Diseño de Marcos estructurales de hormigón reforzados prefabricados

Los miembros estructurales prefabricados son de tres tipos. Normalmente pueden ser reforzados, pretensados o pretensados ​​postensados Los miembros prefabricados reforzados normalmente están diseñados de acuerdo con la práctica común de hormigón armado. Sin embargo, como resultado del control de fábrica, se produce concreto de alta resistencia, sea necesario o no, ya que en realidad es más económico diseñar concreto reforzado para mayores resistencias en el rango de 5,000 psi (35 MPa).

Los miembros de un marco estructural prefabricado a menudo están pretensados; es decir, el refuerzo de tracción se ha puesto bajo tensión antes de que se erija el miembro. El pretensado es una técnica en la cual el refuerzo se coloca en las formas y se estira contra pilares fijos; Luego se coloca hormigón alrededor de los alambres o cables. Los miembros pretensados ​​se hacen varios a la vez en una cama larga, y los requisitos principales son, por lo tanto, simplicidad y cantidad.

El postensado implica primero formar y moldear el miembro con conductos a lo largo de su longitud. Después de curar el concreto, el cable de refuerzo se coloca en los ductos y se ancla en un extremo. Se estira contra el concreto por medio de gatos. Los tendones se agarran y la tensión se mantiene mediante varios dispositivos de agarre patentados que encajan en el extremo del miembro. El postensado es económico si el miembro es largo o grande.

Erección de columna

El primer paso en la construcción de un marco estructural prefabricado es la preparación de los cimientos de la columna. Debido a que las columnas deben estar unidas mecánicamente a ellas, los pernos de anclaje deben colocarse con precisión en la zapata, cada pie de columna tiene placas de anclaje fundidas para que la columna pueda atornillarse al pie. Las columnas grandes requieren almohadillas de acero especiales para transferir la carga de la columna a los cimientos. Tenga en cuenta las tuercas de empalme grandes en la parte superior de cada perno de anclaje.

Se gira una tuerca en cada perno de ancla antes de que la columna se coloque sobre ellos. Después de la erección, la columna se aploma, utilizando cables de sujeción si es necesario, y las tuercas se ajustan hasta que la columna descanse firmemente sobre ellas. Luego se colocan las tuercas superiores y se aprietan para mantener la columna en posición. Finalmente, el espacio entre la parte superior de la zapata y la columna se llena con lechada, a menudo hecha con agregado metálico, para proporcionar una presión uniforme sobre toda el área.

Conexiones de columna a base

Actualmente se conocen cinco disposiciones comunes para conectar columnas prefabricadas a un muelle de cimentación, una tapa de pilote, una base de pared o una base extendida. En cada uno, se utiliza el sistema de doble tuerca con un espacio de 2 a 2-1/2 pulg. (50 a 65 mm) entre la parte superior de la base y la parte inferior de la placa base para la lechada sin contracción. En las ubicaciones de las columnas, es necesario colocar suficientes lazos en la parte superior del muelle o la pared para asegurar los pernos de anclaje.

Erección de vigas

Las vigas se elevan a su posición mediante una grúa, y generalmente se proporciona algún tipo de conexión temporal hasta que se hayan completado las permanentes. En la estructura que se muestra a continuación, los pasadores fundidos en los asientos de la columna mantienen las vigas en su lugar durante la erección. Los clips de hierro en ángulo atornillados a través de los agujeros en las columnas restringen las vigas hasta que se puedan hacer las conexiones finales.

Las conexiones pueden ser resistentes al momento o tipo pin. Las conexiones resistentes al momento evitan la rotación entre la columna y la viga y contribuyen a la estabilidad lateral del marco. Para las conexiones de momento para resistir la fuerza de tensión resultante del par de fuerzas que se desarrolla, se requiere algún método para producir continuidad en la conexión. Se pueden utilizar soldaduras, anclajes de corte, insertos, barras de refuerzo adicionales, postensado o alguna combinación de estos para proporcionar esta continuidad. Se debe tener cuidado para proporcionar un refuerzo temporal durante la construcción de vigas con este tipo de conexiones hasta que se hayan completado las conexiones.

Conexiones de viga a columna

Actualmente se realizan siete métodos diferentes para conectar vigas a columnas. Estos no son los únicos tipos de conexiones utilizados para este propósito, pero si algunas de las técnicas básicas. Aunque la mayoria de las vigas son rectangulares en sección transversal, cualquier otro tipo de viga comúnmente utilizada podría conectarse por los mismos métodos. Las siete variaciones de las conexiones de viga a columna se describen a continuación:

• Esta es una conexión soldada que oculta una columna. Realice el enganche sin usar una viga de extremo amortiguado es para una condición de tramo simple, pero puede usarse como una conexión de momento mediante el uso de lechada sin contracción entre el extremo de la viga y la columna y al proporcionar la transferencia de tensión en la parte superior de la viga.
• Esta es una conexión soldada, con la viga apoyada en una ménsula que se proyecta desde el lado de la columna. También es para una condición de tramo simple, pero se puede convertir en una conexión de momento.
• Esto se llama una conexión de extremo amortiguado, también soldada. Su desarrollo para una conexión de momento requiere lechada en dos interfaces.
• Esta conexión soldada se usa a menudo cuando se requiere que esté oculta por razones arquitectónicas. Se muestra una sección en forma de H que se proyecta desde la columna, pero en su lugar se pueden usar otras formas de acero estructural.
• Esta es una conexión con clavijas, con barras que se proyectan desde la columna hacia tubos de acero fundidos en la viga. Los tubos luego se llenan de lechada.
• Esta es una conexión soldada en la cual las barras de tensión están soldadas a ángulos pequeños. Si se requiere una futura extensión de la columna, los pernos de anclaje se pueden colocar en el hormigón de fundición entre los extremos de la viga.
• En este tipo de conexión, una barra de tensión posterior se tensa después de que se haya colocado la lechada sin contracción, entre la columna y el extremo de la viga.

Erección de empalmes adicionales

Los empalmes posteriores se agregan a un edificio de marco prefabricado al unir las columnas del piso superior con las que ya se han erigido. En muchos sentidos, son similares a las conexiones de columna a viga. La mayoría de los empalmes de columnas requieren lechada sin contracción entre las secciones para proporcionar variaciones en sus dimensiones. Existen cinco métodos básicos para empalmar columnas y se describen a continuación:

• El refuerzo de la columna principal está soldado a la placa base. Los bolsillos se pueden colocar a los lados de la columna o en las esquinas.
• Esta conexión también utiliza una placa insertada entre los ángulos. El receso angular se agrupa después de que se completa la erección.
• Se usan cuatro placas base de esquina pequeñas aquí en lugar de una de tamaño completo debajo de los ángulos.
• Las barras de refuerzo que se proyectan desde la columna superior se extienden en tubos de acero fundidos en la inferior.
• La columna se empalma a través de una viga continua, y se requiere refuerzo dentro de la viga para transferir la carga de una columna a otra.

Erección de losas de piso y techo

Finalmente, en la mayoría de los diseños de marcos estructurales prefabricados, las losas de piso y techo pretensados se extienden de viga a viga, de viga a pared o de pared a pared para completar la estructura. En la mayoría de los casos, las losas se colocarán de borde a borde, pero pueden estar espaciadas y el espacio entre ellas se rellena con hormigón armado colado en el lugar.