7 - El Hormigon Armado. Disposicion de Las Armaduras.

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ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADOLECCIÓN 7. EL HORMIGÓN ARMADO. DISPOSICIÓN DE ARMADURAS

© División de Mecánica Estructural - Depto. de Ingeniería Mecánica - Universidad de Zaragoza

ESTRUCTURAS DEHORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO

Lección 7. El hormigón armado. Disposición dearmaduras

7.1. El hormigón armado. Generalidades7.2. Disposición y colocación de armaduras7.3. Adherencia y anclaje de armaduras7.4. Empalme de armaduras

Bibliografía:

- Norma EHE (Arts. 66 y 67)- Montoya, García y Morán. Hormigón Armado. Gustavo Gili

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7.1. El hormigón armado. Generalidades� El hormigón es un material con buena resistencia a compresión pero baja a tracción, siendo

necesario reforzarlo para trabajar en condiciones de flexión. Ello se realiza mediante lainclusión de armaduras pasivas (hormigón armado) o activas pre o postensadas (hormigón prey postensado) en las zonas traccionadas.

� Se disponen armaduras longitudinales en las zonas de tracción de a sección para absorber lastensiones de tracción originas por la flexión y armaduras transversales cuya misión esasegurar la absorción de las tensiones de tracción inducidas por ele esfuerzo cortante y/otorsión.

� También se disponen armaduras secundarias por razones puramente constructivas o efectossecundarios (armaduras de montaje, armaduras de piel, armaduras por retracción y efectostérmicos, armaduras de reparto, etc.)

� Las características generales del hormigón armado como material estructural fueronestablecidas en la Lección 0, mientras que las propiedades del hormigón y aceros de refuerzolo fueron en las Lecciones 4 y 5 respectivamente.

� Es necesario establecer las reglas básicas referentes a la disposición, montaje, anclaje y solapede armaduras. Este será el objeto de esta lección.

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7.2. Disposición de armaduras� Las armaduras pasivas se colocarán exentas de grasa, pintura o sustancia nocivas.� Se dispondrán según marca proyecto, sujetas entre sí para evitar desplazamientos de forma

que no varíe su posición durante el transporte y colocación y permita al hormigón envolverlascompletamente evitándose coqueras.

� Una fina capa de óxido no se considera nociva para la función de adherencia. Sin embargo,cuando la oxidación sea excesiva pueden limpiarse comprobándose que la pérdida de peso esinferior al 1% de la inicial y que la altura de los resaltes de la corruga siguen siendosuficientes para la función de adherencia.

� Se autoriza el uso de la soldadura siempre que se realice con aceros soldables y siguiendonormas de buena práctica y las recomendaciones de norma pertinentes.

� Los cercos de pilares o estribos de vigas se colocarán atándose a las barras principalesprohibiéndose expresamente la unión mediante puntos de soldadura.

� Debe evitarse el uso de aceros diferentes (salvo para vigas principales y estribos).� Deberán garantizarse los recubrimientos mínimos establecidos en las condiciones de

durabilidad incluyéndose separadores y calzos para asegurar los recubrimientos y distanciasentre barras (los calzos deben disponerse a distancia máximas de 1 m., desaconsejándose losde madera y metálicos)

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7.2. Disposición de armaduras (Cont.)� Las operaciones de doblado se realizarán en general en frío mediante métodos mecánicos con

la ayuda de mandriles de modo que se consigan curvaturas constantes en toda la zona dedoblado.

� No se admitirá el enderezamiento de codos, salvo que se asegure que no perjudica a la barra,para lo cual será conveniente disponer de ensayos de doblado-desdoblado del acero yasegurarse que en la operación de desdoblado no se han producido fisuras o pelos.

� El diámetro mínimo de doblado de una barra depende del tipo de acero y diámetro de la barra,debiendo evitarse radios pequeños y muchas barras dobladas en la misma sección ya que elloconduce a concentraciones e tensión importantes en el hormigón, además de los efectos sobrelas barras.

� Según la norma española EHE las limitaciones del diámetro del mandril para los distintostipos de barras no será inferior a los valores siguientes:

� Los cercos y estribos de diámetro igual o inferior a 12 mm. podrán doblase con diámetrosinferiores no debiendo, en cualquier caso, ser inferior a 3d ni 3 cm.

� En mallas electrosoldadas rigen los mismos principios siempre que el doblados e efectúe auna distancia igual o superior a 4d del punto de soldadura. En caso contrario, el diámetromínimo de doblado no será inferior a 20d.

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7.2. Disposición de armaduras (Cont.)

DISTANCIAS ENTRE ARMADURAS

� Las limitaciones referentes a distancias entre armaduras rigen para hormigón “in situ”. Parahormigón prefabricado con medios de vibrado y control suficientes pueden disminuirse estasdistancias previa justificación especial.

� Las distancias han de ser suficientes para garantizar que el hormigón envuelve correctamentelas armaduras y es posible, asimismo, compactarlo adecuadamente.

� La distancia libre horizontal y vertical, entre dos barras aisladas consecutivas, será igual osuperior al mayor de:

20 mm.el diámetro de la mayor1,25 el tamaño máximo del árido.

� Para grupos de barras (barras en contacto en número hasta cuatro) la determinación derecubrimientos y distancias se realizará en forma idéntica al caso de barras aisladas peroutilizándose el diámetro equivalente del grupo definido como el diámetro de una barra de lamisma sección que el conjunto de las del grupo, midiéndose las distancias a partir delcontorno del grupo. El diámetro equivalente del grupo no podrá ser superior a 50 mm. salvoen piezas comprimidas con hormigonado vertical que puede elevase a 70 mm.

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DISTANCIAS ENTRE ARMADURAS (Cont.)

� Para armaduras activas pretensadas, la distancia libre horizontal y vertical, entre dos tendonesaisladas consecutivos, será igual o superior al mayor de:

20 mm. para la distancia horizontal y 10 mm. para la verticalel diámetro de la mayor1,25 el tamaño máximo del árido para la distancia horizontal y 0,8D para la vertical

� Para armaduras activas postesadas, la distancia libre horizontal y vertical, entre dos vainasaisladas consecutivos o entre grupos de vainas (un grupo corresponde a un máximo de dosvainas en contacto vertical y cuatro en total), será igual o superior al mayor de:

50 mm. para la distancia horizontal y 40 mm. para la verticalel diámetro de la vainala dimensión vertical de la vaina para la distancia horizontal y la dimensión horizontal de la vainapara la distancia verticalpara la distancia vertical 1,6 veces la mayor de las dimensiones de las vainas individuales queformen un grupo de vainas.

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RECUBRIMIENTO� El recubrimiento debe cumplir las siguientes especificaciones en cuanto a valores mínimos:

Para armaduras principales ha de ser igual o superior al diámetro de la barra (o diámetro equivalentesi se trata de un grupo de barras) y a 0,8D salvo que la disposición de armaduras dificulte el paso delhormigón en cuyo caso será superior a 1,25D.Para cualquier clase de armaduras pasivas o activas pretesas no será nunca inferior a los valoreslímite incluidos en la norma EHE en función de la exposición ambiental. Para garantizar estosvalores mínimos se establece un rnom = rmin + ∆r con rmin definido en la tabla 37.2.4. De la EHE y ∆r =0 (elementos prefabricados con control intenso de ejecución); 5 mm (elementos in situ con controlintenso de ejecución); 10 mm (resto de casos).En viguetas y placas de forjados el diseñador podrá incluir en el recubrimiento los espesores deelementos superficiales adicionales impermeables y permanentes no pudiendo ser, de cualquierforma, en estos casos el recubrimiento real de hormigón inferior a 15 mm.El de barras dobladas no será inferior a 2 diámetros medidos en el plano perpendicular al de doblado.Para recubrimientos superiores a 50 mm. Será conveniente disponer de una malla de reparto paraevitar fisuraciones excesivas con una cuantía geométrica del 0,5% del área de recubrimiento parabarras con diámetros iguales o inferiores a 32 mm. y del 1% para diámetros superiores.

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RECOMENDACIONES ADICIONALES EN CUANTO A DISPOSICIÓN DEARMADURAS

� Nudos de unión viga-pilar: Mantener los cercos a lo largo e toda la longitud del pilar,disponiendo cercos obligatorios en las zonas de doblado de armaduras. Las barrassuperiores (de negativos) de las vigas deben pasar la unión prolongándose un mínimode 30 cm, mientras que las inferiores pueden detenerse a 5 cm de la cara del pilar máspróxima.

� Los encuentros de muros deben de disponerse las barras como se indica� Los nudos de piezas poligonales se pueden disponer como se indica en la figura� En las piezas curvas hay que asegurar que los estribos sean capaces de absorber los esfuerzos

radiales que aparecen.

� En las piezas de sección delgada (piezas en T, doble T o cajón) las barras que se incluyen en las alasdeben ser tales que la distancia entre ellas no sobrepase en 3 veces el espesor del ala., disponiéndosecercos suficientes para asegurar la transmisión del cortante.

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7.3. Adherencia y anclaje de las armaduras� La característica esencial que dota al hormigón armado de su carácter de material compuesto

es la de adherencia hormigón-acero que permite al acero seguir las deformaciones delhormigón trabajando conjuntamente y resistir con ello las situaciones de flexión. Laadherencia permite además que la aparición de fisuras por tracción en el hormigón seadistribuida dando lugar a muchas fisuras pero de pequeño tamaño perfectamente asumibles,manteniéndose la unión entre ambos materiales en las zonas entre fisuras.

� La adherencia pues asegura el anclaje de las barras, tal como se ha indicado, y permitetransmitir las tensiones tangenciales longitudinales consecuencia de las variaciones de latensión longitudinal.

� La adherencia está originadas por causas físico-químicas (a través de fuerzas capilares ymoleculares desarrolladas en la interfase) y mecánicas (mucho más importantes debida alrozamiento y, sobre todo al efecto de acuñamiento producido por la penetración de la pasta decemento en las irregularidades de la superficie de la barra que existen incluso en barras lisasaunque, obviamente, son mucho más importantes en barras corrugadas).

� La adherencia depende del tipo de cemento (mejor los portland), de la dosficación y de lacalidad del hormigón.

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7.3. Adherencia y anclaje de las armaduras (Cont.)� La curva tensión media de adherencia-deslizamiento en un ensayo de arrancamiento muestra

una forma como la de la figura dependiendo no sólo del tipo de superficie de la barra sino dela calidad del hormigón (tensión característica) debiendo asegurarse un valor mínimo tanto dela tensión media como de la máxima , tal como se indicó en la Lección 5.

barras corrugadas

barras lisas

deslizamiento

tensión media

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7.3. Adherencia y anclaje de las armaduras (Cont.)

� Los anclajes se realizan, en general, mediante alguno de los siguientes dispositivos:Prolongación rectaPor gancho o patillaPor armaduras transversales soldadasPor dispositivos especiales.

� La longitud de anclaje es función de sus características de adherencia, de la resistencia delhormigón, de la posición de la barra con respecto al hormigón, del esfuerzo sobre la armaduray de la forma del dispositivo de anclaje.

� Así, se distingue entre posiciones Tipo I y Tipo II. La posición tipo I de buena adherenciacorresponde a barras formando ángulo de 90 a 45º con la horizontal; barras menos inclinadasu horizontales, situadas en la mitad inferior de la pieza o al menos 30 cm por debajo de lacara superior de una capa de hormigonado. La posición tipo II de adherencia deficientecorresponde al resto de situaciones.

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7.3. Adherencia y anclaje de las armaduras (Cont.)� La longitud básica de anclaje se define para barras corrugadas en prolongación recta y se

considera suficiente para anclar una fuerza de valor Asfyd suponiendo tensión de adherenciaconstante. La expresión simplificada de la norma viene dada por:

con m un coeficiente numérico que depende del tipo de acero y del tipo de hormigónØ el diámetro de la barra y fyk el límite elástico garantizado del acero.

� La longitud neta de anclaje se define como

con lb la longitud básica; As el área tal que multiplicada por fyk da lugar a la fuerza a anclar yAs,real lel área real de la barra y β un factor reductor que depende del tipo de anclajey que no debe ser nunca inferior al mostrado en la figura siguiente

II Tipoposición para 14

4,1

I Tipoposición para 20

2

2

∅>∅=

∅>∅=

ykbII

ykbI

fml

fml

reals

sbnetab A

All,

, β=

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7.3. Adherencia y anclaje de las armaduras (Cont.)� Además, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones adicionales:

La longitud neta no podrá ser inferior a� 10Ø� 15 cm.� la tercera parte de la longitud básica de anclaje para barras traccionadas y los dos tercios para las comprimidas.

A efectos de anclaje de las barras en tracción para tener en cuenta el efecto de la fisuración oblicuadebida al cortante se supondrá la envolvente de momentos flectores trasladada al eje de la pieza unamagnitud igual a Sd en el sentido más desfavorablecon Sd dependiente del cortante (véase lección 10)si bien habitualmente se decalauna cantidad igual al canto útil, d(distancia del centro de gravedadde las barras a tracción a la cara superior de la sección).

En el caso de existir efectos dinámicos, las longitudesde anclaje indicadas anteriormente se aumentarán en 10Ø.Los anclajes extremos de las barras deben asegurar la transmisión de esfuerzos al hormigón, siendoaconsejable disponer los anclajes en las zonas en las que el hormigón no esté sometido a fuertestracciones lo que aconseja, por ejemplo, prolongar las armaduras de momento negativo sobre apoyosintermedios hasta 1/5 de la luz aproximadamente.

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� El anclaje de grupos de barras se hará, siempre que sea posible en prolongación recta. Cuandotodas las barras del grupo dejan de ser necesarias en la misma sección, la longitud de anclajede las barras será como mínimo (lb se refiere a la longitud básica de una barra aislada):

1,3lb para grupos de 2 barras1,4lb para grupos de 3 barras1,6lb para grupos de 4 barras

� Cuando las barras dejan de ser necesarias en diferentes secciones a cada barra se le dará unalongitud de anclaje con el criterio siguiente:

1,2lb si va acompañada solo de una barra en la sección que deja de ser necesaria1,3lb si va acompañada solo de dos barra en la sección que deja de ser necesaria1,4lb si va acompañada solo de tres barra en la sección que deja de ser necesaria

teniendo en cuenta además que los extremos de las barras no pueden distar entre sí unalongitud inferior a lb.

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� El anclaje de mallas de celosía se determinará de acuerdo a la fórmula:

teniendo en cuenta además que si en la zona de anclaje existe al menos una barra transversalsoldada, la longitud neta de anclaje se reducirá en un 30%, no siendo, en cualquier caso, lalongitud neta inferior a los valores mínimos establecidos paa barras corrugadas libres.

� Para mallas con barras dobles se aplicará, a falta de datos experimentales, lo indicado para elanclaje de grupos de dos barras.

� Anclaje de cercos (recomendaciones)

real,s

sbneta,b A

All =

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7.3. Adherencia y anclaje de las armaduras (Cont.)� A falta de datos experimentales (que deberían utilizarse preferentemente) la longitud de

transferencia de barras pretensadas puede expresarse como:

con α1= 1,0 para tensado gradual y 1,25 para tensado rápido; α2=0,5 para comprobación enservicio y 1,0 para comprobación en estado límite;α3 =0,5 para cordones y 0,7 para alambresgrafilados; Ø el diámetro del cordón o alambre; σpi la tensión en el momento de introducir elpretensado; fbpd(t) la tensión de cálculo de adherencia en el momento de introducir elpretensado que depende de fck del hormigón en ese instante.

� A falta de datos experimentales (que deberían utilizarse preferentemente) la longitud deanclaje de barras pretensadas puede expresarse como:

con α4 =0,8 para cordones y 1,0 para alambres grafilados; Ø el diámetro del cordón oalambre; σpd la tensión de la armadura activa a anclar; σpcs la tensión de la armadura activa enel momento de la comprobación, teniendo en cuenta las pérdidas.

)t(fl

bpd

pibpt 4321

σααα ∅=

)t(f)(

llbpd

pcspdbptbpd 44

σσα

−∅+=

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7.4. Empalme de armaduras� Deben diseñarse de manera que se asegure la transmisión de fuerzas de una barra a otra sin

daños en el hormigón circundante.� Sólo se dispondrán los indicados en proyecto, intentando ubicarlos en zonas de baja carga.� Se realizarán por solapo, por soldadura u otros tipos suficientemente garantizados por ensayos

(resistencia a rotura superior a la de una barra aislada y deslizamiento inferior a 0,1 mm.).� Los empalmes de las barras a tracción se dispondrán de forma que los centro de los empalmes

estén separados, al menos una distancia igual a lb (longitud básica de anclaje).

� Los empalmes por solapo se realizarán colocando las barras una al lado de la otra a unadistancia inferior a 4Ø y mayor de la distancia mínima entre barras. La longitud de solaposerá igual a αlb,neta con α definido en la Tabla 66.6.2 de la EHE y lb,neta la longitud neta deanclaje. No se realizarán empalmes por solapo salvo justificación explícita para barras dediámetros superiores a 32 mm. Además deberán disponerse armaduras transversales en lazona de solapo en sección igual a la de la mayor barra solapada.

≥ lb

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7.4. Empalme de armaduras (Cont.)� Los empalmes por solapo de grupos de barras se realizarán añadiendo una barra supletoria en

toda la zona de empalme con diámetro igual o mayor que las que forman el grupo. Cada barrase enfrentará a tope a la que va a empalmar siendo la la separación entre los distintosempalmes y la prolongación de la tabla supletoria igual a 1,2lb para grupos de dos barras y1,3lb para grupos de tres barras.

� Los empalmes por solapo de mallas electrosoldadas se clasifican en empalmes de mallasacopladas (en el mismo plano) o mallas superpuestas (una encima de otra). En el primer casola longitud de solapo será αlb y en el segundo caso la longitud de solapo será de 1,7lb paraelementos solapados con separación superior a 10Ø y de 2,4lb en caso contrario. En cualquiercaso, la longitud de solapo será superior a 15Ø o 20 cm.

≥1,2 lb ≥1,2 lb ≥1,2 lb

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7.4. Empalme de armaduras (Cont.)� Los empalmes por soldadura han de realizarse de forma cuidadosa, con superficies

correctamente dispuesta y utilizando materiales debidamente cualificados. No se soldaránarmaduras galvanizadas ni diámetros cuya diferencia sea mayor de 3 mm.

� Los empalmes mecánicos mediante manguitos o acopladores se realizarán en base a ensayosprevios con los elementos de empalme asegurando las dos condiciones fundamentales(resistencia a rotura mayor que la de la barra aislada y deslizamiento inferior a 0,1 mm).

� Los empalmes del tipo anterior se utilizan sobre todo en armaduras activas asegurando que eldeslizamiento esté libre durante el proceso de tesado y enclavando después del mismo,asegurando las mismas condiciones anteriores.

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