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

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Dramix®

Diseño y Construcción de

Pisos sin Juntas utilizando

concreto reforzado con

fibras de acero Dramix

®

Arq. Carlos Frutos G.

Gerente Regional México y Centro América Fibras de Acero Dramix®

Bekaert Corporation

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Dramix®

Definiciones

Un Piso sin Juntas (Jointless Floor) es

aquel piso que es construido con la

finalidad de reducir al máximo el

numero de juntas entre losas, esto se

obtiene incrementando la distancia

entre ellas, donde las juntas de control

o aserradas son completamente

eliminadas.

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Definiciones

El concreto reforzado con fibras de

acero es una mezcla de cementos

hidráulicos, agregados fino o

agregados finos y gravas y una

dosificación especificada de fibras de

acero discontinuas.

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Áreas de utilización

• Congeladores o cuartos fríos • Pisos para contenedores

• Pisos con intenso trafico sujeto a desgaste en juntas de control

• Bodegas utilizando vehículos

automáticamente guiados (AVG automatic guided vehicles)

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• Desempeño

• Documentos clave de referencia • Diseño y análisis

• Ecuaciones de diseño • Tablas de identidad

Principios de las Fibras de

Acero

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• Longitud/diámetro (L/D) relación

de esbeltez

- Fibras encoladas con L/D > 60

• Anclaje

• Resistencia a la tensión del acero

Extremos en forma de gancho para anclaje optimo

Tensile strength > 130,000 psi R=L/D 80-65-45

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• TR 34: Concrete Industrial Ground Floors - A Guide to their Design and Construction

• ACI 360: Design of Slabs on Grade

• ACI 302: Concrete Floor and Slab Construction

• ACI 544.3R: Guide for Specifying, Mixing, Placing, and Finishing Steel Fiber Concrete

• ACI 544.4R: Design Considerations for Steel Fiber Reinforced Concrete

• ASTM C1018: Standard Test Method for Flexural Toughness and First Crack Strength of Fiber-Reinforced Concrete (Using

Beam with Third-Point Loading)

• ASTM A820: Standard Specifications for Steel Fibers for Fiber-Reinforced Concrete

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• Consideraciones de diseño

Terreno: Valor “k” (Modulo de reacción)

Coeficiente de fricción de la Su-base Concreto: Resistencia a la Compresión (f’c)

Modulo de ruptura (MR)

Cargas: Capacidad de carga de los montacargas Carga de los Racks

Cargas uniformemente repartidas

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• Consideraciones de diseño (Continuación): - Tensión por contracción

- Tensión por alabeos

- Espaciamiento de las juntas de construcción - Edad del concreto para recibir las cargas

- Cargas en las esquinas y/o en las juntas

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Diseño y Análisis

− Uso del “Yield Line Methodology” (Meyerhof y Losberg) desarrollaron en Concreto Industrial

para Pisos - La Guía para Diseño y Construcción (Reporte Técnico No. 34)

− El análisis basado “Yield Line Methodology” encuentra que existe la redistribución de momentos y la formación de articulaciones

plásticas en la losa. Las zonas con articulaciones plásticas derivan en puntos de momentos

máximos y causan un cambio en los diagramas de momento elástico.

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Design and Analysis

− El uso de las articulaciones plásticas permite obtener la capacidad total de los momentos así como una determinación muy precisa de la

capacidad de soporte máximo de cargas.

− La formación de las articulaciones plásticas dependen de la ductilidad del concreto, se

recomienda tener un valor mínimo de R_10,50 de fuerza residual superior al 30%.

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• Formula del Equilibrio Estructural, incluyendo factores de seguridad:

• Definición de la fuerza a la flexión de las fibras de acero:

f_fctm = R_10,50 x f_ct

• Resolviendo la formula del Equilibrio para obtener las fibras de acero para las fuerzas de flexión, obtenemos:

      + × C ct SF ct f f γ γ 50 , 10 R

(

)

2 0 M 6 h Qd Q × × × = γ γ ( ) SF C ct Qd Q ct f h f γ γ γ γ ×       − × × × = × = ₂ 0 50 , 10 fctm M 6 R f

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Tabla de Identidad para

Fibras de Acero

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• Selección de las distancias entre juntas de construcción

• Control de agrietamientos • Recomendaciones de diseño

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• Configuración del edificio • Calidad del Concreto

– Contenido de cemento – Relación agua/cemento – Agregados

• Fricción de la sub-base

• Refuerzo con fibras de acero • Alabeos

Selección de la distancia

entre Juntas

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• Factor de Contracción del Concreto

ε = 0.04285–0.1714 kg/m (0.0024-0.0096 in/ft) • Restricción de movimiento general agrietamientos • Las fibras de acero reducen el ancho de los

agrietamientos mejor que la malla

• El control del ancho de las grietas depende de: – Distancia entre las unidades de refuerzo

– Distancia entre la superficie del piso y el refuerzo

• Un refuerzo con un 0.5% de fibras de acero con una relación de esbeltez mínima de 65 dan como resultado grietas mucho menores

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• Diseño del espesor de la losa según las recomendaciones de la Dutch CUR 36 o la TR 34

• Incluir en el diseño

– Esfuerzos derivados de la contracción

– Esfuerzos derivados de los diferenciales de temperatura • Mínima dosificación de fibras de acero con l/d=65 30 kg/m3

• Máxima dosificación de fibras de acero con l/d=65 45 kg/m3

• Mínimo espesor 14cms (5.5 pulgadas) • Mínimo valor-k 0.050 N/mm3 _{(185 pci )}

• Resistencia del concreto f’c=280 kg/cm2 _{(4,000 psi)}

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

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• Material granular

– Bien graduado, compactado y nivelado – Obtener el mínimo valor “k” solicitado

• Arena húmeda

– Reduce alabeos

– Reductor de fricción

• Capa de plástico perforado

– Reductor de fricción

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• Cemento

– Tipo I o Tipo II • Agregados

– De acuerdo a los estándares locales • Agua

– Libre de cloruros, sales y otros contaminantes

• Fluidizantes

– De acuerdo al proveedor local de aditivos para concreto

– Dosificación de acuerdo a las

recomendaciones del especificador

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• Requerimientos de la mezcla

– Cantidad max de cemento 300 – 340 kg/m3 – La piedra fracturada deberá estar

compuesta de dos agregados:

Agregados gruesos

– 50 % 4/14 – 50 % 4/28

– Cantidad de arena 0/5 700 - 800 kg/m3 – Relación agua/cemento máxima 0.52

Composición del Concreto

Crushed stone

– 40 % 2/7 – 60 % 7/20

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Curva ideal de criba para Pisos sin Juntas

Composición del Concreto

Chart 3 - Combined Normal Weight Agregate Analysis

0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0% 70.0% 80.0% 90.0% 100.0% 1-1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" #4 #8 #16 #30 #50 #100 #200

ASTM Standard Sieve

P rec ent Pas s in g by W e ight on Indi vi du al Si eve Actual CA + FA Lower Limit Upper Limit

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• Fibras de acero

– Relación de esbeltez de 65 o mayor – Dosifique las fibras de acuerdo a las

especificaciones del fabricante – Adicione las fibras en la planta

dosificadora de concreto o en el sitio.

• Refuerzo local

– En todos los puntos fijos (Columnas, registros, etc.)

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Dramix®

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Dramix®

• Máximo espaciamiento entre juntas alrededor de 45 metros (150 pies) • Relación Largo/Ancho < 3/2

• Juntas de Construccion

– Junta acorazada (Tipo OMEGA) – “Diamond dowels”

– Junta “Doweled” (dowels rectangulares) • Acorazar las orillas cuando vaya a existir

alto trafico de montacargas • No cortar juntas de control

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A

B

Junta de expansión _{recomendada tipo “Omega”}

Junta de expansión Dowelled de sección rectangular

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C

Dowelled plana en junta de expansión con sección de diamante

Detalle de juntas

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• Preparación de la sub-base

– Humedezca la sub-base : +/- 0.25 gal/ft2

– Coloque el plástico : 10 mil espesor min. • Coloque el concreto con la nivelación

adecuada de acuerdo a los requerimientos de planicidad (FF) y de nivel (FL)

• El tiempo máximo permisible entre olla y olla y de colado será de 100 min.

• Incorpore un endurecedor ( topping)

• Flote mecánicamente el concreto fraguado

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• Terminando el acabado del piso aplicar una membrana de curado.

• Use una buena cantidad de una

membrana de curado de buena calidad. • Cubra el piso con una capa delgada de

plástico bien extendida para evitar marcas en el piso.

• Mantenga la capa de plástico en el piso por un mínimo de 14 días.

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Dramix®

• Las cargas permisibles a una temperatura promedio del ambiente de 21º C (70 ° F) es la siguiente :

– 0 % primeras dos semanas – 40 % > 2 semanas

– 60 % > 3.5 semanas – 100 % > 5 semanas

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Dramix®

• Control en la sub-base

– Prueba de placa de Westergaard ( Placa de 30 pulgadas de diámetro)

• Concreto reforzado con fibras de acero – Dosificación

– Mezclado homogéneo – Revenimiento

– Resistencia a la compresión del concreto • Refuerzo local

– Control visual según recomendaciones

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150 m

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Dramix®

Preparación de la Sub-base

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Dramix®

COLADO UNO

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Dramix®

1000 hrs

1800 hrs

Ciclo tipico de colado

0800hrs

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Dramix®

COLADO DOS

COLADO 2 - DIA 2

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Dramix®

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Dramix®

COLADO TRES

COLADO 3 - DIA 3

COLADO 1 COLADO 2

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Dramix®

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Dramix® COLADO CUATRO COLADO 4 - DIA 4 COLADO 1 COLADO 2 COLADO 3

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Dramix®

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Dramix® COLADO CINCO COLADO 5 - DIA 5 COLADO 1 COLADO 2 COLADO 3 COLADO 4

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Dramix®

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Dramix® COLADO SEIS COLADO 6 - DIA 6 COLADO 1 COLADO 2 COLADO 3 COLADO 4 COLADO 5

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Dramix®

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Dramix® COLADO SIETE COLADO 7 - DIA 7 COLADO 1 COLADO 2 COLADO 3 COLADO 4 COLADO 5 COLADO 6

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Dramix®

LARGE SLAB POUR

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

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Dramix®

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Dramix®

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Dramix®

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Dramix®

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Dramix®

• Piso para congelador

• Bodega para materiales de

construcción

• Centro de Distribución de

alimentos

• Estación de transferencia de

basura

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Dramix®

Congelador – Mexico

Project: Food Storage Freezer Location: Mexico City, Mexico Owner: Jumex México

Date: 1999

Project Size: 100,000 ft2

Floor Thickness: 6 in. (150mm) Concrete strength: 5,000psi Fiber type: Dramix® _RC-80/60-BN Steel fibers: 60 lb/yd3_{(35 kg/m}3₎ Joint Dimensions: 133 ft x 133 ft.

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Centro de Distribución–El Salvador

Project: Food Distribution

Location: San Salvador, El Salvador Date: 2004

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Bodega materiales - USA

Project: Siding Manufacturing Facility Location: Blandon, PA

Owner: James Hardie Building

Products

Date: 2003

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Estacion transferencia basura-USA

Project: Waste Transfer station

Location: Wichita, Kansas Owner: Waste Connections, Inc. Date: June 2000

Project Size: 50,000 square feet Floor thickness: 10 inches Concrete strength: 4,000 psi Fiber dose: 58 lb/yd3

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Dramix®

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