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Armadura - Hórmigon: Anclaje de barras corrugadas aisladas.



La longitud cte anclaje por prolongación recta, Ib  para barras corrugadas, tanto en tracción como en compresión, viene dada por las fórmulas:

• Barras en posición I: 

• Barras en posición II: 

con los siguientes significados: 

La terminación en patilla, gancho o gancho en U de las barras corrugadas que trabajen a tracción, permite reducir la longitud de anclaje por prolongación recta al valor 0,7 . Ib no debiendo adoptarse valores menores de 10 Ø ni de 15 cm. Si las barras trabajan a compresión, tales terminaciones no son eficaces, por lo que no reducen la longitud Ib.

La barra transversal soldada permite la misma reducción anterior (0,7 . Ib,) tanto en barras trabajando a tracción como trabajando a compresión.

Conviene advertir que si se dobla una barra en su zona de anclaje por prolongación recta, esta circunstancia no autoriza a disminuir Ja longitud Ib de anclaje, la cual debe disponerse completa. En efecto, la experimentación demuestra que la eficacia de la longitud Ib  es prácticamente independiente de que el trazado de la barra sea recto o curvo.

En la figura 9.8 se indican las longitudes prácticas de anclaje de barras corrugadas, con los valores de los coeficientes m que se dan en la tabla 9.5. 

Fig. 9.8 Longitudes de anclaje en centímetros (Ø en centímetros.)

 
TABLA 9.5 LONGITUDES DE ANCLAJE PARA BARRAS CORRUGADAS AISLADAS VALORES DE LOS COEFICIENTES m

Como en el caso de empalmes de armaduras (véase 9.6-2.°), en las zonas de anclaje debe disponerse armadura transversal para evitar una posible fisuración longitudinal provocada por las tracciones transversales que aparecen junto a los anclajes. Generalmente, la armadura transversal existente para esfuerzos cortantes es suficiente para absorber dichas tracciones.

Hormigón - Armaduras: Longitudes de anclaje.



En los apartados 5.°, 6.° y 7.° a continuación se ofrecen las longitudes de anclaje que deben utilizarse en la práctica. Al aplicarlas deben tenerse presentes los siguientes puntos.
 
a) A efectos de anclaje de barras en tracción, para tener en cuenta el efecto de la fisuración oblicua debida al esfuerzo cortante, debe suponerse la envolvente de momentos flectores trasladada paralelamente al eje de la pieza, en el sentido más desfavorable (figura 9.7), en una magnitud igual al canto útil.

b) Cuando puedan existir efectos dinámicos (por ejemplo, en zonas sísmicas), las longitudes de anclaje deben aumentarse en 10 Ø.
 
c) Si la armadura real existente, es mayor que la estrictamente necesaria, Asreal, las longitudes de anclaje Ib indicadas en los puntos siguientes pueden reducirse al valor: 
La limitación 0,33 Ib es aplicable a barras en tracción y debe elevarse a 0,66 Ib para barras en compresión.
 
d) En el caso de vigas, debe llevarse hasta los apoyos extremos al menos un tercio de la armadura necesita resistir el máximo momento positivo; y debe haber al menos un cuarto en los apoyos intermedios.
 
e) En las zonas de anclaje de barras de gran diámetro (Ø 40), éstas deben quedar situadas en esquinas de estribos; y si existen más de dos capas, las barras situadas junto a los paramentos deben llevar estribos adicionales.

Hormigón - Armaduras: Ganchos y Patillas normales.



En los anclajes, los extremos de las barras pueden terminar en prolongación recta, en gancho o en patilla; también pueden anclarse las barras mediante ganchos en U o disponiendo barras transversales soldadas. 

Todos estos dispositivos se ilustran en la figura 9.6 con sus correspondientes características geométricas mínimas. En cuanto a los diámetros de doblado, deben ajustarse a lo indicado en la tabla 9.3

 
Figura 9.6  Diversos tipos de anclaje de barras.

Como más adelante se indica (punto 5. estos dispositivos permiten reducir la longitud de anclaje por prolongación recta. Ahora bien, para que sean eficaces es necesario que se encuentren recubiertos de un espesor suficiente de hormigón (al menos, tres diámetros).

Hormigón - Armaduras: Ganchos y patillas normales.



En los anclajes, los extremos de las barras pueden terminar en prolongación recta, en gancho o en patilla; también pueden anclarse las barras mediante ganchos en U o disponiendo barras transversales soldadas. Todos estos dispositivos se ilustran en la figura 9.6 con sus correspondientes características geométricas mínimas. En cuanto a los diámetros de doblado, deben ajustarse a lo indicado en Ja tabla 9.3. 
Figura 9.6 Diversos tipos de anclaje de barras. Fuente: CPH, 1999

Como más adelante se indica (punto 5.°) estos dispositivos permiten reducir la longitud de anclaje por prolongación recta. Ahora bien, para que sean eficaces es necesario que se encuentren recubiertos de un espesor suficiente de hormigón (al menos, tres diámetros).

Hormigón - Armaduras: Posiciones de las barras.



Las longitudes de anclaje dependen de la posición que ocupan las barras en la pieza con respecto a la dirección del hormigonado. En efecto, las barras superiores están en peores condiciones de adherencia que las inferiores, debido a que el hormigón que las circunda es genera1mr1te de calidad algo más baja, a causa del efecto de refluxión de aire y lechada hacia lo alto durante la compactación. Por ello, a efectos de adherencia, La Instrucción española distingue dos posiciones de las barras, la ¡ y la II, que se definen como indica la tabla 9.4.

TABLA 9.4  POSICIONES DE BARRAS, A EFECTOS DE ANCLAJE

Por su parte, el Eurocódigo 2 es más preciso al definir las posiciones de las barras a efectos de adherencia, introduciendo como nueva variable el canto total h de la pieza y distinguiendo los tres casos siguientes:

• Si h <= 25 cm, todas las barras están en posición 1.
• Si 25 <h <= 60 cm, están en posición ¡ las barras colocadas en la mitad inferior de la pieza.
• Si h > 60 cm, están en posición 1 las barras colocadas a una distancia igual o mayor que 30 cm de la cara superior de la pieza.

 Esta forma de definir la posición 1 se explica porque, en las piezas de pequeño espesor (h <= 25 cm), el efecto de refluxión anteriormente mencionado es inapreciable.

Anclaje de las armaduras - Hormigón Armado.



GENERALIDADES

Los anclajes extremos de las barras deben asegurar la transmisión de esfuerzos al hormigón sin peligro para éste. En general, se efectúan mediante alguna de las disposiciones siguientes:
 
• por prolongación recta;
• por gancho o patilla;
• por armaduras transversales soldadas (caso de mallas, por ejemplo); 
• por dispositivos especiales.

La longitud de anclaje de una armadura es función de sus características geométricas de adherencia, de la resistencia del hormigón, de la posición de la barra con respecto a la dirección del hormigonado, del esfuerzo en la armadura y de la forma del dispositivo de anclaje. Por ello, su cálculo es complicado y, aun cuando el fallo de anclaje es un estado límite que debería dar origen, en rigor, al cálculo semiprobabilista correspondiente, en la práctica se sustituye por el empleo de longitudes de anclaje dadas por fórmulas sencillas, contrastadas que quedan del lado de la seguridad.

Es muy aconsejable, como norma general, disponer los anclajes en zonas en las que el  hormigón esté sometido a compresiones y, en todo caso, deben evitarse las zonas de fuertes tracciones. Esto conduce, en vigas, a llevar las armaduras de momento negativo, sobre apoyos intermedios, hasta Una ‘ distancia de éstos del orden del quinto de la luz; y en apoyos extremos, a bajar las armaduras dobladas a 90º, por la cara más alejada del soporte o muro.

Doblado de las Armaduras - Hormigón Armado.



Con independencia del ensayo de doblado-desdoblado de las armaduras encaminado a comprobar las características plásticas del acero, en las piezas de hormigón armado las barras deben doblarse con radios más amplios de los utilizados en dicho ensayo (tabla 8.6), para no provocar una perjudicial concentración de tensiones en el hormigón de la zona del codo. En este sentido conviene advertir que las tracciones transversales que tienden a desgarrar el hormigón suelen ser más peligrosas que las compresiones originadas directamente por el codo.

Las operaciones de doblado deben efectuarse en frío y a velocidad moderada. La Instrucción española establece que, salvo casos especiales, el doblado de las barras deberá realizarse sobre mandriles de diámetro no inferior a los valores indicados en la tabla 9.3.

TABLA 9.3  DIÁMETRO MÍNIMO DE MANDRIL PARA EL DOBLADO DE BARRAS

 
Los cercos de diámetro igual o menor de 12 mm pueden doblarse con radios menores, siempre que no se origine en el acero un principio de fisuración. Para evitar esta fisuración, los cercos y estribos no deben doblarse con diámetros interiores menores de tres diámetros ni menores de tres centímetros.

No debe admitirse el enderezamiento de codos, incluidos los de suministro, salvo cuando esta operación pueda realizarse sin daño inmediato o futuro para la barra correspondiente. 


ARMADURAS: Recubrimientos y distancia a los parámetros.


Se denomina recubrimiento geométrico de una barra, o simplemente recubrimiento, a la distancia libre entre su superficie y el paramento mas próximo de la pieza. El objeto del recubrimiento es proteger las armaduras, tanto de la corrosión corno de la posible acción del fuego. Por clic es fundamental la buena compacidad del hormigón del recubrimiento, más aun que su espesor.

Las diferentes normas establecen para los recubrirnientos unas limitaciones mas o menos coincidentes con las que recomendamos a continuación:
a) Como norma general, cualquier barra debe quedar a una distancia libre del paramento mas próximo igual o mayor a un diámetro y al tamaño máximo del árido. Según la Instrucción española, esta última limitación puede rebajarse en un 20% si ¡a di5posición de las armaduras es tal que no dificultan el paso del hormigón; por el contrario, debe aumentarse en un 25% si entorpecen dicho paso (caso de barras en cara superior, por ejemplo).

b) El valor máximo admisible para el recubrimiento de la capa exterior de armaduras es de cinco centímetros Si es, necesario disponer un mayor recubrimiento v salvo casos especiales de ambientes muy agresivos, conviene colocar una malla tina de reparto en medio del espesor del recubrimiento para sujetar el hormigón del mismo.
c) Además de lo indicado en a) y b), para cualquier clase de armaduras deben respetarse unos ciertos recubrimientos mínimos en función de las condiciones ambientales, con el objeto de pobeer al acero frente a la corrosión y asegurar la durabilidad de las piezas. Estos valores mínimos dependen del tipo de elemento estructural y de la resistencia característica del hormigón, y varían de unas normas a otras. En la tabla 9.2 se ofrecen, para los tipos de ambiente más habituales. 

Tabla 9.2  Recubrimientos Mínimos.
 

d) Cuando la superficie del hormigón va a ir tratada con martellina o chorro de arena, como sucede en ciertos casos de hormigones vistos, conviene aumentar los valores de la tabla 9.2 en un centímetro.
e) El recubrimiento de las barras levantadas y, en general, de aquellas cuyo trazado no sea totalmente rectilíneo, no debe ser inferior a dos diámetros, medido en dirección perpendicular al plano de la curva.
f) En los paramentos horizontales en contacto con el terreno, el recubrimiento mínimo será de 70 mm, salvo que se haya preparado el terreno y se haya dispuesto un hormigón de limpieza, en cuyo caso es de aplicación la tabla 9.2.

Armaduras - Encofrados: Distancias entre barras.


Las distintas barras que constituyen las armaduras de las piezas de hormigón armado deben tener unas separaciones mínimas, para permitir que la colocación y compactación del hormig pueda efectuarse correctamente, de forma que no queden coqueras. Las normas de los distintos países preconizan valores más o menos coincidentes con los que se indican a continuación.

a) La distancia libre, horizontal y vertical, entre dos barras aisladas consecutivas de ¡a armadura principal debe ser igual o mayor que el mayor de los tres valores siguientes:
• dos centímetros;
• el diámetro de la barra más gruesa;
• 1,25 veces el tamaño máximo del árido.

b) Si se disponen dos o más capas horizontales de barras, las de cada capa deben situarse e correspondencia vertical una sobre otra, y el espacio entre columnas de barras debe ser taj que permita el paso de un vibrador interno.

c) En forjados, vigas y elementos similares pueden colocarse en contacto dos barras de la armadura principal de Ø <= 32 mm (una sobre otra), e incluso tres barras de Ø <= 25 mm. El disponer estos grupos de barras (así como el aparear los estribos) es una práctica recomendable cuando haya una gran densidad de armaduras, para asegurar el buen paso del hormigón y que todas las barras quedarán perfectamente envueltas por dicho material.
d) En soportes y otros elementos comprimidos hormigonados en posición vertical pueden colocarse en contacto hasta cuatro barras de la armadura principal de Ø <= 32 mm. Tanto en este caso como en el anterior, se recomienda que los grupos de barras vayan bien sujetos por estribos o armaduras transversales análogas.
e) En los casos c) y d), para calcular los recubrimientos mínimos (ver punto 4. a continuación) y las distancias libres mínimas respecto a las armaduras vecinas (ver párrafo a anterior), se considerará como diámetro de cada grupo de barras (diámetro equivalente) el de una sola barra ficticia de igual centro de gravedad, cuya sección es la suma de las secciones de las diversas barras agrupadas.

Colocación de las armaduras - Encofrados.



Las armaduras deben colocarse limpias, exentas de óxido no adherido (se admite el óxido que queda después de cepillar las barras con cepillo de alambre), así como libres de pintura, grasa, hielo o cualquier otra sustancia perjudicial. Deberán sujetarse al encofrado y entre sí, de modo que se mantengan en su posición correcta, sin experimentar movimientos, durante el vertido y compactación del hormigón, y permitan a éste envolverlas sin dejar coqueras.

Para conseguirlo, las armaduras se colocan en los encofrados apoyadas en calzos o separad01 de rigidez adecuada en Número suficiente. El empleo de separadores es impresdible para garantizar que la distancia entre la armadura y el encofrado (recubrimiento) no será inferior al mínimo que prescriben normas, lo que res1lta fundamental para la durabilidad de las piezas. tos calzos se utilizan, con la misma finalidad, para sostener la armadura supe0t en losas o para separar capas de armadura en muros. La distancia entre separadores de una misma barra suele ser del orden de 50 veces su diámetro O 100 cm, decalándose los separadores entre barras contiguas.

Los calzos Y separadores pueden ser de mortero, hormigón, fibrocemento, plástico rígido o material similar, prohibiéndose el empleo de madera, 1drillo o cascotes de obra (figura 95). Tampoco deben utilizarse calzos o separadores metalicos (salvo que sean de alambre ga1vanizado o acero inoxidable), especialmente en hormigones vistos, por el riesgo de aparición de manchas debidas a su oxidación. En casi todos los tipos, la fijación a la armadura se efectúa mediante una pinza o por atado con alambre. 


Figura 9.5  Algunos tipos de separadores y calzos (a) separadores puntuales de mortero (b)separadores puntuales de plástico (c) separadores lineales de alambre o acero galvanizados; (d) separador lineal de mortero (e) calzos lineales metálicos y calzo puntual de plástico.

Disposiciones en el Hormigón armado de las ARMADURAS.



Las armaduras que se disponen en el hormigón armado pueden clasificarse en principales y secundarias, debiendo distinguirse entre las primeras las armaduras longitudinales y las transversa les.
 
Las armaduras longitudinales tienen por objeto, bien absorber los esfuerzos de tracción originados en los elementos sometidos a flexión o a tracción directa, o bien reforzar las zonas comprimidas del hormigón. Las armaduras transversales se disponen para absorber las tensiones de tracción originadas por los esfuerzos tangenciales (cortantes y torsores), para zunchar las zonas de hormigón comprimido y para asegurar la necesaria ligadura entre armaduras principales, de forma que se impida su pandeo y la formación de fisuras localizadas.

En la figura 9.3 se ha representado un pilar de hormigón armado, cuyas armaduras longitudinales trabajan a compresión, estando constituida la armadura transversal por cercos, encargados de asegurar la ligadura entre las armaduras principales, de evitar el pandeo de las barras y de coser las eventuales fisuras inclinadas que, de no existir cercos, podrían producirse.

En la figura 9.4 se ha representado una viga de hormigón armado, en donde la armadura A trabaja a tracción y la A’ a compresión. En la misma figura pueden apreciarse unas barras levantadas a 45º y una armadura transversal constituida por cercos y estribos (fig. 9.4), encargada de absorber las tracciones originadas por los esfuerzos cortantes. Otras formas de estribos pueden verse en la figura 19.18
Figura 19.18  Diversas formas de estribos.

En cuanto a las armaduras secundarias, son aquellas que se disponen, bien por razones meramente constructivas, bien para absorber esfuerzos no preponderantes, más o menos parásitos. Su trazado puede ser longitudinal o transversal, y se incluyen entre ellas: las armaduras de montaje, cuyo fin es facilitar la organización de las labores de ferralla; las armaduras de piel, que se disponen en los paramentos de vigas de canto importante las armaduras para retracción y efectos térmicos, que se disponen en los forjados y losas en general; las armaduras de reparto, que se colocan bajo cargas concentradas  y, en general, cuando interesa repartir una carga; etc. Además de su misión específica las armaduras secundarias ayudan a impedir una fisuración excesiva y contribuyen & buen atado de los elementos estructurales, facilitando que su trabajo real responda al Supuesto en el cálculo. 
 
Figura 9.3 Disposición de armaduras en pilares.



Figura 9.4  Disposición de armaduras en vigas.
 

Capacidad mecánica de las armaduras: secciones de hormigón armado.



Con objeto de facilitar el proyecto y cálculo de las secciones de hormigón armado, que más adelante se desarrolla, se incluyen en este apartado unas tablas con las capacidades mecánicas de las armaduras.
Se llama capacidad mecánica Us de una armadura al producto del área de su sección por su resistencia de cálculo, es decir: 


En la tabla 8.8 se dan las secciones y masas de las barras para cualquier tipo de acero. Para las barras corrugadas de acero B 400 se ofrece una sola tabla de capacidades mecánicas, la 8.9, correspondiente a Ys = 1,15 (único valor admitido por la Instrucción española), válida para trabajo a tracción Y compresión. Para las barras corrugadas de acero B 500 se ofrecen dos tablas de capacidades mecánicas, las 8.10 y 8.11. La primera es válida para trabajo a tracción, con coeficiente de seguridad Ys = 1,15; y la segunda, para trabajo a compresión, caso en el que la resistencia de cálculo fyd está limitada al valor 420 N/mm2. 

TABLA 8.8  CUALQUIER TIPO DE ACERO: Secciones en cm2 y masas en kg/m


TABLA 8.9  ARMADURAS  TRACCIONADAS O COMPRIMIDAS.


TABLA 8.10 ARMADURAS TRACCIONADAS.



TABLA 8.10  ARMADURA COMPRIMIDAS.


ESTRUCTURAS: Armaduras básicas electrosoldadas en celosía.



Las armaduras básicas electrosoldadas en celosía son productos concebidos para formar parte de piezas prefabricadas semirresistentes, que se emplean como semiviguetas o prelosas en la construcción de forjados (figura 8.1 1). Están formadas por tres barras o alambres que forman uy cuerpo único mediante una celosía triangular (encargada de resistir los esfuerzos cortantes) cuyos puntos de contacto se unen a las barras principales por soldadura eléctrica ejecutada en un proceso automático. A veces se emplean como separadores para la armadura superior de losas de hormigón. 

Figura 8.11 Armaduras básicas electrosoldadas.

Básicamente, existen dos tipos de celosías. En uno de ellos, la celosía rodea a las barras principales. (Figura 8.1 2a) y en el otro, que es el más frecuente en España, va unida a ellas so lamente por la soldadura (figura 8.1 2b).

Figura 8.12 Dos tipos de cetosía: (a) rodeando a las armaduras; (b) soldada a las armaduras

Los diámetros nominales de los alambres o barras empleados en estas armaduras son:  5, 6, 7, 8, 9, 10 y 12 mm 

que deben ser corrugados para los elementos longitudinales, Y pueden ser lisos o corrugados para la celosía de conexión (celosía que también puede hacerse con alambres de 4 mm de diámetro). La clase de acero empleado para las barras es la B 400 S O B 500 S, y para los alambres, la ¡3 500 T.

Estas armaduras están reguladas en España por la Norma UNE 36.739:95 EX “Armaduras básicas de acero electrosoldadas en celosía para hormigón armado”.


ARMADURAS - Características mecánicas de las barras corrugadas.



a) En la tabla 8.5 se indican los valores mínimos que deben garantizarse del límite elastico fyk, de la resistencia fsk del alargamiento de rotura Euk y de la relación máxima admisible entre los valores de la resistencia a tracción y el límite elástico obtenido en cada ensayo. Las dos ultimas limitaciones impuestas tienen por objeto garantizar ¡a ductilidad del acero.

b) En la tabla 8.6 se indican los diámetros de los mandriles sobre los que deben efectuarse los ensayos de doblado-desdoblado en las barras corrugadas. Estos ensayos tienen por objeto garantizar la plasticidad suficiente frente a los procesos de ferralla y manipulación en obra. 
 
TABLA 8.5 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LAS BARRAS CORRUGADAS ENSAYO DE TRACCIÓN.


TABLA 8.6 ENSAYO DE DOBLADO –DESDOBLADO DE LAS BARRAS CORRUGADAS.

c) En el dimensionamiento de secciones se adopta como diagrama tensión-deformación de cálculo el obtenido a partir del diagrama característico mediante una afinidad oblicua paralela a la recta de Hooke, de razón l/γs, siendo γs el coeficiente de seguridad adoptado para el acero (figura 8.6a), de valor 1,15 según la Instrucción española. Se considera como resistencia de cálculo el valor 


y como deformaciones en tracción y compresión, respectivamente, el 10 por 1.000 y el 3,5 por 1.000 . Por otra parte, tanto la Instrucción española como las normas europeas consideran aceptable y suficientemente preciso el diagrama simplificado de la figura 8.6b, con la segunda rama horizontal.

d) La forma de suministro de los aceros también influye en sus características mecánicas. Los diámetros medios y grandes, que se suministran en barras, no experimentan alteraciones de sus características de origen, pero los diámetros finos que se suministran en rollos pueden verse alterados al realizar el enderezado, con disminución de su límite elástico y carga de rotura. Por ello, la operación de enderezado debe efectuarse y controlarse cuidadosamente. 


Figura 6.6 Diagrama de cálculo σ-ε del acero: (a) no simplificado; (b) smp1ificado

e) Finalmente, debe procurarse que tanto las características mecánicas de las armaduras como las geométricas y de adherencia, estén garantizadas por un organismo competente (certificación). En Española existe la Marca AENOR de producto (que no debe confundirse con la Marca AENOR de Empresa Registrada), la cual garantiza: la homogeneidad de las materias primas empleadas en la fabricación; que el fabricante dispone de los medios adecuados de fabricación y control; y que, durante todo el proceso de elaboración de ¡os productos, se ha efectuado un correcto control estadístico de calidad. La identificación de la existencia de esta certificación se efectúa mediante etiquetas sujetas a cada paquete de barras o mallas, en las que figura la marca N de AENOR, con la leyenda “producto certificado” y el número de registro de la marca en cuestión.

BARRAS CORRUGADAS ARMADURAS:Características geométricas y adherencia.



Como ya se apuntó en 8.1-1°, al no ser constante Ja sección recta de las barras corrugadas es necesario definir su diámetro medio equivalente, que es el que corresponde a un cilindro de revolución de masa específica 7,85 kg/dm^3 y de igual masa por metro lineal que la barra en cuestión. Los diámetros y secciones equivalentes se determinan mediante las fórmulas: 

en donde el diámetro Ø se expresa en mm, la sección A en mm2 y la masa unitaria m en kg/m.

Los valores medios equivalentes deben coincidir con los nominales (tabla 8.3), que son aquellos respecto a los cuales se establecen las tolerancias de suministro.

TABLA 8.3 MEDIDAS NOMINALES DE LAS BARRAS CORRUGADAS 
 
Las características adherentes de las barras dependen de la forma del corrugado, que viene definida por una serie de parámetros, siendo los más importantes la altura de los resaltos, a la separación entre resaltos, c, y la inclinación de las corrugas, β. Tamo las normas europeas como la Norma UNE 36.068:94 consideran como indicador de calidad adherente el indice de corrugas, que mide en términos relativos la superficie que se opone al deslizamiento de la  barra, refiriéndola al área de la superficie de esta. El valor del índice de corrugas se obtiene co cociente del área de las corrugas proyectadas sobre una sección transversal y el área de la superficie de la barra, tomadas por unidad de longitud de la barra.

En la tabla 8.4 se dan los valores recomendados por la Norma UNE 36.068:94 para los parámetros mencionados, así como sus tolerancias.

Por su parte, la instrucción española considera como barras de alta adherencia las que cumplen el ensayo de adherencia por flexión indicado en 8.1-3, que es el empleado para s homologación con carácter obligatorio. En el certificado de homologación (sin el cual no debe utilizarse el acero) se consignan los valores límites, con sus tolerancias, de las características geométricas del corrugado, con lo que la comprobación de que el acero cumple con las condiciones de adherencia se efectúa en la práctica mediante simples determinaciones dimensionales (altura de corrugas, separación entre corrugas y perímetro sin corrugas).

TABLA 8.4 GEOMETRÍA DEL CORRUGADO 

ARMADURAS - HORMIGÓN: Aptitud al soldeo del acero.



Las normas modernas, incluida la española, otorgan gran importancia a la aptitud al soldeo de las barras de acero para hormigón, aptitud que depende, fundamentalmente, de la composición química del acero. La Norma UNE 36.068:94 para barras corrugadas de acero soldable limita los contenidos máximos de carbono, carbono equivalente, fósforo, azufre y nitrógeno, tanto en la colada como en el producto final, según los valores de la tabla 8.2.

Más adelante se estudian los distintos tipos de empalme de barras por soldadura, así como los métodos que deben emplearse. No obstante, en cada caso será la empresa suministradora del acero la que deba especificar el método de soldeo adecuado a su producto. 


ARMADURAS - HORMIGÓN: Ductilidad del acero.



Las características plásticas de las barras de acero tienen una gran importancia en el comportamiento de las piezas de hormigón armado, pues gracias a ellas se obtienen importantes ventajas:

de un lado, pueden evitarse las roturas frágiles (sin aviso) de las piezas; de otro, es posible la redistribucic3n de esfuerzos en estructuras hiperestáticas, lo que permite neutralizar eventuales errores de proyecto o de obra, así como hacer frente a ciertas solicitaciones no tenidas en cuenta en los cálculos. Además, al aumentar la ductilidad de las piezas resulta aumentada su capacidad de disipar energía bajo solicitaciones dinámicas (acción sísmica).
Un acero será tanto más dúctil cuanto mayores sean la relación fs /fy  y el alargamiento bajo carga máxima, Eu El Eurocódigo 2 distingue entre aceros de alta ductilidad y de ductilidad normal, según los valores característicos siguientes: 


y preconiza el empleo de aceros de clase S para estructuras que precisen gran ductilidad, como el caso de las ubicadas en zonas sísmicas de alto riesgo.

En fin, la Instrucción española recomienda utilizar, para estructuras sometidas a acciones
sísmicas, un acero soldable de características especiales de ductilidad, siguiendo la Norma UNE 36065 EX. Este acero, denominado B 400 SD, tiene una relación (fs,fy)k igual o superior a 1,20 (pero no mayor que 1,35) y un alargamiento bajo carga máxima e no menor del 9,0 %.
Aún cuando, como se ha dicho, cada una de las variables (fs,fy)k y Euk influye de forma positiva en la ductilidad (a mayor valor de cada una de ellas, mayor ductilidad), en el estado actual de conocimientos los investigadores no se han puesto de acuerdo acerca de la influencia relativa de cada una de ellas. Dicho de otro modo, si dos aceros A y B presentan valores cruzados entre sí (cada acero presenta un valor mayor que el otro de una de las variables y menor de la otra) no es posible saber cuál de los dos es más dúctil. A la resolución de este problema se dedican hoy esfuerzos, siendo destacables los trabajos de Honorino Ortega, quien propone medir la ductilidad del acero mediante un parámetro único, denominado factor de ductilidad, igual al área delimitada por el diagrama Ρ - E, la horizontal que pasa por el límite elástico fy y la vertical que pasa por el alargamiento bajo carga máxima Eu.

ARMADURAS - HORMIGÓN: Características de adherencia.



El problema de asignar a una barra de acero un número que exprese sus características de adherencia con el hormigón ha originado gran cantidad de estudios teórico-experimentales, sin que hasta la fecha pueda decirse que se haya resuelto definitivamente. Existen diversos métodos de ensayo en uso y esta multiplicidad de soluciones es la mejor prueba de que ninguno es completamente satisfactorio.

En general, siempre que entra en juego la resistencia del hormigón a la tracción o al cizallamiento resulta difícil cuantificar los fenómenos y reflejados en fórmulas precisas. Dos buenos ejemplos son los de adherencia y fisuración, cuyo tratamiento en el calculo cs bastante aleatorio y, con frecuencia, escasamente aproximado.
Modernamente ha cristalizado un acuerdo internacional respecto a un método desarrollado por Baus (Lieja) de ensayo de adherencia por flexión. El método de Baus, modificación del beam-test (ensayo de la viga) norteamericano, ha sido adoptado por la RILEM, el CEB y la HP.

La probeta consiste en dos medias viguetas de hormigón armadas con un redondo pasante —que es la barra objeto de ensayo— y unidas por una rótula metálica en la zona de compresión (fig, 8.2). La barra va provista de manguitos de plástico que dejan, en cada semiviga, una longitud adherente de 10Ø.

Con esta disposición se obtienen tres ventajas importantes: se anula el efecto local de apoyos; se conoce con precisión la tensión en la armadura, al conocer exactamente el brazo del par interno; y se obtienen dos resultados por ensayo.



ARMADURAS - HORMIGÓN: Características Mecánicas.


Las características mecánicas más importantes para la definición de un acero son: la resistencia, el límite elástico, la relación entre los dos valores mencionados, el alargamiento y la aptitud al doblado-desdoblado. Las dos primeras califican al acero desde el punto de vista resistente y las tres últimas desde el punto de vista de sus cualidades plásticas. Ambos grupos de propiedades son necesarios y, en general, se contraponen entre sí, por lo que el resultado final obtenido durante el proceso de fabricación es siempre una solución de compromiso.

Las cuatro primeras características mencionadas se determinan mediante el ensayo de tracción, que consiste en someter una barra bruta, sin mecanizar, a un esfuerzo axil de tracción hasta su rotura (Euronorm 2-57, Recomendación ISO-R82 y Norma UNE 7.474:92), obteniéndose así el diagrama tensión-deformación del acero. La aptitud al doblado-desdoblado se determina a través del ensayo correspondiente (Norma UNE 36.068:94). A continuación comentamos estas características (figura 8.1 a y b). 


Figura 8.1 Diagrama ρ-E de acero (a) con escalón de cedencia (b) sin escaón de cedencia


a) Resistencia o. carga unitaria de rotura, f x
Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el área de la sección nominal de la probeta. Se denomina también, más precisamente, carga unitaria maxima a tracción.
b) Límite elástico, fy
Es la máxima tensión (también referida a la sección nominal de la barra) que puede soportar el natenal sin que se produzcan deformaciones plásticas (remanentes) significativas. Según el tipo de acero, puede tratarse de límite elástico aparente o de límite elástico convencional. A diferencia del segundo, el primero es claramente observable en el ensayo de tracción, al presentar escalón de cedencia o de relajamiento (fig. 8. la). El segundo se define convencionalmente como la tensión que produce una deformación remanente del 0,2 por 100 (fig. 8.lb).
c) Relación fx /fy
Cuanto más alta sea esta relación más dúctil es el acero.
d) Alargamiento

En la figura 8.1 aparece representado el alargamiento bajo carga máxima o alargamiento último, Eu, que corresponde al momento de la rotura. Para determinarlo no se requiere efectuar ninguna medición especial sobre la probeta, ya que su valor se mide en el diagrama ρ-E resultante del ensayo de tracción. 


La Instrucción española no alude a este alargamiento, sino al llamado alargamiento de rotura (que, en rigor, debería llamarse alargamiento después de la rotura). Este alargamiento es el incremento de longitud de la probeta correspondiente a la carga máxima, medido después de la rotura y expresado en tanto por ciento: 

en donde I0 e I1 son, respectivamente, las longitudes inicial y final de la base de medida marcada sobre la probeta. La base de medida tiene una longitud de n veces el diámetro nominal, variando n según las normas (en general, n vale cinco o diez).

Hay que distinguir dos clases de alargamiento de rotura:

• Cuando la base de medida está centrada en la probeta, incluyendo la zona de estricción, se determina el alargamiento concentrado remanente de rotura o simplemente alargamiento de rotura. Este es el valor que limita la Instrucción española (con base de medida igual a cinco diámetros) y, para medirlo, hay que juntar a tope, después de la rotura, las dos semiprobetas resultantes. Su valor es poco significativo para el proyectista.
• Cuando, por el contrario, la zona de rotura no está incluida en la base, se determina el alargamiento repartido de rotura, cuyo valor es más pequeño que el anterior. Se trata, al igual que el anterior, de un alargamiento remanente, es decir, se mide después de retirada la carga (sobre una semiprobeta, ya rota la probeta) y no bajo ésta como sucede con el alargamiento bajo carga máxima, e. Su valor es algo más significativo que el del alargamiento concentrado, a efectos de comportamiento estructural del acero.
Ambos alargamientos de rotura varían con la longitud inicial de la base de medida. Como hemos dicho, la Instrucción española prescribe valores mínimos para el alargamiento concentrado de rotura, medido sobre base de cinco diámetros (tabla 8.5) y no se refiere al alargamiento repartido de rotura ni al alargamiento bajo carga máxima, Eu,. Sin embargo, tanto el Código Modelo CEBF1P como el Eurocódigo, sí consideran este último parámetro, más significativo que los anteriores por ser un indicador de la deformación del acero justo antes de la rotura, que puede utilizarse en cálculos no lineales o en situaciones extremas (caso de sismos).

e) Ensayo de doblado-desdoblado
Tiene por objeto comprobar la plasticidad del acero, necesaria para prevenir roturas frágiles durante las manipulaciones de ferralla y transporte. El fenómeno de rotura frágil, es decir, sin absorción importante de energía, se presenta cuando el acero se ve sometido a tensiones multidireccionas aplicadas rápidamente. El riesgo es tanto mayor cuanto más baja es la temperatura ambiente. Por esta causa se presentan alguna vez roturas en ganchos y pantillas cuando las barras experimentan fuertes impactos, como puede ser el caso durante la descarga de redondos ya preparados de ferralla si la maniobra se realiza con poco cuidado en días muy fríos.

El ensayo de doblado-desdoblado se efectúa a la temperatura ambiente, sobre un mandril cuyo diámetro depende de la clase de acero y del diámetro de la barra (ver tabla 8.6). La fuerza de doblado se aplica constante y uniformemente hasta alcanzar un ángulo de 900. A continuación se somete la probeta a un calentamiento de 1000 C durante 30 minutos y se enfría al aire, desdoblándose como mínimo 200. El ensayo se considera satisfactorio si durante el mismo no se producen grietas o pelos en la zona curva de la probeta, apreciables a simple vista (Norma UNE 36.068:94).