DISEÑO DE RECRECIDOS DE HORMIGÓN DE ACUERDO A NORMATIVA EOTA TR066

La actual normativa europea para el diseño de estructuras de hormigón armado EN 1992-1-1 (EC2) [1] contiene reglas para el diseño de la capacidad a cortante de las juntas hormigón-hormigón en el caso de elementos de hormigón semi-prefabricados. Sin embargo, para el diseño de juntas de hormigón con conectores a cortante, la norma EOTA TR 066 [2] es el estado del arte.

Este artículo aborda de forma exhaustiva el tema de los recrecidos de hormigón. Examina la actual normativa para el dimensionamiento de recrecidos y recoge los componentes individuales de carga que describen la resistencia a a rasante de la junta entre hormigones.

Además, ofrece información sobre la preparación de la superficie de la junta así como la instalación de los conectores según la EOTA TR 066 [2].

Por último, se muestra cómo se puede modelar y calcular un diseño en su conjunto. Aquí nos referimos al módulo de Recrecidos de hormigón del software de diseño de Hilti, PROFIS Engineering.

Figura 1. Una aplicación típica de recrecido de hormigón en ingeniería civil es el refuerzo o la renovación de suelos industriales.

Las medidas de refuerzo y reparación mediante recrecidos de hormigón se utilizan cada vez más en las estructuras de hormigón armado y pretensado.

Existen numerosos ejemplos donde se ejecutan recrecidos de hormigón. Desde el refuerzo de secciones transversales en tableros de puentes, como el refuerzo de losas, pilares, etc, véase la figura 2.

Si la rasante en la junta de unión entre las capas de hormigón que se vertieron en diferentes momentos no se transfieren de manera adecuada, la seguridad estructural está en riesgo

Figura 2 Una aplicación típica del recrecido de hormigón en la construcción de edificios y la ingeniería civil 

Para ello, se aplica una capa de hormigón nuevo sobre la capa de hormigón existente. Independientemente, de si se trata de una medida de reparación o de refuerzo, debe producirse una conexión monolítica de ambas capas de hormigón. 

Figura 3: Viga biapoyada sin, y con, conexión frente al rasante en el contacto entre hormigones

Para crear esta conexión monolítica, se suelen utilizar conectores instalados a posteriori. Esto permite, por ejemplo, ampliar las zonas de compresión y/o tracción frente a flexión o recuperar los espesores de hormigón originales.

PARA UN DISEÑO CONFORMA A EOTA TR066, LOS CONECTORES REQUIEREN UNA ETE

En general, el diseño de la resistencia a rasante de la junta, con conectores a posteriori, se basa en EOTA TR 066 desarrollado por EOTA (Organización Europea de Evaluación Técnica) como suplemento a la norma EN 1992-1-1.

Este informe técnico proporciona un método para el diseño de juntas a rasante, con conectores a posteriori que cuenten con una ETE (Evaluación Técnica Europea), basada en el Guía de evaluación técnica, EAD 332347-00-601- (V01)

¿Qué significa eso?

El uso de barras corrugadas a posteriori en juntas a rasante queda fuera del ámbito de aplicación de la EOTA TR 066, ya que no cuentan con la correspondiente ETE.

VERIFICACIÓN DE LA JUNTA FRENTE A RASANTE

Para la verificación de la transmisión del rasante en la junta con conectores, según la EOTA TR066, se tienen en cuenta tres mecanismos resistentes (adhesión, fricción y efecto pasador). Hilti muestra claramente cómo se tiene en cuenta esto en la siguiente figura.

Figura 2: Transferencia de rasante en la junta: adhesión, fricción y efecto pasador

DIMENSIONAMIENTO Y ENTRADA DE DATOS EN EL PROGRAMA DE CÁLCULO PROFIS ENGINEERING. MÓDULO DE RECRECIDOS

Hilti ha introducido recientemente un nuevo módulo de superposición en PROFIS Engineering.
Las soluciones de recrecidos pueden calcularse y documentarse de forma rápida y sencilla, paso a paso, siguiendo la normativa EOTA TR066.

A continuación indicamos los pasos a seguir para un diseño adecuado de esta aplicación.

Al final del artículo te dejamos las indicaciones para poder descargar el software y empezar a diseñar tus soluciones de recrecidos:

• Selección de la aplicación correcta de acuerdo con la norma EN 1992-1-1, 5.3.1 

• Definición de la geometría:

Según la norma EN 1992-4, así como la norma TR 066, suponemos que el hormigón está fisurado. Desactive la casilla si puede demostrar que su hormigón no está fisurado.

Defina la resistencia del hormigón. Es importante que la capa nueva de hormigón tenga una resistencia superior a la del hormigón existente (TR 066 4.2).

Es posible la selección de diferentes tipos de hormigón, así como la definición de la resistencia del hormigón, introduciendo fck.

Puede introducir la anchura y la longitud de los elementos en el módulo 3D o en el panel.

• bi representa la anchura de todo el elemento y
• l representa la longitud

Introduzca el canto del hormigón existente - h ex- y el canto de la nueva capa de hormigón - hov.

En la sección 3 verá que, como usuario del software, no tiene que definir las profundidades de empotramiento de los conectores (esto se hace automáticamente y se optimiza). Sin embargo, puede influir en la posición y la profundidad máxima de anclaje ajustando el recrecido mínimo de hormigón por encima y por debajo del conector. 

Es posible definir hasta 4 zonas diferentes. La anchura de la zona bi es la misma para todas las zonas, mientras que la longitud de la zona li  puede ser diferente. El software le avisa si su entrada está fuera de los límites.

Si activa las zonas simétricas, su geometría de entrada se reflejará en el eje y.

También puede decidir si quiere tener en cuenta la zona de borde y las fuerzas resultantes de la retracción en el perímetro.

Puede ver las zonas de borde dentro del modelo 3D moviendo el puntero del ratón sobre ellas.

Puede introducir la armadura superficial en el hormigón existente para considerarla a la hora de cálcular la resitencia del conector a tracción EN 1992-4 7.2.1.4 (5). 

Armado - 𝜓=re,N  1

a) existe armaura (de cualquier diámetro) con una separación ≥ 150 mm, o

b) existe armadura con diámetro de 10 mm o menos con una separación ≥ 100 mm

Densamente armado - 𝜓<re,N  1

La armadura no está dispuesta de acuerdo con a) y/o b).

También se puede selecionar la existencia de armadura para control de fisuración según la norma EN 1992-4 7.2.1.7 (2).

Puede decidir si quiere dimensionar una junta con o sin conectores.

Obsérvese que la norma EOTA TR 066 exige que se instalen conectores a posteriori en las zonas de borde de las juntas sin conectores en su parte central.

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• Defina las cargas

La EOTA TR 066 permite diseñar frente a tres tipos diferentes de cargas:

• Cargas estáticas o cuasi-estáticas- τEd ≤ τRd 
• Cargas de fatiga- ΔτEd ≤ ηsc . τRd
• Cargas sísmicas - τEd, seis ≤ τRd, seis

Con PROFIS Engineering, podrás diseñar de acuerdo a EOTA TR 066 así como a método de diseño Hilti. Si no alcanza solución y necesita apoyo con un diseño, póngase en contacto con la oficina técnica de Hilti esot@hilti.com

Al verificar el "fallo combinado de extracción y cono de hormigón" de los conectores químicos, la norma EN 1992-4 añade un coeficiente adicional Ψsus, que representa el efecto de la fluencia provocada por las cargas de tracción que actúan permanentemente sobre la fijación (carga permanente o sostenida).

αsus es la relación entre la carga permanente y la carga total de tracción. Las cargas permanentes son tanto las cargas permanentes como la parte permanente de las cargas variables.

Puede introducir directamente el rasante por zona en N/mm² o introducir la fuerza cortante por zona (en kN) y el software determina el rasante de cálculo.

Nota: ¡No introduzca la carga por metro!

Para determinar el rasante, en función de la fuerza cortante que se aplica, el software requiere dos entradas adicionales:

ß - la relación entre la resultante de compresión en el hormigón nuevo y la la resultante de compresión total en la sección.

z - el brazo de palanca interno

En la tabla de cargas, se puede introducir el rasante o el cortante para cada zona del recrecido:

PROFIS Engineering optimiza su diseño automáticamente. Puede decidir si desea optimizar en términos de número de anclajes o de profundidad de empotramiento.

Como resultado, el software trata de lograr una utilización cercana al 100%.

Si su factor de carga es inferior al 90% (por ejemplo, la zona 1 de la figura), sus fuerzas actuantes son lo suficientemente bajas como para que se utilice el refuerzo mínimo.

En este caso, el objetivo no es la reducción del porcentage de uutilización o el cumplimiento de los mínimos, porque PROFIS quiere ofrecerle la mejor solución económica pero segura.

Si quieres más seguridad, te sugerimos que aumentes la carga por zona.

• Selección del conector adecuado:

En la página de productos sólo verá los conectores que son adecuados para su situación de diseño y aplicación.

Como el software optimiza el resultado, sólo puede ajustar el tipo y el tamaño del conector.

El software calcula automáticamente otros factores, como la posición y la profundidad de empotramiento en la capa superior de hormigón y en el hormigón existente.

• Defina las condiciones de la instalación:

Temperatura: Definir la temperatura a corto y largo plazo es especialmente importante si se desea emplear conector químico, ya que la resistencia de la resina puede reducirse si la temperatura es elevada.

Rugosidad: La definición de la rugosidad de la superficie es uno de los factores más importantes para el diseño de recrecidos de hormigón.

Puede elegir entre "muy rugoso", "rugoso", "liso" y "muy liso".

Es importante definir el valor de la rugosidad y no el método de tratamiento de la superficie.

Taladro: Puede definir el método de perforación y las condiciones de instalación.

Si el procedimiento de perforación no se ajusta a las condiciones de instalación del conector seleccionado, el software le informará.

La elección de los parámetros repercute en los posibles tipos de anclaje, los tamaños y las profundidades de conectores necesarias.

INFORME DE CÁLCULO

El informe de cálculo puede dividirse en 8 secciones:

1.Datos de entrada: resumen de los datos de entrada, la geometría y los parámetros de rugosidad

2.Cargas: combinación de cargas y geometría, fuerzas y rasante debidas a retracción

3.Resumen de resultados y verificaciones - Acciones y resistencias, refuerzos mínimos, verificaciones de anclajes

4.Hormigón existente - Comprobaciones y fórmulas de diseño de ancaljes en hormigón existente

5.Recrecido - Comprobaciones y fórmulas de diseño de ancaljes en nuevo hormigón

6.Advertencias y notas

7.Datos de la instalación

8.Accesorios

• Evaluación de los datos de instalación en la obra

El área de borde se compone de bxj,i  le. La orientación de bj,i  cambia con el área de borde considerada.

Otras zonas que no se muestran siguen la misma lógica del dibujo. No está a escala.

sx: distancia en dirección x entre 2 conectores para la zona considerada

sy: Distancia en dirección y entre 2 conectores para la zona considerada

cx: distancia del borde en la dirección x para la zona considerada

cy: Distancia de los bordes en dirección y para la zona considerada

le: ancho zona de borde

bj, i: longitud de la zona de borde

li: anchura de la zona considerada

bi: longitud de la zona considerada

La orientación de b j,i (líneas marcadas en rojo) cambia con la respectiva región límite considerada. En cambio, le es igual para todas las regiones limítrofes.

Z1-bj,2 =Z2-bj,3  debido a la simetría de las zonas, la profundidad y la anchura de las zonas de borde superior e inferior (opuestas) son iguales. En el esquema y en la tabla, para mayor claridad e indicación del número de conectores necesarios, los valores se indican por separado.

• Verificación de anclajes:

En la actualidad, la verificación de la tracción en el conector debido a la retracción en la zona de borde no se realizada automáticamente por el software. Lo qe sí se realiza es la optimización de la disposición del anclaje y la profundidad de empotramiento en función del rasante. En aproximadamente el 95% de los casos, los rasantes son decisivos y la verificación es correcta tanto para las fuerzas de tracción como para los rasantes.

Sin embargo, en casos excepcionales, la fuerza de tracción puede ser decisiva. Para asegurarse de que su dimensionamiento y la disposición de anclaje son correctas, recomendamos comparar las tracciones en los anclajes con la capacidad a tracción de los mismos.

Todos los datos necesarios se encuentran en el apartado 3.5. Si la fuerza actuante (N*Ed) es ≤ la resistencia (NRd), la disposición considerada es válida. Si la fuerza de retracción actuante en el borde es mayor, se debe elegir una disposición diferente. Esto se puede conseguir aumentando la carga de cortante externa (rasante o cortante) o ajustando el tipo/tamaño de anclaje. 

DESCARGA PROFIS ENGINEERING PARA DISEÑO DE RECRECIDOS:

Si desea empezar a utilizar PROFIS Engineering. Módulo de recrecidos y empezar a diseñar según TR066 y el método Hilti, visite nuestra página web haciendo clic aquí y seleccionando "Comenzar a usar de manera gratuita". ¡Regístrate o inicia sesión y empieza a calcular!



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BIBLIOGRAFÍA

[1] EOTA, TR066 "Design and requirements for constructions works of post-installed shear connection for two concrete layers", Amended November 2020.
[2] EN 1992-1-1:2004: Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings.
[3] E. V. G. G. R. P. Vasiliki Palieraki, Shear behaviour of interfaces within repaired/strengthened RC elements subjected to cyclic actions, 2018.
[4] EAD 332347-00-0601: Connector for strengthening of existing concrete structures by concrete overlay.
[5] EAD 332347-00-0601-v01: Connector for strengthening of existing concrete structures by concrete overlay: behaviour under seismic action.