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Nombre: Manuel Felipe Gaitán Jiménez

Tema Asignado: Capítulo C.7. – Detalles del Refuerzo

1. Ganchos Estándar

Es un elemento estructural de acero, el cual tiene dos variantes:

Con un doblez de 90° más una extensión de 12d en el extremo libre de la barra.

Con un doblez de 180° más una extensión de 4d, pero no menor de 65mm en el extremo libre de la barra.

Debe cumplir también con las siguientes especificaciones técnicas:

Para las barras No. 5 y menores, deben llevar doblez de 90° más 6d de extensión libre.

Para las barras No. 6, 7 y 8, deben llevar doblez de 90° más 12d de extensión libre.

Para las barras No. 8 y menores, deben llevar doblez de 135° más 6d de extensión libre.

Para estructuras con disipadores de energía moderada o especial, deben emplearse ganchos sísmicos con un doblez de 135° o más, con una extensión de 6d. Éstos son definidos en el capítulo C.2.2.

2. Diámetros Mínimos de Doblado

Sus respectivos dobleces están relacionados con el diámetro interno de doblado, esto por sencillez en la medición. Éstos dependen de la capacidad del acero sin romperse y de la prevención de

aplastamiento del concreto dentro del doblez.

El diámetro de doblado no debe ser menor que los valores de la Tabla C.7.2., a excepción de las barras No. 3, 4 y 5.

En Estados Unidos, es frecuente el uso del doblez mínimo de 4d. Para barras mayores de No. 5, se deben tomar los valores descritos en la Tabla C.7.2. Por otro lado, para las barras No. 5 o menores, el diámetro de doblado no debe ser menor a 4d.

Para el refuerzo electrosoldado de alambre liso o corrugado, los diámetros mínimos de doblado permitidos se encuentran en, la NTC 4002 (ASTM A82M) y NTC 1907 (A496M). Además, su diámetro interior de doblado no debe ser menor a 4d para alambre corrugado de 7.1mm de diámetro, y 2d para los demás diámetros.

3. Doblado

Todo refuerzo debe doblarse en frío, salvo contadas excepciones de diseño.

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Se hace necesario en ocasiones, doblar las barras encontradas enbebidas en el concreto. Estos dobleces requieren te autorización previa para su diseño.

Según los ensayos C.7.2. Y C.7.3., las barras de refuerzo de Grado 280 y 420 pueden doblarse y enderezarse en frio hasta 90°. Si se presentan fallas, se debe calentar el acero hasta los 820°C, procurando no afectar al concreto (a veces se requiere un sistema de protección). Si una barra es quebrada durante el proceso, ésta puede empalmarse por traslapo.

4. Condiciones de la Superficie del Refuerzo

Se ha comprobado, por medio de investigaciones, que una cantidad normal de óxido aumenta la adherencia de las barras de refuerzo corrugado.

Justo cuando se coloca el concreto, el refuerzo no debe ser contaminado por elementos de reducción de adherencia.

Se debe corroborar, mediante la NTC o ASTM, si es adecuado el uso de óxido y/o escamas en refuerzos (excepto para acero preesforzado).

5. Colocación del Refuerzo

El refuerzo debe estar, adecuadamente apoyado en el encofrado para prevenir desplazamientos. En las vigas, el refuerzo debe estar apoyado en el fondo del encofrado por medio de apoyos. Además, el refuerzo debe estar totalmente fijado.

En la ACI 117, se encuentran diferentes tolerancias para la altura total y la fabricación de barras dobladas y estribos. La altura total está directamente

relacionada con la resistencia a flexión y a cortante del elemento. A continuación, se describe el grado de tolerancia para la altura total (d):

La tolerancia para la ubicación longitudinal de dobleces debe ser 50mm. Para los extremos discontinuos de las ménsulas, debe cumplir con que sea de 13mm. Finalmente, para extremos discontinuos de otros elementos debe ser de 25mm.

Si el refuerzo es continuo o anclado sobre el vano, y éstos tengan una longitud menores a 3m (empleados en losas), el refuerzo se puede doblar desde un punto superior a uno inferior.

Solamente para la fabricación del refuerzo electrosoldado de alambre, la soldadura de puntos puede ser usada (a excepción de una autorización del diseñador).

6. Límites del Espaciamiento del Refuerzo

El objetivo de ésta implementación, es permitir que el concreto fluya libremente entre las barras y el encoframiento, sin crear hormigueo.

La distancia mínima libre entre barras paralelas debe ser de 1d, pero no menor a 25mm. Cuando estas barras paralelas tengan dos o más capas, deben colocarse justamente por encima de las capas inferiores, con una distancia libre no menor a 25mm.

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Para elementos a compresión con estribos o espirales, la distancia libre debe estar entre 1.5d y 40mm.

En muros y losas, la separación del refuerzo principal para flexión no debe ser mayor a 3 veces el espesor del muro o losa, ni de 450mm. Para losas en dos direcciones, ésta no debe ser mayor a 2 veces su espesor.

Si se emplean paquetes de barras, éstas deben ser amarradas con alambre, para permanecer en una posición adecuada (vertical u horizontal). Solamente se pueden hacer paquetes con barras No. 11 o menores, para construcción de edificios. Las formas tradicionales de empaquetamiento son: triangulares, cuadradas o en L (con 3 o 4 barras). Cabe anotar que los paquetes de barras deben estar adentro de los estribos. Para elementos a flexión, la separación debe ser de 40d entre barras.

El espacio entre el centro y el extremo de los tendones a cada elemento no debe ser menor de 4d para torones o 5d para alambres. Para concretos de 28MPa o más, el espaciamiento (medido de centro a centro) debe ser de 45mm para torones y 50mm para torones de 15.2mm de diámetro nominal.

El espaciamiento libre entre ductos horizontales, debe ser de 1.33 veces el tamaño máximo del agregado grueso, pero no menor de 25mm. Además, se permite la agrupación de ductos de postensado, si el concreto fluye bien.

7. Protección de Concreto para el Refuerzo

- Concreto construido en sitio (no preesforzado)

El recubrimiento debe cumplir con las siguientes condiciones:

a. Un recubrimiento de concreto menor de 75mm, para concreto colocado contra el suelo y expuesto a él.

b. Un recubrimiento de concreto menor de 50mm (barras No. 6 a 18) y menor de 40mm (barras No. 5, alambre MW200 o MD200), para concreto expuesto a suelo o a la intemperie.

c. Para losas, muros y viguetas, un recubrimiento de concreto menor de 40mm (barras No. 14 y 18) y menor de 20mm (barras No. 11 o menores), para concreto no expuesto al suelo o a la intemperie.

d. Para vigas y columnas, un recubrimiento de concreto menor de 40mm (armadura principal, estribos y espirales), para concreto no expuesto al suelo o a la intemperie.

e. Para placas delgadas y cáscaras, un recubrimiento de concreto menor de 20mm (barra No. 6 y mayores) y menor de 13mm (barras No. 5, alambre MW200 o MD200, y menores), para concreto no expuesto al suelo o a la intemperie.

- Concreto construido en sitio (preesforzado)

El recubrimiento debe cumplir con las siguientes condiciones:

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a. Un recubrimiento de concreto menor de 75mm, para concreto colocado contra el suelo y expuesto permanentemente a él.

b. Un recubrimiento de concreto menor de 25mm (paneles de muros, losas y viguetas) y menor de 40mm (otros elementos), para concreto expuesto a suelo o a la intemperie.

c. Para concretos no expuestos a la intemperie ni en contacto con el suelo, se tiene un recubrimiento de concreto menor a: 20mm (losas, muros y viguetas); 40mm (refuerzo principal en vigas y columnas); 25mm (estribos y espirales en vigas y columnas); 10mm (barra No. 5, alambre MW200 y MD200 y menores, para losas plegadas o cáscaras); 1d (otros refuerzos en losas plegadas o cáscaras).

- Concreto prefabricado

El recubrimiento debe cumplir con las siguientes condiciones:

a. Para un concreto expuesto al suelo o a la intemperie, se tiene un recubrimiento de concreto menor a: 40mm (barras No. 14 y 18, tendones preesforzados mayores de 40mm, para paneles de muros); 20mm (barras No. 11 y menores, tendones preesforzados de 40mm o menores, alambres MW200 y MD200 y menores, para paneles de muros); 50mm (barras No. 14 y 18, tendones preesforzados 40mm, para otros elementos); 40mm (barras No. 6 al 11, tendones preesforzados

mayores a 16mm hasta 40mm, para otros elementos); 30mm (barras No. 5 y 16, tendones preesforzados menores a 16mm y alambres MW200 y MD200 menores 16mm, para otros elementos).

b. Para un concreto no expuesto al suelo o a la intemperie, se tiene un recubrimiento de concreto menor a: 30mm (barras No. 14 y 18, tendones preesforzados mayores de 40mm, losas, muros y viguetas); 20mm (tendones preesforzados de 40mm o menos, para losas, muros y viguetas); 16mm (barras No. 11 y menores, alambre MW200 y MD200 y menores, para losas, muros y viguetas); 10mm (estribos y espirales, para vigas y columnas); 20mm (tendones de preesforzado, para losas plegadas o cáscaras); 16mm (barras No. 6 y mayores, para losas plegadas o cáscaras); 10mm (barras No. 5 y menores, alambre MW200 y MD200 y menores, para losas plegadas o cáscaras

Para los paquetes de barras, el recubrimiento de concreto mínimo, no debe ser menor que el diámetro equivalente del paquete, ni tampoco mayor a 50mm. Para concreto construido contra el suelo y con permanente exposición, debe ser de mayor de 75mm.

Para protección frente a la corrosión, se recomienda un recubrimiento de concreto no menor de 50mm para muros y losas, y no menor de 65mm para otros elementos.

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8. Detalles especiales del refuerzo para columnas

Para las barras dobladas por cambio de sección, la pendiente de la parte inclinada de una barra no debe exceder de 1 a 6 con respecto al eje de la columna. Además, las partes de las barras superiores e inferiores de la zona de doblez, deben ser paralelas al eje de la columna. También se debe dar un soporte horizontal (1,5 veces la componente horizontal de la fuerza inclinada de la barra) a la barra doblada por medio de estribos transversales, espirales u otros, con separación no mayor de 150mm.

Para los núcleos de acero, se debe considerar una capacidad de transferencia de carga de máximo o igual al 50% del esfuerzo total de compresión en el núcleo de acero.

9. Conexiones

En las conexiones de vigas y columnas, se debe confinar los empalmes del refuerzo. Su confinamiento se debe hacer mediante concreto exterior, estribos cerrados o espirales interiores.

10. Refuerzo transversal para elementos a compresión

En ocasiones se requiere de un diseño especial para crear un refuerzo transversal, en donde se puede usar alambre liso o corrugado, de diámetro MW25 o MD25 o mayor, como estribos o espirales.

- Si se cuentan con espirales

El diámetro mínimo del refuerzo debe ser de 10mm, siempre y cuando la columna tenga un recubrimiento de 40mm o más y que el concreto tenga una resistencia de 21MPa o más.

El tamaño tradicional de los espirales es de 10, 13 y 16mm para material laminado en caliente o en frio (liso o corrugado). Nunca menor a 10mm.

El espaciamiento libre entre hélices de la espiral no debe exceder de 75mm ni ser menor de 25mm.

El anclaje de la espiral debe constatar de 1,5 vueltas adicionales

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de la barra o alambre en cada uno de sus extremos.

Existen los siguientes métodos de empalme:

- Si se cuentan con estribos

Todas las barras diseñadas a compresión deben quedar rodeadas por estribos transversales. El ángulo incluido permisible, es de 90 a 135°, exceptuando la presencia de barras a 150mm.

A continuación se tienen los requerimientos:

11. Refuerzo transversal para elementos a flexion

Se pueden estudiar más a fondo algunos detalles de esta sección en el reglamento ACI 318.

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Para refuerzos a compresión en vigas, se deben emplear estribos confinados.

Para vigas y columnas, sometidos a esfuerzos de flexion o torsion, se deben emplear estribos cerrados o espirales alrededor del refuerzo de flexion. Los estribos cerrados se deben formar de una sola pieza o con empalme por traslapo Clase B (longitud de traslapo de 1,3L), o también, mediante anclajes.

12. Refuerzo de retraccion y temperatura

Dicho refuerzo debe localizarce perpendicular al refuerzo principal (menos fisuraciones y más fijación).

El refuerzo corrugado apto para el diseño, debe cumplir con lo siguiente:

El refuerzo de retraccion y temperatura debe tener una separación menor a 5 veces el espesor de la losa, ni de 450mm.

Los tendones deben ser diseñados para que soporten un esfuerzo promedio de compresión mínima de 0,7MPa; su espacimiento no debe ser mayor a 1,8m. Además, si su espaciamiento supera los 1,4m se debe colocar refuerzo adherido

adicional de retracción y temperatura, entre los tendones del borde de la losa.

13. Requisitos para la integridad estructural

Para estructuras construidas en obra, se debe cumplir: