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• Victor Yalta

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VARILLAS DE CONSTRUCCIÓN Son barras de acero de sección redonda o cuadrada con la superficie lisa, estriada, o con resaltes (corrugada), para facilitar su adherencia al concreto al utilizarse en la construcción. Se fabrican cumpliendo estrictamente las especificaciones que señalan el límite de fluencia, resistencia a la tracción y su alargamiento. Las especificaciones señalan también las dimensiones y las tolerancias.

ACERO DE REFUERZO ESTRUCTURAL.- es un material producto de la aleación de hierro, carbono (entre 0,03% y 2%) y pequeñas cantidades de silicio, fósforo, azufre y oxígeno. Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, de sección transversal circular, hexagonal o cuadrada. Se clasifican de acuerdo a su límite de fluencia (grado) y a su acabado (lisa o corrugada). Este material es utilizado en la construcción para agregar resistencia a otro material. El acero que se utiliza en nuestro medio tiene resaltes llamadas corrugaciones. La Norma ASTM A615 especifica la altura mínima que deben tener las corrugaciones o resaltes, el espaciamiento entre los resaltes y la inclinación de los mismos. Son barras de acero que presentan resaltes o estrías y que por sus características mejoran su adherencia al concreto. El acero que se emplea en el país para concreto armado es el producido por Aceros Arequipa, de sección circular y corrugada de grado 60, cuyo punto de fluencia es de 4200 kg/cm2 (fy). Su longitud es de 9.00 ml. Las principales características que deben tener los aceros de refuerzo, están descritas en la Norma Peruana en el artículo 3.4 y en ACI-02 artículo 3.5. Los aceros de refuerzo que se producen en el Perú deben cumplir con alguna de las siguientes Normas:   

Norma Peruana ITINTEC 341.031-A-42. Acero Grado 60. Norma ASTM A615. Acero Grado 60. Norma ASTM A706. Acero de baja aleación, soldable. Grado 60.

PROPIEDADES MECÁNICAS:  Límite de Fluencia (fy) = 4,200 kg/cm².  Resistencia a la Tracción ® = 6,320 kg/cm².  Relación R/fy > 1,25  Alargamiento en 200 mm.

La fluencia o cedencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la cual solo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica, quedando una deformación irreversible. El límite de fluencia (o resistencia límite de fluencia) de un material se define como la tensión existente en la sección de una probeta normalizada de dicho material, sometida a un ensayo de tracción o a un ensayo de compresión, en el instante en que se inicia la fluencia o deformación plástica del mismo. ASTM A615 /A615M-16 Grado 60 indica las barras de construcción con un Límite de Fluencia mínimo de 60 000 libras por pulgada cuadrada. El acero ASTM A572/A572M-15 Grado 50 indica que el Límite de Fluencia mínimo de este acero estructural es de 50 000 libras por pulgadas al cuadrado. Para las barras grado 60, este valor es: fy = 4200 kg/cm2. RESISTENCIA ÚLTIMA: Es el valor máximo de resistencia que tiene el fierro antes de romperse. En nuestros fierros grado 60, es de 6330 kg/cm2.

La influencia que sobre el acero tiene cualquier aumento de la temperatura en su comportamiento estructural y resistente. Las propiedades mecánicas del acero NO son las mismas a 20 ºC (temperatura que se suele considerar de referencia para el diseño de estructuras de acero), que las que pueda tener a 200 ºC, 400 ºC o a 1 000 ºC. De hecho, y según ensayos realizados en base a la Norma NFPA 251 el acero estructural colapsa al alcanzar los 538 ºC. La temperatura de 538 ºC se puede alcanzar fácilmente en caso de producirse cualquier incendio que pueda afectar directa o indirectamente a la estructura. En un incendio tipo esta temperatura se alcanzaría aproximadamente a los 5 minutos de originarse el incendio. No obstante, antes de producirse la falla estructural, las propiedades mecánicas del acero van variando gradualmente conforme se va produciendo el aumento de la temperatura.

TRABAJO EN ACERO El Reglamento Nacional de Edificaciones, en las normas E-070 de Albañilería y E-060 de Concreto Armado, presenta una serie de requisitos mínimos que se deben respetar cuando se trabaje con el acero, para formar las armaduras de los diferentes elementos (columnas, vigas, etc.). a. Doblado y Anclaje de Barras: Cuando se dobla una varilla, se debe cumplir con un diámetro mínimo de doblado y con una longitud mínima del extremo doblado. El primero nos garantiza que se pueda doblar la barra sin fisuras, y el segundo, asegura un adecuado anclaje del refuerzo en el concreto. En obra, generalmente se dobla el fierro con tubo y trampa, para lo cual se deben respetar ciertas distancias mínimas, es decir, las distancias del tubo a la trampa, que nos aseguren un adecuado procedimiento de doblado (ver figura 46).

A continuación se presenta un resumen con las dimensiones mínimas para realizar el doblado, así como los diámetros y extremos mínimos de doblado que deben tener las barras de acero:

EMPALMES DE ARMADURAS PARA CONCRETO b. Empalmes mediante traslape Los refuerzos que se colocan en las estructuras de concreto no son siempre continuos, muchas veces se tienen que unir las barras para alcanzar la longitud necesaria. Cuando actúa una fuerza, el traslape de las barras resistirá debido a que toda su longitud está embebida en concreto, es decir hay adherencia entre ambos materiales. Es necesaria una longitud mínima de traslape que asegure que lo anterior se cumpla, y por lo tanto, la estructura pueda resistir la fuerza que se le aplique (ver figura 47).

La longitud de empalme* variará de acuerdo con el diámetro de la barra, de la ubicación del empalme, de la resistencia del concreto y del tipo de elemento (columna o viga). Estas longitudes son dimensiones mínimas que deben cumplirse, pudiendo ser mayores.

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Longitud de empalme en columnas:

Cuando se empalma una columna, lo ideal es hacerlo en los dos tercios centrales (empalme A). Sin embargo, a veces se empalman en la parte inferior de la columna (empalme B y C), lo que no es recomendable ya que debilita esa sección. En el caso que se hagan los empalmes B ó C, la longitud de empalme deberá aumentar. A continuación se detallan cada uno de estos casos: Empalme A: Las barras se empalman en los dos tercios centrales de la columna y alternadas. Este caso es el más recomendable (ver figura 48). Empalme B: Las barras se empalman alternadas en la parte inferior de la columna. Al realizar este tipo de empalme, se debe aumentar la longitud del empalme tipo A en 30% (ver figura 49). Empalme C: Las barras se empalman sin alternar en la parte inferior de la columna. Al realizar este tipo de empalme, se debe aumentar la longitud del empalme tipo A en 70% (ver figura 50).

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Longitud de empalme en vigas:

El acero superior debe empalmarse en el centro de la viga; y los inferiores, cerca de los extremos. En el caso de usar los empalmes tipo B ó C, se debe aumentar la longitud del empalme obtenida para el tipo A en un 30% y 70% respectivamente (ver figura 51).

c. Recubrimiento Es el concreto que separa al acero del medio externo y evita que entre en contacto con el agua, la humedad o el fuego. Es importante porque protege el acero. Se debe tomar en cuenta que este recubrimiento se mide desde la cara exterior del estribo*. A continuación, se presenta un cuadro resumen con los recubrimientos:

(*) El recubrimiento para la vivienda construida con muros portantes de ladrillos

CÓMO CONSTRUIR COLUMNAS DE CONFINAMIENTO Ing. Ricardo Medina Cruz Ingeniero Civil / U.N. Federico Villarreal En las ediciones anteriores de tu Boletín Construyendo con Juan Seguro, desarrollamos el tema de los muros (portantes, no portantes y de concreto armado, placas). Ahora nos toca hablar sobre las columnas y dividiremos el tema en dos partes: 1. Refuerzo en columnas de confinamiento (albañilería confinada). 2. Refuerzo en columnas estructurales aislada (sistema aporticado formado por vigas y columnas).

En esta edición, nos referiremos al primer punto, para lo cual es importante recordar que las columnas de confinamiento son parte del sistema estructural de una edificación de albañilería confinada, que está formada por muros, columnas y vigas de confinamiento. (Ver Construyendo Nº 12). Para su construcción se utiliza el concreto armado, que resulta de la combinación del concreto y el fierro corrugado. CONSEJOS PARA SU CORRECTA CONSTRUCCIÓN      

Las columnas de confinamiento deben construirse de acuerdo a lo especificado en los planos estructurales, respetando las medidas de la sección de la columna y la resistencia del concreto. Deben estar perfectamente conectadas con los muros portantes por medio del endentado (Figuras 1 y 2), ver Construyendo Nº 12. Las columnas deben estar alineadas verticalmente: si la edificación es de dos pisos o más, el eje vertical de cada columna del primer piso debe coincidir con el eje de las columnas de los pisos superiores. La columna no debe tener en su interior ninguna tubería, sea de agua, desagüe o eléctrica, pues se debilitaría, perdiendo resistencia. Jamás debe utilizarse fierro corroído, ya que tienen pérdida de sección y peso. Antes del vaciado de concreto, se deben colocar los anclajes para las puertas metálicas, evitando que la columna tenga que ser picada posteriormente.

INDICACIONES PARA EL REFUERZO LONGITUDINAL (REFUERZO VERTICAL):   

Se debe cumplir siempre con lo indicado en los planos estructurales, respecto al diámetro y cantidad de fierros corrugados que se deben colocar en cada una de las columnas. El refuerzo vertical debe ingresar totalmente a la cimentación, respetando un recubrimiento mínimo de 7.5 cm. (Figura 1). Si la columna va a continuar en los pisos superiores, se debe dejar las "mechas" con la longitud de empalme apropiado (Figura 3 y Tabla 1).

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Si la construcción de los pisos superiores va a continuar posteriormente, entonces se deben dejar las mechas de tal manera que los empalmes -a realizarse en la futura construcción- se encuentren ubicados en las posiciones que se indica en la Figura 3 (Tercio central de la columna). Evitar los empalmes en las zonas de cambio de sección. Durante la habilitación de las barras, se debe tomar en cuenta las longitudes mínimas de los traslapes, según lo indicado en la Tabla1. Antes de vaciar el concreto, se debe preparar y colocar los dados de mortero para proveer el necesario recubrimiento al refuerzo de la columna (Figura 4).

En los encuentros de las columnas con las vigas (Figura 5), es importante controlar en obra la longitud (L) de los ganchos de sus correspondientes refuerzos, dicha medida debe ser la indicada por la Norma (ver Tabla Nº 2)

INDICACIONES PARA EL REFUERZO TRANSVERSAL (ESTRIBOS):   

Respetar las indicaciones de los planos estructurales referentes al diámetro del fierro que debe usarse para los estribos y el espacio que debe haber entre ellos en cada una de las columnas. Es recomendable no usar alambrón liso para elaborar los estribos; llo mejor es utilizar fierro corrugado de 6mm. Es necesario controlar la longitud del gancho (Figura 6, Tabla 3, Figura 7)

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Los ganchos en el estribo convencional deben estar inclinados formando ángulos de 45º (Figura 6), salvo que se usen estribos de 1+ 3/4 de vuelta. (Ver sección Mucho OJO al Reglamento, página 6) En los extremos de la columna, los estribos deben estar más concentrados que en el centro (Figura 1). En la preparación de los estribos, en especial durante el doblado, hay que tomar en cuenta las recomendaciones de la Norma Técnica sobre el diámetro para el doblez (Ver tarjeta "Instrucciones para el Doblado del Fierro Corrugado", de Aceros Arequipa).