Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 6 (3): e262. Julio-Septiembre, 2023. https://doi.org/10.37636/recit.v6n3e262
ISSN: 2594-1925
1
Articulo de investigación
Análisis de conectores de corte tipo ángulo en vigas
compuestas de acero y hormigón
Analysis of angle type shear connectors in steel and concrete
composite beams
Luis Tinerfe Hernández Rodríguez , María José Cevallos López , Jorge André Mera Vera , Edwin Eduardo
Guaminga Pillajo
Escuela Politécnica Nacional, Centro de investigación de la Vivienda, Ladrón de Guevara E11·253, Quito, Ecuador
Autor de correspondencia: María José Cevallos López, Escuela Politécnica Nacional, Centro de investigación de la Vivienda,
Ladrón de Guevara E11·253, Quito, Ecuador. E-mail: mjcevallosl@gmail.com. ORCID: 0000-0001-6624-6917.
Enviado: 3 de Julio del 2023 Aceptado: 23 de Agosto del 2023 Publicado: 29 de Septiembre del 2023
Resumen. - Partiendo del hecho de que no se cuenta con una fórmula de cálculo normalizada para conectores tipo
ángulo y que pueden ser usados en vigas compuestas de acero y hormigón, este trabajo tuvo como objetivo analizar
la resistencia a corte de perfiles angulares de 3mm soldados verticalmente, con dos tipos de orientaciones
diferentes. Para esto se elaboraron 14 probetas, 7 contenían conectores con orientación a 45° y otras 7 a 90°,
dichas probetas fueron sometidas a ensayos push out obteniéndose datos de carga-deslizamiento los que fueron
tratados estadísticamente para posteriormente ser usados en el análisis del comportamiento de los conectores. Se
analizaron parámetros como la resistencia, ductilidad, rigidez y modos de falla, el modo de falla que predominó
en todas las probetas fue el fraccionamiento en todo su ancho del hormigón; en cuanto a ductilidad, los conectores
con orientación a 45° son considerados dúctiles según el Eurocódigo; además, la rigidez característica es mayor
para los conectores con orientación a 90°; se comparó estos parámetros en ambos tipos de conectores y se concluyó
que los que tenían una orientación de 90° tienen una mayor resistencia, por lo tanto, son los más idóneos para su
uso en la construcción.
Palabras clave: Conector de corte; Ensayo push out; Estructuras compuestas.
Abstract. - Because there is no standardized calculation formula for angle-type connectors and they can be used in
steel and concrete composite beams, this work aimed to analyze the shear resistance of 3mm vertically welded angle
profiles with two different types of orientations. For this, 14 test specimens were made, 7 containing connectors
with 45° orientations and another seven at 90°; these test specimens were subjected to push-out tests, obtaining
load-slip data, which were treated statistically to be later used in behavior analysis of the connectors. Parameters
such as strength, ductility, rigidity, and failure modes were analyzed. The failure mode that prevailed in all the test
tubes was the fractionation in the entire width of the concrete; in terms of ductility, connectors with a 45° orientation
are considered malleable according to the Eurocode. In addition, the characteristic stiffness is greater for
connectors with a 90° orientation; These parameters were compared in both types of connectors, and it was
concluded that those with a 90° orientation have higher resistance. Therefore, they are the most suitable for use in
construction.
Keywords: Shear connector; Push-out test; Composite structures.
1. Introducción
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La construcción compuesta emplea miembros
estructurales formados por dos materiales: en
este caso acero estructural y hormigón armado
[1]. En los últimos años, estas estructuras
compuestas han sido cada vez más utilizadas.
Con el fin de aprovechar los beneficios de cada
material, tanto en términos estructurales como
constructivos, los elementos compuestos acero-
hormigón son constituidos por la combinación de
secciones de acero y elementos de hormigón.
La estructura compuesta de lámina de acero tipo
deck y losa de hormigón se denomina losa
compuesta y esta, unida mediante un conector de
corte a la viga de acero, conforman la viga
compuesta. Existen diversos tipos de conectores
y los que están normados son los tipos perno
(stud) y canal.
El sistema de piso más comúnmente usado en
edificaciones de acero es una losa de concreto
sobre una plataforma de metal [2].
La viga de acero es la que resiste los esfuerzos de
tensión, y el hormigón de la losa compuesta
trabaja ante los esfuerzos de compresión, así se
aprovecha al máximo la capacidad de estos
materiales. Los esfuerzos longitudinales que se
producen entre el acero y el hormigón es
necesario colocar conectores de corte que
resistan estos esfuerzos y eviten la separación de
la losa compuesta y la viga de acero [3].
La función principal de los conectores de corte es
resistir los esfuerzos cortantes longitudinales a
través de la superficie en que se da el contacto
entre el acero y el hormigón, y evitar la
separación vertical de la losa de hormigón de la
viga de acero. Se ha demostrado que el conector
de corte tipo ángulo es mejor en algunas de las
propiedades mecánicas que otros tipos de
conectores a cortante, incluida la alta
transferencia de cortante, la resistencia al
levantamiento, la suficiente ductilidad y la
resistencia a la degradación de la fuerza bajo
carga cíclica [4].
Partiendo del hecho de que no se cuenta con una
fórmula de cálculo normalizada para conectores
tipo ángulo y que pueden ser fácilmente usados
en vigas compuestas de acero y hormigón, en la
Escuela Politécnica Nacional, en Quito, se han
realizado varios estudios de conectores de corte
tipo ángulo que han marcado un precedente para
seguir esta línea de investigación mediante
métodos experimentales y con el objetivo de
obtener una base teórica comprobada y su
resistencia a corte.
Existen diversos tipos de conectores de corte:
tipo canal, tipo perno, tipo ángulo, etc. Para el
presente estudio, se pretende analizar la
resistencia a corte de los conectores tipo ángulo,
ya que existe disponibilidad en el mercado
nacional ecuatoriano y son más rentables
representando una ventaja, comparado con los
otros tipos de conectores.
2. Antecedentes
Existen varios tipos de conectores de corte que se
diferencian por su geometría, la distribución de
las fuerzas y su comportamiento que está en
función de la resistencia a corte y deformación
[4].
En el estudio realizado por Shariati et al. [5] en
el año 2016 sobre los conectores de corte
angulares en forma de V para un sistema
compuesto de acero y hormigón. Se realizaron 14
pruebas Push-out en vigas compuestas con estos
conectores bajo carga monotónica y cíclica. Se
demostró que este conector de corte mejora
algunas propiedades mecánicas de los conectores
de corte, incluida la transferencia de alto corte, la
resistencia al levantamiento, la ductilidad
suficiente y la resistencia a la degradación de la
fuerza bajo carga cíclica.
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En el 2014, Shariati et al. [6] analizaron 4 tipos
de probetas con conectores de corte tipo ángulo
con diferente geometría, que fueron sometidas a
carga monotónica y carga cíclica reversible
mediante el método Push out obteniendo una
ecuación que permite calcular la resistencia
teórica del conector. Los resultados de modo de
falla que se obtuvieron en este estudio son la falla
del conector y la fisuración del hormigón.
La resistencia de los conectores también ha sido
evaluada por Balasubramanian [7] en el año 2016
en estructuras compuestas de acero-concreto el
cual analiza la resistencia a cortante de
conectores tipo ángulo, utilizando la metodología
Push out para obtener la resistencia y rigidez de
los conectores de corte, aportando así con una
ecuación para determinar su resistencia.
Para el año 2016 Shariati et al. [8] realiza el
estudio de la comparación de los conectores de
corte tipo canal y tipo ángulo con 8 tipos de
probetas que utilizan 4 probetas tipo canal y 4
tipo ángulo, con dimensiones similares. La forma
de ensayo se basa en el método Push out y
concluyeron que con los conectores tipo ángulo
se presentan menos fisuras y que los conectores
tipo canal son más dúctiles y tienen mayor
resistencia.
En el año 2020, Lee et al. [9] evaluaron la
resistencia de conectores tipo ángulo en vigas
compuestas con 8 probetas con diferentes
dimensiones en altura, longitud del conector y
espesor, usando para la aplicación de carga la
metodología Push out, además obtuvieron una
ecuación para los conectores que depende de los
parámetros de análisis. De esta investigación
concluyeron que tiene mayor impacto en la
resistencia del conector el espesor del mismo,
más que su longitud.
En el 2018 Bezerra et al, [10] compararon
conectores de corte tipo perno con conectores de
características similares al conector tipo V,
fabricados a partir de perfil de acero tipo U, en su
análisis comparativo determinaron que este tipo
de conectores distribuyen con mayor
uniformidad los esfuerzos de corte al tener un
área de contacto mayor.
En un estudio realizado por Shen et al. [11] en el
2020, se concluyó que el incremento en la
resistencia del concreto no aumenta la resistencia
a corte de los conectores tipo stud, pero la
presencia de concreto alrededor del mismo
contribuye al mejor desempeño ante acciones de
corte del conector.
En el mismo año, Qureshi & Lam [12] estudiaron
entre otros parámetros, los efectos del refuerzo
longitudinal en mallas y la colocación de
refuerzo en el valle de la deck, de lo cual
concluyeron que la ubicación de la malla de
refuerzo no interviene en la resistencia del
conector de corte, además las ecuaciones del
código AISC 360 16 sobreestiman la capacidad y
el Eurocódigo 4 predice de manera correcta.
Al-kroom et al. [13], investigaron el
comportamiento del conector de corte en forma
de V. La evaluación del desempeño del conector
propuesto se realiza a través de un trabajo
experimental de catorce pruebas push out. Los
resultados muestran que el conector de corte en
forma de V desarrollado es capaz de transferir
una carga de corte más alta que el conector de
corte convencional.
Tahmasbi et al. [14], investigaron el
comportamiento de conectores en forma de C y
ángulo en forma de L embebidos en losas de
hormigón. Se propone un modelo de elementos
finitos efectivo para simular las pruebas de
expulsión de estos conectores de corte que
abarcan el comportamiento no lineal del material,
el gran desplazamiento y la plasticidad de daños.
En 2019, se sugirió una solución interesante para
usar conectores de corte en compuestos de
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madera y hormigón, el cual consistía en una placa
perforada insertada y encolada en una ranura de
la viga de madera. Este estudio propuso algunas
modificaciones variando la parte superior del
conector con barras de acero. Los resultados de
las pruebas mostraron un buen comportamiento
de este sistema y se realizaron y validaron
modelos usando el método de los elementos
finitos (FEM) utilizando un coeficiente de
fricción variable [15].
En 2020, se desarrolló un estudio sobre el
desempeño de conectores pernos con diferentes
ubicaciones y configuraciones en la lámina
perfilada de acero. Se elaboró y validó un modelo
FEM, que incluyó identificar y discutir diferentes
mecanismos de transferencia de carga entre el
hormigón y la chapa de acero perfilada para
comprender las interacciones entre el perno y el
hormigón [16].
3. Metodología
En la Escuela Politécnica Nacional se ha
estudiado el conector ángulo para la unión de una
losa de hormigón, con o sin deck, con una viga
metálica en diferentes trabajos, así Franco et al.
[17] investigaron el conector ángulo de 4 mm
para el caso de losa de hormigón sin deck
soldados verticalmente a 450 y 900.
Ayala et al. [18] investigaron el conector ángulo
de 4 y 6 mm para el caso de losa de hormigón sin
deck y otras posiciones diferentes a las
anteriores. De igual forma, Arévalo et al [19]
realizaron estudios a partir de los ensayos
anteriores obteniendo resultados favorables para
este conector. Valenzuela et al. [20] investigaron
el conector ángulo de 4 mm para el caso de losa
de hormigón con deck soldados verticalmente a
450 y 900.
Partiendo del hecho que en la investigación
precedente de Valenzuela et al. [20] con el
conector de 4 mm falló siempre el hormigón, se
realiza este nuevo trabajo con un espesor menor
y que estuviera disponible en el mercado
ecuatoriano, eligiéndose 3 mm. El objetivo era
ver si un espesor menor fallaba el conector y no
el hormigón.
La construcción de las probetas requeridas para
los ensayos Push out, se basó en las normas
nacionales e internacionales aplicables en el
Ecuador como el Eurocódigo 4, [21] las cuales
describen los parámetros y requerimientos de
materiales para su correcta implementación en
campo. El hormigón y el acero serán los
materiales utilizados para construir los
especímenes.
La viga metálica fue diseñada de forma que no
fallara en el ensayo, ya que el objetivo era ver la
capacidad resistente del conector, por lo que
debía ser la conexión la que fallara. Para esto se
consideró lo expuesto en AISC 360 [22], los
criterios sismo resistentes de la AISC 341 [23] y
las normas ecuatorianas para Estructuras de
acero [24] y sismo resistente [25].
En investigaciones previas se ha evidenciado la
consideración de parámetros como la longitud,
espesor y ancho del conector, por lo que se tiene
la necesidad de analizar otros parámetros que
influyan en la resistencia de los conectores, tales
como la orientación del conector para crear una
base teórica que permita la implementación de
estos conectores en obra.
Para ello, se elaboraron 14 probetas con
conectores tipo ángulo de 3 milímetros de
espesor, de las cuales 7 utilizan conectores tipo
ángulo con una orientación de 45° (A) y 7 con
conectores a 90° (L), realizando los ensayos Push
out en el Centro de Investigación de la Vivienda
(CIV).
Este método permite obtener curvas carga-
deslizamiento para analizar el comportamiento
de los conectores, obteniendo la carga
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característica, ductilidad, rigidez característica,
energía disipada y deslizamiento característico.
Como se muestra en las figuras 1 y 2, las probetas
utilizadas en el análisis experimental constan de:
una viga metálica tipo I 200x100x5 mm, la losa
de hormigón con lámina deck de 0,65 milímetros
de espesor y 55 mm de altura de sus nervaduras,
malla electrosoldada de 4 milímetros @ 100 mm
y los conectores de corte de 40x40x3 mm, uno a
cada lado de la probeta, que unen la viga metálica
a la losa.
Figura 1. Sección transversal de la losa de la probeta.
Figura 2. Diseño definitivo de la probeta de ensayo.
3.1 Hormigón
Los cálculos previos para la determinación de la
resistencia de los conectores se realizaron con un
hormigón de 35 MPa.
En la tabla 1 se muestra los resultados de ensayos
experimentales del hormigón utilizado,
realizados a partir de una muestra de 3 cilindros
a los 28 días tal como se especifica en las normas
NTE INEN 1573 [26] y ASTM C39/C39M-20
[27].
Además, el módulo de elasticidad del hormigón
se obtiene de ensayos experimentales realizados
con 3 muestras de cilindros a los 56 días basados
en la norma ASTM C469-14 [28], y se obtuvo los
datos de la tabla 1.
Tabla 1. Valores experimentales de las propiedades
mecánicas del hormigón.
Denominación
(Unidades)
Descripción
Valor
f'c (MPa)
Resistencia a la
compresión del
hormigón
37.3
Ec (MPa)
Módulo de Elasticidad
del hormigón
26157.33
3.2 Acero
Las propiedades de los elementos de acero
estructural de las probetas son obtenidas
experimentalmente y aparecen en la tabla 2.
Tabla 2. Valores experimentales de las propiedades
mecánicas del acero.
Denominación,
(Unidades)
Valor
VIGA DE ACERO
Fy (MPa)
245.93
Fut (MPa)
407.47
CONECTOR DE CORTE
Fy (MPa)
354.03
Fut (MPa)
471.57
3.3 Método push out
Según el Eurocódigo 4, para aplicar el ensayo
Push out es necesario realizar previamente un
ensayo monotónico para cada tipo de probeta,
que consiste en aplicar carga hasta el nivel de
fallo. El valor de carga última sirve para obtener
el intervalo de carga en el que se ensayarán las
probetas, considerando el 5% y 40% de esta.
Primero, las probetas son cargadas hasta el 40%
del valor de carga última y luego se reduce al 5%
de esta, realizándose 25 ciclos en este intervalo.
Posterior a ello, lo que sería el ciclo número 26,
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se va incrementando la carga hasta la falla, lo que
no debe suceder en menos de 15 minutos [21].
3.4 Instrumentación del ensayo
La instrumentación para el ensayo de las probetas
se muestra en las figuras 3 y 4 y consiste en la
máquina universal de ensayo, usada para
aplicarle la carga; cinco Transductores
diferenciales de variación lineal (LVDT),
ubicados estratégicamente para obtener datos del
desplazamiento lineal que se genera en los
elementos que componen la probeta de ensayo,
los LVDT 1 y 2 miden el desplazamiento de la
viga, los LVDT 3 y 4 el desplazamiento de las
losas de hormigón y el LVDT 5 el
desplazamiento del alma de la viga en el centro.
Figura 3. Esquema instrumentación de ensayo.
Figura 4. Máquina de ensayo del laboratorio.
3.5 Tratamiento estadístico
Con base en la norma ASTM E178-16 [29], se
identifican los valores atípicos obtenidos en los
ensayos experimentales para posteriormente
realizar el tratamiento de datos con los valores
que cumplen con lo estipulado en la norma. Los
requerimientos de esta norma se aplican a los
datos de carga última y deslizamiento de cada
probeta que han sido obtenidos por el sistema de
adquisición.
Además, según el Eurocódigo 4 [21] se analiza la
carga última de las probetas para determinar la
resistencia de diseño de estas, la cual depende de
la resistencia característica () que se define
como el 90% de la carga última menor de todas
las probetas, siempre y cuando un mínimo de tres
probetas no difiera en el 10% con respecto a la
media.
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En este estudio, los valores que superan los
límites no son considerados para cálculos
posteriores.
3.6 Resistencia de diseño
En el Eurocódigo 4 se menciona que la
resistencia de diseño (PRd) depende de la
resistencia del acero, en tanto se dé la falla en el
conector de corte, no obstante, para este estudio
se observa que el modo de falla corresponde al
hormigón, siendo necesario determinar la
resistencia de diseño considerando los
parámetros de la resistencia del hormigón.
La ecuación (1) [21] permite calcular los valores
de PRd de cada probeta y se expondrán más
adelante.
 



󰇛󰇜
Donde:
: Resistencia característica.
: Resistencia especificada del hormigón.
: Resistencia promedio del hormigón
obtenida a partir de los ensayos experimentales.
: es el factor de seguridad parcial para el
conector de corte. El valor recomendado es de
1.25.
4. Resultados y Discusiones
4.1 Ensayo Monotónico
Los resultados del ensayo monotónico de cada
tipo de probeta se muestran en la figura 5,
evidenciándose que la probeta que posee el
conector con orientación a 90° posee mayor
capacidad de carga. Las probetas con orientación
a 90° en este estudio se denominan tipo “L” y
aquellas con orientación a 45° tipo “A”.
Figura 5. Curva carga-deslizamiento Ensayo Monotónico.
4.2 Ensayo Cíclico
Para empezar, se hace el tratamiento estadístico
de las probetas tipo A de acuerdo con la ASTM
E178-16 [29], lo que se presenta en la tabla 3,
donde se descarta la probeta A6 por tener un
valor fuera del rango permitido. Cabe recalcar
que se utiliza el valor de carga total aplicada a la
probeta.
Además, estas probetas son sometidas a un
tratamiento estadístico dado por el Eurocódigo 4
[21], lo que se presenta en la tabla 4, en el cual se
utiliza la carga última dividida entre dos por
haber dos conectores en cada probeta, donde
resultó que la probeta A2 no debería usarse para
cálculos posteriores, ya que se encuentra fuera
del límite.
Para las probetas tipo L se sigue el mismo
tratamiento estadístico aplicado al tipo A, lo que
se muestra en las tablas 5 y 6, donde se descartan
las probetas L2 y L3, ya que se encuentran fuera
del rango permitido que establece el Eurocódigo
4 [21].
0
10
20
30
40
50
60
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Carga [kN]
Deslizamiento [mm]
Curva Carga-Deslizamiento
A1
L1
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Tabla 3. Análisis estadístico ASTM E178-16 para probetas
tipo A – Carga última.
Probetas tipo A - Carga última
Probeta
Pu
Tn
T 10% Nivel de
significancia
kN
A2
97,24
1,16
1,73
A3
86,34
A4
81,93
A5
87,78
A6
58,88
1,83
1,73
A7
81,93
Media
82,35
Desviación
estándar (s)
12,79
Tabla 4. Análisis estadístico Eurocódigo 4 para probetas
tipo A – Carga última.
Probetas tipo A – Carga última
Pro
beta
Pu
Límite
Superior
Límite
Inferior
Condición
kN
kN
kN
A2
48,62
47,87
39,17
No cumple
A3
43,17
Cumple
A4
40,97
Cumple
A5
43,89
Cumple
A7
40,97
Cumple
Media
43,52
Tabla 5. Análisis estadístico ASTM E178-16 para probetas
tipo L – Carga última.
Probetas tipo L - Carga última
Probeta
Pu
Tn
T 10% Nivel de
significancia
kN
L2
87,90
1,30
1,73
L3
138,31
1,65
1,73
L4
106,58
L5
102,75
L6
119,40
L7
105,83
Media
110,13
Desviación
estándar (s)
17,09
Tabla 6. Análisis estadístico Eurocódigo 4 para probetas
tipo L – Carga última.
Probetas tipo L – Carga última
Probeta
Pu
Límite
Superior
Límite
Inferior
Condición
kN
kN
kN
L2
43,95
60,57
49,56
No cumple
L3
69,16
No cumple
L4
53,29
Cumple
L5
51,38
Cumple
L6
59,70
Cumple
L7
52,92
Cumple
Media
55,06
En la figura 6 se muestran las curvas carga-
deslizamiento de las probetas que contienen
conectores de corte tipo ángulo a 45°. La carga
mínima, Pu, corresponde a la probeta A4, el 90%
de esta es la carga característica que se utiliza
para cálculos posteriores de las probetas que
contienen conectores a 45°. El análisis del
comportamiento en los ensayos cíclicos sigue
procedimientos similares a Deng et al. [30],
considerando las curvas carga-deslizamiento
obtenida después de 25 ciclos de carga y
descarga.
Figura 6. Curva carga-deslizamiento Probetas tipo A.
La figura 7 muestra las curvas carga-
deslizamiento de las probetas que contienen
conectores de corte tipo ángulo a 90°. La carga
mínima, Pu, corresponde a la probeta L5.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Carga [kN]
Deslizamiento [mm]
Carga- Deslizamiento
A3
A4
A5
A7
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Figura 7. Curva carga-deslizamiento Probetas tipo L.
4.3 Resistencia característica
A partir de los datos de carga última obtenidos de
los ensayos se determina la resistencia
característica (PRk) para cada tipo de probeta
como se muestra en la tabla 7 y se calcula
mediante la ecuación (2), donde Pu min es el menor
valor de todos los Pu.
   󰇛󰇜
Tabla 7. Resistencia característica y de diseño.
Resistencia característica y de diseño
Orientación de
las
probetas



kN
kN
kN
90° (Tipo L)
51.38
46.24
34.71
45° (Tipo A)
40.97
36.87
27.68
4.4 Deslizamiento característico
El valor de capacidad de deslizamiento δu se
determina mediante la curva carga-
deslizamiento, como se representa en la figura 8,
tomando el valor de deslizamiento al nivel de la
carga característica PRk.
Luego, el valor de deslizamiento característico
δuk es obtenido tomando el mínimo valor de
capacidad de deslizamiento y aplicando una
reducción del 10%. En las tablas 8 y 9 se
presentan los valores obtenidos de Deslizamiento
característico.
Figura 8. Determinación de la capacidad de deslizamiento
[21].
Tabla 8. Deslizamiento característico – Probetas tipo A.
Probetas tipo A – Deslizamiento característico
Probeta
mm
mm
A3
7,74
6,96
A4
7,73
A5
10,65
A7
9,32
Tabla 9. Deslizamiento característico – Probetas tipo L.
Probetas tipo L - Deslizamiento característico
Probeta
mm
mm
L4
5,46
4,27
L5
4,9
L6
4,74
L7
6,85
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2 4 6
Carga [kN]
Deslizamiento [mm]
Carga- Deslizamiento
L4
L5
L6
L7


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4.5 Variación de la rigidez
La rigidez depende de la carga y el deslizamiento
correspondiente a esa carga.
Se puede evidenciar que existe una disminución
abrupta de la rigidez desde el primer milímetro
de deslizamiento y sigue disminuyendo de forma
progresiva hasta la falla de la probeta, como se
muestra en las figuras 9 y 10.
Figura 9. Variación de la rigidez-Probetas tipo A.
Figura 10. Variación de la rigidez-Probetas tipo L.
4.6 Rigidez Característica
Con base en el Eurocódigo [21], la rigidez
característica se determina con la ecuación (3),
que depende de la resistencia característica antes
calculada para cada tipo de probeta. En las tablas
10 y 11 se presentan los valores obtenidos de
esta.
  
󰇛󰇜
Donde:
ksc: Rigidez de un conector de corte.
PRk: Resistencia característica del conector de
corte.
s: Es el deslizamiento calculado a partir de los
ensayos de cizallamiento de acuerdo con el
Anexo B del Eurocódigo 4 [21] para una carga de
0.7∙PRk.
Tabla 10. Rigidez característica – Probetas tipo A.
Probeta

 



kN
kN
mm
kN.mm
A3
36,87
25,81
1,16
22,25
A4
1,38
18,70
A5
1,44
17,92
A7
1,93
13,37
Media
1,48
18,06
Tabla 11. Rigidez característica – Probetas tipo L.
Probeta

 



kN
kN
mm
kN.mm
L4
46,24
32,37
1,79
18,08
L5
0,66
49,04
L6
0,56
57,80
L7
1,95
16,60
Media
1,24
35,38
4.7 Ductilidad
La ductilidad se define como la relación entre el
deslizamiento máximo y el desplazamiento
elástico. Y según la ASCE 41-17 [31], se puede
clasificar como baja, moderada o alta, según el
rango en que se encuentra el valor de ductilidad
como se indica en la tabla 12.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Rigidez [kN/mm]
Deslizamiento [mm]
Variación de la rigidez
A3
A4
A5
A7
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 2 4 6
Rigidez [kN/mm]
Deslizamiento [mm]
Variación de la rigidez
L4
L5
L6
L7
11 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (3): e262
Tabla 12. Demanda ductilidad según ASCE 41-17.
µ
Demanda de ductilidad
< 2
Baja
2 a 4
Moderada
> 4
Alta
La ductilidad se determina a partir de la curva
carga-deslizamiento, la cual es previamente
simplificada utilizando una bilinealización; de
dicha simplificación y siguiendo los criterios de
Kim et al. [32] se obtiene el deslizamiento último
() y el deslizamiento de fluencia (), como se
muestra en la figura 11, siendo el factor de
ductilidad, μ, la relación entre dichos
deslizamientos, como se indica en la ecuación
(4). Los valores obtenidos de factor de ductilidad
se exponen en las tablas 13 y 14.
󰇛󰇜
Figura 11. Determinación del desplazamiento último y de
fluencia [32].
Tabla 13. Factor de ductilidad – Probetas tipo A.
Probetas tipo A - Factor de ductilidad
Probeta
Δy
Δu
µ
A3
2,02
5,62
2,78
A4
2,55
7,04
2,76
A5
3,00
8,93
2,98
A7
3,29
8,49
2,58
Promedio
2,72
7,52
2,78
Tabla 14. Factor de ductilidad – Probetas tipo L.
Probetas tipo L - Factor de ductilidad
Probeta
Δy
Δu
µ
L4
2,93
5,24
1,79
L5
1,11
3,67
3,31
L6
1,42
4,13
2,91
L7
3,32
6,68
2,01
Promedio
2,20
4,93
2,50
4.8 Modos de falla
El análisis del modo de falla se hace una vez se
han realizado todos los ensayos de las probetas.
Se observó un fraccionamiento del hormigón en
todo el ancho de la probeta en todos los
especímenes, como se evidencia en las figuras 12
y 13.
Figura 12. Modo de falla Probetas tipo L.
Figura 13. Modo de falla Probetas tipo A.
Según Guezoulli & Lachal [33], exponen que
este fraccionamiento del hormigón es algo
crítico, porque no permite que fallen los
conectores de corte antes que el hormigón y, por
tanto, no permite el análisis directo del
comportamiento de dichos conectores.
12 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (3): e262
Qi et al. [34] hicieron un estudio innovador,
donde intentaron demostrar cómo el daño inicial
(fatiga, corrosión, defecto de soldadura, entre
otros) podría afectar la capacidad de corte en los
conectores. Se realizaron seis variaciones
cambiando porcentaje de daño y posición y
manteniendo las mismas dimensiones,
realizándose un modelo FEM y lo validaron.
Finalmente propusieron un estudio paramétrico
para conocer la influencia del grado y posición
del daño en la capacidad de corte. Se demostró
que la capacidad de corte no fue sensible al grado
de daño cuando la sección de daño se ubicó a
0.5d, donde d es el diámetro del vástago, desde la
raíz del perno. Para comparar sus resultados,
utilizaron el Eurocódigo 4, AASHTO LRFD y
GB50017.
El modo de falla ocurrido por fraccionamiento
del hormigón, es común en este tipo de vigas con
láminas deck debido al poco espesor del
hormigón sobre la cresta, por lo que se puede
validar los resultados de los ensayos realizados.
El trabajo del conector está garantizado, pues une
la viga con la losa de hormigón, lográndose una
viga mixta. Solo al momento de fallar, por
llegarse a la carga máxima, deja de trabajar la
conexión
5. Conclusiones
1. Existe una diferencia porcentual del 22.2%
entre la resistencia última obtenida para los
conectores orientados a 90° y aquellos con
orientación de 45°, siendo los conectores de 90°
los que resisten mayor carga. Además, el valor de
resistencia última obtenido de forma
experimental para las probetas de 90° comparado
con el valor dado por la ecuación del AISC360
muestra una diferencia porcentual del 33.5% y
48.3% para las probetas de 45°.
2. El fisuramiento del hormigón fue la falla
común en todas las probetas y se debe al par de
fuerzas que se desarrolla en el nervio que
contiene al conector, esto provoca una rotación
en la probeta y se genera un esfuerzo de tensión
en la cara de la losa de hormigón, llegando así la
probeta a la falla. Las fisuras en el hormigón
aparecen en el primer ciclo de carga, cuando la
carga está entre el 30% y 40% de la carga
máxima del ensayo.
3. La orientación influye en la rigidez,
evidenciándose que los conectores de 90°
presentan mayores valores de rigidez
característica comparados con los de 45°, siendo
49.0% la diferencia porcentual entre dichos
valores. Además, se da una degradación súbita de
la rigidez en los primeros deslizamientos.
4. Los conectores con orientación a 45° son
dúctiles, de acuerdo con la condición del
Eurocódigo 4, ya que su deslizamiento
característico es mayor a 6mm. Adicionalmente,
ambos tipos de conectores se encuentran en el
rango de moderadamente dúctiles de la tabla de
demanda de ductilidad, expuesta en la ASCE 41-
17.
5. Después del análisis de cada uno de los
parámetros que influyen en la resistencia de
conectores de corte, se concluye que aquellos con
orientación a 90° son los más idóneos para
usarlos en la construcción ya que presentan una
mayor resistencia en comparación con los de 45°.
6. Agradecimientos
A la Escuela Politécnica Nacional, y de manera
especial al Centro de Investigación de la
Vivienda (CIV) y al Laboratorio de Soldadura.
7.- Reconocimiento de autoria
María José Cevallos López: Conceptualización,
metodología, validación, análisis formal,
investigación, recursos, curación de datos,
escritura- borrador original, escritura: revisión y
edición, visualización, adquisión de fondos.
Jorge André Mera Vera: Conceptualización,
13 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (3): e262
metodología, validación, análisis formal,
investigación, recursos, curación de datos,
escritura- borrador original, escritura: revisión y
edición, visualización, adquisión de fondos. Luis
Tinerfe Hernández Rodríguez:
Conceptualización, metodología, validación,
análisis formal, investigación, recursos, curación
de datos, escritura- borrador original, escritura:
revisión y edición, visualización, supervisión,
administración del proyecto. Edwin Eduardo
Guaminga Pillajo: Metodología, validación,
análisis formal, investigación, recursos, curación
de datos, escritura- borrador original, escritura:
revisión y edición, visualización, supervisión.
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https://doi.org/10.12989/scs.2017.25.1.079.
Derechos de Autor (c) 2023 Luis Tinerfe Hernández Rodríguez, María José Cevallos López, Jorge André Mera Vera, Edwin
Eduardo Guaminga Pillajo
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