Manual Sismoresistencia 2012

MANUAL DEL ACERO GERDAU DIACO

PARA CONSTRUCCIONES SISMO RESISTENTES

MANUAL DEL ACERO GERDAU DIACO

PARA CONSTRUCCIONES SISMO RESISTENTES

Cumple la nueva norma colombiana de sismo resistencia NSR-10

Ing. HAROLD ALBERTO MUOZ M

Manual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

Diaco S.A. es titular de los derechos de autor sobre el Manual del Acero Gerdau Diaco para Construcciones Sismo Resistentes, cuyo autor es el Ingeniero Harold Alberto Muoz Muoz.

Advertencia: La presente publicacin se realiza con el objeto de difundir las prcticas de cons-truccin de acuerdo al REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIN SISMO RESIS-TENTE NSR-10 y a ellas debe remitirse el usuario. Este manual no las sustituye, por tanto, el uso, la referencia y la reproduccin de la presente publicacin es de responsabilidad exclusiva del usuario.

Diagramacin e Impresin Zeta IGC

Tercera Edicin Octubre de 2012

5INDICE Manual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

IndIcePortafolio de productos..................................................................... 11

Captulo 0 Prefacio

1. Gerdau Diaco............................................................................. 15

2. Gestin ambiental....................................................................... 16

3. Gestin de calidad...................................................................... 17

Captulo 1 El acero para las estructuras de concreto

1. Introduccin............................................................................... 21

2. Proceso de fabricacin............................................................... 22

3. Laminacin................................................................................. 24

4. Enfriamiento y corte.................................................................... 25

5. Propiedades................................................................................ 26

6. Barras de acero estructural corrugado......................................... 27

7. Normas de fabricacin................................................................ 27

8. Control de calidad...................................................................... 28

Productos Gerdau Gerdau Diaco para refuerzo de concreto

Corte y doble............................................................................. 32

Barras corrugadas....................................................................... 33

Identificacin de barras corrugadas............................................. 33

Alambrones corrugados.............................................................. 37

Refuerzo electrosoldado............................................................. 38

Captulo 2 El proyecto estructural

1. Diseo estructural....................................................................... 43

2. Sistemas estructurales.................................................................. 44

3. Planos estructurales..................................................................... 46

6Manual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

4. Memorias estructurales................................................................ 48

5. Las especificaciones de obra....................................................... 49

Captulo 3 El acero en la obra

1. Planos estructurales planos y despieces........................................ 53

2. Elementos de las cartillas de despiece.......................................... 54

3. Ganchos de doblez..................................................................... 58

4. Dimetros mnimos de doblado.................................................. 60

5. Doblado...................................................................................... 60

6. Elaboracin de las cartillas del refuerzo........................................ 61

7. Proceso de figuracin.................................................................. 61

8. Transporte................................................................................... 62

9. Recepcin en obra..................................................................... 62

10. Almacenamiento......................................................................... 63

11. Colocacin del refuerzo.............................................................. 64

12. Tolerancias.................................................................................. 64

13. Estribos o flejes............................................................................ 65

14. Refuerzo longitudinal y principal................................................. 66

15. Refuerzo de reparticin............................................................... 67

16. Refuerzo para control de retraccin y temperatura...................... 67

Captulo 4 Detalles del refuerzo

1. Detalles del refuerzo................................................................... 69

2. Longitudes de desarrollo y empalmes de refuerzo........................ 83

3. Tablas......................................................................................... 85

Captulo 5 Mallas de refuerzo

1. Introduccin............................................................................... 131


2. Caractersticas tcnicas................................................................ 134

Manejo y almacenamiento de mallas.......................................... 137

3. Usos........................................................................................... 139

Paetes estructurales................................................................... 139

Placas macizas............................................................................ 140

Placas aligeradas......................................................................... 141

Placas de piso............................................................................. 141

Placas aligeradas de cimentacin................................................ 142

Muros de contencin................................................................. 143

Tanques...................................................................................... 145

Longitud de desarrollo y empalmes............................................. 145

Conversin del refuerzo a malla................................................. 145

Captulo 6 Los procesos constructivos

1. Introduccin............................................................................... 149

2. Coordinacin de planos.............................................................. 150

3. Planeacin y preparacin............................................................ 150

4. Normas tcnicas y especificaciones de construccin.................... 151

5. Caractersticas de la industria...................................................... 151

6. Seguridad industrial.................................................................... 152

7. Previsiones.................................................................................. 153

8. Calidad del concreto................................................................... 154

9. Formaleta..................................................................................... 155

10. Acero de refuerzo...................................................................... 155

11. Transporte.................................................................................. 156

12. Vaciado sobre el terreno............................................................. 157

13. Colocacin................................................................................. 158

8Manual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

14. Vibrado....................................................................................... 158

15. Acabado...................................................................................... 160

16. Curado........................................................................................ 160

17. Desencofrado.............................................................................. 160

18. Proteccin................................................................................... 161

19. Caractersticas de las formaletas................................................... 161

Guas de los procesos constructivos

Cimentaciones zapata aislada.................................................... 179

Cimentaciones zapata corrida.................................................... 180

Cimentaciones caissons.............................................................. 181

Cimentaciones placa aligerada.................................................... 182

Cimentaciones pilotes pre-excavados.......................................... 183

Cimentaciones pilotes megapress.............................................. 184

Cimentaciones dados.................................................................. 185

Cimentaciones viga de amarre.................................................... 186

Cimentaciones vigas de cimentacin........................................... 187

Columnas................................................................................... 188

Nudos........................................................................................ 189

Pantallas..................................................................................... 190

Placas de entrepiso macizas........................................................ 191

Placas de entrepiso aligeradas..................................................... 192

Placas de entrepiso vigas............................................................. 193

Escaleras de placa....................................................................... 194

Muros pantalla en stanos........................................................... 195

Muros de stano........................................................................ 196

Rampas....................................................................................... 197

Elementos no estructurales.......................................................... 199


Captulo 7 La durabilidad de las estructuras de concreto

1. Vida til o de servicio de las estructuras de concreto................... 203

2. Factores de deterioro.................................................................. 205

3. Durabilidad de las estructuras de concreto.................................. 206

4. Agresividad del medio ambiente................................................. 207

5. Resistencia del concreto a los agentes de deterioro...................... 209

Construcciones en clima fro....................................................... 210

Construcciones en clima clido................................................... 211

El agua........................................................................................ 213

Exposicin a sustancias qumicas agresivas................................... 214

Abrasin..................................................................................... 216

Corrosin del acero y de otros materiales

inmersos en el concreto.............................................................. 218

Reacciones qumicas de los agregados......................................... 220

Lixiviacin por aguas puras......................................................... 220

Captulo 8 La corrosin de las estructuras de concreto

1. Introduccin............................................................................... 225

2. Naturaleza del fenmeno............................................................ 225

3. Mecnica de la corrosin............................................................ 226

4. Calidad del concreto................................................................... 230

5. Condiciones ambientales............................................................ 233

6. Superficie del acero.................................................................... 234

7. Corrientes elctricas errticas...................................................... 234

8. Iones cloruros............................................................................. 235

9. Patologas por la presencia de sulfatos......................................... 236

10. Carbonatacin............................................................................ 238

10


11. Lixiviacin por aguas blandas...................................................... 240

12. Consecuencias de la corrosin.................................................... 240

13. Influencia de las fisuras................................................................ 243

14. Prevencin y proteccin contra la corrosin................................ 243

Anexos Ayudas de diseo

1. Sistema Internacional de unidades SI........................................... 247

Propiedades de las secciones....................................................... 248

Diagramas de vigas...................................................................... 253

Factores de conversin................................................................ 264

Bibliografa................................................................................. 267

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INDICE Manual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

construccInAplicaciones

Especial para el refuerzo del concreto en obras sismo resistentes: en el amarre del con-creto en obras civiles e infraestructura, como refuerzo en losas, entrepisos, pavimentos y muros de viviendas.

Barras corrugadas

Rollos corrugados Mallas

Grafil

Acero figurado y armado

Juntas de transferencia

Alambre negro

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Trefilables

Alambrn trefilable

GRADOS APLICACIN1008101010151016

En ca lidad drawn y m esh como materia prima para la industria

CARACTERSTICAS

10181020

IndustrIaAplicacionesComo materia prima en: torres de comunicacin, torres de transmisin de energa elctrica, puentes vehiculares y peatonales, cubiertas, soportes guiados, sealizacin, muebles, ventanas, estanteras y carroceras; industria metalmecnica, ornamentacin y estructuras remachadas, atornilladas o soldadas.

ngulos

Barras cuadradasPlatinas

Barras lisas

Perfil TCanal U

captulo 0Prefacio

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CAPTULO 0 / PrefacioManual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

Gerdau diacoEmpresa perteneciente al grupo Gerdau, empresa lder en el sector side-rrgico colombiano es la resultante de los procesos de consolidacin de la industria siderrgica colombiana desde 1938. Actualmente Gerdau Diaco cuenta con un esquema de gestin de negocio fundamentado en procesos operacionales y de soporte que le permiten entregar productos de acero de alta calidad y satisfacer las demandas de todos lo pblicos vinculados a su operacin.

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La capacidad industrial actual instalada de Gerdau Diaco es:

Dos (2) aceras, seis (6) laminaciones, ocho (8) unidades de corte y doble y cinco (5) centros de acopio.

Que por su ubicacin estratgica permiten atender las necesidades de todo el territorio nacional.

Con esta capacidad instalada Gerdau Diaco fabrica y comercializa produc-tos largos de acero para la construccin y la industria. Dentro del modelo de gestin de la organizacin cabe resaltar su especial inters por la gestin de la seguridad de las personas, gestin ambiental y gestin de calidad.

Gestin ambiental

Gerdau Diaco cuenta con un sistema de gestin ambiental consolidado cuya finalidad es el cumplimiento de la normatividad ambiental vigente, propiciar pro-cesos sostenibles y buscar las mejores prcticas que garanticen el control de los impactos ambientales de todas sus operaciones en Colombia.

El departamento de Gestin Ambiental esta compuesto por un equipo interdis-ciplinario altamente capacitado en la implementacin de prcticas que conduz-can a la produccin limpia, involucrando a cada uno de los colaboradores en la gestin ambiental de cada uno de sus procesos operativos.

El proceso de aprovechamiento de chatarra y reciclaje de elementos de ori-gen metlico ferroso implica ventajas ambientales al disminuir la demanda de recursos naturales no renovables. As mismo Gerdau Diaco viene gestando el aprovechamiento de todos los residuales de sus procesos industriales y posi-cionndolos en el mercado para ser aprovechados como materia prima para distintas industrias.

Gerdau Diaco es la primera siderrgica en Colombia en obtener la certifi-cacin ISO 14001 para su operacin en el municipio de Tuta, Boyac. El grupo Gerdau realiza esfuerzos por implementar y certificar todas sus operaciones, en Colombia avanzamos decididamente a obtener el sello en Gestin Ambien-tal para nuestras unidades siderrgicas.

De igual manera Gerdau Diaco como proveedor apoya decididamente a sus clientes y usuarios en los procesos de certificacin y mejores prcticas de cons-truccin sostenible, lo anterior hace de Gerdau Diaco una empresa comprome-tida con el desarrollo sustentable de las comunidades de influencia.

Gestin de la calidad

Utilizando como marco de referencia la poltica de Calidad Gerdau Diaco ha implementado un sistema fundamentado en prcticas de excelencia

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CAPTULO 0 / PrefacioManual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

que le permite garantizar el cumplimiento todas las normas aplicables a los productos que fabrica y comercializa. Gerdau Diaco fue la primera empresa siderrgica en obtener la certificacin ISO 9001 que desde 1996 valida su modelo de gestin de calidad.

Adicionalmente y considerando que la nica forma de brindar seguridad a los usuarios de nuestro producto barras de acero para uso como refuerzo de concreto en construcciones sismo resistentes Gerdau Diaco cuenta con sello de conformidad de producto bajo norma NTC 2289 otorgado desde 1986 y revalidado hasta la fecha por Icontec.

Todos los productos fabricados por Gerdau Diaco tienen la identificacin en alto relieve en el producto y debidamente marcado por unidad de empaque con etiquetas que permiten su reconocimiento y diferenciacin en el merca-do. En adicin a esto cada uno de los despachos de producto se acompaa del correspondiente reporte de conformidad en el cual se consignan todas las especificaciones exigibles por su correspondiente norma vigente aplicable.

captulo 1El acero para las

estructuras de concreto

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CAPTULO 1 / El Acero para las estructuras de concretoManual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

1. Introduccin

La construccin de estructuras de concreto reforzado utiliza acero al car-bono, el cual es un material cuya composicin qumica es compleja. Ade-ms del hierro, cuyo contenido es de ms del 98%, la aleacin Acero esta compuesta de una gran variedad de elementos qumicos que debido a su proceso de produccin (manganeso y silicio), a la dificultad que representa extraerlos (azufre, fsforo, oxgeno, nitrgeno e hidrgeno), o a la casuali-dad de que se encuentren presentes (cromo, nquel, cobre y otros metales) hacen de esta aleacin un material muy til para uso en aplicaciones de construccin e ingeniera.

Figura 1.1 Siderurgia - Acuarela Demetrio Lozada Montero.

El acero se obtiene cuando el mineral de hierro se reduce en presencia carbono, se afina, se conforma mecnicamente y se da tratamiento trmico con lo cual adquiere gran resistencia, elasticidad y ductilidad. El carbono presente en el acero, modifica algunas propiedades como la maleabilidad, tenacidad, dureza, soldabilidad, entre otras.

Al aumentar el contenido de carbono, se logra elevar la resistencia, de igual mane-ra aumenta el ndice de fragilidad en fro disminuyendo la ductilidad y tenacidad.

Los aceros que se obtienen en la industria provienen de la adicin cuida-dosa de carbono en los aceros comunes y dependiendo de las adiciones o de los materiales aleantes que contenga; el acero modifica sus propiedades por lo que a estas ultimas aleaciones se les denominan aceros especiales.

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2. Proceso de fabricacin

La produccin del acero se realiza a partir de dos materias primas:

Mineral de hierro: este proceso se conoce como siderurgia integrada

Acero reciclado o chatarra: este proceso se conoce como siderurgia semi integrada.

En Colombia se tienen ejemplos de ambos sistemas de produccin. Ger-dau es lder mundial en la operacin de unidades siderrgicas semi inte-gradas, siendo el reciclaje del acero uno de los pilares de su operacin. En Colombia el grupo opera dos aceras semi integradas.

Figura 1.2 Arrume de la chatarra como materia prima para la produccin del acero en una siderrgica semi integrada.

Reduccin

El acero se obtiene a partir de procesos industriales y metalrgicos deno-minados procesos siderrgicos, el primer paso para la produccin de acero se realiza con la reduccin del mineral de hierro en presencia de carbn coque y caliza, generalmente el hierro se presenta en la naturaleza de ma-nera abundante en forma de hidrxidos de hierro; este proceso se lleva a cabo en el Alto Horno y su producto se conoce como arrabio.

Acera

El arrabio o la chatarra son los insumos para el siguiente paso, muchas veces se combinan en las aceras estos dos materiales para obtener aceros apropiados para cada aplicacin y necesidad de los pblicos interesados. Los tipos de acera ms usados en el mundo son el convertidor bsico al oxigeno y el horno elctrico.

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Las siderrgicas Semi-integradas contemplan un proceso de preparacin de chatarra, la cual incluye seleccin, corte, fragmentacin y compactacin que busca mejorar la eficiencia de la fusin del acero.

El proceso de acera tiene dos fases:

Fase de fusin:

En el proceso de fusin, que se realiza por la accin de un arco elctrico, se agregan otras materias primas como caliza, coque y oxigeno para formar la escoria que elimina las impurezas, obteniendo un acero puro y homo-gneo con la calidad requerida.

Fase de afino:

Se realiza en el horno cuchara. Inicialmente se reducen los elementos inde-seables en la aleacin. Y se adicionan ferroaleaciones con contenido de ele-mentos aleantes requeridos de acuerdo al requisito de la especificacin de cada tipo de acero como: cromo, nquel, molibdeno, vanadio, titanio, etc.

Este proceso se repite hasta conseguir una colada homognea de acero con las caractersticas qumicas solicitadas.

Durante el proceso acera, se controla la temperatura, homogeneidad, y se ajusta la composicin qumica mediante el anlisis qumico de cada cola-da; este procedimiento se realiza por lo menos tres veces en espectrme-tros de rpida interpretacin para definir la composicin y caractersticas de cada colada.

Colada contina:

La palanquilla es el resultado final del proceso de acera, se obtiene a partir del vertido del acero lquido en moldes que poseen refrigeracin y agitacin controladas, con este mecanismo se obtiene acero en estado slido y con las caractersticas de su macro-estructura adecuadas para cada aplicacin.

Figura 1.3 Palanquillas en su etapa de conformado y posterior corte.

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3. Laminacin

Mediante un proceso de laminacin en caliente, aproximadamente a 1.100 C, la palanquilla se transforma en los productos comerciales como las Barras de Refuerzo, Alambrones y Perfiles. Gerdau es lder mundial en la fabricacin de aceros largos para uso en construccin o en diferentes industrias. La lami-nacin consiste entonces en la conformacin mecnica del acero mediante el paso sucesivo a travs de rodillos que reducen el tamao de su seccin. Este proceso se lleva a cabo mediante tres etapas: precalentamiento, calen-tamiento, desbaste, tren intermedio y tren y/o bloque acabador.

Tren de laminacinEl paso a travs del tren de laminacin permite trasformar la palanquilla de seccin cuadrada, al pasar por entre pares de rodillos que giran a la misma velocidad pero en sentido contrario. As se reduce la seccin transversal y se aumenta la longitud de la barra de acero en cada paso; este proceso aprove-cha la propiedad de ductilidad del acero. Es por esto que las propiedades del producto dependern mucho de la calidad (composicin qumica) del acero que se utilice as como de las condiciones (temperatura, velocidad, reduccio-nes, acabado) en el proceso de laminacin. Este proceso, se puede realizar en fro o en caliente. La laminacin en caliente aprovecha el aumento de la ductilidad del material directamente proporcional a la temperatura, lo que ayuda al alivio de tensiones durante el proceso de conformacin mecnica.

Figura 1.4 Proceso de conformacin mecnica en caliente.

Figura 1.5 Tren de laminacin.

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En el desbaste se producen las primeras deformaciones a la palanquilla acondicionndola para los siguientes pases, se eliminan asperezas y buena parte de la calamina (capa de xido superficial). En el tren intermedio se deforma la barra de acero en diferentes tipos de secciones realizando las reducciones necesarias para ajustar la seccin final al tipo de perfil y a las tolerancias deseadas.

En el tren de acabado se obtienen secciones uniformes mediante pasos finos que logran el acabado superficial y ajustan las tolerancias deseadas de cada producto. El bloque acabador esta presente en la conformacin de alambrones, el bloque acabador consiste en una serie de rodillos que trabajan en una sola unidad cerrada ya que las barras pasan a grandes velocidades y estn fabricados con materiales de gran dureza que dan el acabado y tolerancias dimensionales a los alambrones; posteriormente la barra pasa por el formador de espiras que logra espiras continuas que con-formarn un rollo.

Figura 1.6 Proceso de laminacin, formador de espiras.

4. Enfriamiento y corte

Al trmino de la laminacin la barra se somete a un enfriamiento rpido con el fin de modificar la estructura de grano y conseguir una estructura de grano fino. En este proceso se consigue que la zona externa de la barra sea

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dura y resistente y la zona interior dctil con lo cual se consiguen mejores propiedades mecnicas para su funcin estructural en construcciones de diseo sismo resistente.

Las barras se cortan a longitudes comerciales: 6.00, 9.00, 12.00 y 14.00 m.

Palanquilla

Barra

Figura 1.7 Esquema del proceso de transformacin de la palanquilla en varilla mediante la laminacin.

5. Propiedades

Alargamiento: Alteracin de la longitud por unidad de longitud original, generalmente expresada en porcentaje.

Deformacin elstica: Cuando una carga a traccin se aplica a una pro-beta de acero esta se torna levemente ms larga, pero al retirar la carga la longitud retorna a su dimensin original.

Deformacin plstica: La deformacin permanece an cuando se retira la carga.

Resistencia: Es la carga mxima soportada por una probeta sometida a traccin antes de romperse.

Resistencia a la fluencia: Es la capacidad del material de soportar la defor-macin plstica, es la carga lmite a partir de la cual el comportamiento del material cambia del estado elstico al estado de deformacin plstica.

Ductilidad: Se dice que un material es dctil si tiene capacidad para de-formarse sin romperse. La deformacin del acero a partir de la fluencia es denominada ductilidad. Gracias a esta propiedad, las estructuras de con-creto resultan econmicas puesto que ellas se disean para que adems de poseer suficiente capacidad resistente, tengan capacidad para disipar la energa de deformacin que le impone la fuerza ssmica, mediante su flexibilidad dentro de ciertos lmites que corresponden a su deformacin. La ductilidad es por tanto seguridad, puesto que por ella se advierten las deformaciones antes del colapso.

La ductilidad se consigue gracias al proceso de enfriamiento que se realiza desde el exterior al interior de la barra. La ductilidad se la considera como reserva de la capacidad resistente, y en ella se fundamenta la teora del diseo plstico para construcciones sismorresistentes.

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Dureza: Es la resistencia que presenta el acero a ser penetrado. Es variable dependiendo de la composicin qumica del acero.

Tenacidad: Es la capacidad del acero para absorber energa en grandes cantidades.

Temperatura: Las propiedades mecnicas del acero se afectan de forma dramtica por causa del fuego. El aumento de temperatura provoca un incremento de longitud que se expresa mediante la ecuacin: aL= aa t L, en la que es el coeficiente de dilatacin trmico (1.2 x 10-5.)

6. Barras de acero estructural corrugado

Las barras de acero para uso como parte del concreto reforzado dentro de la industria de la construccin, provienen del proceso de laminado en caliente. Poseen corrugas o resaltes que mejoran considerablemente la adherencia al concreto cuya configuracin se encuentra normalizada. Su ductilidad permite la disipacin de la energa de deformacin, con lo cual se consigue que el reforzamiento de las edificaciones resulte ms econmi-co y sobre todo ms seguro.

Figura 1.8 Barras de acero en obra.

7. Normas de fabricacin

Ante la inmensa variedad de tipos de acero resultantes de las mltiples posibilidades de produccin de diversos tipos de acero, resultan necesarias las normas de produccin que establecen la composicin y caractersticas de los materiales, tales como las AISI (vigentes desde 1930), ASTM, DIN o ISO.

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Para el caso colombiano en todo el territorio nacional la norma que aplica para el acero para refuerzo de concreto en construcciones sismo resistentes es la Norma Tcnica Colombiana NTC 2289 (Equivalente ASTM A 706): Barras corrugadas y lisas de acero de baja aleacin para refuerzo de concreto.

8. Control de calidad

Segn los resultados obtenidos, se verifica el cumplimiento de la norma colombiana NTC 2289 (ASTM A706, A706M) y se procede a reportar la conformidad del producto. Los resultados de los ensayos, permiten expedir un reporte de conformidad del producto para el lote ensayado y garanta de uso por parte del usuario.

El control de calidad de la fabricacin del acero, se realiza en cada etapa desde el escogimiento de la chatarra hasta la verificacin de las dimensio-nes despus de la laminacin en caliente, pasando por su composicin qumica, propiedades fsicas y mecnicas. Para estos efectos se toman muestras que se someten a pruebas normalizadas de traccin con lo que se verifican las propiedades mecnicas tales como fluencia, resistencia mxima, alargamiento y rotura. Complementan los ensayos la prueba de doblado en la cual se establece que en la barra no pueden aparecer agrie-tamientos en la zona de traccin al ser sometida a un ensayo normalizado. Los resultados de los ensayos permiten establecer las caractersticas de calidad que son reportadas en un reporte de conformidad de producto el cual contiene la informacin exigida de acuerdo con la norma de fabrica-cin del producto.

Figura 1.9 Mquina universal de ensayos para evaluacin de probetas con software especializado.

Los ensayos mediante los cuales se controla la calidad del acero de refuer-zo son:

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Ensayo de composicin qumica

Se trata de establecer la composicin qumica o relacin de elementos que conforman el material de las barras cuyos valores mximos de acuerdo con las Normas ASTM A 706 M son:

El carbono equivalente (CE) es un parmetro que expresa la soldabilidad, el cual no puede exceder 0.55%.

Ensayo de traccin con probeta normalizada

Mediante esta prueba, se somete un trozo de varilla en la denominada M-quina Universal a un esfuerzo de traccin creciente hasta producir la rotura de la varilla con lo cual se pueden establecer diversos aspectos tales como:

Mdulo de Elasticidad (E) : Tambin denominado Lmite de proporcio-nalidad, es la relacin entre la carga y la deformacin que ella produce. Usualmente, este valor identifica al material pero debe observarse que la relacin solo es vlida dentro del rango elstico del material.

Coeficiente de Poissons con el cual se establece la proporcin entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento transversal a la direccin de la fuerza.

Limite de proporcionalidad o de fluencia: que corresponde al lmite hasta el cual la deformacin es proporcional a la carga aplicada (fy).

Lmite elstico (fy)

Carga de rotura o resistencia a la traccin (fr)

Alargamiento de rotura

Estriccin: magnitud de la reduccin de la seccin recta que se causa en la zona de rotura.

Como resultado del ensayo se obtiene la curva esfuerzo-deformacin, en la que se observan cuatro zonas de caractersticas muy definidas a saber:

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Zona A: Comportamiento elstico o de proporcionalidad. Se cumple que al retirar la carga, desaparece la deformacin. La pendiente de la recta corresponde al Mdulo de Elasticidad o de Young y es caracterstico del material. El valor ms alto del esfuerzo se denomina Lmite de Fluencia (fy). Aparecen dos zonas: la primera recta y la segunda curva y la transicin en-tre ellas es el lmite de proporcionalidad. Usualmente se estable un lmite prctico sealando una deformacin (0.2%, 0.1%, etc.) trazando una recta paralela al tramo recto.

Figura 1.10 Diagrama esfuerzo-deformacin de una barra de acero.

Zona B: Punto de fluencia o lugar donde la varilla cede abruptamente sin incremento de carga. Tal fenmeno se presenta por causa de las im-purezas o elementos de aleacin que impiden el deslizamiento de la red de cristales, creando un mecanismo que permite romper las dislocaciones produciendo bruscamente la deformacin.

Zona C: Deformaciones plsticas. Al retirar la carga se recupera parcial-mente la deformacin.

Zona D: Se presenta una disminucin de la seccin recta por estriccin con acumulacin de deformacin hasta la rotura de la probeta, por lo cual el esfuerzo muestra un descenso en la grfica.

Al finalizar el ensayo se determina la carga de rotura, carga ltima o re-sistencia a la traccin; la mxima resistida por la probeta dividida por la seccin inicial, el alargamiento (%) y la estriccin en la zona de la rotura.

Masa por unidad de longitud

La masa por unidad de longitud de una barra de acero es la medida ms adecuada para calcular el dimetro y por tanto el rea de la seccin trans-versal del elemento. Se acepta una tolerancia de hasta el (-) 6% sobre la masa nominal de la barra de refuerzo.

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Caractersticas del corrugado

La adherencia de las barras y el concreto se logra mediante las corrugas o resaltes, por lo que se requiere establecer su relieve, separacin y trazado.

Ensayo de ductilidad

La capacidad de deformacin de una barra de acero en el campo plstico se denomina ductilidad, la cual se determina dentro del ensayo de traccin como el porcentaje de alargamiento que experimenta la barra a partir de una longitud previamente sealada en la barra (usualmente 200 mm).

La Norma NSR-10 establece los requisitos de ductilidad siguientes:

Figura 1.11 Detalle de la identificacin y de las corrugaciones en barras.

Ensayo de doblado

Mediante el doblado de la barra en condiciones predefinidas se trata de determinar el efecto sobre la superficie exterior de la porcin doblada. El ensayo se realiza de forma lenta y constante para permitir el deslizamiento de la barra y controlando que el eje de la barra permanezca perpendicular al eje del doblamiento. El ensayo evala el agrietamiento o rotura de la parte exterior de la zona doblada.

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Productos Gerdau Diaco para refuerzo de concreto

Corte y doble (acero de refuerzo figurado)

Gerdau Diaco como lder en el mercado siderrgico ha consolidado su operacin ofreciendo a los constructores el servicio de corte y doble a medida. El proceso de corte y doble (figurado), consiste en fabricar un producto de acuerdo a las especificaciones, al despiece o plano es-tructural de cada proyecto. Por medio de un software especializado se realiza la orden de produccin para entregar un producto satisfacien-do los requisitos de la industria moderna de la construccin, donde los materiales son despachados a la obra justo a tiempo, evitando inconve-nientes de almacenamiento, desperdicio y mejorando el flujo de caja del proyecto.

Entre las ventajas del uso de acero cortado y doblado a medida, podemos destacar:

Cero desperdicio en obra: muchas de las figuras en los planos involu-cran cortes de los materiales teniendo grandes desperdicios de acero, con el servicio de Corte y Doble el desperdicio es asumido por el pro-ceso industrial.

Mayor rapidez en la colocacin del refuerzo: al llegar a la obra, el acero esta listo para armar los elementos estructurales; de esta manera se optimiza el rendimiento de cuadrillas, equipos y tambin la progra-macin de obra.

Menor posibilidad de prdida de material: en cada unidad de empa-que de acero figurado Gerdau Diaco van identificados cada uno de los elementos estructurales, de acuerdo a la cartilla de aceros; mejorando el control de inventarios y almacenes.

Mayor rentabilidad: disminuye costos fijos en herramienta y mano de obra.

Menor inventario de acero en la obra: Ahorro de espacio, mejora el orden en la obra, el control del material e incluso el flujo de caja del proyecto.

Cumple con las normas de figuracin y con la norma NSR-10.

Todo el acero despachado por Gerdau Diaco cumple con las caractersti-cas de calidad de la norma NTC 2289, adicionalmente el servicio de Corte y Doble garantiza la trazabilidad de todo el proceso, con lo anterior se satisfacen los requisitos y las prcticas de calidad de las obras.

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Barras corrugadas NTC 2289

Barras de acero con ncleo de seccin circular, longitud continua (rec-tas) en cuya superficie existen salientes denominadas corrugas, obteni-das por laminacin en caliente. Los resaltes o estrias se encuentran a lo largo de su eje longitudinal con lo cual se adquiere especial beneficio como refuerzo del concreto y construcciones afines. Los resaltes inhi-ben el movimiento longitudinal relativo de la barra respecto al concre-to que la rodea.

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Caractersticas del producto

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Notas:

(1) La tabla 2 se presenta de manera informativa, las referencias espe-cificadas no son referencias en stock.

(2) La masa mnima en esta ficha de producto corresponde al nominal de la Norma NTC 2289 con una tolerancia de - 6% por metro. En ningn caso el sobrepeso (exceso de masa) de cualquier barra co-rrugada ser causa de rechazo.

(3) Las dimensiones nominales de las barras corrugadas son equivalen-tes a las de las barras lisas que tengan la misma masa nominal.

(4) La barra nmero 10 tiene un rea de seccin transversal equivalente al rea de la seccin transversal de un cuadrado de 11/8 de pulgada.

Figura 1.13 Detalle de la identificacin del alambrn Gerdau Diaco NTC 2289.

Figura 1.12 Detalle de la identificacin de la marca aceros Gerdau Diaco.

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Alambrones corrugados NTC 2289

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Notas:

(A) La resistencia a la fluencia debe determinarse al 0,35% de la de-formacin unitaria y tomando el rea nominal de la barra para el clculo del esfuerzo.

(B) Alargamiento mnimo realizado sobre probeta de 200 mm

(C) Requisito constructivo segn Reglamento de construcciones sismo-rresistentes NSR-10 (C.7.2)

Refuerzo electrosoldado (MALLAS)

Armadura plana conformada por grafiles de acero, dispuestos en forma ortogonal y soldados en todos los puntos de interseccin. Las mallas son

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usadas como refuerzo del concreto en aplicaciones extensivas donde se ne-cesite garantizar la cuanta del refuerzo y alto rendimiento en la construccin.

Figura 1.14 Mallas electrosoldadas en almacenamiento en fbrica.

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captulo 2El proyecto estructural

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CAPTULO 2 / El proyecto estructuralManual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

1. Diseo estructural

De acuerdo con la Norma NSR-10, el diseo estructural debe ser realizado por un ingeniero civil facultado para ese fin, de acuerdo con la Ley. La estructura de la edificacin debe disearse para que posea resistencia y rigidez adecuada ante las cargas mnimas de diseo establecidas en el Re-glamento y debe verificarse adems de que dispone de rigidez adecuada para limitar la deformabilidad ante las cargas de servicio, de tal manera que no se vea afectado el funcionamiento de la edificacin.

En una primera etapa, el diseo se realiza mediante la seleccin del siste-ma estructural, predimensionamiento de los elementos estructurales, de-terminacin de las cargas verticales, efectos ssmicos y dems acciones que acten sobre la estructura.

Figura 2.1 El proceso constructivo es una labor paso a paso, reproduciendo el concreto y el acero lo establecido en los planos de la obra.

El sistema estructural de resistencia ssmica de la edificacin debe clasificarse dentro de uno de los sistemas estructurales establecidos en la Norma a saber: sistema de muros, sistema combinado, sistema de prtico o sistema dual.

El Reglamento NSR-10 define limitaciones en el empleo de los sistemas estructurales de resistencia ssmica en funcin de la zona de amenaza ss-mica donde se encuentre localizada la edificacin, del tipo de material es-tructural empleado (concreto estructural, estructura metlica, mampostera estructural o madera), de la forma misma como se disponga el material en los elementos estructurales segn est en posibilidad de responder ade-cuadamente ante movimientos ssmicos como los esperados por medio

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de su capacidad de disipacin de energa, la cual puede ser especial (DES), moderada (DMO) o mnima (DMI); de la altura de la edificacin y su grado de irregularidad.

La Capacidad de Disipacin de Energa se define para un sistema estructu-ral, un elemento estructural o una seccin estructural, para trabajar dentro del rango inelstico de respuesta sin perder su resistencia. La capacidad de disipar energa se deriva del fenmeno de ductilidad o capacidad de un material para deformarse dentro del rango inelstico sin romperse.

El diseo se lleva a cabo de acuerdo con los requisitos del sistema de resis-tencia ssmica y del material estructural utilizado. Los elementos se deben disear y realizar su despiece de acuerdo con los requisitos para el grado de disipacin de energa establecido en el Reglamento (NSR-10) con lo que se garantiza que la estructura en caso de un sismo, responder con los objetivos de las normas sismo resistentes.

2. Sistemas estructurales

Se denomina sistema estructural el conjunto de elementos tales como mu-ros, columnas, pantallas, vigas y entrepisos que en conjunto cumplen la funcin de soportar las cargas verticales y horizontales.

El Reglamento colombiano reconoce cuatro sistemas estructurales de re-sistencia ssmica, cada uno de los cuales se subdivide segn los tipos de elementos verticales utilizados para resistir las fuerzas ssmicas y el grado de capacidad de disipacin de energa del material estructural empleado.

De acuerdo con el Reglamento, los sistemas estructurales que se recono-cen en Colombia son:

Sistema de muros de carga Es un sistema estructural que no dispone de un prtico esencialmente completo y en el cual las cargas verticales son llevadas hasta la cimentacin por los muros de carga y las fuerzas horizontales son resistidas por muros estructurales o prticos con diagonales.

Sistema de prticosEs un sistema estructural compuesto por un prtico espacial, resistente a momentos, esencialmente completo, no arriostrado, que resiste todas las cargas verticales y las fuerzas horizontales.

Sistema combinadoEs un sistema estructural en el cual las cargas verticales son resistidas por un prtico, resistente a momentos o no, esencialmente completo, y las

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fuerzas horizontales son resistidas por muros estructurales o prticos con diagonales.

Sistema dualEs un sistema estructural compuesto por un prtico espacial, resistente a momentos, esencialmente completo, no arriostrado, que resiste todas las cargas verticales y las fuerzas horizontales.

3. Planos estructurales

Los planos arquitectnicos, estructurales y de elementos no estructurales, que se presenten para la obtencin de la licencia de construccin deben ser iguales a los utilizados en la construccin de la obra, y por lo menos una copia debe permanecer en archivo de la Curadura, departamento administrativo o dependencia distrital o municipal encargada de expedir las licencias de construccin.

A

A

V er C orte A -A

P lano # 7 de 26

D ejar refuerzoA rranque de escalera

De acuerdo con la NSR-10, los planos estructurales deben ir firmados o rotulados, con un sello seco, por un ingeniero civil facultado para tal fin y quien obra como diseador estructural responsable. Los planos estructura-les deben contener como mnimo:

Figura 2.2 Plano estructural de un entrepiso.

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(a) especificaciones de los materiales de construccin que se van a uti-lizar en la estructura, tales como resistencia del concreto, resistencia del acero, calidad de las unidades de mampostera, tipos de morte-ros, calidad de la madera estructural, y toda informacin adicional que sea relevante para la construccin y supervisin tcnica de la es-tructura. Cuando la calidad del material cambie dentro de la misma edificacin, debe anotarse claramente cul material debe usarse en cada porcin de la estructura,

(b) tamao y localizacin de todos los elementos estructurales as como sus dimensiones y refuerzo,

(c) precauciones que se deben tener en cuenta , tales como contrafle-chas, para contrarrestar cambios volumtricos de los materiales es-tructurales tales como cambios por variacin en la humedad ambien-te, retraccin del fraguado, flujo plstico o variacin de temperatura,

(d) localizacin y magnitud de todas las fuerzas de preesfuerzo, cuando se utilice concreto preesforzado,

(e) tipo y localizacin de las conexiones entre elementos estructurales y los empalmes entre los elementos de refuerzo,

(f) el grado de capacidad de disipacin de energa bajo el cual se dise-, el material estructural del sistema de resistencia ssmica,

(g) las cargas vivas y de acabados supuestas en los clculos, y

(h) el grupo de uso al cual pertenece la edificacin.

Segn lo establece el Instituto Americano del Concreto (Requisitos esencia-les para edificios de Concreto reforzado, Basados en ACI 318-02, Interna-cional Publication Series IPS-1), los planos estructurales se deben dividir en planos estructurales generales y planos o listado de detallado y colocacin. Todos los planos deben estar firmados por el ingeniero o arquitecto que ejecut el diseo, y todos ellos deben contener la siguiente informacin:

(a) Nombre del proyecto

(b) Fecha en que se realiz el diseo

(c) Nombre del diseador estructural

(d) Nombre y fecha de la versin del cdigo utilizado en el diseo

(e) Carga viva y dems cargas empleadas en el diseo

(f) Resistencia a la compresin del concreto especificada y la edad a la que se debe ensayar para cada elemento de la estructura

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(g) Resistencia especificada o grado del refuerzo

(h) Cumplimiento de las limitaciones con respecto al uso y ocupacin de los Requisitos esenciales.

La informacin que deben contener los planos estructurales generales incluye:

(1) Cotas completas y claras, de modo que toda la estructura pueda construirse sin necesidad de acudir a otra informacin.

(2) Forma y tamao de todos los elementos estructurales, tales como zapatas, columnas, muros, vigas, viguetas y losas; en plantas, alzados y cortes, o en listados, o combinacin de ellos.

(3) Niveles de la parte inferior de zapatas y muros, pisos y cubierta, y niveles de los soportes para mampostera.

(4) Secciones de los elementos estructurales. Dimetro y dimensin par-cial y total de los flejes. Cantidad de ellos por elemento.

(5) Localizacin y detalles de la junta de construccin

(6) Cantidad o separacin, posicin, forma y tamao de las barras. En algunos casos se presentan como listados separados para columnas, vigas, viguetas y losas.

(7) Localizacin y longitud de todos los empalmes por traslapos

(8) Refuerzo en zonas de confinamiento

(9) Contraflecha de los elementos horizontales como vigas de luces gran-des y voladizos.

(10) Cortes especiales de las conexiones entre elementos mostrando la distribucin del refuerzo requeridos.

(11) Notas generales como:

Resistencia del acero. Si se requiere ms de una resistencia, se debe especificar donde se requiere cada uno de ellas en la estructura.

Resistenciadelconcretoparalosdiferenteselementosestructurales.

Referenciaalosplanosdecolocacinydetallado.

ReferenciaalCdigoconrespectoarequisitosgeneralesdediseo.

Tipodeacabadosobrelassuperficiesdelaslosas.

Certificacionesdelfabricantedelaceroderefuerzo,siserequieren.

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Sedebenusarnotasespecialescuandohayadesviacincon res-pecto a normas y tolerancias reconocidas o cuando se requieran instrucciones especiales por condiciones poco usuales del trabajo.

(12) Diagramas tpicos que muestren la distribucin de barras para todos los elementos de concreto, su soporte, distribucin y espaciamiento.

Los planos o listados de detallado y colocacin se realizan con dos pro-psitos:

(a) Generar detalles a partir de los cuales el constructor, o un proveedor del refuerzo, extracte la informacin necesaria para cortar y doblar el refuerzo.

(b) Obtener los detalles e instrucciones de colocacin requeridas de modo como estn siendo interpretados los planos estructurales ge-nerales. La aprobacin de los planos de colocacin por parte del diseador indica que l acepta esa interpretacin.

4. Memorias estructurales

Los planos estructurales que se presente para obtener Licencia de Cons-truccin deben ir acompaados de la memoria justificada de clculo, fir-mada por el ingeniero que realiz el diseo estructural. En esta memoria se debe incluir una descripcin del sistema estructural usado, y adems deben anotarse claramente las cargas verticales, el grado de disipacin de energa del sistema de resistencia ssmica, el clculo de la fuerza ssmica, el tipo de anlisis estructural utilizado y la verificacin de que las derivas mximas no fueron excedidas. Cuando se use un equipo de procesamiento automtico de informacin, debe entregarse una descripcin de los prin-cipios bajo los cuales se realiza el diseo y los datos identificables tanto de entrada al procesador automtico como de salida

Segn lo establece el Instituto Americano del Concreto (Requisitos esencia-les para edificios de Concreto reforzado, Basados en ACI 318-02, Interna-cional Publication Series IPS-1), el diseador estructural debe documentar todos los pasos del diseo en la memoria de clculos. Esta memoria debe contener, como mnimo, lo siguiente:

(a) Los requisitos generales del proyecto.

(b) La descripcin del sistema estructural empleado.

(c) Cargas empleadas

(d) Calidad, resistencia y normas del fabricante para todos los materiales estructurales.

(e) Justificacin de todos los clculos de diseo.

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(f) Esquemas de disposicin del refuerzo para todos los elementos es-tructurales.

5. Las especificaciones de obra

Para la ejecucin de las obras se requiere establecer de la forma ms clara posible, los procedimientos y metodologas que deben seguirse en los pro-cesos propios de la construccin.

De acuerdo con la Norma NSR, las especificaciones para la Construccin de estructuras de concreto reforzado estn basadas en la Norma ACI 301, que desarrolla los siguientes captulos:

Captulo 1 General

Captulo 2 Materiales para el concreto

Captulo 3 Dosificacin

Captulo 4 Formaletas

Captulo 5 Refuerzo

Captulo 6 Juntas e instalaciones embebidas

Captulo 7 Produccin del concreto

Captulo 8 Colocacin

Captulo 9 Reparacin de defectos superficiales

Captulo 10 Acabado de las superficies de concreto

Captulo 11 Losas

Captulo 12 Curado y proteccin

Captulo 13 Concreto a la vista

Captulo 14 Concreto masivo

Captulo 15 Concreto preesforzado

Captulo 16 Ensayos

Captulo 17 Evaluacin y aceptacin del concreto

Captulo 18 Aceptacin de la estructura

Captulo 19 Apndice A

Estas especificaciones contienen las consideraciones necesarias para reali-zar un proceso de construccin ceido a las prcticas aceptadas especial-mente para el manejo del acero de refuerzo y el concreto.

captulo 3El acero en la obra

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CAPTULO 3 / El acero en la obraManual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

1. Planos estructurales: plantas y despieces

El diseo estructural de una edificacin culmina con la elaboracin de los planos estructurales en los que se establece las dimensiones de los elemen-tos que conforman la estructura y para cada uno de ellos, se encuentra definido el acero de refuerzo, su configuracin, espesor del recubrimiento, dimetro, longitud, ubicacin y longitudes de los traslapos, distribucin de flejes y separacin entre ellos, etc. Cada elemento estructural debe poseer identificacin al igual que debe sealarse su seccin recta y en ella la dis-posicin del refuerzo.

Figura 3.1 - Ilustracin de una planta que contiene el diseo estructural de una placa aligerada apoyada en una estructura aporticada.

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2. Elementos de la cartillas de despiece

Para efectuar la operacin de armado del refuerzo de forma que se cum-plan los requisitos establecidos en los planos que contienen el diseo es-tructural, se realiza la cartilla de despiece que es el recurso mediante el cual se elabora o configura la geometra de las barras para ser colocadas en el lugar establecido en el diseo.

Como ya se mencion, la cartilla de despiece del acero de refuerzo se realiza a partir de la interpretacin de los planos estructurales, razn por la cual quien ejecuta esta labor, debe poseer capacidad para interpretar diversos aspectos relacionados con el diseo y construccin de las estructu-ras de concreto. Resulta ventajoso que en esta etapa se verifiquen diversos aspectos tales como el dimetro del refuerzo, longitudes de corte o doblez, cantidad de varillas y repeticin de elementos, etc.

A partir de una adecuada memoria de las cantidades, ordenada y clasifi-cada, es posible realizar la revisin de esta labor cuando se trata de deter-minar inconsistencias e incongruencias al establecer cuantas del refuerzo.

Es pertinente que quien desarrolle esta labor, posea suficiente criterio y ex-periencia para determinar errores u omisiones en el diseo, de manera que se permitan oportunas correcciones para el normal desarrollo en los trabajos propios del proceso de obra. As, es posible detectar barras no identificadas, elementos estructurales no diseados o sobrantes, cantidad de refuerzo que no cabe dentro del elemento, estribos de dimensiones que no satisfacen los recubrimientos mnimos establecidos en el Reglamento, etc.

Los despieces de algunos elementos contienen la totalidad de la informacin sobre la condicin del refuerzo pero en algunos casos, el diseo seala so-lamente la seccin del elemento dejando al constructor la responsabilidad de establecer el lugar de los traslapos, longitud del refuerzo y disposicin del mismo. En tales casos, se debe calcular la cantidad del refuerzo longitudinal y transversal, preferencialmente con la aceptacin del autor del diseo.

En otros casos se requiere relacionar cantidades de varillas rectas con las que se suplen algunos faltantes o consumos imprevistos que de otra forma podran ocasionar retraso en el normal desarrollo del proceso de armado.

La informacin bsica que contiene un formato para elaborar la cartilla del refuerzo es la siguiente:

ElementoDe acuerdo con el diseo estructural, cada elemento posee una denomi-nacin segn se trate, como por ejemplo: Pilote PL, Caisson CSS, Muro MR, Dado DD, Viga de cimentacin VGC, Zapatas ZP, Viga de amarre

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VGA, Columna CL, Pantalla PT, Vigueta VT, Viga VG, Riostra RO, Viga de escalera VGE, Mnsula MS, Columnetas CLE, etc.

En cada caso, la denominacin se realiza con una numeracin comple-mentaria, no necesariamente de manera secuencial puesto que se trata solo de una forma de identificacin del elemento estructural.

Cantidad de elementosPara cada sector, el diseador agrupa la repeticin de elementos, sealando el nmero de veces que se repite, lo cual est advertido en los planos estruc-turales. Es necesario establecer que solo se debe considerar repeticin cuan-do las condiciones del anlisis estructural pueden soportar tal decisin.

Dimetro de la barraSe acepta, a pesar del uso del sistema mtrico internacional de medidas, que las barras de refuerzo se identifiquen de acuerdo con el nmero de octavos de pulgada del dimetro, tal como se indica a continuacin:

Dimensiones nominales

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Figura 3.2 Barras corrugadas Puede notarse la identificacin en relieve de cada una de ellas.

Para el caso del acero de refuerzo, existe la nomenclatura alternativa en el SI; el nmero de designacin corresponde al dimetro de las varillas expresado en mm, as:

Tabla 3.2 C.3.5.3 -1 NSR -10

DIMENSIONES NOMINALES DE LAS BARRAS DE REFUERZO

Dimetros basados en milmetros

Designacin de la barra(ver nota 1)

Dimensiones nominalesMasa kg/mDimetro

(mm)rea

(mm2)Permetro

(mm)

6 M 6 28,3 18,85 0,222

8 M 8 50,3 25,13 0,394

10 M 10 78,5 31,42 0,616

12 M 12 113,1 37,70 0,887

16 M 16 201,1 50,27 1,577

18 M 18 254,5 56,55 1,996

20 M 20 314,2 62,83 2,465

22 M 22 380,1 69,12 2,982

25 M 25 490,9 78,54 3,851

32 M 32 804,2 100,53 6,309

36 M 36 1017,9 113,10 7,985

45 M 45 1590,4 141,37 12,477

55 M 55 2375,8 172,79 18,638

Nota: La M indica que son dimetros nominales en mm

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LongitudLos planos estructurales establecen la longitud del refuerzo, usualmente expresada en metros, sin ser sta una convencin universal. La longitud debe considerarse de forma parcial cuando se trata de dobleces o ganchos y longitud total para definir la longitud de corte.

FiguracinLas condiciones de diseo sealan la configuracin de las barras de refuer-zo y corresponden a circunstancias singulares de la edificacin. En cada caso, los despieces contenidos en los planos estructurales sealan la forma como debe figurarse cada barra.

Usualmente los elementos estructurales utilizan barras rectas, con gancho de diferente conformacin ya sean en uno o ambos extremos, flejes o es-tribos de acuerdo con la seccin recta del elemento, etc. En algunos casos, la figuracin es especial como en el caso del refuerzo para escaleras, vigas canal o mnsulas, por ejemplo.

La longitud de los ganchos o dobleces puede establecerse de carcter ge-neral o indicarse de forma particular para cada condicin de las barras.

4 barras de L = 4.50 m .25 4 4 4.50 4.25 3 barras de L = 6.00 m 3 6 6.00 42 Flejes de 3/8 L = 1.29 m

.32 .075 .22 42 E.3/8 L= 1.29

Figura 3.3 Ejemplos de varillas de acuerdo con la figuracin en el despiece.

Peso de las barrasComercialmente el peso de la barra determina su costo, razn por la cual, es necesario determinar el peso de cada trozo de barra y de all el peso to-tal a partir del peso nominal ya sealado. La medida del acero de refuerzo se expresa en kg para cada uno de los dimetros.

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3. Ganchos de doblez

Dentro de la mecnica estructural se conoce la importancia y necesidad para que el acero de refuerzo posea el suficiente anclaje de las barras, de forma que se permita que ellas desarrollen el nivel de esfuerzo establecido en el anlisis y diseo estructural. Es base de ese comportamiento consi-derar que una barra no puede deslizarse dentro de la masa del concreto donde se encuentre, para lo cual se dispone de la adhesin, friccin y las corrugaciones de las barras.

Figura 3.4 Ilustracin de la inadecuada configuracin del gancho debido a que no se satisface la curvatura del gancho.

T

Los dobleces del refuerzo conformando ganchos en sus extremos, es el mejor recurso para conseguir el anclaje del refuerzo cuando no es posible extender la barra y desarrollar la transmisin de esfuerzos al concreto. Sin embargo, la gran concentracin de esfuerzos en la superficie interior de la zona inicial del gancho, puede producir deslizamiento de la barra especial-mente si la curvatura del gancho es escasa.

Por tal motivo se recurre al denominado Gancho estndar definido por el Reglamento en los trminos como se explica e indica en las figuras siguien-tes:

Gancho a 180: Doblez de 180 mas una extensin de 4 db, no menor de 65 mm en el extremo libre de la barra

Gancho a 90: Doblez de 90 ms una extensin de 12 db en el extremo libre de la barra.

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Figura 3.5 Definicin de gancho estndar.

Para estribos y ganchos de estriboBarra No 5 (5/8) 16M (16mm) y menores, doblez de 90 mas 6db de extensin en el extremo libre de la barra, o

Barra No 6 (3/4) 20M (20mm) No 7 (7/8) 22M (22 mm), y No 8 (1) 25M (25 mm), doblez de 90 mas una extensin de 12 db en el extremo libre de la barra, o

Barra No 8 (1) 25M (25mm) y menor, doblez de 135 mas una extensin de 6 db en el extremo libre de la barra.

Ganchos ssmicosEn estructuras de capacidad de disipacin de energa moderada (DMO) y especial (DES), deben emplearse ganchos ssmicos con un doblez de 135 o ms, con una extensin de 6db pero no menor de 7.5 cm, que abraza el refuerzo longitudinal dele elemento y se proyecta hacia el interior de la seccin del elemento. En los ganchos suplementarios el doblez en los ex-tremos debe ser un gancho ssmico de 135, o ms, con una extensin de 6db, pero no menor de 7.5 cm, y se permite que en uno de los extremos se utilice un gancho de 90, o ms, con una extensin de 6db.

rb rb 12 b 4b < 6.5 cm

a) Gancho estndar a 180 b) Gancho estndar a 90

6bc) Gancho estndar a 135

6b 6b < 7.5 cm

Figura 3.6 Gancho ssmico.

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4. Dimetros mnimos de doblado

El dimetro de doblado, medido en la cara interior de la barra, excepto en estribos de dimetros N 3 (3/8) 10M (10 mm) a N 5 (5/8) 16M (16mm), no debe ser menor que los valores de la siguiente tabla.

El dimetro de doblado para estribos no debe ser menor que 4db para barras N 5 (5/8) 16M (16mm) y menores. Para barras mayores que N 5 (5/8) 16M (16mm), el dimetro de doblado debe cumplir con lo esti-pulado en la tabla siguiente.

5. Doblado

Todo el refuerzo debe doblarse en fro, a menos que el profesional faculta-do para disear permita otra cosa.

Ningn refuerzo parcialmente embebido en el concreto puede doblarse en la obra, excepto cuando as se indique en los planos de diseo o lo permita el profesional facultado para disear.

Figura3.7 Varillas con ganchos estndar a 180.

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6. Elaboracin de las cartillas de refuerzo

A partir de los planos estructurales, se procede a la elaboracin de las de-nominadas cartillas de refuerzo ya sea para contabilizar el peso del acero de refuerzo como base para la negociacin o compra, o como fundamen-to para la realizacin de los pedidos a la empresa que suministra el refuerzo figurado.

El esquema siguiente seala un ejemplo elemental de una cartilla de re-fuerzo:

Figura 3.8 Ejemplo de la elaboracin de la hoja de pedido del acero de acuerdo con el respectivo despiece.

7. Proceso de figuracin

El proceso de figuracin en planta, permite elaborar con la mejor calidad y el estricto cumplimiento de las normas, las configuraciones que se requieren en las obras. Para tal efecto se utilizan recursos de maquinaria especializada, robots, bancos y cizallas que facilitan la ejecucin de cualquier configura-cin con precisin sin importar el grado de complejidad.

Figura 3.9 Equipo especializado para figuracin en planta. Figura 3.10 Producto final del proceso de figurado en planta.

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Como ya se mencion, los dobleces establecidos en la norma NSR exigen radios de curvatura para los ganchos estndar que obliga seguir un patrn de dimensiones preestablecidas.

8. Transporte

Las barras de acero se llevan a la obra mediante camiones cuya plataforma o planchn debe ser de longitud suficiente para que albergar varillas hasta de 12.00 m de largo. Se debe impedir que las varillas sobresalgan del ca-min. Preferiblemente deben ir amarradas por paquetes o estibas.

Figura 3.11 Planchn para el transporte del acero a la obra.

9. Recepcin en obra

El recibo de obra debe hacerse siguiendo la gua que establece las ca-ractersticas de las barras: Longitud, dimetro, figuracin. Al momento de descargar, las varillas no deben arrastrarse sobre el pavimento. Se debe preparar con anticipacin el lugar donde se almacenarn las varillas antes de su utilizacin. Preferencialmente la descarga debe hacerse de forma lateral al camin, colocando cuartones para resbalar sobre ellos las barras.

Figura 3.12 Proceso apropiado del vaciado del hierro desde el camin para evitar que las barras de acero deterioren su superficie.

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10. Almacenamiento

Las barras de acero, una vez lleguen a la obra, se deben almacenar de manera que resulte fcil encontrar la barra deseada. Para tal fin se debe uti-lizar un sistema de almacenamiento que facilite la clasificacin y garantice el cuidado de las barras antes de su utilizacin.

El lugar de almacenamiento debe establecerse con mucho juicio, no solo en cuanto a la facilidad de almacenamiento o consumo, como tambin en cuan-to no cause efectos sobre la estabilidad de los terrenos donde se encuentre.

Figura 3.13 Colapso de una excavacin por causa del almacenamiento del refuerzo en la berma.

El almacenamiento debiera ser una actividad de mucha importancia en la obra puesto que con ello se logran mejorar rendimientos y proteccin de las varillas. Las barras deben almacenarse en anaqueles de probada capacidad de carga, verstiles, con cubierta, suficientemente largos y con soportes para que las barras ni sobresalgan ni se caigan y queden en contacto con el suelo.

Figura 3.15 Las barras de acero no pueden quedar expuestas a la intemperie largos periodos de tiempo puesto que por ser el acero un material que tiende a recuperar oxgeno de la atmsfera, fcilmente se corroen.

Figura 3.14 No puede permitirse que sobre las barras colocadas debajo de la placa a vaciar, caiga sobre ellas

lechada de concreto.

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La barras deben almacenarse clasificadas por longitudes y dimetros de forma que sea fcil y expedita la localizacin, identificacin y retiro de cualquier varilla. Conviene que el acero tenga aireacin y se encuentre bajo cubierta para con ello evitar ciclos de humedecimiento y secado que generan corrosin, an antes del uso del refuerzo.

11. Colocacin del refuerzo

El refuerzo debe colocarse con precisin y asegurarse y amarrarse debida-mente antes de vaciar el concreto para evitar el desplazamiento dentro de las tolerancias aceptadas por la Norma.

Figura 3.16 Detalle colocacin y amarre del refuerzo.

12. Tolerancias

La tolerancia para d y para el recubrimiento de concreto en elementos sometidos a flexin, muros y elementos sometidos a compresin debe ser la siguiente:

Excepto que la tolerancia para la distancia libre al fondo de las cimbras debe ser menos de 6 mm. Adems, la tolerancia para el recubrimiento tampoco debe exceder menos de 1/3 del recubrimiento del concreto espe-cificado en los planos de diseo y especificaciones del proyecto.

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La tolerancia para la ubicacin longitudinal de los dobleces y extremos del refuerzo debe ser de 5 cm, excepto en los extremos discontinuos de las mnsulas o cartelas donde la tolerancia debe ser de 1.3 cm y en los extremos discontinuos de otros elementos donde la tolerancia debe ser 2.5 cm.

Figura 3.17 Ilustracin del armado de columnas en las que se aprecian las zonas de confinamiento cerca de los nudos inferior y superior.

13. Estribos o flejes

Son elementos de refuerzo que cumplen mltiples funciones como per-mitir que a travs de ellos se disponga en su posicin el acero de refuerzo longitudinal. En vigas son el recurso para soportar esfuerzos cortantes y de torsin, adems del confinamiento que producen cuando se disponen a poca distancia entre s.

Figura 3.18 Prctica inadecuada de figuracin en obra por no respetar los dimetros mnimos de doblado (NSR-10 C.7.2).

66


Es a travs de los flejes que se define el recubrimiento del refuerzo para controlar fenmenos como la corrosin.

Durante el proceso constructivo, es mediante los estribos o flejes que las varillas longitudinales mantienen su posicin de forma inalterable.

Los flejes o estribos deben apoyarse mediante distanciadores o sopor-tes colocados dentro de la formaleta para con ello garantizar los recubri-mientos especificados. En el Captulo siguiente se detalla su fabricacin, uso y desempeo.

14. Refuerzo longitudinal o principal

El refuerzo longitudinal o principal corresponde al que se coloca tanto abajo como arriba de forma continua o fraccionada de acuerdo con las condiciones de apoyo y de las derivadas de la mecnica estructural del elemento.

El acero longitudinal se coloca como recurso para reforzar al concreto en lugares donde los esfuerzos de flexin, traccin y compresin lo exigen, de acuerdo con el anlisis y diseo estructural lo establezcan. Las barras se combinan de diferente dimetro para ajustarse al rea requerida del diseo pero tratando de utilizar solo barras de dimetros cercanos entre s. Conviene que la distribucin del refuerzo sea simtrica con relacin a un eje vertical del elemento.

Para dar continuidad al acero a lo largo del elemento estructural sea viga, vigueta o columna, se realizan los traslapos o empalmes que solo se pue-den realizar en lugares especificados y su tamao depende del dimetro de la barra en consideracin.

Las normas establecen el nmero mnimo o mximo de barras que pueden colocarse en una seccin.

Se seala que para garantizar que el concreto pueda colocarse, las barras deben estar espaciadas como mnimo el db, 2.54 cm o 1.33 veces el tama-o mximo del agregado.

Cuando el refuerzo paralelo se coloque en dos o ms capas, las barras de las capas superiores deben colocarse exactamente sobre las capas inferio-res, con una distancia libre entre capas no menor de 2.5 cm.

En columnas reforzadas con espirales o estribos, la distancia libre entre barras longitudinales no debe ser menor de 1.5 db, ni de 4 cm.

La limitacin de distancia libre entre barras tambin se debe aplicar a la distan-cia libre entre un empalme por traslapo y los empalmes o barras adyacentes.

67


15. Refuerzo de reparticin

Algunos elementos estructurales requieren un refuerzo mediante el cual se garantiza la distribucin de las cargas a lugares adyacentes al punto de aplicacin. En tales casos, se utiliza refuerzo continuo en cada una de las direcciones.

16. Refuerzo para control de la retraccin y temperatura

La retraccin y la temperatura causan esfuerzos que deben resistirse a tra-vs de acero de refuerzo cuya cuanta (k) no debe ser menor de 0.0014, el cual no puede colocarse con una separacin mayor de 5 veces el espesor de la losa, ni 45 cm. Este refuerzo puede distribuirse cerca de la cara su-perior o inferior de la losa, o puede colocarse entre las dos caras segn se considere apropiado para las condiciones especficas.

Figura 3.19 Proceso de armado de una placa maciza sobre el terreno previamente preparado. Ntese los separadores para garantizar la posicin del refuerzo.

captulo 4Detalles del refuerzo

71

CAPTULO 4 / Detalles del refuerzoManual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

Tabla 4.1 Dimensiones nominales de las barras de refuerzo comerciales en ColombiaDimetros basados en pulgadas

Designacin de la barra (ver nota 2)

Dimetro en

pulgadas


(mm)rea (mm 2)

Permetro (mm)

N 2 1/4" 6,4 32 20,0 0,250

N 3 3/8" 9,5 71 30,0 0,560

N 4 1/2" 12,7 127 40,0 0,994

N 5 5/8" 15,9 199 50,0 1,552

N 6 3/4" 19,1 284 60,0 2,235

N 7 7/8" 22,2 387 70,0 3,042

N 8 1" 25,4 510 80,0 3,973

N 10 1 - 1/4" 32,3 819 101,3 6,404

N 11 1 - 3/8" 35,8 1006 112,5 7,907

Nota: El N de la barra indica el nmero de octavos de pulgada del dimetro

Tabla 4.2 Dimensiones nominales de las barras de

refuerzo comerciales en Colombia




(mm)rea (mm2)

Permetro (mm)

7.5 M 7.5 44,18 23,6 0,347

8 M 18 50,27 25,1 0,395

8.5 M 8.5 56,75 26,7 0,445

9 M 9 63,62 28,3 0,499

9.5 M 9.5 70,88 29,8 0,556

11 M 11 95,03 34,6 0,746

12 M 12 113,10 37,7 0,888

15 M 15 176,71 47,1 1,387


Tabla 4.2 Dimensiones nominales de las barras de

refuerzo comerciales en Colombia




(mm)rea (mm2)

Permetro (mm)

7.5 M 7.5 44,18 23,6 0,347

8 M 18 50,27 25,1 0,395

8.5 M 8.5 56,75 26,7 0,445

9 M 9 63,62 28,3 0,499

9.5 M 9.5 70,88 29,8 0,556

11 M 11 95,03 34,6 0,746

12 M 12 113,10 37,7 0,888

15 M 15 176,71 47,1 1,387


72


Tabl

a 4.

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dive

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bina

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s de

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129,

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61,

924,

267,

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038

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244,

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0313

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57,3

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101,

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565,

6810

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30,9

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,80

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206,

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29

103,

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4014

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56,1

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7228

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123,

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46,4

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4817

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72

134,

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73

CAPTULO 4 / Detalles del refuerzoManual del acero Gerdau Diaco para construcciones sismo resistentes

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Manual Sismoresistencia 2012

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