INTRODUCCIÓN:

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.).

De acuerdo a lo establecido en las normas vigentes, toda armadura debe doblarse en frío, a menos que el ingeniero estructural permita otra cosa, y ninguna armadura debe doblarse si está parcialmente embebida en el hormigón, excepto cuando así se indique en los planos de diseño o lo permita el calculista.

No obstante, las condiciones de la obra pueden hacer necesario doblar barras que se encuentran embebidas en el hormigón, en cuyo caso el ingeniero deberá determinar si las barras se pueden doblar en frío o si es necesario calentarlas. Los dobleces deben ser graduales y deben enderezarse a medida que se requiera.

Como regla general, se recomienda que los dobleces de las barras con nervios longitudinales sean efectuados con alguno de ellos en contacto normal con los bulones o polines de doblado, es decir no es recomendable realizar el doblez por los resaltes.

El alumno:

1. GANCHOS ESTÁNDAR

El término gancho estándar se emplea con uno de los siguientes significados:

Un doblez de 180º más una extensión de 4 db, pero no menor de 65 mm hasta el extremo Libre de la barra.

Un doblez de 90º más una extensión de 12 db hasta el extremo libre de la barra.

Para ganchos de estribos y ganchos de grapas suplementarias:

(a) Para barras de 5/8‖ y menores, un doblez de 90º más una extensión de 6 db al extremo Libre de la barra; o

(b) Para barras desde 3/4‖ hasta 1‖ inclusive, un doblez de 90º más una extensión de 12 db Al extremo libre de la barra; o

(c) Para barras de 1‖ y menores, un doblez de 135º más una extensión de 6 db al extremo Libre de la barra.

Las barras de acero se deben doblar por diferentes motivos, por ejemplo, para formar los estribos. Estos dobleces deben tener un diámetro adecuado para no dañar el acero. Por esta razón, el Reglamento de Construcción especifica diámetros de doblez (D) mínimos que varían según se formen dobleces a 90º, 135º ó 180º.

 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).

 

 

GANCHOS DE BARRAS LONGITUDINALES, ESTRIBOS Y GRAPAS SUPLEMENTARIAS.

DIÁMETROS MÍNIMOS DE DOBLADO

Según el Código ACI 318, los diámetros de doblado para las barras con ganchos normales, estribos normales, ganchos de amarras y amarras cerradas o cercos, no deben ser menores que los valores indicados en la tabla 4.6.3.

MEDIDAS MINIMAS PARA BARRAS CON GANCHOS

Conforme a lo señalado en la sección 4.6.2 y en la tabla 4.6.3 en las secciones siguientes se incluyen las medidas mínimas, expresadas en milímetros, para las barras de refuerzo para hormigón con ganchos normales de 90º y 180º, estribos normales y ganchos de amarra de 90º y 135º y ganchos sísmicos para estribos continuos, cercos o trabas con doblez de 135º y cercos circulares con doblez de 90º.

Estribos Normales y Ganchos de Amarra

GANCHOS SÍSMICOS

De acuerdo a lo establecido por el Código de Diseño de Hormigón Armado ACI 318, se debe considerar que: Para amarras cerradas y amarras enrolladas en forma continua definidos como cercos, se necesita un doblez de 135º, excepto que los cercos circulares deben tener un doblez ³ a 90º. Los ganchos deben tener una extensión "K" de al menos 6 veces el diámetro dn de la barra.

2. EMPALMES DE LAS BARRAS

Las longitudes para el empalme entre barras con resaltes, se clasifican según el tipo de solicitación a la cual estén sometidas las barras, tracción o compresión, al grado del acero y calidad del hormigón utilizado, se pueden efectuar mediante el traslape de las barras fijándolas con alambre, o utilizando conexiones mecánicas, si así lo permiten las especificaciones y los planos y lo autoriza el profesional competente responsable del proyecto.

CONDICIONES GENERALES:

a) Aun cuando, la sección 12.14 del Código ACI 318-2002 permite el uso de un empalme mecánico para barras en tracción o compresión, este debe ser completo y desarrollar al menos un 125% de la tensión de fluencia fy especificada para el acero de la barra.

b) Aunque la norma chilena NCh 204 no garantiza la soldabilidad de las barras con resaltes para hormigón, en casos muy especiales puede ser especificado por ingeniería el empalme soldado, siempre y cuando esté considerada la soldabilidad del acero en cuanto a su composición química o índice de carbono equivalente (CE), se obtenga la aprobación previa del IDIEM, DICTUC,

U otro organismo autorizado por el estado, y que esta actividad sea realizada por personal calificado y adecuadamente controlado.

c) Dado que sólo se permite hacer empalmes cuando lo permitan los planos de cálculo y sus especificaciones, es importante tomar la precaución de no tener varios empalmes en el mismo punto o proyección, es decir deben estar escalonados. (Ver la figura 5.7).

d) La longitud de desarrollo requerida para los empalmes por traslape de paquetes de barras, sometidas a tracción o compresión, debe ser aquella de la barra individual aumentada en un 20% para un paquete de 3 barras y en un 33% para un paquete de 4 barras.

e) Los traslapes de las barras individuales del paquete no deben sobreponerse y no deben traslaparse paquetes enteros.

f) En los elementos sometidos a flexión, las barras individuales traslapadas que no queden en contacto entre sí, no deben separarse transversalmente a más de 1/5 de la longitud de traslape requerida, ni más de 150 milímetros.

EMPALME DE BARRAS:

EMPALME POR TRASLAPE DE BARRAS EN TRACCIÓN:

CONDICIONES:

a) Los empalmes por traslape ld de las barras con resaltes sometidas a tracción, se clasifican como clase A y B, y sus condiciones se señalan en la tabla 5.7.1.1 siguiente.

b) La longitud mínima de empalme por traslape para las barras con resaltes en tracción, requerida para los empalmes clase A y clase B, no deberá ser menor que 300 mm.

c) La longitud mínima de empalme por traslape clase A, para las barras con resaltes en tracción, es igual a la longitud de desarrollo ld definida en la tabla 5.3.2.1, y sus valores calculados para los Casos A y B concernientes, se presentan en las tablas 5.7.1.2 a la 5.7.1.5 inclusive.

d) La longitud de empalme por traslape clase A, para las barras con resaltes en tracción, está condicionada a la los factores de modificación a, b y l, señalados en la tabla 5.3.2.2, aplicables según sean las exigencias del caso.

e) Las longitudes mínimas de empalmes por traslape clase B, para las barras con resaltes en tracción, son equivalentes a 1,3 * ld, y sus valores calculados para los Casos A y B que pertenecen, se presentan en las tablas 5.7.1.6 a la 5.7.1.9 inclusive

f) Las longitudes de desarrollo ld para el anclaje de barras con resaltes en tracción, que se consideran como base de las longitudes mínimas de los empalmes por traslape clase A y clase B, Casos A y B, no deben contemplar el factor As de corrección por exceso de armadura de la tabla 5.3.3.1.

g) Los empalmes por traslape de barras con resaltes en tracción, deben ser clase B. Solo se admiten empalmes clase A, cuando:

1. El área de la armadura proporcionada, es al menos el doble que el requerido por el cálculo, a todo lo largo del traslape.

2. Cuando la mitad o menos de la armadura total, está traslapada dentro de la longitud de traslape requerida.

h) Para barras en tracción, se recomienda un escalonamiento no menor a 600 milímetros para el caso de barras amarradas con alambre y no menor de 750 milímetros para empalmes con conexiones mecánicas, si están autorizados (Ver sección 5.8.4).

EMPALMES DE BARRAS CORRUGADAS A COMPRESIÓN:

La longitud de un empalme por traslape en compresión, dc , debe ser de 0,071 fy db, para fy igual a 420 MPa o menor, ó (0,13 fy -24) db para fy mayor que 420 MPa, pero no debe ser menor que 300 mm.

Para f’c menor que 21 MPa, la longitud del empalme por traslape debe multiplicarse por 1,3.

Cuando se empalman por traslape barras de diferente diámetro en compresión, la longitud

longitud del empalme por traslape de la barra de diámetro menor. Se permite empalmar

barras de 1 3/4‖ y 2 1/4‖ con barras de diámetro 1 3/8‖ y menores. Los empalmes soldados o mecánicos usados en compresión deben

cumplir con los requisitos de 12.14.3.2 ó 12.14.3.4.

EMPALMES A TOPE:

En las barras que se requieren sólo para compresión, se permite transmitir el esfuerzo de compresión por apoyo directo a través de cortes a escuadra, mantenidos en contacto concéntrico por medio de un dispositivo adecuado.

Los extremos de las barras deben terminar en superficies planas que formen un ángulo recto con el eje de la barra, con una tolerancia de 1,5º y deben ser unidas con una tolerancia de 3º respecto al apoyo completo después del ensamble.

Los empalmes a tope se deben usar únicamente en elementos que tengan estribos cerrados o espirales.

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 por traslape en columnas:

Cuando el esfuerzo en las barras debido a las cargas amplificadas es de compresión, los empalmes por traslape deben cumplir con 12.16.1, 12.16.2 y, cuando sea aplicable,

12.17.2.4 ó 12.17.2.5.

Cuando el esfuerzo en las barras debido a las cargas amplificadas es de tracción y no excede 0,5 fy, los empalmes por traslape por tracción deben ser Clase B si más de la mitad de las barras se empalman en alguna sección, o de Clase A si no más de la mitad de las barras están empalmadas por traslape en ninguna sección y los empalmes están Escalonados como mínimo una distancia d .

Cuando el esfuerzo en las barras debido a las cargas amplificadas es mayor que 0,5 fy en tracción, los empalmes por traslape por tracción deben ser Clase B.

En elementos sometidos a compresión en que los estribos a lo largo de toda la longitud del empalme por traslape tengan un área efectiva no menor que 0,0015 h s, se permite multiplicar la longitud del empalme por traslape por 0,83, pero la longitud del empalme por traslape no debe ser menor que 300 mm. Las ramas de los estribos perpendiculares a la dimensión h deben usarse para determinar el área efectiva.

En elementos sometidos a compresión con espirales, se permite multiplicar la longitud del empalme por traslape de las barras dentro de la espiral por 0,75 pero dicha longitud no debe ser menor de 300 mm.

Empalmes soldados o mecánicos en columnas

Los empalmes soldados o mecánicos en columnas deben cumplir con los requisitos de

12.14.3.2 12.14.3.4.

Empalmes a tope en columnas:

Se permite usar empalmes a tope que cumplan con 12.16.4 para barras de columnas sometidas a esfuerzos de compresión con la condición de que los empalmes estén escalonados o que se especifiquen barras adicionales en las zonas de empalme. Las barras continuas en cada cara de la columna deben tener una resistencia a la tracción, basada en fy, no menor que 0,25 fy veces el área del refuerzo vertical en esa cara.

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 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 alternadas 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.

Otro aspecto importante a revisar, es la ubicación y la longitud de empalme entre barras longitudinales. En cuanto a la ubicación, los empalmes de los fierros, que se encuentran en la parte superior de la viga, deberán hacerse en la zona central; mientras que el empalme de los fierros, que se encuentran en la parte inferior de la viga, deberá hacerse cerca de sus extremos (ver figura 120).

 

 

Las longitudes mínimas de traslape de las barras serán las indicadas en los planos de estructuras. Más información sobre estas longitudes en función de los diámetros de las barras, se puede encontrar en la sección 1.10 de este manual. Cuando dos vigas se encuentren en una esquina, deberán hacerse ganchos de doblado horizontales en ambas. La longitud de estos ganchos se especifica en los planos de estructuras (ver figura 121).

 

 

Todos los dobleces deberán hacerse en frío, respetando el diámetro mínimo de doblado para no causar fisuras en la barra.

CONCLUSIONES:

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.).

Se debe empalmar como máximo la mitad de las varillas que se encuentren en una misma sección.

Se deben alternar los empalmes. Si no se puede, y sólo se van a colocar concentrados en una sección, habrá que aumentar su longitud por un factor que depende del diámetro de la varilla. 

Nunca se debe empalmar en cambios de sección.

El fierro de construcción no debe de enderezarse después de haberse doblado. Si hay error debes desechar la parte doblada.

El tubo y al trampa deben tener el tamaño correcto para que no ajusten el fierro y permitan que este se mueva libremente al doblarlo.

Consultar las instrucciones del código ACI. O el reglamento E- 060 de concreto armado

BIBLIOGRAFÍA:

ACI 318 Código de Diseño de Hormigón Armado: American Concrete Institute, 2002

ACI 315 Detailing Manual: American Concrete Institute, 1995

Detalles Constructivos para Obras de Hormigón Armado: J. Calavera Ruiz, Ediciones Intemac, 2000

Ferralla: J. Calavera, E. González, J. Fernández, F. Valenciano, Ediciones Intemac, 2003

Hormigón Armado: P. Jiménez Montoya, Editorial G. Gili

Manual de Cálculo de Hormigón Armado: Gerdau Aza, Primera Edición, 2001

El Reglamento Nacional de Edificaciones, en las normas E-070 de Albañilería y E-060 de Concreto Armado.