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• Richy Ugox

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ANCLAJES Y EMPALMES ADHERENCIA El concreto armado es usado como material combinado (concreto y fierro) para satisfacer los esfuerzos de compresión y tracción que se presentan en los distintos elementos estructurales. Básicamente el acero satisface las tracciones (aunque también resiste convenientemente esfuerzos de compresión) y el concreto soporta las compresiones. Para que el concreto y el acero trabajen en conjunto es necesario que estén íntimamente unidos entre sí; a dicha unión se le denomina adherencia. Se considera que existen 3 razones fundamentales que explican las adherencias entre el concreto y el acero.  Adhesión de naturaleza química entre el acero y el concreto (adherencia propiamente dicha).  Fricción entre las barras de acero y el concreto, que se desarrolla cuando tienden a deslizar las primeras.  Apoyo directo de las corrugaciones de las barras contra el concreto que las rodea. Por lo expuesto, la adherencia representa una fuerza a lo largo del perímetro de las barras, y será necesario una cierta longitud para poder desarrollar una fuerza resistente igual a la máxima que puede ser transmitida por la barrera de refuerzo. A esta longitud se le llama longitud de desarrollo o anclaje. ANCLAJES LONGITUD DE DESARROLLO DEL REFUERZO La tracción o compresión calculada en el refuerzo en cada sección de los elementos de concreto estructural, debe ser desarrollada hacia cada lado de dicha sección mediante una longitud embebida en el concreto (longitud de anclaje), gancho, dispositivo mecánico o una combinación de ellos. Los ganchos no se deben emplear para el anclaje de barras en compresión.

ANCLAJE MECÁNICO Puede usarse como anclaje cualquier dispositivo mecánico capaz de desarrollar la resistencia del refuerzo sin dañar al concreto. La efectividad de los anclajes mecánicos debe comprobarse con resultados de ensayos o certificados del fabricante que muestren que tales dispositivos mecánicos son adecuados.

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Se permite que el desarrollo del refuerzo consista en una combinación de anclaje mecánico más una longitud adicional de refuerzo embebido en el concreto entre el punto de esfuerzo máximo de la barra y el anclaje mecánico.

También tenemos los siguientes anclajes:  Anclaje de barras corrugadas sometidas a tracción. En pruebas hechas en la universidad de Texas se determinó que el valor límite de la adherencia está comprendida entre 20

√ f ´ c y 23 √ f ´ c expresado en kg/cm.

En la norma se define como longitud de desarrollo básica (I db) la mayor de las obtenidas por las siguientes formulas: Idb = 0.06 Ab fy/ √ f ´ c Idb = 0.006 db fy Donde Ab es el área de la barra y db su diámetro.  Anclaje de barra corrugada sometida a compresión La longitud de desarrollo Idb en cm, deberá ser la mayor de las obtenidas por las siguientes expresiones: Idb = 0.08 db fy/

√f ´ c

Idb = 0.004 db fy  Anclaje con gancho estándar en tracción

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EMPALMES Empalmes DEL Refuerzo En el refuerzo sólo se permite hacer empalmes cuando lo requieran o permitan los planos de diseño, las especificaciones, o si lo autoriza el ingeniero proyectista. Empalmes por traslape Para las barras mayores de 1 3/8” no se deben utilizar empalmes por traslape, excepto para los casos indicados en 12.16.2. Los empalmes por traslape en paquetes de barras deben basarse en la longitud de empalme por traslape requerida para las barras individuales del paquete, incrementada de acuerdo con 12.4. Los empalmes por traslape de las barras individuales del paquete no deben sobreponerse. No deben empalmarse por traslape paquetes enteros. En elementos sometidos a flexión, las barras empalmadas por traslape que no quedan en contacto entre sí, no deben espaciarse transversalmente más de 1/5 de la longitud de empalme por traslape requerida ni de 150 mm.

REQUISITOS ESPECIALES DE EMPALMES PARA COLUMNAS Los empalmes por traslape, mecánicos, soldados a tope, conexiones mecánicas o empalmes a tope deben usarse con las limitaciones de 12.17.2 a la 12.17.4. Los empalmes deben satisfacer los requisitos para todas las combinaciones de carga de la columna. EMPALMES DE VARILLAS DE ACERO Mientras el hormigón, por su consistencia plástica en estado fresco, puede tener las dimensiones continuas que el diseño estructural requiera, las dimensiones longitudinales comerciales de las barras de acero pueden ser insuficientes para cubrir las necesidades de los elementos estructurales. En dichos casos será necesario empalmar algunas varillas o algunos segmentos de varillas, colocados de manera continua, para asegurar el comportamiento de cada sección de los elementos estructurales.

Figura 1: Discontinuidad y empalme por traslape. 3

La discontinuidad del acero de refuerzo puede atentar contra la capacidad resistente de la estructura, por lo que se requeriría de algún mecanismo de transferencia de los esfuerzos de una varilla hacia la varilla de continuidad geométrica. En caso de ser necesaria esa transferencia, se puede recurrir a varillas traslapadas, varillas soldadas o dispositivos mecánicos de continuidad.

Figura 2: Empalme por soldadura y por unión mecánica.

El traslape de varillas es el mecanismo de empalme de mayor uso en nuestro medio. En principio las 2 varillas deben cruzarse una longitud apropiada para que el acero transmita esfuerzos al hormigón por adherencia, y este último los restituya a la otra varilla, sin acumular esfuerzos elevados de tracción en el hormigón, pues estos últimos provocarían una fisuración extensa, con sus consecuencias indeseables.

Figura 3: Esfuerzos de adherencia por traslape. La distancia transversal entre las varillas que conforman el traslape debe ser pequeña para lograr el objetivo planteado. En el ACI y el CEC se establece que dicha separación no debe superar un quinto de la longitud de traslape ni ser mayor a 15 cm. Para la realización de uniones soldadas, por otra parte, se debe verificar que el tipo de acero constitutivo de las varillas admita este tipo de procesos (existen aceros que se vuelven frágiles luego de un proceso de soldado, y existen otros tipos de aceros cuyas características mecánicas no se ven afectadas con la soldadura), y se deberá realizar un diseño y control de calidad de las soldaduras. Generalmente se utilizan pedazos del mismo diámetro de varilla que se sueldan, en el extremo coincidente de las 2 varillas para lograr la continuidad.

Figura 4: Soldadura de varillas. 4

Los empalmes soldados deben desarrollar al menos un 25% más que el esfuerzo de fluencia de las barras y deberán cumplir con las especificaciones del Structural Welding Code – Reinforcing Steel. Las uniones mecánicas de manguitos enroscables, por último, son muy utilizadas en países del primer mundo, pero prácticamente no se los emplea en nuestro país por su costo elevado. Por tener rosca interior en los 2 extremos que deben unirse, requieren que las varillas a integrar sean roscadas en los extremos de unión, lo que se lo puede hacer en obra o se puede adquirir en fábrica.

Figura 5: Manguitos roscables y de agarre para unión mecánica de varillas. De acuerdo a la norma:  Los cambios importantes en el ACI se introdujeron en el 83, 89 y 95.  Las longitudes de anclaje en compresión y los ganchos no han variado.  Donde hay diferencias importantes es en las longitudes de anclaje de barras rectas en tracción. Las longitudes especificadas por la actual Norma Peruana están basadas en el ACI-83.  Longitud de anclaje en tracción (barras rectas) Barras de 3/4” o menos

Barras de más de 3/4” (25% mayor) α = Posición de la barra (1.0 ó 1.3) β = Recubrimiento epóxico (1.0, 1.2, 1.5) λ = Concreto de agregados ligeros (1.0, 1.3) ld ≥ 30 cm 5

Longitud de anclaje en tracción (barras rectas) f’c = 210 fy = 4,200

α = 1.0

β = 1.0

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λ = 1.0

ANEXOS Posibilidad de emplear dispositivos mecánicos par anclaje y empalme de barras.

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