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ISSN 0254-0770 / e-ISSN 2477-9377/ Depósito legal pp 197802ZU38
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
VOLUMEN 45 ENERO - ABRIL 2022 NÚMERO 1
REVISTREVISTA
A TÉCNICA
• ACTUALIDAD IBEROAMERICANA
• PERIODICA
• BIBLAT
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, Nº 1, Enero - Abril, 2022, 36-47
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, Nº 1, Enero - Abril, 2022
Análisis de la Resistencia a Corte de Conectores Tipo Ángulo
en Losas de Hormigón Armado sobre Estructura Metálica
Jonathan Franco¹ , Miguel Martínez¹ , Luis Hernández² , Diego Arévalo²* ,
Melisa Herrera² , Christian Gómez²
-
https://doi.org/10.22209/rt.v45n1a04
Recepción: 24 de febrero 2021 | Aceptación: 11 de octubre de 2021 | Publicación: 29 de diciembre de 2021
Resumen
Durante años se ha venido construyendo losas de hormigón sobre vigas de acero, sin embargo, el no considerar la
trasmisión de esfuerzos de corte entre ellas, ocasiona que los elementos trabajen por separado. Para asegurar la
transmisión de esfuerzos, la carga debe transmitirse mediante conectores mecánicos. En la construcción comúnmente
se utilizan pernos stud, perfiles angulares y tornillos como conectores, aunque no todos se encuentren normados. El
presente trabajo analiza el comportamiento de conectores de corte tipo ángulo, cuando están localizados de diferente
manera a la expuesta en códigos de diseño. Para ello, se consideraron conectores de corte tipo ángulo, colocados de
manera perpendicular respecto a la cara del patín de la viga de acero, analizando dos tipos de posiciones (45 y 90°
referente al eje longitudinal del patín). Para comprobar cuál tiene un comportamiento y resistencia adecuada, se
realizaron ensayos push-out, con un total de 6 probetas por posición. Las curvas fuerza vs. deslizamiento obtenidas
del conector a 45°, presentaron un comportamiento más homogéneo en todos los parámetros analizados, en
comparación con las curvas obtenidas para el conector a 90°. Su óptimo rendimiento hace que el conector a 45° sea
el más adecuado para implementación.
Palabras clave: resistencia a corte; conectores de corte; conector tipo ángulo; ensayo push-out.
Shear Strength Analysis of Angle-type connectors in
Reinforced Concrete Slabs on a Metallic Structure
Abstract
For years concrete slabs have been built on steel beams, however, not considering the transmission of shear forces
between them, causes the elements to work separately. To ensure the transmission of forces, the load must be
transmitted through mechanical connectors. In construction, stud bolts, angle profiles and screws are commonly used
as connectors, although not all of them are standardized. The present work analyzes the behavior of angle shear
connectors when they are located in a different way than stated in design codes. For this study, angle share
connectors were considered placed perpendicular to the face of the steel beam skid; analyzing two types of positions
(45 and 90° referring to the longitudinal axis of the flange). In order to check which one has adequate behavior and
resistance, push-out tests were carried out, with a total of 6 specimens per position. The shear force vs. slip curves
obtained from the connector at 45 ° showed a more homogeneous behavior in all the parameters analyzed compared
to the curves obtained for the connector at 90 °. Its optimal performance makes the 45 ° connector the most suitable
for implementation.
Key words: shear resistance; shear connector; angle connector; push-out test.
Arévalo - Chafuel et al. 37
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, Nº 1, Enero - Abril, 2022
Análise da Resistência ao Cisalhamento de Conectores do
Tipo Angular em Lajes de Concreto Armado em Estrutura
Metálica
Resumo
Durante anos, lajes de concreto foram construídas por cima das vigas de aço, porém, a desconsideração da
transmissão de forças de cisalhamento entre elas, faz com que os elementos funcionanm separadamente. Para
garantir a transmissão dos esforços, a carga deve ser transmitida por meio de conectores mecânicos. Pinos, barras
angulares e parafusos são normalmente usados em construção como conectores, embora nem todos sejam
padronizados. O presente trabalho analisa o comportamento de conectores de cisalhamento do tipo ângulo, quando
estão localizados de forma diferente daquela declarada nos códigos de projeto. Para isso, foram seleccionados
conectores de corte do tipo angulares, colocados perpendicularmente à face do patim da viga de aço, analisando dois
tipos de posições (45 e 90 ° em relação ao eixo longitudinal do patim). Para verificar, se apresenta o comportamento
e a resistência adequados, para os testes de push-out, foram utilizados um total de 6 corpos de prova por posição. A
força vs. o escorregamento obtido do conector a 45 °, apresentou um comportamento mais homogêneo em todos os
parâmetros analisados, em comparação com como curvas obtidas para o conector a 90 °. Seu desempenho ideal torna
o conector de 45 ° o mais adequado para implantação.
Palavras-chave: resistência ao corte; conectores de corte; conector tipo ângulo; teste de push-out.
Introducción
Los conectores de corte que unen una viga compuesta (losa de hormigón y viga metálica) ayudan a
transmitir de mejor manera los esfuerzos cortantes, aumentando la capacidad a corte entre 30 y 50 %. Para que esto
suceda los conectores deben estar soldados al patín de la viga (McCormac y Csernak, 2013; Deng et al., 2019).
Entre los tipos de conectores, están: pernos stud, varillas corrugadas, espirales, angulares y tornillos (Crisafulli,
2018). El estudio experimental de los conectores de corte se puede realizar mediante varios métodos, pero el más
utilizado en el área de investigación es el ensayo push-out. Este ensayo consiste en la aplicación de carga y descarga,
durante 25 ciclos para después llevar la probeta a la carga de falla. Este tipo de ensayo genera resultados favorables
para el análisis de los conectores de corte (UNE EN 1994 1-1, 2013).
El American Institute of Steel Construction (AISC) determina los criterios de diseño del conector tipo stud,
considerando la resistencia (ANSI/AISC 360-16, 2016). Sin embargo, esta resistencia puede ser afectada por varios
factores, como son: la corrosión por el paso de los años (Chen et al., 2016), el refuerzo en la losa y la geometría de
los conectores que no están dentro de los criterios de diseños establecidos por el AISC (Horita et al., 2012). Deng et
al. (2019) ensayaron 3 tipos de conectores en losas de hormigón maciza, siendo uno de estos un conector tipo
ángulo, analizaron la ductilidad, la resistencia a corte, la rigidez y su degradación para determinar el comportamiento
de cada uno de los conectores, así pudieron determinar que el conector tipo ángulo fue el segundo con un
comportamiento más adecuado. Shariati et al. (2014; 2016) estudiaron conectores de corte tipo ángulo en losas de
hormigón maciza, con los resultados obtenidos del ensayo push-out, determinaron una ecuación para su diseño,
donde obtuvieron resultados favorables con la ecuación propuesta.
El presente trabajo analiza el comportamiento de conectores de corte tipo ángulo, cuando están localizados
de diferente manera a la expuesta en códigos de diseño. Para ello, se consideraron conectores de corte tipo ángulo,
colocados de manera perpendicular respecto a la cara del patín de la viga de acero, analizando dos tipos de
posiciones (45 y 90° referente al eje longitudinal del patín), como se muestra en la Figura 1, mediante el ensayo de
probetas push-out no estandarizadas y siguiendo el protocolo de carga dispuesto por el Eurocódigo 4 (UNE EN 1994
1-1, 2013). Para ello, se analizaron las propiedades del sistema del conector, tales como: ductilidad, tenacidad y
rigidez. También se determinó la posición del conector que presentaba un mejor comportamiento y se realizó una
comparación de la resistencia del conector con respecto a fórmulas planteadas por los códigos internacionales e
investigaciones previas.
Análisis de la Resistencia a Corte de Conectores Tipo Ángulo. 38
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, Nº 1, Enero - Abril, 2022
Figura 1. Detalle de conectores tipo ángulo colocados de manera perpendicular respecto a la cara del patín
de la viga de acero, en posición a 90 y 45º.
Materiales y Métodos
Ensayo push-out y probetas de ensayo
El ensayo push-out es uno de los más empleados para el estudio de la resistencia de los conectores, donde
se obtienen curvas fuerza versus deslizamiento para cada conector. El Eurocódigo 4 (UNE-EN 1994 1-1, 2013)
normaliza este tipo de ensayo con su probeta estandarizada, para pernos stud con un mínimo de 3 probetas para
ensayar, sin embargo, se pueden realizar los ensayos con probetas no estandarizada. Por tal razón, en este trabajo se
emplearon 6 probetas no estandarizadas para realizar las pruebas, donde, el conector propuesto para el análisis fue un
ángulo de dimensiones de 40 x 4 mm, ubicado a 45 y 90º, como muestra la Figura 1, con una altura de 80 mm. La
geometría de la losa estuvo basada en investigaciones previas (Molina y Hurtado, 2011; et al., 2013;
Shariati et al., 2014), con dimensiones de 300 x 400 x 110 mm. Se empleó una viga tipo I con una geometría de 200
x 100 x 6 x 8 mm, que une las dos losas para conformar la probeta push-out, la cual contó con una longitud de 400
mm, dimensión similar a la longitud de las losas de hormigón. La configuración de las probetas push-out se muestra
en la Figura 2, así como sus dimensiones.
Figura 2. Detalle de probetas utilizadas en ensayo push-out.
Arévalo - Chafuel et al. 39
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Protocolo de ensayo
El protocolo de ensayo se dividió en dos etapas: la primera, denominada pre-carga, y la segunda, carga
formal (Deng et al., 2019), como se muestra en la Figura 3. La precarga consistió en la aplicación de carga y
descarga durante 25 ciclos entre un rango de 5 a 40 % de la capacidad máxima a corte de los conectores. La carga
formal partió en el ciclo 26, cuando la descarga alcanzaba el 5 % de su valor, y se llevó la probeta push-out a la falla
de rotura en un lapso no menor a 15 min, o hasta que la curva había descendido en un 20 % de la capacidad máxima
a corte de los conectores (UNE EN 1994 1-1, 2013).
Figura 3. Etapas del protocolo de ensayo push-out (Deng et al., 2019).
Instrumentación
Existen dos parámetros fundamentales que se deben medir mientras se realiza el ensayo push-out, estos son:
la carga aplicada a la probeta push-out y el deslizamiento que existe entre la losa y la viga (UNE EN 1994 1-1,
2013). Para medir la carga se empleó un gato hidráulico con capacidad de 980 kN. Se midieron los desplazamientos
mediante los transductores de desplazamiento lineal variable (LVDT), como se muestra en la Figura 4.
Figura 4. Instrumentación de probetas para ensayo push-out. LVDT: transductor de desplazamiento lineal variable.
Propiedades de los materiales
La resistencia se obtuvo del ensayo a compresión de cilindros de hormigón a los 28 días de edad, la cual fue
de 26,03 MPa, y se obtuvo un módulo de elasticidad de 21,16 GPa a los 55 días de edad, realizando el mismo tipo de
ensayo. Se realizaron ensayos a tracción con placas extraídas del ángulo de 40 x 4 mm, los cuales exhibieron un
esfuerzo a tracción de 339 MPa.
Análisis de la Resistencia a Corte de Conectores Tipo Ángulo. 40
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Resultados y Discusión
Curva carga-deslizamiento
Para analizar las propiedades mecánicas del conector tipo ángulo, se utilizó la curva carga-deslizamiento
dispuesta en el Eurocódigo 4 (UNE EN 1994 1-1, 2013); por ende, la curva contó con los datos de la parte de la
carga formal (Deng et al., 2019; Hällmark et al., 2019). Como se observa en la Figura 5, uno de estos datos eran las
cargas obtenidas del ensayo, las cuales se analizaron por conector (Molina y Hurtado, 2011; Bamaga et al., 2019).
Además, se tomó en cuenta que el deslizamiento obtenido es entre la losa y la viga, de acuerdo con el Eurocódigo 4
(UNE EN 1994 1-1, 2013). En la Figura 5 se muestra la carga máxima (), la resistencia carácteristica a corte
() y el deslizamiento último ().
Figura 5. Valores de carga que se pueden obtener de la curva carga-desplazamiento.
Los conectores a 45º presentaron un comportamiento lineal para la parte inicial de la curva, como se lo
puede apreciar (Figura 5). La zona plástica de las curvas mostró un cambio de pendiente continuo y no abrupto,
como se destaca en la Figura 6. También se observó que sus curvas prácticamente están juntas, lo cual indica que el
comportamiento de estos conectores a 45° son homogéneos.
Figura 6. Curva carga-deslizamiento obtenida de ensayos push-out en conectores de corte tipo ángulo a 45º.
Las curvas para los conectores a 90º se muestran en la Figura 7. Estos resultados presentaron curvas con
poco decaimiento en la parte final de la zona plástica, debido a la repentina falla entre la unión del conector con la
viga, pese a que la zona elástica tuvo una tendencia lineal. El ensayo 90-1 presentó un comportamiento atípico con
relación a los demás ensayos, con una curva diferente una carga máxima mayor.
Los valores que se pueden obtener de las curvas presentadas en las Figuras 6 y 7, se incluyen en la Tabla 1.
con su valor medio
, y su valor medio
, y con su respectivo valor medio
. Los conectores
Arévalo - Chafuel et al. 41
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 45, Nº 1, Enero - Abril, 2022
exhibieron cargas máximas medias similares.
Figura 7. Curva carga-deslizamiento obtenida de ensayos push-out en conectores de corte tipo ángulo en
posición a 90º.
Tabla 1. Resultados del ensayo push-out en conectores de corte tipo ángulo.
Nº
(kN)
(kN)
(kN)
(kN)
(mm)
(mm)
Conector a 45º
45-1
137,18
143,20
123,47
128,88
13,27
13,11
45-2
140,54
126,49
14,04
45-3
138,86
124,97
13,37
45-4
154,41
138,97
12,89
45-5
136,02
122,41
12,28
45-6
152,17
136,95
12,81
Conector a 90º
90-1
161,76
146,13
155,01
136,42
25,62
16,5
90-2
142,16
128,37
13,10
90-3
149,64
141,64
17,03
90-4
148,77
136,87
17,08
90-5
141,57
130,03
14,00
90-6
132,90
126,62
11,86
Qmáx: carga máxima,
: valor medio de Qmáx, PRK: resistencia carácteristica a corte, : deslizamiento
último.
Cargas máximas y resistencia característica
Para obtener de los 6 ensayos, se analizaron las por cada conector. Este análisis lo estipula el
Eurocódigo 4 (UNE EN 1994 1-1, 2013) e indica que cada una de las cargas máximas por conector no debe exceder
en un ±10 % de la media de los 6 ensayos realizados. Si no se cumplen con este límite, las cargas máximas deben ser
reducidas mediante modelos estadísticos, establecidos por el anexo D del Eurocódigo 0 (UNE EN 1990 1-1, 2019).
De las dos posiciones analizadas, el conector a 90° presentó una probeta con un comportamiento atípico, el cual no
cumple con lo establecido por el Eurocódigo 4 (UNE EN 1994 1-1, 2013). Por tal motivo, se empleó el modelo
estadístico para el cálculo de la resistencia, recomendado en el anexo D, método A, expresión D.17 del Eurocódigo 0
(UNE EN 1990 1-1, 2019). Una vez aplicado este método, se obtuvo un factor de reducción, , de 0,848 para las
cargas del conector a 90º. Este factor se aplicó para la carga del conector 90-1, quedando un valor de 137,17 kN. En
la Tabla 2 se muestra el porcentaje resultante entre la carga media, con respecto a cada una de las cargas de los
conectores. Estos valores cumplen con el límite, por ende, se puede determinar el valor del .
Análisis de la Resistencia a Corte de Conectores Tipo Ángulo. 42
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Tabla 2. Cargas máximas corregidas con modelo estadístico en conectores tipo ángulo a 90º.
(kN)
(kN)
Error (%)
137,17
142,04
3,43
142,16
0,09
149,64
5,35
148,77
4,74
141,57
0,33
132,90
6,44
Qmáx: carga máxima,
: valor medio de Qmáx.
El valor mínimo reducido en 90 % de los 6 ensayos realizados por conector, es el valor de . Así, se
realizó un análisis estadístico para cada uno de los conectores ensayados, donde se incluyó la dispersión de las cargas
con respecto a su media y su mediana. En la Tabla 3 se muestran los valores de carga máxima por conector, los
valores estadísticos y la resistencia característica obtenida de los 6 ensayos para el conector a 45º. Se realizó un
análisis similar para el conector a 90º, obteniéndose una resistencia característica. En la Figuras 8 se presentan los
valores de carga máxima experimental, con respecto a su media y mediana, para cada tipo de conector.
Tabla 3. Valor de para conectores de corte tipo ángulo con posición a 45º.
Nº
Q
Error
Desviación absoluta1
Desviación absoluta2
[kN]
(%)
[kN]
[kN]
45-1
137,18
4,20
6,01
2,52
45-2
140,54
1,90
2,65
0,84
45-3
138,86
3,00
4,34
0,84
45-4
154,41
7,80
11,21
14,71
45-5
136,02
5,00
7,18
3,69
45-6
152,17
6,30
8,97
12,47
Pmínimo
Media
Mediana
Desviación estándar
PRK
[kN]
[kN]
[kN]
[kN]
[kN]
136,02
143,20
139,70
8,00
122,41
1usa la media, 2usa la mediana, Q: carga máxima experimental, Pmínimo: mínimo valor de todas las capacidades máximas a
corte obtenidas de las probetas ensayadas, PRK: resistencia característica a corte.
Figura 8. Valores de carga máxima experimental, con respecto a su media y mediana, para conectores tipo
ángulo en posiciones a 45 y 90°. Q: carga máxima experimental.
Del análisis estadístico se obtuvo que el conector a 45º presentó valores de carga máxima cercanos a su
media y mediana; caso contrario al análisis del conector a 90º (Tabla 4), en el cual el valor de la media y mediana
tuvieron valores semejantes, presentando más probetas con una desviación absoluta distante. Además, presentó una
resistencia característica de 122,41 kN, que resulta mayor a la obtenida del conector a 90º, con un valor de 119,61
kN.
Arévalo - Chafuel et al. 43
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Tabla 4. Valor de para conectores de corte tipo ángulo con posición a 90º.
Nº
Q
Error
Desviación absoluta1
Desviación absoluta2
[kN]
(%)
[kN]
[kN]
90-1
137,20
4,2
5,99
2,50
90-2
142,16
0,7
1,03
2,46
90-3
149,64
4,5
6,44
9,94
90-4
148,77
3,9
5,57
9,07
90-5
141,57
1,1
1,63
1,87
90-6
132,90
7,2
10,30
6,81
Pmínimo
Media
Mediana
Desviación estándar
PRK
[kN]
[kN]
[kN]
[kN]
[kN]
132,90
142,04
141,87
6,49
119,61
1usa la media, 2usa la mediana, Q: carga máxima experimental, Pmínimo: mínimo valor de todas las capacidades
máximas a corte obtenidas de las probetas ensayadas, PRK: resistencia característica a corte.
Propiedades mecánicas
Debido a que el ensayo push-out tiene una parte cíclica, la rigidez inicial de la curva carga-deslizamiento se
vió afectada para el análisis de los conectores. Para determinar la rigidez inicial se utilizó el Eurocódigo 4 (UNE EN
1994 1-1, 2013), el cual considera el 40 % de la capacidad máxima a corte de los conectores (Ecuación 1):
(1)
Donde: Qmáx es la capacidad máxima a corte de los conectores y el deslizamiento registrado cuando el valor es de
un tercio de la capacidad máxima.
El Eurocódigo 4 (UNE EN 1994 1-1, 2013) estipula el análisis de la resistencia característica para el 90% de
la capacidad máxima a corte, utilizando la ecuación de una rigidez secante, como lo indica la Ecuación 2:
(2)
Donde: PRK es la capacidad característica a corte de los conectores y el deslizamiento registrado cuando el valor
es de la capacidad característica.
Por otra parte, Hällmark et al., (2019) determinaron la rigidez característica de acuerdo con los valores
especificados en el Eurocódigo 4 (UNE EN 1994 1-1, 2013), con la reducción de la capacidad característica en un 75
% (Ecuación 3):
(3)
Donde: PRK es la capacidad característica a corte de los conectores y el deslizamiento registrado cuando el valor
es de la capacidad característica.
Los valores de los coeficientes de la ductilidad de los conectores se pueden obtener de la curva carga vs.
deslizamiento (Figura 9). Shariati et al., (2019) determinaron el factor de ductilidad o el coeficiente de la ductilidad
( para cada conector
ensayado (Ecuación 4):
(4)
Análisis de la Resistencia a Corte de Conectores Tipo Ángulo. 44
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Figura 9. Curva carga-deslizamiento, conector a 90º. PRK: resistencia característica a corte, Qmáx: carga máxima.
La tenacidad de los conectores de corte se determinó como el área acumulada bajo la curva carga-
deslizamiento de los conectores de corte hasta antes de llegar a la falla por rotura, se emplea el método del trapecio
para determinar el área bajo la curva, Tablas 5 y 6.
Tabla 5. Factor de ductilidad, tenacidad y rigidez para conectores de corte tipo ángulo con posición a 45º.
En la Tabla 5 se presentan los valores de ductilidad, tenacidad y rigidez de los conectores a 45º. Del análisis
de la resistencia de diseño, la probeta 45-5 exhibió el mínimo valor de carga máxima de los 6 ensayos. Se observó
que la rigidez en el 90 % de fue menor que la rigidez en el 40 % de , debido al incremento de
deslizamiento.
Tabla 6. Factor de ductilidad, tenacidad y rigidez para conectores de corte tipo ángulo con posición a 90º.
Nº
δu
δy
U
factor
Tenacidad
k, 90 %·Qmáx
k, 75 %·PRK
k, 40 %·Qmáx
[mm]
[mm]
[J]
[kN/mm]
[kN/mm]
[kN/mm]
90-1
25,62
8,82
2,90
3207,20
16,50
53,87
616,89
90-2
13,10
3,65
3,59
1699,50
35,04
102,65
643,49
90-3
17,03
5,74
2,97
2006,19
23,47
69,20
341,38
90-4
17,08
5,55
3,07
2253,88
24,10
71,58
339,86
90-5
14,00
5,09
2,75
1694,16
25,02
66,73
283,10
90-6
11,86
3,31
3,58
1568,33
36,09
119,47
620,97
Media
16,45
5,36
3,14
2071,54
26,70
80,59
474,28
Desviación
estándar
4,96
1,97
0,36
610,13
7,51
24,96
168,98
De acuerdo con los deslizamientos vistos entre ambos conectores y respecto al factor de ductilidad media,
presentados en las Tablas 5 y 6, se determinó que el valor de la ductilidad del conector a 90° fue mayor en un 10,17
Nº
δu
Δy
U
factor
Tenacidad
k, 90 %·Qmáx
k, 75 %·PRK
k, 40 %·Qmáx
[mm]
[mm]
[J]
[kN/mm]
[kN/mm]
[kN/mm]
45-1
13,27
3,86
3,44
1879,74
32,00
67,18
132,75
45-2
14,04
5,05
2,78
2038,42
25,06
76,18
188,06
45-3
13,37
4,86
2,75
1766,90
25,70
63,89
140,72
45-4
12,89
5,01
2,57
1794,82
27,75
68,29
134,37
45-5
12,28
3,98
3,08
1750,47
30,73
96,90
198,93
45-6
12,81
5,12
2,50
1796,00
26,72
68,69
166,10
Media
13,11
4,65
2,85
1837,73
27,99
73,52
160,16
Desviación
estándar
0,60
0,57
0,35
107,94
2,80
12,14
28,67
u: deslizamiento característico, y: deslizamiento de fluencia, U: factor de ductilidad, K: rigidez, Qmáx: carga máxima, PRK:
resistencia característica a corte.
u: deslizamiento característico, y: deslizamiento de fluencia, U: factor de ductilidad, K: rigidez, Qmáx: carga máxima, PRK:
resistencia característica a corte.
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%, con relación al conector de 45°, no obstante, esto no indica que esta último tiene un mejor comportamiento. Esto
se debe a que presentó mayores desviaciones estándares de los desplazamientos en el conector a 90°, lo que no
mostró el conector de 45°, ya que los valores no difieren mucho entre sí, para los 3 parámetros analizados.
De las tenacidades mostradas en las Tablas 5 y 6, se deduce que el conector a 45° tuvo una energía
absorbida media de 1837,73 J, mientras que el conector de 90° presentó un valor de 2071,54 J. Aunque los valores
del conector a 90° son mayores que el del 45°, se puede llegar a realizar el mismo análisis con la desviación estándar
de los valores obtenidos. Además, observando las curvas de carga vs. deslizamiento, y de acuerdo con el Eurocódigo
4 (UNE EN 1994 1-1, 2013), se establece que la ductilidad del conector a 45° es dúctil.
Análisis de la capacidad a corte
Se hace necesario encontrar un modelo numérico que se asemeje a los resultados obtenidos de los ensayos
push-out. Para este análisis se utilizó la Ecuación 5, planteada por el ANSI/AISC 360-16 (2016). Así mismo, se
presenta esta ecuación aplicando el estado límite de resistencia estipulado por el AASHTO-LRFD (2014) y el factor
de reducción, cuyo valor fue de 0,85 () (Ecuación 6). A saber:
(5)
(6)
El Eurocódigo 4 (UNE EN 1994 1-1, 2013) presenta la Ecuación 7 donde se emplean los elementos del
conector de corte tipo stud, como el diámetro del perno, d (mm), y la altura del conector, (mm), además, la
resistencia a compresión del hormigón, (N/mm²), el módulo de elasticidad, (N/mm²) y el coeficiente alfa ()
que debe ser elegido como el menor valor de las Ecuaciones 8 y 9:
(7)
(8)
(9)
El código de estructuras de acero de la República de China (GB-50017, 2017), incluye la Ecuación 10 para
el diseño de conectores tipo ángulo, donde el espesor del alma del conector es (mm), el espesor del patín (mm),
el ancho del conector (mm) y las propiedades del hormigón y (N/mm²) (GB 50017, 2017):
(10)
Los autores Bamaga et al. (2019) emplearon la Ecuación 11 diferente a los códigos antes mencionados, que
utiliza la geometría del conector tipo ángulo, como su altura (mm) y el espesor (mm), además de la
resistencia del hormigón (N/mm²): (11)
Titoum et al. (2016) obtuvieron excelentes resultados aplicando la Ecuación 12, dictada por la norma
canadiense (CSA-S16-0, 2001) para determinar la capacidad máxima a corte de los conectores tipo I; una ecuación
similar presenta el ANSI/AISC 360-16 (2016) para conectores tipo canal. Se empleó la Ecuación 8, usada por
Titoum et al. (2016) para una viga I con momento de inercia similar a la del conector en ángulo. La viga que se
asemeja tenía un espesor de 4 mm para el alma ( ) y de 4 mm para el ala () (Titoum et al., 2016):
(12)
Las capacidades a corte determinados con las diferentes investigaciones se detallan en la Tabla 7.
Análisis de la Resistencia a Corte de Conectores Tipo Ángulo. 46
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Tabla 7. Capacidad a corte para conectores de corte tipo ángulo con posiciones de 45 y 90º.
Norma
Q [kN]
Qe [kN]
Error (%)
Conector a 45°
ANSI/AISC 360-16 (2016)
115,36
143,2
24,13
AASHTO-LRFD (2014)
98,06
143,2
46,03
UNE-EN-1994 (2013)
56,78
143,2
152,20
GB-50017 (2017)
66,11
143,2
116,61
Bamaga et al. (2019)
38,19
143,2
274,97
Titoum et al. (2016)
63,8
143,2
124,45
Conector a 90º
ANSI/AISC 360-16 (2016)
115,36
146,13
26,67
AASHTO-LRFD (2014)
98,06
146,13
49,02
UNE-EN-1994 (2013)
56,78
146,13
157,36
GB-50017 (2017)
46,74
146,13
212,64
Bamaga et al. (2019)
38,19
146,13
282,64
Titoum et al. (2016)
45,11
146,13
223,94
Conclusiones
El comportamiento de los conectores de corte tipo ángulo para 45 y 90° es considerado como dúctil, de
acuerdo con el deslizamiento característico que presentaron las 12 probetas para el ensayo push out. Los resultados
de las ecuaciones propuestas en investigaciones previas y códigos internacionales, al ser adaptadas y empleadas
únicamente con el fin de comparar los resultados experimentales de este estudio, muestran que subestiman el valor
de resistencia del conector, por lo que se recomienda mayor investigación previa a establecer una ecuación que
estime la resistencia de este tipo de conector.
De los 12 ensayos realizados de los conectores de corte con dimensión de 40 x 4 mm y con las
consideraciones antes expuestas, el comportamiento de los conectores fue determinado exitosamente mediante el
ensayo experimental; donde se determinó que la posición a 45° cumple con un comportamiento más homogéneo en
todos los parámetros analizados que fueron obtenidos de las curvas. Su óptimo rendimiento hace que este conector
sea el más adecuado para su implementación en futuras investigaciones, de manera apropiada y técnica en el ámbito
de la construcción.
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