta central transversal y la línea de puntales horizontales que se ubica a continuación de la cruceta central hacia el poniente (a aproximadamente 2 metros). Producto del descenso total de la probeta debido al colapso, sectores puntuales del cordón inferior se apoyaron directamente en elementos rígidos dispuestos en forma discreta sobre el terreno, esta condición provocó la deformación vertical del cordón inferior en dichas zonas y el pandeo de los puntales verticales y diagonales de la celosa central en el caso que se apoyaran directamente sobre estos elementos, producto de la reacción vertical y los esfuerzos de compresión impuestos, respectivamente. A partir de lo observado en los ensayos y en las curvas de comportamiento se observa niveles iniciales de fluencia y plastificación de la probeta con aumento de la deformación bajo carga constante. No se observaron problemas en los apoyos y tampoco se observaron daños evidentes en puntos de soldaduras, ya sea entre puntales verticales y diagonales con los cordones longitudinales como entre los puntos de conexión mediante soldadura de los perfiles ángulos que conforman los cordones longitudinales. En esta probeta antes de iniciar los ensayos se realizó un proceso de reforzamiento de todos los cordones de soldadura de unión entre los perfiles ángulo que conforman el cordón longitudinal superior e inferior, mediante el aumento del material de aporte, respecto a la condición original de fabricación de las vigas JOISTEC. El mandante aclara que se realizaron para garantizar la penetración completa. Página 51 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 En las Fotografías 4.23 y 4.24 se muestra la condición de la probeta con la configuración de la carga distribuida máxima aplicada instantes previos al colapso de la probeta, se mantuvo esta carga por un lapso de tiempo, ya que según las condiciones observadas a nivel visual en las vigas y de manera instrumental hacían prever un inminente colapso con dicha la sobrecarga máxima aplicada en forma constante. En las Fotografías 4.25 y 4.26 se presenta la configuración con la carga distribuida máxima aplicada, pero en un instante posterior al momento en el cual ocurre el colapso total de la probeta. En las Fotografías 4.27 a 4.36 se presenta una secuencia con vistas generales y detalles del mecanismo de falla observado en esta probeta. Fotografía 4.23: Vista general de la probeta GA-EF-CDJ50K3-12m-03 desde el costado sur, con la configuración de la carga distribuida máxima aplicada, instantes previos al colapso de la probeta con idéntica sobrecarga. Fotografía 4.24: Vista general de la probeta GA-EF-CDJ50K3-12m-03 desde el costado norte, con la configuración de la carga distribuida máxima aplicada, instantes previos al colapso de la probeta con idéntica sobrecarga. Fotografía 4.26: Vista de la probeta con la configuración de Fotografía 4.25: Vista general de la probeta con la carga distribuida máxima aplicada, instantes posteriores al configuración de carga distribuida máxima aplicada, instantes colapso de la probeta. Se observa el colapso total de la viga posteriores al colapso de la probeta. norte, con pandeos locales y alabeos del cordón superior en la zona central y pandeos de los elemento de la celosía. Página 52 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 4.27: Detalle de la viga norte en su zona central, en donde se observa el pandeo local por compresión del cordón superior debido a la flexión y el alabeo significativo existente en dicha zona. Fotografía 4.28: Vista general del pandeo experimentado por los puntales verticales y diagonales del sector central de la viga producto de esfuerzos de compresión, debido al apoyo directo en elementos rígidos durante el descenso de la probeta. Fotografía 4.29: Vista de la deformación vertical en el cordón Fotografía 4.30: Vista general de uno de los apoyos de la inferior, producto de la reacción vertical por el apoyo directo en probeta, en estas zonas no se observó la existencia de daños o un elemento rígido durante el descenso de la probeta. problemas durante el ensayo y colapso del sistema. Fotografía 4.31: Vista general en el sentido longitudinal de probeta sin sobrecarga. Se destaca zona central de ambas vigas con alabeo en sentido horizontal y pandeo local por compresión del cordón superior en ambas vigas. Fotografía 4.32: Detalle del cordón longitudinal superior de la viga sur en el sector central para el cual se aprecia el significativo alabeo en el sentido horizontal y las zonas de pandeo local por compresión debido a la flexión. Página 53 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 Fotografía 4.34: Detalle del cordón longitudinal superior de la Fotografía 4.33: Detalle del cordón longitudinal superior de la viga norte en el sector central para el cual se aprecia el viga norte en el sector central para el cual se aprecia el significativo alabeo en el sentido horizontal y las zonas de significativo alabeo en el sentido horizontal. pandeo local severos por compresión debido a la flexión. Fotografía 4.35: Detalle de un pandeo local por compresión del cordón superior en la viga sur, específicamente en el perfil exterior y en el ala horizontal. Se observa que cercano a esta falla se ubica una soldadura de conexión del perfil, la cual no presenta daño evidente. Fotografía 4.36: Detalle de un pandeo local severo por compresión del cordón superior en la viga norte, específicamente en el perfil interior y en el ala horizontal. Se observa que en la zona directa de esta falla se ubica la conexión de dos diagonales con el cordón superior mediante soldadura, la cual no presenta daño evidente. Página 54 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 5.- RESUMEN Y COMENTARIOS A continuación se presentan un resumen ejecutivo y comentarios de los resultados obtenidos de tres ensayos de flexión bajo carga distribuida, realizados a probetas conformadas por dos vigas de acero de alma abierta configurada en base a perfiles ángulos laminados conectados entre si mediante soldadura, conformando una estructura de tipo reticulado. Específicamente las probetas están conformadas por dos vigas JOISTEC modelo 50K3, fabricadas por la empresa Gerdau Aza S.A. El sistema estructural tiene como uso principal conformar elementos de soporte de techumbres en estructuras industriales con grandes luces. Los ensayos fueron realizados por personal de DICTUC, en dependencias de la Maestranza Maipú, entre los días 16 y 24 de abril de 2012. A continuación se mencionas los principales aspectos de las probetas, implementación y metodología de los ensayos realizados Se denomina como probeta al sistema completo conformado por dos vigas JOISTEC 50K3 dispuestas en forma paralela y separadas una distancia de 150[cm]. Las vigas se encuentran simplemente apoyadas en sus extremos, con una luz libre de 12[m], conectadas entre si por cuatro líneas de puntales horizontales y una cruceta central, distribuidos a lo largo de la probeta y dispuestos en forma transversal al sentido longitudinal de las vigas. La calidad del acero utilizado en todos los elementos que conforman la viga JOISTEC 50K3 son acero al carbono A270ES y las soldaduras corresponden al tipo MIG ER70S-6 con un diámetro de electrodo de 1,2[mm] y realizadas bajo una mezcla de gases de 80% Ar+ 20% CO 2. El montaje de las probetas incluyó representar las condiciones de borde en los apoyos de las vigas utilizando un sistema similar al típico que se utilizaría en condiciones de uso en terreno y también se representó la condición de restricción lateral en puntos específicos mediante la utilización de escuadras de restricción de desplazamiento lateral dispuestas en contacto en forma exclusiva con los extremos de los puntales transversales y cruceta central. El objetivo principal de la prueba es determinar la resistencia y el comportamiento del sistema como elemento estructural para distintos niveles de solicitación de carga distribuida, incluido el nivel que produzca el mecanismo de colapso, y verificar las condiciones de serviciabilidad teóricos asociados a dichos niveles de carga aplicada. El ensayo en términos generales consiste en aplicar cargas discretas ubicadas estratégicamente sobre una plataforma horizontal apoyada en puntos específicos sobre ambas vigas que conforman el sistema, con objeto de simular la acción de una carga distribuida. Dicha plataforma es parte de la carga distribuida y es la encargada de distribuir la carga dispuesta en su superficie hacia las dos vigas ensayadas. La metodología del ensayo consiste básicamente en realizar dos ciclos de carga – descarga y un tercer y último ciclo de exclusivamente carga. El primer y segundo ciclo implica aplicar una carga distribuida que según análisis teóricos produzca una deformación central en cada viga igual a L/360 y de L/240, respectivamente. El tercer ciclo tiene como objetivo lograr el mecanismo de falla del sistema, idealmente el colapso o como alternativa al menos un nivel de carga distribuida superior al teórico de colapso informado. Los niveles de carga distribuidos teóricos fueron calculados y proporcionados por el mandante. Página 55 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 El diseño del ensayo incluye el monitoreo de las deformaciones en puntos estratégicos de las dos vigas, mediante la instrumentación del cordón inferior de cada viga JOISTEC, dichos puntos se ubican a L/4 y L/2 de cada viga. Adicionalmente se registra la deformación experimentada en el sistema de apoyo de la probeta. El registro de las deformaciones verticales se realiza durante toda la ejecución del ensayo. Se diferencia entre lo definido como deformación vertical absoluta, la cual corresponde a la registrada en forma directa mediante los transductores en cada uno de los puntos de medición y que por lo tanto incluye el eventual aporte de la deformación de los apoyos y la deformación vertical neta, la cual corresponde a la que se obtiene en los puntos de medición ubicados en el tramo de la luz libre, sin considerar el efecto de las deformaciones verticales absolutas que eventualmente se pueden registrar en los apoyos. Las tres probetas ensayadas tienen prácticamente la misma configuración en todos los aspectos, diferenciándose solamente en el tratamiento realizado en la conexión mediante material de aporte (soldadura) de los perfiles ángulos del cordón longitudinal inferior de las vigas JOISTEC. En las probetas GA–EF–CD–J50K3–12m–01 y GA–EF–CD–J50K3–12m–03 se realizó un reforzamiento de los cordones de unión mediante el aumento del material de aporte, respecto a la condición original de fabricación de las vigas JOISTEC, con el objeto de garantizar la penetración completa. En tanto que en la probeta GA–EF– CD–J50K3–12m–02 no se realizó ningún tipo de tratamiento adicional respecto a la condición original de fabricación. A continuación se presentan el resumen de los principales resultados obtenidos y algunos comentarios de los ensayos realizados al sistema conformado por vigas JOISTEC 50K3. 5.1.- En las tres probetas ensayadas la metodología implementada para las pruebas se desarrolló en general sin inconvenientes y de acuerdo a lo que estaba planificado. 5.2.- En las tres probetas ensayadas para el primer y segundo ciclo no se produjo el colapso parcial o total de las vigas JOISTEC o de alguno de los componentes de las probetas. Como resultado de una inspección visual general una vez finalizados ambos ciclos no se observó ningún indicio de falla o daño evidente en las vigas JOISTEC, tanto en sus elementos que la conforman como en sus conexiones. 5.3.- El nivel de carga distribuida máxima aplicada en el primer y segundo ciclo sobre cada viga JOISTEC, en los tres ensayos realizados, presenta prácticamente la misma magnitud que la carga distribuida teórica definida en forma analítica para cada uno de dichos ciclos. La carga distribuida máxima efectiva que se aplicó para el primer y segundo ciclo en las tres probetas, es levemente menor, en un porcentaje inferior al 1% para ambos casos, respecto al nivel teórico definido. 5.4.- La carga distribuida máxima promedio aplicada en cada una de las vigas JOISTEC 50K3 en las tres probetas ensayadas fue de 457[kgf/m] con una desviación estándar de 25,45[kgf/m]. Este valor tiene un superávit de un 25% respecto a la carga distribuida teórica de colapso informada. 5.5.- Como era esperable el mayor nivel de deformación tanto absoluta como neta registrada en las vigas JOISTEC para la carga distribuida máxima aplicada en cada uno de los ciclos y en cada una de las probetas se produce en el punto central. Página 56 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 5.6.- Para el nivel máximo de carga distribuida del primer ciclo, asociado a una deformación central teórica de L/360, se tiene que la deformación neta central efectiva promedio considerando las tres probetas ensayadas es en promedio un 18,8% menor que el nivel teórico esperado. 5.7.- Para el nivel máximo de carga distribuida del segundo ciclo, asociado a una deformación central teórica de L/240, se tiene que la deformación neta central efectiva promedio considerando las tres probetas ensayadas es en promedio un 12,6% menor que el nivel teórico esperado. 5.8.- En las tres probetas para el primer y segundo ciclo se observa en general un comportamiento global de tipo lineal. De todas maneras es importante señalar que en ambos ciclos y en las tres probetas ensayadas se registraron deformaciones netas residuales, sin un patrón muy definido. En ambos ciclos el nivel de deformación residual no esta asociado a un nivel nulo de sobrecarga, sino a la carga distribuida aportada por la plataforma de carga, la cual no fue retirada por temas de facilidad del ensayo, dicho nivel de sobrecarga corresponde a 15,54[kgf/m]. 5.9.- El promedio de la deformación neta central de las dos vigas, asociadas a las cargas distribuidas máximas aplicadas en cada una de las probetas no presentan altos índices de homogeneidad. El valor promedio para la deformación neta central en las tres probetas corresponde a 169,9[mm] con una desviación estándar de 41,4[mm]. 5.10.- Al considerar el promedio de las deformación neta central de las dos vigas, asociadas a las cargas distribuidas máximas aplicadas en cada una de las probetas y la luz de ensayo se obtiene como relación de deformación central lo siguiente: L/86 para la primera probeta, L/78 para la segunda probeta y L/55 para la tercera probeta. El valor promedio para este tipo de relación corresponde a L/73. 5.11.- En las tres probetas se alcanzó alguno de los mecanismos de falla considerados. En particular se tiene que los mecanismos de falla principales para la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–01 responde a una condición de serviciabilidad dado la significativa deformación central, para la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–02 corresponde al colapso producto de una falla local por ruptura total de una zona de unión mediante soldadura del perfil interior del cordón longitudinal inferior por efecto de flexo-tracción en la viga norte y en la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–03 corresponde al colapso debido al pandeo local del cordón superior por compresión debido a flexión en la zona central de ambas vigas unido a un importante alabeo (deformación horizontal en al menos dos puntos con sentidos opuestos) del cordón superior en la misma zona del pandeo. 5.12.- En la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–02 se observó en la zona directa de la falla que la ruptura es prácticamente lineal con falta de penetración total de la soldadura en los perfiles a conectar. 5.13.- En la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–01 se tiene que en forma posterior a finalizado oficialmente el ensayo, se produjo el colapso del sistema mientras la probeta estaba con la carga distribuida máxima aplicada, aparentemente influenciado por un sismo de mediana intensidad que ocurrió en la zona central del país. Para la condición de colapso se observa en la zona central de ambas vigas, pandeo local del cordón superior por compresión e importantes niveles de alabeo del cordón superior. Dado el nivel de carga distribuida aplicado, el nivel de deformación central experimentado y la gran similitud con el mecanismo de falla observado con la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–03 pueden hacer suponer que dicha forma de falla Página 57 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 estaba próximo a ocurrir en la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–01 con los niveles de solicitación estática impuesta y que el sismo sólo ayudo a desencadenar el mecanismo de falla. 5.14.- Los comportamientos globales observados en las probetas presentan niveles significativos de deformación experimentada por las probetas y niveles de plastificación global en distintos grados para valores cercanos a la carga distribuida máxima aplicada, por lo cual a pesar que el mecanismo de falla se puede caracterizar como frágil (ruptura de una zona de unión o pandeo), se puede considerar que el comportamiento global tiene un carácter más bien dúctil, principalmente dados los altos niveles de deformación experimentados antes del mecanismo de falla. Para obtener una carga admisible se sugiere aplicar un factor de seguridad del orden de 2,5 a la carga distribuida máxima aplicada que genera el mecanismo de falla. 5.15.- A partir de las curvas de comportamiento de Carga Distribuida Aplicada por JOISTEC vs. Deformación Vertical Neta en L/2 (y también en las curvas de comportamiento en L/4) se observa que en las tres probetas durante gran parte del ensayo se tiene un comportamiento global de tipo lineal. Se observa que los cambios de rigidez (pendiente de las curvas) que indican una incursión en el rango no lineal se presentan para valores de carga distribuida que son cercanas a la carga distribuida máxima aplicada en cada probeta. 5.16.- En las dos vigas JOISTEC que conforman cada una de las probetas ensayadas se observó en la parte final de las curvas de comportamiento de los puntos intermedios de las vigas, un aumento de la deformación vertical neta central con prácticamente niveles de sobrecarga aplicados constantes. Este comportamiento de tipo no lineal que indica fluencia y plastificación del sistema se presentó en las tres probetas ensayadas para valores relativamente similares de deformación neta y tanto en las curvas de comportamiento asociadas a L/4 y L/2 (para este último caso es más evidente), presentándose en algunas probetas en forma mas extensa y notoria. 5.17.- En las probetas GA–EF–CD–J50K3–12m–01 y GA–EF–CD–J50K3–12m–03 se observa en términos generales que el comportamiento no lineal comienza con una deformación vertical neta central del orden de 120[mm], lo que esta asociado a una relación de L/100. En tanto que en la probeta GA–EF–CD–J50K3– 12m–02 el inicio del comportamiento no lineal comienza en un valor levemente superior a los 100[mm], lo que esta asociado a una relación de L/120. 5.18.- La menor carga distribuida máxima aplicada por JOISTEC en los tres ensayos realizados corresponde a la de la probeta GA–EF–CD–J50K3–12m–02 (menor en un 10,5% respecto a la máxima carga distribuida aplicada en los ensayos realizados). En esta probeta el mecanismo de falla es por ruptura de una zona de unión del perfil longitudinal del cordón inferior de la viga norte por efecto de flexo-tracción, en donde además se detectó falta de penetración total de la soldadura en los perfiles a conectar. Estas condiciones coinciden con el hecho que esta probeta fue la única en la cual no se realizó un tratamiento adicional de reforzamiento de la zona de unión de los perfiles del cordón longitudinal inferior respecto a la condición original de fabricación. 5.19.- A pesar que en los tres casos ensayados se supera la carga distribuida de colapso teórica informada con holgura, es importante definir un procedimiento de ejecución para la unión, mediante material de aporte (cordón de soldadura), de los perfiles que conforman los cordones longitudinales de las vigas, en especial del cordón longitudinal inferior que permita asegurar la penetración completa en los perfiles que es Página 58 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl COPIA 1026131 División Ingeniería Estructural y Geotécnica Área Ingeniería Estructural Ensayos de Flexión Bajo Carga Uniformemente Distribuida. Vigas JOISTEC Modelo 50K3 Simplemente Apoyadas con 12m de Luz Libre. 30/07/2012. Rev. 1 necesario conectar. Esto ya que según lo observado en los ensayos, dicha situación condiciona de manera significativa el mecanismo de falla. 5.20.- Se recomienda realizar ensayos en donde en todas las probetas la metodología de unión de los perfiles que conforman el cordón longitudinal inferior de las vigas sea idéntico y uniforme entre las probetas, para de esta manera caracterizar de mejor manera el mecanismo de falla típico del sistema. Los resultados presentados en este documento son validos sólo para las probetas ensayadas, entregando indicadores de resistencia y comportamiento para un sistema que posea idénticas condiciones geométricas, calidad de los materiales componentes, proceso constructivo, proceso de montaje y condiciones de borde que han sido descritas en el presente informe. Los resultados obtenidos no representan a ninguna partida de producción o lote alguno y no corresponden de manera alguna a una certificación. Ing. Jaime Arriagada Rosas Sub-Gerente Laboratorio Ing. Estructural DICTUC S.A. “La información contenida en este documento no podrá ser reproducida total o parcialmente para fines publicitarios sin la aprobación por escrito de Dictuc S.A." JAR/NTF Santiago, 30 de julio de 2012. c.c.: LIE/2700 Página 59 de 59 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4207- (56-2) 354 5761 / Fax: (56-2) 354 4243 / www.dictuc.cl
