ACEROS DE REFUERZO

Mtro. Jaramillo

UNIVAEquipo 1:

Aline Demars Muñoz de CoteMarisa Dávila Salazar

Rafael Preciado AcevesAlvaro Pujol Becerra

Que es el acero?

• El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados.

• Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde en acero.

• El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro. El óxido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos.

Aceros Normales Aceros de Alta Resistencia

• En la construcción, se utilizan dos tipos de acero:• Aceros laminados en caliente: Los cuales distinguen 4 regiones en su gráfica esfuerzo-

deformación. Zona elástica, Zona plástica, Zona de endurecimiento por deformación y Zona de estrangulamiento y fractura.• Aceros trabajados en frío: Esta gráfica esfuerzo-deformación, no exhibe una zona de

fluencia horizontal.

Propiedades Mecánicas

• Módulo de Elasticidad. Varía según el tipo de acero y puede tomarse igual a 2.1x10Kg/cm

• Límites de Proporcionalidad y Elástico.• Límite de Fluencia. Depende del tipo de acero. En

aceros laminados en caliente se pueden distinguir el superior y el inferior, en estos casos se toma el inferior.

• En los trabajados en frío, no hay un límite definido; se recomienda tomar el esfuerzo correspondiente a una deformación unitaria permanente de 0.002.

• El índice de resistencia es el límite de fluencia. Las temperaturas bajas y la deformación rápida tienden a aumentar el esfuerzo de fluencia y la resistencia, pero disminuye la ductilidad.

A temperaturas altas sucede lo contrario.

• El acero es un material muy dúctil. La ductilidad del acero disminuye al aumentar su resistencia y el contenido de carbono. Los tratamientos enfrío también disminuyen la ductilidad.

Clasificación

• Varilla corrugada o lisa• Torones y cables• Perfiles rolados ahogados tipo I, H, etc.• Elementos prefabricados (mallas, castillos y

cadenas electrosoldados)

Varilla Corrugada

• Varilla corrugada de acero• Del No.3 al No.12• Especial como refuerzo en el concreto• Nulo movimiento relativo longitudinal entre la

varilla y el concreto que la rodea.

• Una de las propiedades más útiles del acero es la posibilidad de unir elementos estructurales por medio de soldadura.

• El doblado es muy importante. Medida de ductilidad y trabajabilidad. Las varillas de acero se someten al doblado para formarlos llamados ganchos y columpios, entre otros.

• Las varillas de acero utilizadas en las construcciones de concreto reforzado deberán tener formas y tamaños adeacuados para que puedan ser incorporadas con facilidad como elemento integrante de la estructura y proporción en una superficie suficiente para que se adhieran completamente al acero y concreto.

Los tipos de varillas que existen en el mercado se diferencian por:

• Sección• Longitud• Diámetro• Calidad

• Las varillas pueden ser de sección circular o cuadradas. Pueden ser lisas o corrugadas, esta característica solo se presenta en las de sección circulares, ya que las de sección cuadrada no tienen corrugaciones.

• Falta imagen• Las varillas de sección circular y con

corrugación, son las más utilizadas en la construcción por tener mayor adherencia al concreto.

• Las varillas de acero para refuerzo, se fabrican en longitudes de 6, 9 y 12mts. Siendo las más comunes las de6 y 12mts.

• Por su diámetro las varillas más utilizadas son de ¼ hasta1½ pulgadas.

• Deben estar distribuidas de • manera uniforme en la varilla.• Deben estar colocadas a 45º • con respecto al eje longitudinal • de la varilla• La distanscia entre las • corrugaciones no debe exceder • del 70% del diámetro nominal.

• El acero de refuerzo se clasifica de acuerdo al límite de fluencia.

• GRADO LIMITE DE FLUENCIA MÁXIMA N/mm2 (Kg/cm2)

• 30 294 (3000)• 42 412 (4200)

• 52 510 (5200)

•

• Existen 2 tipos de acero, en cuanto a calidad, el acero dulce y el acero de alta elasticidad.

• Las varillas redondas y lisas son de acero dulce templado en caliente. El acero de alta elasticidad se fabrica templando en caliente un acero de baja aleación o templando enfrío. El acero debaja aleación se distingue por la forma de las nervaduras, mientras que el acero frío tiene unas pecto torcido, puede tener nervaduras. Estas son más resistentes que las de acero dulce del mismo diámetro.

• Ambos tipos de varillas con la misma sección transversal son intercambiables; sin embargo, existen ventajas de las últimas sobre las primeras.

• Las templadas en caliente se clasifican en tres grados, de acuerdo al límite de fluencia anteriormente clasificado, mín.:3,000, 4,200 y 5,200kg/cm2, designándose como grado 30, 42 y 52.

• La que más se utiliza es la de grado 42.

Requisitos de Doblado

• Alambrón• Desprovista de corrugaciones o si las tiene, no

cumple con las especificaciones de corrugación.

DiferenciasVarilla grado 42• Límite elástico de 4,200kg/cm² y son templadas en caliente.• El diámetro de una varilla corrugada es equivalente al

diámetro de una varilla lisa que tenga el mismo peso nominal que la corrugada.

• El número de designación de las varillas corresponde al número de octavos de pulgada de su diámetro nominal.

Alambrón• Fabricado de acero dulce, resistencia de 2,320kg/cm², para

refuerzo de concreto.• Desprovista de corrugaciones; si las tiene, no cumple con las

especificaciones de corrugación.

Fabricantes

Herramienta para corte

Segueta

CORTA HIERRO CONSTRUCCIÓN

•Cortadora de hierro de construcción hasta 13 mm o 11 mm Una maquina simple y versátil, con laminas en acero VC 131 (acero para matriceria), templado y revenido.Esto proporciona grande resistencia,facilitando el corte de hierro circulares de construcciónEl sistema de corte es accionado a raves de palanca proyectadas para el menor esfuerzo del operadorEquipo fabricado en acero SAE, mayor durabilidadJunciones articuladas a traves de tornillos 8.8

Dobladoras de varilla

• Los rodillos y collarines de diferentes diámetros son incluidos para doblar una variedad completa de varillas hasta 1” de diámetro

Corta varillas

ACERO REFORZADO

•herramientas•proceso y supervisión.•detallado de acero de refuerzo.•bastones, ganchos y apoyos de varillas.

HERRAMIENTAS

• Es indispensable tener la herramienta mínima necesaria y en buen estado para hacer más efectivo el proceso de instalación.

Sistema de corte con chorro de agua

• El sistema Hydro-Jet de Knuth Machine Tools USA permite realizar operaciones de corte con chorro de agua en cinco ejes y producir formas tridimensionales complejas en operaciones de una sola pasada. El sistema puede operar con cabezales de corte para agua pura o con adición de abrasivo e incluye una estructura (gantry) controlada por computador que guía la unidad con precisión sobre las piezas de trabajo.

Sistema Hydro-Jet de Knuth Machine Tools USA.

Sistema de taladrado con láser

• PRIMA North America introdujo el nuevo Laserdyne Modelo 450, un sistema láser de cinco ejes diseñado específicamente para la fabricación de agujeros por trepanado en álabes de turbina, álabes fijos de toberas, pantallas y componentes de tamaño similar.

Laserdyne Modelo 450.

Sistema de corte con plasma, oxígeno y gas combustible

• El VICON Elite, Plasma Automation, es un sistema de procesamiento multifuncional, preciso y versátil, que ofrece capacidades de corte, gramilado y taladrado con plasma, oxígeno y gas combustible. La estructura de soporte permite el uso de diferentes suministros de energía para plasma estándar y/o de precisión, así como cabezales de corte con oxígeno y gas combustible, herramientas para trazado y cabezales de taladrado.

Cortadora de plasma vicon.

Maquina Roladora

Maquina soldadora

Equipo de Habilitado

Capacidad : Varilla de D10, D13.Potencia: 285 W.Velocidad: 0-16 rpm.Largo: 430 x 197 x .

Dobladora Cortadora De Varillas

Proceso y Supervision

Fabricacion• La materia prima para la fabricación del acero es el mineral de hierro, coque y

caliza. • Mineral de hierro: tiene un color rojizo debido al óxido de fierro. • Coque: es el producto de la combustión del carbón mineral (grafito) es ligero, gris

y lustroso. • Para convertir el coque en carbón mineral se emplean baterizo de hierro donde el

carbón se coloca eliminándole el gas y alquitran, después es enfriado, secado y cribado para enviarlo a los altos hornos (Coah.).

• Piedra caliza: es carbonato de calcio de gran pureza que se emplea en la fundición de acero para eliminar sus impurezas (Nuevo León).

• El primer producto de la fusión del hierro y el coque se conoce como arrabio, el cual se obtiene aproximadamente a los 1650 0 C.

• Una vez en el alto horno, los tres componentes se funden a los 1650 0 C, que aviva el fuego y quema el coque, produciendo monóxido de carbono el cual produce más calor y extrae el oxígeno, del mineral de hierro dejándolo puro. La alta temperatura funde también la caliza, que siendo menos densa flota en el crisol combinándose con las impurezas sólidas del mineral formando la escoria, misma que se extrae diez minutos antes de cada colada.

• Para obtener una tonelada de arrabio, se requieren aproximadamente las siguientes cantidades de materia prima:

• 1600 Kg de mineral de hierro. • 700 Kg de coque. • 200 Kg de piedra caliza. • 4000 Kg de aire inyectado gradualmente. •

Los hornos de hoyo abierto se cargan con las cantidades indicadas, mismo que se introducen con algo de chatarra para reciclarlo mediante grúas mecánicas.

• Además se agregan 200 toneladas de arrabio líquido para completar la carga. Dentro del horno, la carga formada por 1/3 parte de chatarra y 2/3 partes de arrabio. Se refina por calor producido al quemar gas natural o aceite diesel y alcanzar temperaturas mayores a los 1650 0 C.

• Durante 10 horas se mantiene la mezcla en ebullición eliminando las impurezas y produciendo así acero. Algunos otros elementos como silicio, manganeso, carbono, etc., son controlados en la proporción requerida para el acero a producir.

• La caliza fundida aglutina las impurezas de la carga retirándola de acero líquido y formando la escoria que flota en la superficie. Mientras tanto se realizan pruebas para verificar la calidad del acero.

• Cuando la colada alcanza las especificaciones y condiciones requeridas se agregan "ferroligas" (substancias para hacer aleaciones con el hierro y dar propiedades especiales).

• Después de alcanzar las condiciones de salida, la colada se "pica" con un explosivo detonado eléctricamente, permitiendo la salida del acero fundido para recubrirse en ollas de 275 toneladas c/u de donde se vacía a los lingotes de 9 a 20 toneladas.

• Laminación. • La laminación del lingote inicia con un molino desbastador, el lingote de

acero calentado a 1330 0 C se hace pasar entre dos enormes rodillos arrancados por motores de 3500 H.P. convirtiéndolo en lupias de sección cuadrada o en planchones de sección rectangular. Ambos son la materia prima para obtener placa laminada, perfiles laminados, rieles, varilla corrugada, alambrón, etc.

• Laminado en caliente: • Es el proceso más común de laminado y consiste en calentar la lupia (o

planchón) a una temperatura que permita el comportamiento plástico del material para así extruirlo en los "castillos" de laminado y obtener las secciones laminadas deseadas.

• Laminado en frío • Es un proceso que permite obtener secciones con un punto de fluencia

más elevado, al extruir el material a temperatura completamente más baja que la del laminado en caliente.

Fabricacion

Instalación y Supervisión

• Las varillas de refuerzo serán suministradas por el Contratista libres de defectos, dobladuras y curvas que no puedan ser enderezadas. Se utilizarán barras redondas lisas con un esfuerzo de cedencia de 2.820 Kg/cm2, grado 40 y barras redondas corrugadas con esfuerzo de cedencia de 4.200 Kg/cm2 grado 60, de acuerdo con los planos. Listas y Diagramas de Despiece. Cuando los planos no incluyan listas o diagramas de despiece, el Contratista las preparará y someterá a la aprobación del Interventor con una anticipación no menor de quince (15) días, antes de ordenar el corle y doblado de las barras. Dicha aprobación, no eximirá al Contratista de su responsabilidad por la exactitud de las listas y diagramas de despiece, ni de su obligación de suministrar, doblar y colocar el refuerzo en forma correcta de acuerdo con estas especificaciones.

Instalación y Supervisión• Colocación del Refuerzo. Las barras de refuerzo se

doblarán en frío de acuerdo con los detalles y dimensiones mostrados en los planos. No podrán doblarse en la obra barras que estén parcialmente embebidas en el concreto, salvo cuando así se indique en los planos o lo autorice el Interventor.

• Los elementos metálicos de soporte que vayan a quedar en contacto con la superficie exterior del concreto no serán corrosibles. En ningún caso se permitirá el uso de piedras o bloques de madera para mantener el refuerzo en su lugar. La separación mínima recomendable para varillas redondas debe ser de una (1) vez el diámetro de las mismas, pero no menor de 25 mm. ni de 1-1/3 veces el tamaño máximo del agregado.

Supervision• Durante la colocación del concreto se vigilará en todo momento,

que se conserven inalteradas las distancias entre las varillas y la de éstas a las caras internas de la formaleta. No se permitirá el uso de ningún elemento metálico o de cualquier otro material que aflore de las superficies del concreto acabado, distinto a lo indicado expresamente en los planos o en las especificaciones adicionales que ellos contengan.

• Cuando los planos no incluyan listas o diagramas de despiece, el Contratista las preparará y someterá a la aprobación del Interventor con una anticipación no menor de quince (15) días, antes de ordenar el corle y doblado de las barras. Dicha aprobación, no eximirá al Contratista de su responsabilidad por la exactitud de las listas y diagramas de despiece, ni de su obligación de suministrar, doblar y colocar el refuerzo en forma correcta de acuerdo con estas especificaciones.

Detallado del Acero

• PROTECCIÓN DE LOS METALES. El hierro es un metal que se oxida fácilmente por la acción de la humedad, formándose poco a poco una película de óxido hidratado que debilita el hierro. En las playas marítimas también es fácil la oxidación, debido al aire iodado y las emanaciones salinas, que también lo atacan oxidándolo. Los metales se protegen de la oxidación recubriéndolos con pinturas, galvanizado, emplomado, estañado, esmaltado y con cementos.

• Previo al tratamiento protector, el metal debe ser perfectamente limpiado, a fin de obtener una mejor adherencia. Para ello se los puede tratar con un chorro de arena fina a presión, cepillos de acero pasados a mano o a máquina, o con reactivos químicos, como el ácido fosfórico, que provee la industria bajo el nombre de líquidos desoxidantes; puede prepararse en solución acuosa al 10 %. Los reactivos químicos tienen la ventaja de efectuar una limpieza prolija hasta donde no siempre se puede llegar por los otros medios, debido a la forma de las piezas.

• a) Pinturas. Una vez limpias las superficies, se les aplica el fondo antióxido en una o dos manos, según se requiera mayor o menor resistencia.

• b) Galvanizado. Es el procedimiento más generalizado; consiste en recubrir con una película de zinc, para lo cual y previamente limpias, se sumergen las piezas caldeadas en un baño de zinc fundido que se cubre con una capa de cloruro de amonio para que no arda; después de unos segundos se retira el hierro hasta el total enfriamiento

• c) Emplomado. No es un procedimiento muy recomendable, pues el plomo adhiere poco con el hierro; menos que el zinc y que el estaño.

• d) Estañado. Es algo mejor que el plomo, pero no tiene gran duración. El aspecto que da al hierro es más agradable que el del zinc o el plomo.

• e) Esmaltado. Consiste en recubrir el hierro con un producto vidriado.

• f) Cementos. El recubrimiento del hierro por una capa de cemento, tiene la ventaja de no necesitar una limpieza previa.

• g) Niquelado. Es otro procedimiento de protección del hierro, muy usado, especialmente porque mejora mucho su aspecto.

• TEMPLE. El acero, en mayor proporción que cualquier otro metal, tiene la propiedad de aumentar su tenacidad y dureza cuando luego de calentado al rojo vivo se lo enfría repentinamente. En cambio, con el enfriamiento lento disminuye la dureza y aumenta la maleabilidad. Soldabilidad. Es la propiedad de unirse de dos metales hasta constituir una sola unidad. Esta unión puede hacerse siempre y cuando las superficies a soldar estén perfectamente limpias. El aluminio es difícil de soldar debido al constante recubrimiento de óxido. En cambio, el hierro, fácil de limpiarse, puede ser nido a baja temperatura.

• Todo el acero de refuerzo se colocará en la posición exacta mostrada en los planos y deberá asegurarse firmemente, en forma aprobada por el Interventor, para impedir su desplazamiento durante la colocación del concreto. Para el amarre de las varillas se utilizará alambre y en casos especiales soldadura. La distancia del acero a las formaletas se mantendrá por medio de bloques de mortero prefabricados, tensores, silletas de acero u otros dispositivos aprobados por el Interventor.

• Las varillas de refuerzo, antes de su colocación en la obra e inmediatamente antes de la colocación del concreto, serán revisadas cuidadosamente y estarán libres en lo posible de óxido, tierra, escamas, aceites, pinturas, grasas y de cualquier otra sustancia extraña que pueda disminuir su adherencia con el concreto.

Detallado del Acero

• Recubrimiento para el Refuerzo. El recubrimiento mínimo para los refuerzos será el indicado en los planos, y donde no se especifique, será como sigue: - Cuando el concreto se coloque directamente sobre el terreno, en contacto con el suelo: 8 cm. - En superficies formaleteadas que han de quedar en contacto con el suelo y en sus superficies que han de quedar expuestas a la intemperie o permanentemente sumergidas: 5 cm. - En cualquier otro caso, no será menor de 3 cm.

Bastones y Ganchos• El acero de refuerzo deberá colocarse de acuerdo con lo indicado

en el proyecto, tomando en cuenta lo siguiente: La separación libre entre varillas paralelas de una capa será igual al diámetro de las mismas o 1.3 veces el tamaño del agregado grueso, pero en ningún caso menor de 2.5 centímetros.

• Cuando el refuerzo paralelo se coloque en dos o más capas, las varillas de las capas superiores deberán colocarse directamente arriba de las que están en las capas inferiores, con una distancia libre entre dichas capas no menor de 2.5 centímetros.

• • En muros y losas, exceptuando losas nervadas, la separación del

refuerzo principal no será mayor que tres veces el espesor del muro o de la losa, ni mayor de 45 centímetros.

• En los elementos que van a estar en compresión con refuerzo heliciodal y anillos, la distancia libre entre varillas longitudinales no será menor que una y media veces el diámetro nominal de la varilla ni menor de 4 centímetros.

• Los paquetes de varillas no deberán constar de más de cuatro unidades, dispuestas en forma cuadrada, o triangular para el caso de tres varillas.

• Los paquetes deberán estar sujetos con anillos de alambre: los ganchos y dobleces de las varillas individuales se localizarán alternados y los cortes se espaciarán por lo menos 40 diámetros de la varilla.

• Las varillas mayores del número 11 no deberán colocarse en paquetes, en vigas o trabes. Todas las varillas de refuerzo deberán ser recubiertas con los espesores de concreto especificados en los planos estructurales, o en su defecto los siguientes:

Concreto colado en el lugar recubrimiento mínimo

• El acero deberá estar limpio de aceite y/o grasas, escamas, grietas, golpes o deformaciones de la sección. Deberá corresponder al tipo, grado y número indicado en los planos del proyecto autorizados. Todo el acero deberá estar sujeto con amarres de alambre recocido o con el tipo de sujeción que se especifique. Los separadores para dar recubrimiento a la varilla deberán ser cubos de concreto o mortero, o concreto y silletas de acero o asbesto.

• Adicionalmente al refuerzo principal que marcan los planos, se dejarán en el armado de muros, columnas, trabes, contratrabes y losas, las anclas necesarias que correspondan a dalas, cerramientos y castillos, cuando estos elementos estén indicados en el proyecto.

• Cuando así lo señale el proyecto, se harán ganchos en el extremo de las varillas; el término gancho estándar se empleará para designar:

• En refuerzo principal:• Una vuelta semicircular más una extensión de por lo

menos cuatro diámetros de la varilla, pero no menor de 65 milímetros en el extremo libre de la varilla o:

• - Una vuelta de 90 grados más una extensión de por lo• menos 12 diámetros de la varilla en el extremo libre.• Para ganchos de 180 grados en varillas del No. 3 al No. 11 y

grado 30, el diámetro mínimo será de cinco veces el diámetro de la varilla.

• El diámetro del doblez para ganchos y dobleces no estándar (usados en estribos y anillos), medido en su interior, será mayor de 40 milímetros para varillas del No. 3, 50 milímetros para el No. 4 y 65 milímetros para el No. 5.

• Los ganchos y doblajes para estribos y anillos, se harán sobre un soporte vertical que tenga un diámetro no menor de dos (2) veces el diámetro de la varilla.Los diámetros mínimos de doblajes, medidas en el lado interior de la barra, serán los siguientes:- Para barras No. 3 a No. 8, seis (6) diámetros de la barra.- Para barras No. 9 a No. 11, ocho (8) diámetros de la barra.- Para barras No. 3 a No. 11, en acero con esfuerzo de cedencia de 2.820 Kg/cm2, solamente para ganchos de 180°, cinco (5) diámetros de la barra.- Para estribos: 4 cm en barra No. 4, cinco (5) cm y 6 cm en barra No. 5.

Los ganchos standard de anclaje consistirán en:

• Una vuelta semicircular, más una prolongación con longitud mínima de cuatro diámetros de la barra, pero no menor de 7 cm.- Una vuelta de 90°, más una prolongación de por lo menos 12 diámetros de la barra en el extremo libre de éste.- Para estribos, una vuelta de 90° o de 135°, más una prolongación con longitud mínima de seis (6) diámetros de la barra, pero no menor de 7 cm.La longitud mínima de los empalmes al traslapo será lo especificado por el Código Colombiano para Construcciones Sismo-resistentes en su sección C.12, artículo C.12.14 (empalmes de refuerzo).Cuando se trate de traslapos hechos con soldadura, se tendrá en cuenta lo indicado al respecto, en el capítulo C-3 artículo C.3.5.2, del Código Colombiano de Construcciones Sismo-resistentes.Se podrá utilizar unión mecánica para traslapos, pero con el visto bueno del Interventor, y con la certificación de resistencia a la compresión y a la tracción de un laboratorio competente.

Acero de refuerzo

• Antes que el acero sea utilizado en una estructura, es necesario cortar las barras a la longitud requerida, muchas de ellas deben doblarse para ajustarse al proyecto y todas deben identificarse y reunirse de manera que puedan se manejadas por medio de una grúa.

1. Fabricación

• Se fabrican las varillas de acero de refuerzo en la planta de laminación, normalmente se cortan de una longitud de 18 m.

*Planos de taller y listas de varillas.Las varillas se clasifican de acuerdo con su diámetro y longitud y ya sea que vayan rectas o con dobleces.

En dichas listas debe indicarse las marcas de identificación de las varillas, las dimensiones de los dobleces, el grado del acero, al igual que otros datos tales como nombre del cliente, nombre y ubicación de la obra, número de orden, elementos donde serán colocados y una referencia con respecto al número del plano de taller.

* Doblado.A) Una vuelta semi-cirucular y un tramo recto de

por lo menos 4 diámetros de la varilla pero no menos que 63 mm en el extremo libre.

B) Una vuelta a 90° y un tramo recto de por lo menos 12 diámetros de la varilla en el extremo libre.

C) Exclusivamente para el anclaje de estribos y amarres, ya sea una vuelta de 90° a 135° y un tramo recto de por lo menos 6 diámetros de la varilla pero no menor que 63 mm en el extremo libre.

* Tolerancias.Los ganchos de las varillas pueden doblarse en ángulos de 90°, 135° o 180°. Los ganchos a 90° o 135° son estándar para los amarres de estribos y columnas, y los de 90° o 180° lo son para todas las demás varillas.

* Amarrado y etiquetado.las varillas de un mismo diámetro, grado de acero, longitud y configuración o doblado deben juntarse y atarse. Cada grupo de varillas que tengan un peso cercano a 1600 kg. puede atarse o unirse con flejes de alambre o de acero del No. 12 o 9.

2. Manejo y almacenamiento.

Algunas obras están acondicionadas de tal manera que los atados de acero de refuerzo, puedan ser izados directamente del camión para ser llevados hasta el área de la construcción donde se utilizarán. Si hay suficiente espacio en el sitio de la obra, a menudo se hacen los arreglos necesarios para poder almacenar el acero, proporcionando cierto grado de flexibilidad a las operaciones.

Cada embargue de acero deberá ir acompañado de una relación exacta del material que contiene.Si el material va a ser almacenado debe apilarse en un sitio elevado, de manera que no sea salpicado por el lodo que se forma durante la construcción .En ocasiones se utilizan ganchos basculantes, pero los de estrangulación proporcionan mayor seguridad.

3. Colocación del acero.

El refuerzo está sujeto a un manejo y desplazamiento bruscos después de que ha sido fijado en su posición en las cimbras, por lo que requiere que las operaciones de colocación sean precisas y seguras.Las capas de varillas deben estar separadas por medio de silletas metálicas de configuración tal que puedan cubrirse con el concreto. Deben ir separadas de las superficies horizontales por medio de silletas.

Los estribos verticales deben pasar siempre alrededor de elementos principales de tensión y sujetarse firmemente a ellos.

* Condición el acero.El primer paso al colocar el refuerzo es el de asegurarse que se está utilizando el acero apropiado, después se procede a checar los atados para asegurarse que están colocando las varillas indicadas. Debe estar libre de lodo, aceite, pintura u otros recubrimiento que pudieran interferir en su liga con el concreto.

* Colocación sobre la cimbra.En las losas, vigas de poco espesor y miembros similares, el acero puede colocarse después de haber terminado de cimbrar.En ocasiones es conveniente armar el acero en forma de “jaulas”, en las que las varillas, estribos y otros elementos pueden unirse convenientemente, para lo cual puede emplearse un dispositivo de sujeción o guía a base de un tablón de madera, en el que se marca la posición en la que debe armarse el acero.

* Empalmes.1. Empalme por traslape. Los extremos de las varillas se prolongan uno sobre el otro de manera que queden traslapados una distancia específica.2. Soldado. Existen diversos tipos de empalmes soldados, incluyendo los procesos patentados de auto-calentamiento.3. Dispositivos mecánicos que utilizan algún tipo de mecanismo de fricción o de rosca.

Donde deban empalmarse varias varillas, los empalmes se harán en tresbolillo, lo que significa que no todos se realizan exactamente en la misma sección transversal de una viga o de algún miembro estructural, sino que cada uno se hace en un punto del miembro ligeramente diferente. Las soldaduras por puntos deben evitarse en las varillas que se cruzan y en otros elementos que están en contacto con el refuerzo; así mismo deben evitarse los choques con el arco al poner el electrodo de soldado en contacto con el refuerzo.

* Colocación en su posición.El acero de refuerzo debe ser amarrado y apoyado de modo que se mantenga rígidamente en su posición y que no se desplace por la acción de las actividades de cimbrado, instalación de equipo o colado del concreto. Las distancias entre el nivel inferior y la cimbra deben conservarse por medio de silletas, amarres, ganchos u otros dispositivos aprobados.

* Operaciones del amarrado.Una vez que el acero ha sido separado y que los soportes se encuentran en su posición, deben amarrarse, es decir que las varillas deben fijarse por medio de amarres unas con otras y a los apoyos de manera que no se muevan.

* Tolerancias.Para un recubrimiento neto del concreto y un espesor de los miembros de flexión, muros de compresión. Una tolerancia normal es de 25 mm del espacio exacto.

* Recubrimiento.Es la distancia libre que hay entre las varillas de refuerzo y la superficie de concreto. El objetivo principal de un recubrimiento adecuado, es el de proteger el acero contra el intemperismo, el cual ocasiona su oxidación. Cuando el concreto va a estar expuesto a un ambiente corrosivo o a condiciones severas, el espesor del recubrimiento debe incrementarse debidamente y considerarse la densidad y la no-porosidad del concreto.

4. Tela de alambre soldada.Cuando se aplica para las losas se coloca paralela y cerca de la superficie superior de la losa. Su flexibilidad permite emplearla como acero resistente a la flexión. Cuando se utiliza como acero de temperatura, se coloca en la parte superior de la totalidad del refuerzo de la losa.La malla simple se empalma por traslape de manera que éste, medido entre los alambres transversales exteriores del tramo, no sea menos que el espacio que hay entre dichos alambres, más 5 cm.

La longitud del traslape depende de si el acero de la malla soporta más de la mitad del esfuerzo permisible o menos de la mitad. La longitud del empalme de una malla de alambre corrugado depende de la resistencia del concreto, del acero y de otros factores como se deduce.La tela de alambre muy pesada, que no puede enrollarse, se surte en forma de hojas planas; a este material se le denomina como “parilla de varillas” y se utiliza generalmente en pavimentos o como refuerzo estructural en construcciones.

* Refuerzo a base de fibras.En lugar de las varillas o alambres de acero para refuerzo, se han utilizado experimentalmente fibras de acero, vidrio y plástico. Además de proporcionar una resistencia a la compresión satisfactoria, el uso de las fibras aparentemente aumentó la resistencia a la tensión y a la flexión.

* Refuerzo galvanizado.Ha sido utilizado en proporciones limitadas y su objetivo es el de minimizar la corrosión del acero de refuerzo después de que ha quedado ahogado en el concreto.

Estribos

• Los estribos se dispondrán de tal forma que cada varilla esquinera y cada varilla longitudinal alternada tengan un soporte lateral proporcionado por la esquina de un estribo cerrado cuyo ángulo comprendido (ángulo interior) no supere los 135° . Ninguna varilla longitudinal deberá estar separada más de 15 cm libres a cualquier lado de una varilla lateralmente soportada.

• En zonas sísmicas, los estribos deberán colocarse con un espaciamiento no mayor que d/2, 16 diámetros de la varilla longitudinal, 48 diámetros de la varilla del estribo, el que sea menor, en toda la longitud del miembro.

• En zonas sísmicas, en los extremos de las columnas (en su unión con vigas u otros elementos estructurales) deberá colocarse un refuerzo transversal especial conformado por estribos laterales cerrados de confinamiento y ocasionalmente por grapas suplementarias adicionales a los estribos, si fueran necesarias, hasta una distancia de 1/6 de su altura libre, el doble de la mayor dimensión de la sección transversal de la columna, o 50 cm, la que sea mayor. El primer estribo medido desde la cara de la viga (o el elemento transversal a la columna) debe estar ubicado a lo sumo a la mitad del espaciamiento del refuerzo transversal especial o a 5 cm, el que sea menor.

• El espaciamiento del refuerzo transversal especial no podrá ser mayor que d/4, 8 diámetros de la varilla longitudinal, 24 diámetros de la varilla del estribo cerrado, o 30 cm, el que sea menor.

• El refuerzo transversal especial rectangular podrá ser el requerido para resistir las fuerzas cortantes y momentos torsores, pero al menos deberá ser la mayor de las dos expresiones que se establecen a continuación:

• Donde:• Ash: área total del refuerzo transversal• Ag: área total de la sección transversal de la columna• Ach: área del núcleo rectangular de una columna

medida entre las caras exteriores de un estribo cerrado

• hc: dimensión mayor del núcleo de una columna rectangular con estribos

• sh: espaciamiento centro a centro de los estribos cerrados

Malla electro soldada

• Es un producto formado por dos sistemas de elementos (barras o alambres), uno longitudinal y otro transversal, que se cruzan entre sí perpendicularmente y cuyos puntos de contacto están unidos, mediante soldaduras eléctricas, por un proceso de producción en serie, en instalación fija.

•En la construcción se emplean en cimentaciones, pavimentos, soleras, muros, forjados, cubiertas, terrazas, canales, etc. Su uso se ha generalizado por su sencillez y rapidez de colocación por personal no especializado, además de las importantes ventajas técnicas, económicas y de calidad que aportan.

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• Presentación: Se comercializa en rollos de 100 mt2 (40 mtl de largo por 2.5 mt de ancho). Puede surtirse un mínimo de 25 mt2 (10 mtl).

Adherencia y anclaje• En elementos de concreto reforzado es necesario que

exista adherencia entre el concreto y las barras de refuerzo, de manera que ambos materiales estén íntimamente ligados entre sí.

• En la figura se ilustra la diferencia en comportamiento entre un elemento con refuerzo adherido y otro en el que el refuerzo se encuentra libre dentro de la masa de concreto. En el primer caso los esfuerzos en el acero varían a lo largo del elemento, ya que son prácticamente proporcionales a la magnitud del momento flexionante. En cambio, en el segundo caso el esfuerzo en el acero es constante a lo largo del claro, ya que, como las barras están libres, el elemento se comporta como un arco atirantado y no como una viga.

• En este caso es necesario anclar mecánicamente las barras en los extremos del elemento por medio de placas u otros dispositivos adecuados.

• Se mencionó que en los elementos con refuerzo adherido, los esfuerzos varían a lo largo de las barras de refuerzo. Para que pueda ocurrir esta variación, es necesario que se transmitan esfuerzos del refuerzo al concreto, como puede verse si se analiza un diagrama de cuerpo libre de un tramo de una barra.

• Por ejemplo, se muestra el diagrama de cuerpo libre de una porción de la barra de la primera figura (refuerzo adherido). La fuerza de tensión en el extremo de la derecha es mayor que en el extremo de la izquierda, porque ahí es mayor el momento flexionante.

• Para que la barra esté en equilibrio, deben existir fuerzas distribuidas en su superficie, que son originadas por esfuerzos de adherencia entre el concreto y el acero.

• El logro de un comportamiento adecuado en adherencia es un aspecto importante en el dimensionamiento de elementos de concreto reforzado. Los esfuerzos de adherencia se presentan en los elementos de concreto reforzado por dos causas: la necesidad de proporcionar anclaje adecuado para barras y la variación del momento a lo largo del elemento.

Adherencia en anclaje:• Las barras de refuerzo deben estar ancladas en el concreto

a ambos lados de la sección donde se requieran, de manera que pueda desarrollarse en ellas el esfuerzo requerido. Por ejemplo: una barra anclada en una masa de concreto, sujeta a una fuerza T; para que se conserve el equilibrio, al actuar esta fuerza deberán desarrollarse esfuerzos de adherencia en la superficie de la barra.

Naturaleza de la adherencia:

• La adherencia o resistencia al deslizamiento tiene su origen en los fenómenos siguientes:

a) Adhesión de naturaleza química entre el acero y el concreto.

b) Fricción entre la barra y el concreto, que se desarrolla al tender a deslizar la primera

c) Apoyo directo de las corrugaciones de las barras sobre el concreto que las rodea.

• En barras lisas solo existen las dos primeras contribuciones. Como su aportación a la resistencia al deslizamiento es mucho menor que la debida al apoyo de las corrugaciones sobre el concreto, la adherencia con frecuencia era un factor crítico en el diseño cuando las barras lisas eran de uso común. Por ello era importante contar con anclajes adecuados en los extremos de las vigas para lograr un comportamiento como arco atirantado, en caso de falla de adherencia. La introducción de las barras corrugadas ha aliviado considerablemente los problemas de adherencia. Además, el mejor comportamiento en adherencia de estas barras ha hecho menos crítico el anclaje en los extremos que con las barras lisas y ha disminuido los agrietamientos y deformaciones con respecto a los usuales en éstas.

• Aunque en las barras corrugadas la adhesión y la fricción también contribuyen a la adherencia, la aportación más importante corresponde a las corrugaciones. De hecho, la adhesión se rompe al ocurrir pequeños deslizamientos de las barras dentro del concreto antes de que las corrugaciones se apoyen contra el concreto.

• En estos dibujos se muestra el mecanismo mediante el cual se transmiten fuerzas entre el concreto y las barras cuando éstas tienen corrugaciones.

• Los componentes normales a la barras de las fuerzas, originan tensiones que tienden a producir agrietamientos longitudinales con configuraciones semejantes al siguiente dibujo.

• Las fallas de adherencia en barras corrugadas suelen ocurrir cuando estos agrietamientos longitudinales alcanzan una magnitud tal que permiten el deslizamiento de las barras.

• El comportamiento de los elementos que fallan por adherencia tiene que ser analizado también para casos particulares, y para ello se han realizado estudios experimentales que han servido de base para la formulación de recomendaciones de dimensionamiento. Estos estudios pueden clasificarse en dos grupos: los basados en ensayes de extracción y los que recurren al ensaye de vigas.

Traslapes:• Deberán traslaparse varillas mayores del No. 8,

excepto en zapatas o cuando sea refuerzo de columnas en donde no se presente tensión, en estos casos se traslaparán espigas de menor diámetro ancladas en las zapatas, con las longitudes de traslape correspondientes.

• Las varillas traslapadas sin contacto entre sí, en elementos sujetos a flexión, no deberán separase más de 0.20 de la longitud de traslape ni más de 15 centímetros.

• La longitud de traslape de los paquetes de varilla será la correspondiente al diámetro individual de las varillas del paquete, incrementado en 20%para paquetes de tres varillas y 33% para paquetes de cuatro varillas. Dentro de un paquete, las varillas que lo forman no deben traslaparse entre sí.

• Cuando el proyecto no fija otra cosa, los traslapes tendrán una longitud de 40 veces el diámetro o lado, para varillas corrugadas; y de 60 veces el diámetro o lado para varilla lisa. Se colocarán en los puntos de menor esfuerzo de tensión, no se harán traslapes en lugares donde la sección no permita una separación mínima libre de 1x1/2 veces el tamaño máximo del agregado grueso, entre el empalme y la varilla más próxima. Salvo que el proyecto indique lo contrario, los traslapes de varilla en líneas contiguas tanto en elementos verticales como horizontales se harán en forma tal que en ningún caso queden alineados.

• Los traslapes de las barras de refuerzo se efectuarán en los sitios mostrados en los planos o donde lo indique el Supervisor, debiendo ser localizados de acuerdo con las juntas del concreto.

• El Contratista podrá introducir traslapes y uniones adicionales, en sitios diferentes a los mostrados en los planos, siempre y cuando dichas modificaciones sean aprobadas por el Supervisor, los traslapes y uniones en barras adyacentes queden alternados según lo exija éste, y el costo del refuerzo adicional requerido sea asumido por el Contratista.

• En los traslapes, las barras deberán quedar colocadas en contacto entre sí, amarrándose con alambre, de tal manera, que mantengan la alineación y su espaciamiento, dentro de las distancias libres mínimas especificadas, en relación a las demás varillas y a las superficies del concreto.

• El Contratista podrá reemplazar las uniones traslapadas por uniones soldadas empleando soldadura que cumpla las normas de la American Welding Society, AWS D1.4. En tal caso, los soldadores y los procedimientos deberán ser precalificados por el Supervisor de acuerdo con los requisitos de la AWS y las juntas soldadas deberán ser revisadas radiográficamente o por otro método no destructivo que esté sancionado por la práctica. El costo de este reemplazo y el de las pruebas de revisión del trabajo así ejecutado, correrán por cuenta del Contratista.

• Las láminas de malla o parrillas de varillas se deberán traslapar entre sí suficientemente, para mantener una resistencia uniforme y se deberán asegurar en los extremos y bordes. El traslape de borde deberá ser, como mínimo, igual a un (1) espaciamiento en ancho.

Estudios experimentales de adherencia. Longitudes de anclaje o desarrollo

Ensayes de extracción:• El espécimen en que se

efectúa este tipo de ensaye consiste en una barra ahogada en un cilindro o prisma de concreto, con uno de sus extremos sobresaliendo del concreto.

• El ensaye se realiza aplicando una fuerza de tensión al extremo libre de la barra, o sea, tratando de extraer la barra de la masa de concreto.

• El ensaye de extracción da una idea clara del concepto de anclaje: la longitud en que está ahogada la barra, es su longitud de anclaje. En el extremo cargado de la barra existen esfuerzos de tensión, mientras que el otro extremo de la barra está libre de esfuerzos. Por lo tanto, los esfuerzos en la barra cambian desde fs hasta cero a lo largo de la longitud de anclaje. Mientras mayor sea la longitud de anclaje, mayor será la fuerza T necesaria para extraer la barra y mayor será el esfuerzo fs que puede alcanzarse en el extremo cargado.

• La longitud de anclaje recibe también el nombre de longitud de desarrollo, es decir, la longitud de una barra requerida para desarrollar por adherencia un determinado esfuerzo en el acero.

• El comportamiento y el tipo de falla en los ensayes de extracción dependen principalmente del tipo de barra ensayada: *lisas

*corrugadas

• *Barras lisas:

• Debido a que en un ensaye de extracción la barra está sujeta a esfuerzos de tensión mientras que el concreto está sujeto a esfuerzos de compresión, ocurre necesariamente un deslizamiento entre los dos materiales. Cuando el esfuerzo en la barra es bajo, del orden de 150 a 200 kg/cm2, este deslizamiento se localiza en una longitud pequeña cerca del extremo cargado de la barra. En esta longitud se rompe la adhesión entre la barra y el concreto. Inmediatamente junto a la zona donde se ha registrado el deslizamiento, existen esfuerzos elevados de adherencia, producidos principalmente por adhesión.

• En la zona contigua a la de esfuerzos elevados, los esfuerzos de adherencia son pequeños, ya que la mayor parte de la fuerza de tensión se ha transmitido al concreto y la barra tiene esfuerzos de tensión muy pequeños.

• Al aumentar los esfuerzos de tensión en la barra, aumenta la longitud de la zona que sufre deslizamiento y en la cual se rompe la adhesión. La fricción desempeña un papel más importante y el estado de esfuerzos de adherencia es el mostrado en la siguiente imagen.

• Cerca de la falla, el deslizamiento de la barra se extiende en casi toda la longitud de desarrollo. El estado de esfuerzos de adherencia en esta etapa se muestra en la imagen “c”, el esfuerzo máximo se localiza cerca del extremo descargado.

• La distribución de esfuerzos de adherencia no es uniforme en ninguna etapa de carga. La diferencia entre el esfuerzo promedio y el esfuerzo máximo depende de la etapa de carga y de la longitud de desarrollo. En las primeras etapas de carga la diferencia es mayor, porque la zona con esfuerzos pequeños es mayor en relación con la longitud de desarrollo. La diferencia también es mayor mientras mayor sea la longitud de anclaje, porque la zona alejada del extremo cargado es de mayor longitud.

• La falla en un espécimen de este tipo puede ocurrir de dos maneras. Si la barra tiene una superficie muy lisa, como la de las trabajadas en frío, sale de la masa de concreto dejando un agujero liso. Si la superficie es rugosa, como la de las barras laminadas en caliente, la fricción es mayor y la falla ocurre por rotura del elemento de concreto. La contracción del concreto también contribuye a aumentar la fricción y a que ocurra el segundo tipo de falla.

*Barras corrugadas:

• En este caso, al deslizar la barra dentro de la masa de concreto y romperse la adhesión entre los dos materiales, las corrugaciones reaccionan contra el concreto. La fricción y la adhesión desempeñan un papel menos importante que el caso de barras lisas. En la sig. Imagen se muestran distribuciones idealizadas de esfuerzos de adherencia a lo largo de las barras para dos etapas de carga; la primera es la de esfuerzos bajos y la segunda de esfuerzos elevados.

• La falla en este tipo de espécimen ocurre al partirse longitudinalmente la masa de concreto en dos o tres segmentos.

• También se ha observado en algunos casos, especialmente en especímenes de concreto ligero, que la falla ocurre por cortante en una superficie cilíndrica, al desprenderse la zona de concreto que rodea a la barra. La clase de concreto, el recubrimiento y el diámetro de la varilla, son los parámetros que más influyen en el tipo de falla. Si el recubrimiento es muy grande y la varilla es pequeña, ocurre el segundo tipo de falla.

• El ensaye de extracción permite determinar la longitud de desarrollo de barras ahogadas en una masa de concreto y da una idea de los esfuerzos de adherencia en una viga.

Normas para longitudes de desarrollo: Reglamento ACI 318-02

Acero en tensión:• En este reglamento se presentan ecuaciones sencillas

que toman en cuenta las variables principales, como el tamaño de las barras, la resistencia del concreto y el límite de fluencia del acero, en forma explícita, y otras variables como la posición de las barras y su recubrimiento o separación de otras barras, a partir de factores por los que se multiplica la longitud de desarrollo, denominada en el reglamento ld. El reglamento presenta dos opciones: la primera, que es la más sencilla se resume en la siguiente tabla:

• El factor alfa se introduce para tomar en cuenta la posición de las barras. S son altas, o sea, con más de 30cm de concreto por debajo de ellas, alfa vale 1.3, y en otros casos vale 1.0.

• El factor beta toma en cuenta la posibilidad de que las barras estén recubiertas con alguna resina epóxica, lo cual se hace en ocasiones para protegerlas de la corrosión. Si se toma en cuenta que para la mayoría de los casos prácticos, beta es igual a 1, las ecuaciones de la tabla son realmente muy sencillas de aplicar. El reglamento especifica que el producto de alfa-beta no necesita tomarse como mayor a 1.7.

• La segunda opción que presenta el reglamento ACI 318-02 consiste en aplicar una ecuación similar a las de la tabla pero más general, ya que permite tomar en cuenta de manera directa y explícita el diámetro de las barras, el recubrimiento de concreto y la separación entre barras, y la cantidad de refuerzo transversal. La ecuación es la siguiente:

• El nuevo factor vale 0.8 para barras no.6 y menores; y vale 1.0 para barras no.7 y mayores. El término c es el menor de los valores entre la mitad de la separación centro a centro entre barras y la distancia del centro de la barra a la superficie libre de concreto más cercana, en cm; Ktr es un índice del acero transversal que se define como:

• Donde Atr es el área total de todo el acero transversal ubicado dentro de la distancia s y que cruza el plano potencial de falla por adherencia, s es la máxima separación entre el refuerzo transversal dentro de la longitud de desarrollo y n es el número de barras que existen dentro de la longitud de desarrollo o que se traslapan.

Acero en compresión:• Para este acero también se especifica una longitud

básica de desarrollo que puede reducirse si se proporciona refuerzo transversal de confinamiento o acero longitudinal mayor que el requerido por flexión. El refuerzo de confinamiento consistirá en una hélice no menor al no.2 con un paso no mayor que 10cm, o estribos del no.4 con una separación no mayor que 10cm. En ningún caso se especifica aumentar la longitud básica de desarrollo, que debe ser igual a 0.075 pero no menor que 0.0043. Estos valores en el sistema SI son 0.235 y 0.0438 respectivamente. Para este acero se especifica que la longitud de desarrollo nunca sea menor de 20cm.