acero

Universidad Nacional Daniel Alcides Carrin

Facultad de Ingeniera Escuela de Formacin Profesional de Ingeniera Civil

VII SEMSTRE CONCRETO AEMADO I

INTRODUCCION

El concreto es un mater ia l db i l en traccin, por lo tanto se le usa junto con acero de

refuerzo capaz de res ist i r los es fuerzos de traccin. Por e jemplo, en una v iga sometida a

f lex in, e l concreto se encarga de res is t i r las compres iones y las barras de acero

longi tud ina l , co locadas cerca de la superf ic ie en tracc in, se encarga de res ist ir las

tracc iones or ig inadas por la f lex in. Ad ic iona lmente se sue le co locar refuerzo transversa l

en la forma de estr ibos , que ayudan a res ist ir los esfuerz os de tracc in diagona l en e l

concreto causados por las fuerzas cor tantes.

E l acero tambin se ut i l iza para ayudar a l concreto a soportar los esfuerzos de

compresin, por ejemplo en e l caso de las columnas o e lementos que trabajan a f lexo

compresin. Esto ayuda a reduc ir las secc iones t ransversales de las co lumnas y se puede

entender s i se compara la res is tencia en compres in de un concreto normal , d igamos 210

kg/ cm2, con la res is tenc ia de l acero de refuerzo que ut i l izamos en nuestro medio es de

4200 kg/ c m2, es dec ir cada centmetro cuadrado de acero equiva le a 20 cm2 de concreto

trabajando en compresin.

Para que e l acero traba je de manera efect iva es necesar io que ex is ta una fuerte

adherenc ia entre e l concreto y e l acero, para asegurar que no ocurran mov imientos

relat ivos (des l i zamientos) entre las bar ras de refuerzo y e l concreto c i rcundante . Esta

un in o adherencia , prov iene bsicamente de tres fuentes: la adhesin qu mica que ex is te

entre e l acero y concreto , la rugosidad natura l que t ienen las superf i c ies de l refuerzo de

acero laminado en ca l iente y de las corrugaciones (resa l tes) con las cua les se fabr ican las

barras de refuerzo corrugadas . Esta l t ima fuente es la ms importante para la

adherenc ia, y so lo est presente en las barras corrugadas , en la s barras l isas so lamente

ex is ten las dos pr imeras fuentes .

Ad ic iona lmente ex isten otras caracter s t icas que conducen a un comportamiento

sat isfactor io de l conjunto acero - concreto , estas son:

Los coef ic ientes de di latac in trmica de l acero y de l concreto son s imi lares . Esto

permite que no se forme agr ietamiento en el concreto debido a las deformaciones

trmicas .




El concreto que rodea a las barras de refuerzo que provee una buena proteccin

contra la corros in del acero.

La res is tenc ia a l fuego de l acero desproteg ido no es buena, por su a l ta

conduct iv idad trmica y por e l hecho de que sus propiedades mecnicas se

reducen notablemente cuando es expuesto a temperaturas e levadas: E l concreto

protege a l acero de la exposic in a temperaturas e levadas , como las que se

producen en un incendio , permit iendo aumentar e l t iempo de expos ic in a las

temperaturas a l tas que es capaz de res is t ir una estructura .




BARRAS DE REFUERZO LAMINADAS EN CALIENTE

El refuerzo de acero se d is tr ibuye normalmente en barras o var i l las de secc in

normalmente c ircu lar , con resal tes o corrugac iones en la superf ic ie para mejorar la

adherenc ia con e l concreto . Los aceros l i sos cas i no se usan como refuerzo, sa lvo el de

que se ut i l iza en nuestro medio para e l refuerzo de retracc i n y temperatura en los

a l igerados.

En la f igura se muestra los pr inc ipa les t ipos de corrugac iones de los aceros de refuerzo,

e l acero que se ut i l i za en nuestro medio t iene resal tes s imi lares a la tercera co lumna de

la f igura . La norma ASTM A615 especf ic a la a l tura mnima que deben tener las

corrugac iones , e l espaciamiento entre las corrugaciones y la inc l inac in de los mismos.

En la tabla adaptada de la ASTM, se resumen las pr inc ipales caracter s t icas de las var i l las

de refuerzo. Las barras de producci n nac ional se a juntan a estas caracter st icas .




Las productoras de acero en los Estados Unidos dis t inguen los dis t intos d imetros

as ignndole un nmero relacionado con e l d imetro de la barra expresado en octavos de

pu lgada. Por e jemplo:

La barra # 5 es de 5/8

La barra # 6 es de 3/4 , etc .

Las barras de producc in nac ional v ienen en long itudes de 9 m , ba jo pedidos Aceros

Arequipa puede fabr icar barras de 12 m de longi tud.

SiderPeru y Aceros Arequipa fabr ican, ad ic iona lmente de las barras de 3/8 , 1/2 , 5 /8 ,

3/4" , 1 y 1 -3/8, las barras de 8 mm y de 12 mm y Aceros Arequipa las barras de 6 mm

corrugadas .




CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO

Las pr inc ipa les caracter st icas que deben de tener las var i l las o barras de refuerzo estn

escr itas en la norma Pe ruana ar t icu lo 3 .4 y en ACI -02 ar t cu lo 3.5 .

Los aceros de refuerzo que se producen en e l Per (S iderPeru, Aceros Arequipa) deben

de cumpl ir con a lguna de las s igu ientes normas.

Norma Peruana I t intec 341.031 -A-42 Grado 60

Norma ASTM A615. Acero de grado 60

Norma ASTM A706, Acero de ba ja a leac in, so ldab le , grado 60.

La Norma A615 cubre todos los aceros de refuerzo que se ut i l izan con mayor frecuenc ia,

en nuestro medio son prct icamente los n icos que ut i l izamos. La c itada norma, no l im ita

la compos ic in qu mica de los aceros , sa lvo e l conten ido de Fosforo.

La Norma A706 cubre los aceros para apl icac iones especia les en los cua les la soldab i l idad,

faci l idad de doblado y la duct i l idad, sean cons ideraciones importantes para la e lecc in

de l acero. L imita la compo s ic in qu mica de l acero de ta l modo que e l carbono

equiva lente sea menor que e l 0.55 %. E l carbono equivalente se ca lcu la en func in de l

conten ido de Carbono, Manganeso, Cobre , Nquel , Cromo, Mol ibdeno y Vanadio .

Las ca l idades de acero que cubre la Norma ASTM y que es posib le emplear como refuerzo

para e l concreto , se resume la tab la , se indica e l esfuerzo de f luenc ia ( fy) mn imo y




mximo, e l esfuerzo u l t imo mn imo, a este l t imo tambin se le denomina res is tenc ia a

la tracc in.

Grado ASTM Fy min

(kg/cm2)

Fy mx .

(kg/cm2)

Fu min

(kg/cm2) Fu/fy min

40

60

75

60

A615

A615

A615

A706

2800

4200

5300

4200

- - -

- - -

- - -

5500

4200

6300

7000

5600

- - -

- - -

- - -

1.25

Cabe resal tar que en e l Per . Tanto Acero Arequipa S .A como S iderPeru , los nicos

productores de acero corrugado, so lo fabr ican acero de grado 60. La mayor a de acero

disponib le en nuestro medio , se a justa a la norma ASTM A615. Acero Arequipa bajo

pedido, fabr ica acero A706 so lo en los dimetros de 5/8 ,3/4 y 1 . Este acer o es so ldable,

desgraciadamente es ms caro que el A615 y su uso no se ha d ifundido.

PROPIEDADES MECANICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO

ESFUERZO-DEFORMACION

La f igura de MacGregor muestra curvas t p icas ideal izadas esfuerzo -deformacin, de los

aceros de refuerzo Grado 40,60 y 75 . Tambin se muestra en l nea punteada la curva

t p ica para los a lambres con los cuales se fabr ican las mal las e lectro so ldadas .

Para los aceros grado 40 y 60 se observan c laramente las plataformas de f luencia mientras

que los aceros de mayor res is tenc ia , como el grado 75 y los a lambres para mal la e lectro

so ldadas , ya no exhiben ta l p lataforma.

Los aceros de Grado 60 pueden o no presentar la p lataforma de f luenc ia , dependiendo de

la composic in qu mica y de l proceso de fabr icac in. En e l caso que no ex is ta una f luenc ia

c lara, La norma ASTM espec if ica que la f luenc ia se ca lcu lara para una deformacin de 0.5

% para e l grado 60 y una deformacin de 0 .35 % para el grado 75.




E l a largamiento o e longac in es una medida de la duct i l idad del acero. Obsrvese en la

tab la que la Norma ASTM ex ige para e l acero A706 una e longac in mnima a lrededor de l

50% mayor que la correspondiente a l acero fabr icado ba jo a l A615, por lo tanto el A706

es bastante ms dct i l y su empleo es ms recomendable en las zonas de a l ta s i smicidad.

Des ignac in A615 A706




Grado 60 Grado 60

Barras # 3,4 ,5 ,6

Barras # 7,8

Barras # 9,10,11

9%

8%

7%

14%

12%

12%

COEFICIENTE DE DILTACION TERMICA

Su va lor es muy s imi lar a l del concreto, esto es una gran ventaja pues no se presentan

tens iones internas entre refuerzo y concreto por los cambios de temperatura de l medio.

Ambos t ienden a contraerse y di latarse de modo s imi lar .

Coef ic iente de d i la tac in de l concreto = 10*10 - 6

Coef ic iente de d i la tac in de l acero = 11*10 - 6

MALEABILIDAD

Esta propiedad se garantiza a traves de una prueba que consis te en doblar en fr io una

var i l la de acero alrededor de un pin s in que esta se ast i l le en su par te exter ior . E l do blez

debe ser de 180 para las var i l las de todas las denominac iones excepto para las #14 y #18

cuyo doblez es de 90 . E l d imetro de l p in var a de acuerdo a la var i l la ser ensayada.

Denominacin Dimetro del pin acero

A-615, A-616, A-617

Dimetro del pin acero

A-706

# 3, # 4 , # 5

# 6, # 7 , # 8

# 9, # 10, # 11

# 14 y # 18

3.5 d h

5 d h

7 d h

9 d h

3 d h

3 d h

3 d h

3 d h

OXIDACIN

El acero debe estar l ibre de xido durante su colocacin pues ste perjudica la

adherencia con el concreto. S i las vari l las lo presentan, deben l impiarse con

escobi l la de acero o con chorro de arena. El xido reduce la seccin transversal de

las var i l las afectando directamente su capacidad res istente. Durante el proceso

construct ivo debe ver i f icarse que esta disminucin no sea cr t ica.




El volumen del xido es igual a s iete veces el volumen del acero. S i el refuerzo se

oxida dentro del concreto, aumentar de volumen y el recubrimiento se

desprender. Con el ingreso del oxgeno la reaccin se l levar a cabo ms

rpidamente y la armad ura terminar por corroerse totalmente.

(E. HARSEM, 2005)

CALIDADES DE ACERO DE REFUERZO

Las princ ipales caracterst icas que deben tener los aceros de refuerzo, estn

descritas en la norma peruana en el art cu lo 3.4 y en ACI -02 artculo 3.5.

Los aceros de refuerzo que se producen en el Per (SiderPeru, Aceros Arequipa)

deben cumplir con alguna de las s iguientes normas:

Norma peruana NTP 341.031 y 339.186. Acero grado 60.

Norma ASTM A615. Acero Grado 60.

Norma ASTM A706. Acero d e baja a leacin, soldable. Grado 60.

La norma A615 cubre los aceros de refuerzo que se ut i l izan con mayor frecuencia,

en nuestro medio son prct icamente los nicos que uti l izamos. La citada norma,

no l imita la composicin qumica de los aceros, salvo el co ntenido de fosforo.

La Norma A706 cubre los aceros para apl icaciones especiales en las cuales la

soldabi l idad, la fac i l idad de doblado y la duct i l idad, sean consideraciones

importantes para la eleccin del acero. L imita la composic in qumica del acero d e

tal modo que el carbono equivalente sea menor que el 0.55%. El carbono

equivalente se calcula en funcin del contenido de Carbono, Manganeso, Cobre,

Nquel, Cromo, Mol ibdeno y Vanadio.

Las cal idades del acero que cubre la Norma ASTM y que es posib le empl ear, como

refuerzo para el concreto, se resumen en la tabla. Se indica el esfuerzo de f luencia

( fy) mnimo y mximo, el esfuerzo mximo o ult imo (fu) mnimo, a este lt imo

tambin se le denomina resistencia a la tracc in.




Grado ASTM fy min fy mx fu min fu/ fy

40 A615 2800 - 4200 -

60 A615 4200 - 6300 -

75 A615 5300 - 7000 -

60 A706 4200 5500 5600 1.25

80 A706 5600 6900 7000 1.25

Cabe resaltar que en el Per, tanto Acero Arequipa S.A. como l der SiderPeru, los

nicos productores de acero corrugado, solo fabrican acero de refuerzo Grado 60

que se ajusta a la Norma ASTM A615. Acero Arequipa fabr ica acero A706 en

dimetros de 3/8 a 1 3/8. Este acero es soldable, desafortunadamente es ms

caro que el A615 y su uso no se ha d ifundido.

La Norma ASTM A615 f i ja nicamente los valores mnimos de fy y de fu, no

especif ica un valor mximo para fy. En contraste la norma A706 s i especif ica un

valor mximo para el esfuerzo de f luencia fy. Adicionalmente la A706 especif ica un

valor mnimo del cociente fu/fy esto o bl iga a que los aceros tenga una zona

franca de endurecimiento por deformacin. La intencin de esta disposic in es

lograr que la longitud de las rotulas plsticas, que pueden formarse en los

extremos del e lemento durante s ismos severos, sea mayor. Mient ras mayor sea la

relac in entre el momento mximo (normalmente asociado a fu) que puede

desarrol lar la seccin en comparacin al momento de f luencia, mayor ser la

longitud de la rtula p lst ica y mayor ser la capacidad de rotacin inelst ica del

elemento.

En general los fabr icantes de acero se preocupan por cumplir con el valor mnimo

de fy. Los ensayos de laborator io indican que el valor de fy real puede ser mayor

que el nominal, no es de extraar valores de fy un 10% a 30% por encima del

nominal, tal como se aprecia en la f igura s iguiente correspondiente a muestras de

la produccin de acero grado 60 en los EE. UU. En esta muestra el 10% de los




ensayos mostraron un fy mayor que 80 ksi es decir , 33% mayor que el valor

nominal, con un coefic iente de var iacin cercano al 9% y muy pocos resultados por

debajo del fy nominal.

Un valor de fy real muy por encima del nominal (el uti l izado para el diseo) no es

conveniente, ya que el e lemento ten dr una marcada sobreres istencia en f lexin

la que puede ocasionar una fal la frgi l por esfuerzo cortante y/o por adherencia.

Por esta razn la norma A706 establece un valor mx imo para la f luencia. (Ver la

tabla anterior)

(OTAZZI PASINO, 2012)

ESPACIAMIENTO DEL ACERO DE REFUERZO

El espaciamiento mnimo entre barras de refuerzo que especif ica la norma,

obedece a la necesidad de garantizar el f lu jo del concreto fresco dentro de los

espacios l ibres entre las barras y entre esta s y el encofrado, de tal modo que no

generen cangrejeras en el concreto.

El espaciamiento mnimo tambin asegura la adherencia entre las barras y el

concreto. S i las barras de una capa estn poco espaciadas, puede sobrevenir una




fal la de adherencia que s e manif iesta con una hendidura (Spl it) a lo largo del

concreto a la a ltura de la capa de refuerzo.

En general es necesario evitar la congestin del acero de refuerzo tanto en vigas

como en columnas y especialmente entre los nudos, para lograr una buena

colocacin y compactacin del concreto fresco. La f igura s iguiente resume los

requer imientos de la norma E060 por el espaciamiento mnimo de refuerzo de

vigas, ya sean entre las barras de una capa o entre capas de refuerzo paralelas.

Tambin se indica la colocacin correcta de las barras en ms de una capa.


Para las columnas de requer imientos de espaciamiento l ibre entre barras son ms

exigentes que para las v igas, ta l como se muestra en la f igura s iguiente. Ntese

que el espaciamiento l ibre mnimo tambin debe apl icarse a la distancia l ibre entre

empalmes, tras lapados (s i los hubiera) y entre los traslapes y las barras

adyacentes.





La norma tambin especf ica, para algunos elementos para losas y muros, un

espaciamiento mximo del refuerzo, con la f inal idad de asegurar un agr ietamiento

mejor d istr ibuido y evitar que grandes porc iones d e concreto se queden s in ningn

refuerzo. Para las losas, el espaciamiento mximo del refuerzo, tambin ayuda a

aprevenir la fal la por punzonamientos que podra producirse en presencia de

cargas concentradas en zonas pequeas de la losa. La f igura s iguient e muestra los

requer imientos de la norma relac ionados con el espaciamiento mximo del

refuerzo principal por f lexin para losas macizas y muros. En losas macizas armadas

en dos direcciones la E060 (Articulo 13.3.2) exige un espaciamiento mximo de dos

veces el espesor de la losa en las zonas cr t icas . Se exceptan de estos a las losas

nervadas.





FATIGA DEL ACERO

La fatiga en el acero se presenta s i el material es sometido a c iclos de carga y

descarga s iempre que por lo menos uno de los l mites de carga corresponda a una

solic itac in de traccin. Existe un rango de var iac in de esfuerzos bajo el cual se

puede someter indef inidamente al acero s in que pierda res istencia. Este es

independiente de su esfuer zo de f luencia. Para barras rectas bajo la especif icacin

ASTM A-615, es del orden de 1680 kg/cm2. Si se presentan dobleces o soldaduras

en los puntos de mximo esfuerzo este valor se reduce en un 50%.

(E. HARSEM, 2005)

Def in imos fat iga como la a l terac in mecnica de los mater ia les ba jo e l efecto de

so l ic i tac iones repet idas. En la Ingenier a C iv i l , la fat iga afecta a estructuras somet idas a

e levados c ic los de carga y descarga , espec ia lmente a estructuras de transportes de masas

y a aque l las somet idas a la accin de l o leaje y e l v iento.

La respuesta de los mater ia les a fat iga se caracter iza exper imenta lmente por e l nmero

de c ic los que res is ten a la rotura (N) ante una accin c c l ica de ampli tud constante (S) .

Ensayando para d ive rsos va lores de la acc in se t raza la l lamada curva S -N, que representa

el comportamiento del mater ia l . La respuesta a fat iga de l hormign armado depende

tanto de la respuesta de l hormign como de l acero. De cara a asegurar la durabi l idad del

mismo a fat ig a , es importante cu idar los deta l les construct ivos, pues e l efecto de la fat iga

aumenta ante la presenc ia de otros fenmenos de degradacin, como f i suracin y

ox idacin de armaduras .




(AVILA, SEPTIEMBRE 2003)

PROPIEDADES DE LAS BARRAS GRADO 60

1. Caractersticas mecnicas ASTM A615

fy min = 4200 kg/cm

fu min = 6300 kg/cm ( resistencia a la tracc in)

E 2000000 kg/cm

Deformacin en el in ic io de la f luencia ey =(fy/E) 0.0021

Longitud de la plataforma de f luencia = var iable

Deformacin de rotura >> deformacin de f luencia (30 a 40 veces)

Elongacin a la rotura entre 7% y 9%

Coeficiente de di latacin = 11x10 - 6 (depende de la temperatura)

2. Soldabilidad

El acero ASTM A615, por su composic in qumica (carbono equivalente mayor

a 0.5%) no es soldable en esencia. El a lto contenido de carbono equivalente lo

hace un acero dif ci l de soldar, con una alta posibi l idad que se orig inen uniones

frgi les y de baja resistencia. Es necesario ut i l izar procedimientos muy

cuidadosos para lograr un a soldadura decente como por ejemplo precalentar

las barras y luego de soldar controlar el enfr iamiento y usar electrodos de bajo

contenido de h idrogeno E-7018 E-8018. En general no es recomendable soldar

este acero, salvo bajo procedimientos supervisa dos y con una mano de obra

especial izada.

El acero fabricado bajo la norma ASTM A706 s i es soldable. Su uso es

recomendable en zonas de alto r iesgo s smico ya que faci l i ta las reparaciones y




el refuerzo de estructuras daadas luego de s ismos intensos, o cu ando se

requiere reforzar o ampliar una estructura. Tambin su uso faci l i ta los

empalmes de barras por soldadura, s i fuesen necesarios

3. Dimetros mnimos de doblado del acero de refuerzo

4. Efectos de la temperatura

(OTAZZI PASINO, 201 2)

SOLDADURA DEL ACERO

En general, todos los aceros son soldables s i se emplea el e lectrodo y la soldadura

adecuada, que no recal ienten el acero y lo hagan perder sus propiedades. Los

puntos de soldadura deben indicarse en los planos, con sus detal les y debe

especif icarse el procedimiento de soldado, el cual ser compatib le con las

caracterst icas del acero por soldar. Es conveniente realizar anlis is de la

composic in qumica del refuerzo para determinar la so ldadura adecuada. Estas

previs iones no son necesarias s i se ut i l iza acero de la especif icac in ASTM -A-

706/706M-00 pues su composicin qumica est diseada especialmente para

hacer lo soldable. No se deben soldar estr ibos a la armadura princ ipal.

(E. HARSEM, 2005)

En la preparac in de l concreto reforzado para construccin es muy frecuente el uso de

barras corrugadas de acero ASTM A 615. S in embargo, en la norma tcnica de este

producto no se estab lece n inguna cons iderac in para una pos ible un in por so ldadura de

estas barras . Una opc in para enfrentar esta s ituac in es e l empleo de barras corrugadas

de acero ASTM A 706. Esto es pos ib le porque la norma tcn ica de estas barras establece

l mites de compos ic in qu mica y de carbono equivalente con la f ina l idad de mejorar su

so ldab i l idad.

Dado que en el Per se est in ic iando la fabr icac in y uso de estas nuevas barras , e l

presente estudio intenta estab lecer procedimientos de so ldadura debidamente

estud iados y ca l i f i cados con la f ina l idad de proporcionar a l sector de la construccin una

herramienta adecuada para la un in por so ldadura de las barras de acero ASTM A 706.




E l carbono equivalente (C .E .) de las barras de acero ASTM A 706 no debe ser mayor a

0.55, calcu lado de acuerdo con la Ec (1) .

C.E.= %C+ %Mn/6 + %Cu/40 + %Ni/20 + %Cr/10 - %Mo/50 - %V/10 . (1)

La Tab la s igu iente nos presenta las prop iedades mecnicas de res istenc ia y duct i l idad

para este acero .




MALLAS ELECTRO SOLDADAS

Las mallas electro soldadas se ut i l izan como refuerzo prefabricado para el

concreto. Consiste en alambres l isos o corrugados colocados horizontal y

verticalmente, los a lambres se sueldan elctr icamente en las intersecciones

conformando mallas con aberturas cuadradas o rectangulares.

Se las usa como refuerzo en pavimentos, losas, muros y en general en estructuras

con refuerzo longitudinal y transversal d ispuesto en un patrn regular. La ventaja

que t iene es la de ahorrar mano de obra ya que de uti l izar refuerzo convencional,

las armaduras deben tejerse manualmente.

Las normas ASTM establecen las caractersticas que deben tener tanto las mal las

como los a lambres que la componen, por ejemplo la ASTM A496 especif ica las

caracterst icas del a lambre corrugado ut i l izado para la fabr icacin de mal las

corrugadas. En este caso el acero de be tener un esfuerzo de f luencia mnimo de

4900 kg/cm y un esfuerzo lt imo mnimo de 5600 kg/cm.

El uso de las mal las electro soldadas debe evaluarse cuidadosamente en aquellas

estructuras que requiere duct i l idad, como lo son las estructuras que deben

soportar s ismos y en las cuales se han obtenido reduciendo el espectro elstico de

respuesta. Esto se debe a que el a lambre con el cual se fabr ican las mal las suele

ser frgil con una elongacin a la rotura entre el 1% y el 3%, valores bastante

menores a los exigidos para el acero corrugado de refuerzo. La reduccin en la

ducti l idad se orig ina por el proceso de est iramiento en fr io (tref i lado) al cual son

sometidos los a lambres. Este proceso conlleva a un endurecimiento por

deformacin del acero y el imina el escaln de f luencia.

La s iguiente f igura muestra los resultados de ensayos real izados en laboratorio de

tres barras de d iferentes d imetro: 3/8 y 1/2 (corrugadas grado 60) y 5.6 mm

trabajada en fr io y luego corrugada mecnicamente. A la izquierda se mue stran las

curvas completas hasta la rotura de las barras (esfuerzo vs desplazamiento de los




cabezales de la mquina de ensayos) y a la derecha las curvas esfuerzo -

deformacin de la zona encerrada por el recuadro. Es clara la baja elongacin a la

rotura de la barra trabajada en fr io as como la ausencia de la plataforma de

f luencia y de una zona clara de endurecimiento por deformacin. E l esfuerzo u lt imo

fu de la barra de 5.6 mm fue de 6000 kg/cm y el esfuerzo nominal de f luencia,

calculado al 0.35% de defo rmacin unitar ia fue alrededor de 5500 kg/cm. El

cociente fu/fy es de tan solo 1.1.

RELACIN MOMENTO-CURVATURA M-

El comportamiento de las secciones de concreto armado sometidos a

acciones de diseo puede comprenderse de manera ms clara mediante el

uso de grf icas que relacionen el momento flexionante resistente en una

seccin con la curvatura, correspondiente. La curvatura es el ngulo que

forman con la vert ical, la l nea que describe el perfi l de deformaciones

unitarias en la seccin. El diagrama momento -curvatura es de gran

importancia en el diseo de estructuras ante cargas estt icas y dinmicas,

ya que de forma rpida se visualiza que tan dctil y resistente es un

miembro. Adems, el rea bajo la curva representa la energa interna, la

parte bajo la regin elstica es la energa de deformacin acumulada en el




miembro, mientras que el rea bajo la regin de pos f luencia corresponde

a la energa dis ipada en las deformaciones plst icas del mismo.

De la relacin momento-curvatura se obtiene la mxima capacidad a f lexin

del elemento Mu, la curvatura ltima u, as como tambin sus respectivos

momento y curvatura de f luencia, de tal forma que estas cantidades pueden

compararse con las demandas que se t ienen en el diseo. Por lo que una de

las principales aplicaciones de conocer estos valores es calcular la

ductil idad de curvatura de la seccin del elemento estructural a disear,

ya que como se ver, la ducti l idad de curvatura permite conocer si el

comportamiento de la seccin es dctil o no. Por ejemplo si un elemento

tiene poca capacidad de ducti l idad de curvatura la estructura presentar

una fal la frgi l cuando ingrese al intervalo no l ineal, lo cual no es deseable.

Se requiere que la seccin tenga un valor alto de con el f in de que disipe

la mayor cantidad de energa y se distribuyan mejor los momentos. La

relacin momento-curvatura de una seccin de concreto arm ado se obtiene

a partir de las curvas esfuerzo-deformacin del concreto y del acero, dicha

relacin depende de la geometra, del refuerzo longitudinal y transversal de

la seccin,

Una consideracin de suma importancia para calcular el diagrama momento

curvatura de una seccin de concreto armado, es que se deben usar

relaciones esfuerzo-deformacin representativas de las condiciones de los

materiales. Por ejemplo, s i el concreto del ncleo se puede considerar como

confinado, usar una relacin para ste y ot ra para el concreto del

recubrimiento. Si no s puede considerar como confinado, bastar con usar

una relacin esfuerzo-deformacin para todo el concreto de la seccin.

Tambin es aconsejable uti l izar un modelo esfuerzo -deformacin para el




acero en el cual se incluya la rama de endurecimiento por deformacin, con

la f inal idad de obtener resultados ms cercanos a los reales.

La deformacin del concreto c, vara desde cero hasta la deformacin

mxima til u, para cada una de estas deformaciones se obtiene u n punto

del diagrama M- en forma iterat iva, imponindose una profundidad del eje

neutro c , de tal manera que el eje neutro final debe satisfacer dos

condic iones:

a. Equil ibrio de fuerzas

b. Equil ibrio de momentos en la seccin analizada

Definicin de los principales puntos que componen el diagrama M -

En el diagrama momento-curvatura M- de una seccin de concreto

reforzado existen tres puntos notables A, Y, U,

A (primer agrietamiento) se presenta cuando en la f ibra extrema a tensin,

el concreto alcanza su resistencia a la tensin, por falla local empiezan a

parecer las primeras grietas. En la f ig. Se aprecia que la capacidad a f lexin

correspondiente al punto A es muy baja por este motivo muchas veces se le

ignora, incluso en varios estudios se le consid era a este punto como el

comienzo del rango elstico.

Y (punto de f luencia del acero a tensin) este punto define el f inal del

comportamiento elstico de la seccin. En varios estudios se considera la

rama elstica a la recta que une el origen de coordenad as con el punto Y.

Este punto se determina cuando el acero a tensin alcanza su fluencia.

U, este punto se establece comnmente cuando el concreto l lega a su

mxima deformacin til a compresin o cuando el acero l lega a la rotura,

el que se alcance primero.




Diagrama M- de una seccin de concreto armado, y la representacin de los

puntos ms notables. Para mayor facil idad y por cuestiones prct icas la

relacin momento-curvatura, se idealiza mediante una aproximacin bil ineal .

Por lo que el diagrama M- se construye a partir de dos puntos Y e U.




Representacin bil ineal del diagrama M - de una seccin de concreto

armado.

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES

ACERO DE REFUERZO

El refuerzo debe ser corrugado, excepto en los casos indicados par refuerzo

l iso en la norma. Se puede uti l izar refuerzo consistente en perfi les de acero

estructural o en tubos y elementos tubulares de acero.

El refuerzo que va a ser soldado as como el procedimiento de soldadura, el

cual deber ser compatible con los requisitos de soldabi l idad del acero que

se emplear, debern estar indicados en los planos y especificaciones del

proyecto, as como la ubicacin y tipo de los empalmes soldados y otras

soldaduras requeridas en las barras de refuerzo.

REFUERZO CORRUGADO

Las barras de refuerzo corrugado deben cumplir con los requisitos para

barras corrugadas de una de las siguientes normas: NTP 341.031; NTP

339.186 excepto que para barras con fy mayor que 420 MPa, la resistencia a

la f luencia debe tomarse como el esfuerzo correspondiente a una

deformacin unitaria de 0,35%. La resistencia a la f luencia debe

corresponder a la determinada por las pruebas de barras de seccin

transversal completa.

El alambre corrugado para refuerzo del concreto debe cumplir con la NTP

341.068 excepto que el dimetro del alambre no debe ser menor que 5,5 mm

y para el alambre con fy mayor de 420 MPa, la resistencia a la f luencia debe

tomarse como el esfuerzo correspondiente a una deformacin unitaria de

0,35%. Las intersecciones soldadas no deben estar espaciadas en ms de 300

mm en el sentido del esfuerzo calculado, excepto para refuerzo de alambre

electrosoldado uti l izado como estribos Las intersecciones soldadas no deben




estar espaciadas a ms de 400 mm, en el sentido del es fuerzo calculado,

excepto para refuerzos de alambre electrosoldado util izados como estribos

Las barras de refuerzo galvanizadas deben cumplir con (ASTM A 767M). Las

barras de refuerzo con recubrimiento epxico deben cumplir con (ASTM A

775M) o (ASTM A 934M).

REFUERZO LISO

El refuerzo l iso debe cumplir con lo indicado para refuerzo corrugado. Las

barras y alambres l isos slo se permiten en los siguientes casos:

(a) Espirales: como refuerzo transversal para elementos en compresin o

en tors in y como refuerzo de confinamiento en empalmes.

(b) Acero de preesfuerzo.

(c) Refuerzo por cambios volumtricos en losas nervadas que cumplan con

El dimetro de este refuerzo no deber ser mayor de .

ACERO DE PREESFUERZO

El acero preesforzado debe cumplir con una de las normas siguientes:

Los alambres, los torones y las barras que no figuran especf icamente en las

normas ASTM A 421M, A 416M, A 722M, se pueden usar, siempre que se

demuestre que cumplen con los requisitos mnimos de estas normas, y que

no tienen propiedades que los hagan menos sat isfactorios que estos.

ACERO ESTRUCTURAL

El acero estructural uti l izado junto con barras de refuerzo en elementos

compuestos sometidos a compresin debe ajustarse a una de las siguientes

normas: (ASTM A 36M, ASTM A 242M , ASTM A 572M, ASTM A 588M, ASTM A

992M).




BIBLIOGRAFA

AVILA, F. (SEPTIEMBRE 2003). LA FATIGA EN LAS BARRAS DE ACERO CORRUGADO

PARA REFUERZO DE HORMIGN.

E. HARSEM, T. (2005). DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO.

Harmsen, T. E. (2005). DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO (4 ed.) .

L ima: Pontif ic ie Universidad Catolica del Peru.

OTAZZI PASINO, G. (2012). APUENTES DEL CURSO CONCRETO ARMADO I.

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