Acero de Refuerzo i

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN

CONSTRUCCIÓN CONSTRUCC IÓN II

ACERO DE REFUERZO 2012

ACERO DE REFUERZO

LAS BARRAS DE REFUERZO   Las barras de refuerzo empleadas en concreto armado son producidas en el país por las empresas empresas SIDERPERU Y  ACEROS AREQUIPA.   La longitud de las barras es de 9m; previo pedido se pueden proveer en otras longitudes. La tabla indica las medidas y pesos de las barras. •

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Diámetro (db) 6 mm 8 mm 3/8" 12 mm 1/2" 5/8" 3/4" 1" 1 3/8"

Area de la Sección cm² 0.28 0.50 0.71 1.13 1.29 2.00 2.84 5.10 10.60

Perímetro nominal cm. 1.88 2.51 3.00 3.77 3.99 4.99 5.99 7.99 11.25

Peso Kg/m 0.22 0.40 0.56 0.89 0.99 1.55 2.24 3.97 7.91

  Es muy importante identificar correctamente las barras, especialmente diferenciar las barras cuyos diámetros corresponden a milímetros (8 y 12 mm) de las barras de 3/8”  y   y 1/2 “, pues, como se puede advertir en la Tabla, las secciones de las barras son marcadamente diferentes. El error es que se pueda incurrir por ejemplo, emplear barras de 8 mm en substitución de las de 3/8 ”   –  acarreará substancial disminución de la resistencia de las estructuras, con el potencial y grave riesgo que ello implica. •

HABILITACION DE LAS BARRAS Condición de limpieza de las barras.- Para ser colocadas en lo encofrados  – inclusive antes de proceder al vaciado de concreto las barras de refuerzo deben estar libres de lodo, aceite, grasa, pintura, cemento, o de cualquier otro recubrimiento que pueda reducir la adherencia entre el refuerzo y el concreto.

El óxido en capas superficiales, es decir una oxidación ligera, es admisible en obras expuestas a condiciones ambientales normales.

Sistema de identificación de barras de SIDERPERU

Sistema de identificación de barras de ACEROS AREQUIPA

TIPOS DE ACERO DE REFUERZO

 Desde luego, no debe permitirse cuando la extensión y/o profundidad de la oxidación sean de tal magnitud que reduzcan el área y peso del refuerzo. Es práctica común, aun cuando se trate de oxidación superficial, limpiar las barras mediante cepillos de alambre o algún otro procedimiento apropiado, antes de ser colocadas en los encofrados. •

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Corte y doblado de las barras.- Generalmente el corte de las barras se realiza en obra; aunque en obras en las que no se dispone de espacio para el almacenamiento, el fierro es habilitado en plantas ubicadas fuera de las obras.  Para cortar las barras son utilizadas sierras y cizallas. En obras grandes el empleo de cizallas electromecánicas permite cortar paquetes de barras, con la consiguiente reducción de tiempo. •

  Las longitudes de los fierros habilitados corresponderán rigurosamente con las medidas que indiquen los planos de estructuras, debiendo preverse la localización de los empalmes y las longitudes de traslape.   Las barras deben doblarse en frío. Desde luego, no es admisible enderezar las barras una vez dobladas; en todo caso, pueden ser utilizadas si es que se elimina la porción doblada. Tampoco es permitido doblar barras embebidas en el concreto.  Cuando se trate de cambios de sección de columnas de entrepisos sucesivos las barras desviadas serán trabajadas antes del vaciado del concreto.  Una de las propiedades exigibles en el acero de refuerzo es la ductilidad, es decir la posibilidad de ser dobladas sin presentar fracturas en su superficie. Si los diámetros de doblez son muy pequeños en relación al diámetro de las barras, éstas se fracturarán, perdiendo definitivamente su capacidad resistente. (Ver Figura) •

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Por eso, los reglamentos establecen diámetros mínimos de dobleces: cuanto mayor es el diámetro de la barra, mayor debe ser el diámetro del doblado.

Los diámetros mínimos de doblado, medidos en la cara interior las barras, no deberán ser menor que: a) En barras longitudinales: Barras de 3/8”  a 1”  6 db Barras de 1 1/8”  al 3/8”  8 db a) En estribo: Estribos de 3/8”  a 5/8”  Estribos de 3/4 “ y mayores

4 db 6 db

db es el diámetro de la barra En concordancia con la exigencia señalada, los diámetros mínimos de doblado, medidos en las caras interiores de las barras, son mostrados en las Tablas 1 y 2. Diámetro de la barra pulg

mm

Diámetro mínimo de doblez cm

8

5

12

7

3/8"

6

1/2"

8

5/8"

10

3/4"

12

1"

15

Diámetro de la barra pulg

mm

Diámetro mínimo de doblez cm

6

3

8

4

12

5

1/4"

3

3/8"

4

1/2"

6

ESTRIBOS EN COLUMNAS Los estribos desempeñan importante función en el comportamiento estructural de las columnas de concreto armado. En efecto, al ocurrir un sismo lo primero que sucede es la pérdida del recubrimiento del concreto. Si los estribos no están anclados en el núcleo de concreto de las columnas el paso siguiente es la abertura de los estribos.

 El resultado es la pérdida de confinamiento de las barras longitudinales con el consiguiente pandeo de las mismas y el eventual colapso de las columnas (figura a) y b) •

b) a)

Mecanismo de falla en columnas por deficiente anclaje de estribos

Para lograr efectivo anclaje de los extremos de los estribos, éstos deben terminar en ganchos estándar de 135º, tal como muestra la Figura. La Norma Técnica de Edificación E-060  “CONCRETO  ARMADO”   define este tipo de gancho estándar de la siguiente manera:  “Doblez de 135º más una extensión de 10 db al extremo libre de la barra” . •

Diámetro de la barra pulg

mm

L (cm)

6

8

8

10

12

16

1/4"

8

3/8"

12

1/2"

16

5/8"

20

  Los estribos son distribuidos a lo largo de la altura de las columnas, respetando rigurosamente las separaciones entre estribos que señalen los planos respectivos. La separación entre estribos es menor, tanto en el arranque de las columnas como en la proximidad del encuentro con las vigas. •

Ganchos estándar de 135º para estribos

  La forma de los estribos depende del número y de la distribución de las barras longitudinales y, naturalmente, de las secciones de las columnas. Algunos ejemplos de  juegos típicos de estribos son mostrados en la Figura. •

Ejemplos de juegos de estribos

En columnas zunchadas el fierro en espiral deberá extenderse desde la parte superior de las zapatas o losas de entrepisos, hasta la altura del refuerzo horizontal más bajo del elemento soportado. El anclaje del refuerzo en espiral se harán aumentando una y media vueltas la barra en cada extremo. El espacio libre entre espirales será mínimo 2.5 cm, máximo 7.5 cm. •

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GANCHOS ESTANDAR EN BARAS LONGITUDINALES Cuando en un elemento de concreto armado no se dispone de suficiente espacio para alojar en la masa de concreto la longitud del refuerzo que asegure un efectivo anclaje, se recurre al anclaje mecánico mediante dobleces en los extremos de las barra, formando ganchos de 90º o de 180º.

  Si estos dobleces cumplen determinadas características geométricas se les denomina  “ganchos estandar”   y se les define de la siguiente manera: a) Gancho de 90º: Doblez de 90º más una extensión mínima de 12db al extremo libre de la barra (Figura a) b) Gancho de 180º: Doblez de 180º más una extensión mínima de 4db, pero no menor de 6.5 cm al extremo libre de la barra (Figura b). Nota: db es el diámetro de la barra •

L (cm) Ganchos de ganchos de 90° 180° 13 10 20 12 15 11 20 12 25 13 30 15 40 20

Diámetro de la barra pulgadas

3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 1"

mm

8 12 12

EMPALMES DE BARRAS Generalidades.- Debido a que las barras tienen una longitud limitada es necesario frecuentemente empalmar barras. Generalmente los empalmes se realizan traslapando las barras en una determinada longitud mínima (Ver Figura).

Ganchos estándar en barras longitudinales

Respecto a la localización de los empalmes, una muy importante particularidad debe tenerse en cuenta que los esfuerzos a que están sometidas las barras no son uniformes; varían a lo largo de su longitud. De este hecho se deriva una exigencia fácilmente comprensible: los empalmes deben estar localizados preferentemente en aquellas zonas donde las barras están sujetas a esfuerzos bajos. •

Empalme de barras por traslape

 La longitud mínima de traslape en los empalmes debe ser la que indiquen los planos o las especificaciones técnicas, o las que autorice el ingeniero residente o supervisor de la obra. •

EMPALMES EN VIGAS Y LOSAS Recomendaciones: a)En concordancia con lo ya indicado, evitar empalmar en zonas donde las barras están sujetas a máximos esfuerzos. Para las barras inferiores estas zonas corresponden a los tramos centrales de las vigas y losas; para las barras superiores, a los apoyos sobre las columnas, o contiguas a los mismos (Figura) b)Alternar los empalmes. De ninguna manera concentrarlos en una sola sección.

c) No empalmar más de la mitad de las barras dentro de una longitud requerida de traslape. d) Evitar empalmar en zonas de cambios de sección. e) De acuerdo a lo señalado en corte y doblado, es preciso prever, durante la habilitación de las barras, los empalmes que se requieran, a efecto de satisfacer las longitudes mínimas de traslape. f) Es práctica usual amarrar los empalmes con alambre Nº 16 con el propósito de asegurar la posición de las barras. Cabe, sin embargo, precisar que el amarre no contribuye en nada en la eficacia del empalme.

EMPALMES EN COLUMNAS

La habilitación de los fierros de columnas debe ser cuidadosamente planificada teniendo en cuenta los niveles de la cimentación y los de los entrepisos, expresados en los planos de cada proyecto en particular; y previendo la localización de los empalmes y las longitudes mínimas de traslape indicadas en las especificaciones técnicas. Al igual que la exigencia señalada para vigas y losas, debe evitarse concentrar los empalmes en una sección; en todo caso, no empalmar más de la mitad de las barras dentro de una longitud requerida de traslape.

Es práctica usual efectuar los empalmes encima de los entrepisos, prolongando, para tal efecto, parte de las barras del entrepiso inmediato inferior en una longitud no menor que la mínima exigida de traslape. Las barras restantes, la mitad al menos, deben prolongarse hasta entrepisos superiores, alternando los empalmes. En el caso de vigas invertidas la longitud de los traslapes debe contarse a partir de la parte superior de las vigas. La Figura muestra detalle de empalmes en cambios de sección de columnas de entrepisos sucesivos.

Detalle de empalmes en cambios de sección de columnas

DISTRIBUCIÓN Y ESPACIAMIENTO LIBRE ENTRE BARRAS Tanto en columnas, vigas, losas, y en general en cualquier elemento de concreto armado, las barras deben estar separadas entre sí un espacio mínimo para asegurar el desarrollo de la adherencia y evitar la formación de vacíos o  “cangrejeras”   en el concreto. En el caso de vigas el espaciamiento libre entre barras paralelas deberá ser mayor o igual que el diámetro de las mismas, 2.5 cm o 1.3 veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso. Ver Figura a. •

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Figura a)

Figura b)

Cuando el ancho del encofrado no permita cumplir con la exigencia señalada, las barras pueden ser colocadas en dos capas, distribuyéndolas en forma simétrica respecto al eje de la viga. Las barras de la capa superior deberán estar alineadas con las de la capa inferior y la separación libre entre capa y capa será mínimo 2.5 cm (Figura b). Las de mayor diámetro deben colocarse en la capa inferior.

 En columnas, la distancia libre entre barras longitudinales será mayor o igual a vez y media (1.5) su diámetro, 4 cm o 1 .3 veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso. Tanto en columnas como en vigas, los indicados espaciamientos mínimos entre barras también se aplicarán a la distancia libre entre un traslape y los traslapes o barras, adyacentes. •

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RECUBRIMIENTO DE LAS ARMADURAS El recubrimiento es el espesor mínimo de concreto, medido desde la superficie exterior del refuerzo hasta las caras interiores de los encofrados (Figura) o hasta la superficie en contacto con el suelo, de ser el caso. La función del recubrimiento es proteger el acero contra la oxidación y. además, del fuego en caso de eventual incendio. Los recubrimientos mínimos son indicados en la Tabla.

 El recubrimiento se mide de la superficie del elemento estructural a la parte exterior de los estribos, no es al eje del refuerzo principal del transversal. Para concreto vaciado  “in situ”  se recomienda los siguientes recubrimientos mínimos (en realidad el proyectista debe fijarlos en el proyecto): 1. Concreto vaciado contra el terreno y permanentemente expuesto a el. 2. Concreto expuesto a la acción del terreno o al intemperismo (cuando hay solado o falsa zapata) 3. Concreto no expuesto al intemperismo ni en contacto con el terreno •

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Elementos

Zapatas Concreto en contacto con suelo o expuesto al ambiente: - Barras de 5/8” o menores - Barras de 3/4" o mayores Concreto protegido por revestimiento, sin contacto con el suelo ni expuesto a ambientes agresivos, caras secas, vaciado con encofrado - Columnas - Vigas - Muros y placas - Losas y aligerados

Recubrimiento Mínimo cm 7 4 5

4* 4* 2

Recubrimiento mínimos

ALMACENAMIENTO Y LIMPIEZA Se almacenará en un lugar seco, aislado del suelo y protegido de la humedad, manteniéndose libre de tierra, suciedad, aceites y grasas. Cuando haya demora en el vaciado del concreto, la armadura ya colocada se inspeccionará nuevamente y se volverá a limpiar cuando sea necesario. En el momento de colocar el concreto, el refuerzo debe estar libre de lodo, aceite u otros recubrimientos no metálicos que puedan afectar adversamente su capacidad de adherencia. •

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ALMACENAMIENTO DEL FIERRO DE CONSTRUCCION 

EL ACERO SE ALMACENARA EN LUGARES SECOS, LIMPIOS Y AISLADOS DE LA HUMEDAD DEL SUELO.

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

 ARMADO

HABILITADO

MONTAJE