El presente documento tiene el objeto de servir de guía para el cálculo y la adecuada puesta en obra de los Conectadores de Disparo Hilti X-HVB para estructuras mixtas, que se han demostrado como una alternativa perfectamente válida a los pernos soldados.
2. Generalidades
Denominamos conectadores a los elementos que aseguran la unión mecánica entre una viga metálica y un bloque de hormigón, con el objeto de realizar una estructura mixta. El dimensionamiento de estructuras mixtas utilizando los conectadores Hilti X-HVB se puede efectuar utilizando las reglas y normativas existentes a tal efecto, en particular, el Eurocódigo 4. Parte 1-1: Diseño de Estructuras Mixtas de Acero y Hormigón. Reglas Generales y Reglas para Edificación. Por su parte, la estabilidad al fuego de las
estructuras mixtas acero-hormigón está cubierta por el Eurocódigo 4. Parte 1-2: Diseño de Estructuras Mixtas de Acero y Hormigón. Reglas Generales. Cálculo del comportamiento al fuego.
El presente documento contiene los datos necesarios esenciales para permitir el dimensionamiento de los conectadores Hilti X-HVB en estructuras mixtas de edificación. Se incluyen los valores de resistencia de los conectadores a adoptar en el cálculo dentro del marco del Eurocódigo 4, así como de las reglas de construcción relativas a la colocación y control de los mismos.
3. Campo de aplicación
Los conectadores Hilti X-HVB se utilizan para transmitir los esfuerzos rasantes existentes en la conexión de estructuras mixtas hormigón-acero. Están indicados para las aplicaciones principales siguientes:
• Vigas y Forjados Mixtos:
- Viga metálica + losa maciza de hormigón,
- Viga metálica + losa mixta de hormigón con chapa perfilada colaborante,
- Viga metálica + losa de hormigón sobre chapa perfilada (encofrado perdido)
- Viga metálica + losa de hormigón sobre placas prefabricadas de hormigón.
• Pilares Mixtos (perfiles metálicos recubiertos de hormigón):
- Los conectadores Hilti X-HVB pueden ser utilizados para asegurar la conexión entre el núcleo metálico y la cobertura de hormigón en pilares mixtos.
• Protección contra incendios:
- Tanto para pilares como para vigas, los conectadores Hilti X-HVB pueden ser utilizados para asegurar la conexión entre el alma de un perfil metálico y la cobertura de hormigón de protección contra el fuego.
• Resistencia frente a acciones horizontales:
- Los conectadores Hilti X-HVB pueden servir para transmitir los esfuerzos de viento entre vigas metálicas y una losa de hormigón, así como entre la losa y los sistemas de arriostramiento.
4. Descripción del sistema
4.1. Introducción
Los conectadores Hilti X-HVB se instalan clavándose con el sistema de disparo Hilti DX, que goza de décadas de exitosa experiencia a sus espaldas. Se trata de un sistema rápido y económico por ser independiente del suministro eléctrico, que destaca por su facilidad de puesta en obra, lo que permite que cualquier trabajador con un rapidísimo entrenamiento, sea capaz de instalar los conectadores con total seguridad y fiabilidad.
Asimismo, los conectadores Hilti X-HVB pueden ser empleados en prácticamente cualquier condición climática, por adversa que sea: lluvia, niebla, polvo, condensación, frío... ninguna circunstancia perjudica la calidad de la fijación. La inspección de la fijación se comprueba en obra de forma visual e inmediatamente después de realizada, lo que representa otra ventaja importante del sistema.
4.2. Elementos principales
Se distingue entre aquellos elementos que proporcionan resistencia al conjunto, y los que son necesarios sólo para la colocación. El sistema consta de los siguientes elementos:
a) Resistentes
• Conectador X-HVB en sus diferentes versiones.
• Clavo X-ENP-21 HVB (idéntico al antiguo clavo ENPH2-21L15 pero con otra nomenclatura; el clavo ENP2-21L15 ya no se vende)
b) De colocación
• Cartuchos de pólvora calibre 6.8/18 M para Pistola DX76
• Pistola DX 76 + Base X-76-F HVB + Pistón X-76-P HVB
Los conectadores Hilti X-HVB son unas piezas de acero conformado en frío con geometría general en “L”. Se dispone de una gama con seis tipos de conectadores, que se diferencian fundamentalmente por su altura:
• X-HVB 50
• X-HVB 80
• X-HVB 95
• X-HVB 110
• X-HVB 125
• X-HVB 140
Cada conectador se fija con dos clavos X-ENP-21 HVB, colocados con la ayuda de una pistola de disparo Hilti DX-76 equipada con el equipo de conversión HVB (base X-76-F HVB y pistón X-76-P HVB). La energía para el disparo de los clavos se obtiene mediante cartuchos de seguridad Hilti de calibre 6.8/18M.
4.3. Conectadores Hilti X-HVB
Acero cincado 3μm. Resistencia a tracción mín. = 295 N/mm2
4.4. Clavos Hilti X-ENP- 21 HVB
Acero cincado 8-16μm; Resistencia a tracción mín. = 2.200 N/mm2
4.5. Pistola DX-76 + Equipo de Conversión HVB La pistola DX-76 es una herramienta de 4,35 Kg. de peso y gran potencia para todo tipo de fijaciones de chapa perfilada sobre estructura metálica. Es una herramienta robusta y fiable, de fácil manejo y mantenimiento; provista de silenciador y regulador de potencia, para optimizar la colocación del clavo según los diferentes espesores y dureza del acero.
4.6. Cartuchos de Pólvora.
Los cartuchos de seguridad son del calibre 6,8/18 M, y se presentan montados en tiras de 10 unidades. Los cartuchos más adecuados para la fijación de los conectadores Hilti X-HVB son los de color rojo (muy fuerte) o color negro (ultra fuerte).
5. Materiales de obra
5.1. Vigas metálicas
Los conectadores Hilti X-HVB se utilizan habitualmente sobre perfiles metálicos laminados en caliente, siendo los más típicos los tipos IPE o HEB. Los tipos de acero previstos son normalmente S235, S275 o en algún caso S355.
Es importante destacar que los valores de resistencia de los conectadores indicados en este manual se aseguran a partir de un espesor de acero del ala del perfil al que se fijan los clavos de al menos 8 mm (lo que se cumple p.ej. en IPE 180 - HEA 100 - HEB 100).
5.2. Chapa perfilada
La chapa perfilada además de actuar como encofrado del hormigón, puede colaborar con la resistencia de la losa, sustituyendo total o parcialmente a las armaduras de tracción del forjado. El acero utilizado tiene normalmente un límite elástico comprendido entre 235 y 355 N/mm2 y un espesor nominal entre 0,70 y 1,30 mm. La chapa cuenta con una capa protectora contra corrosión de galvanizado en caliente por ambas caras.
Con el objeto de aumentar el esfuerzo rasante que las chapas son capaces de transmitir, los fabricantes suelen disponer numerosas indentaciones y resaltos.
5.3. Hormigón armado
El hormigón utilizado debe cumplir con las especificaciones indicadas en las normas de hormigón armado. La resistencia característica en probeta cilíndrica debe estar comprendida normalmente entre 25 y 50 MPa.
Con el objeto de reducir el peso propio, suele emplearse a menudo hormigón ligero, con una densidad del orden de 1.800 kg/m3; aunque un hormigón normal, de 2.400 kg/m3 es igualmente válido.
6. Elección de los elementos del sistema
6.1. Elección del conectador
6.1.1. Viga Mixta con losa maciza
La elección del tipo de conectador viene determinada por el espesor de la losa y las condiciones del medio ambiente. Para la construcción de terrazas y balcones a la intemperie es conveniente no obstante que exista protección de estanqueidad en la cara superior. La siguiente tabla recoge estos aspectos:
6.1.2. Viga mixta con chapa perfilada
En el caso de que exista chapa perfilada la altura necesaria del conectador no sólo es función del canto o del medio ambiente, como en losa maciza, sino también de las condiciones geométricas de la chapa. La siguiente tabla recogida a continuación indica las condiciones mínimas exigibles:
6.2. Elección del clavo y del cartucho
La elección del tipo de clavo es en función del espesor del ala y de la calidad del acero de la viga metálica sobre la que se fijan los conectadores. Los clavos X-ENP-21 HVB son los antiguos ENPH2-21 L15 (son idénticos, únicamente tienen un nuevo nombre). Anteriormente se utilizaban también los ENP2-21 L15; siendo éstos de acero algo menos resistente.
Para aceros S235 y S275 grandes espesores de ala no constituyen en general un problema para una correcta fijación del clavo. No obstante, para aceros S355 conviene evitar fijar los clavos en la zona central de la viga (bajo el alma), y por tanto, se aconseja disponerlos a un lado u otro del alma. Para aceros S355 en espesores de ala mayores de 14 mm consulte con la Oficina Técnica de Hilti.
La elección del tipo de cartucho, al igual que el tipo de clavo, depende del espesor del ala y de la calidad del acero de la viga metálica sobre la que se fijan los conectadores, según gráfica adjunta. No obstante, no se trata de límites precisos, y conviene hacer pruebas directamente en obra. Una vez disparado, se ha de comprobar que el clavo sobresalga entre 8,5 y 11 mm sobre el conectador.
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