Apuntes - Acero de Refuerzo

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  • ACERO DE REFUERZO

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    Acero de Refuerzo

    CONCRETO REFORZADO

    El concreto reforzado es un material de construcci n ideado para que lacombinaci n de acero y concreto trabajen como una unidad estructural, con lo quese aprovechan de la mejor manera posible las propiedades de cada uno de estosmateriales.

    El acero y el concreto trabajan juntos exitosamente porque:

    Al endurecerse el concreto se contrae y aprisiona firmemente al acero de refuerzocuando en esta unidad estructural se aplican cargas los dos materiales actancomo si fuera uno solo. Esta fuerza de sujeci n se conoce como adherencia

    El concreto protege al acero de refuerzo contra la corrosin . Al espesor deconcreto que existe sobre el acero se le conoce como recubrimiento. El concretoes un buen aislante que protege al refuerzo de la prdida de resistencia, debido aaltas temperaturas como en el caso de un incendio.

    Resistencia a laCompresin .

    Resistencia a laTensin

    Costo

    ACERO DE REFUERZO Muy alta Muy alta Muy alto

    CONCRETO Alta Muy baja Bajo

    Es labor del diseador producir un elemento estructural econ mico. Necesitarestudiar la estructura bajo las cargas posibles, cargas que definan en dn de sepresentan los esfuerzos de tensin , comprensi n y cortante, as como su cantidado valor. Utilizar en su diseo concreto que soporte los esfuerzos de compresin yuna pequea cantidad de acero (relativamente costoso) para soportar losesfuerzos de tensin .

    ACERO DE REFUERZO

    Existen 3 tipos de aceros de refuerzo, definidos por su Lmite Plstico (Fyp) obien Lmite de Fluencia (Fy), es decir, el punto de fatiga en el cual despus deaplicada una carga, el material ya no se recupera siguiendo la Ley de Hook.

    Los 3 aceros mencionados son de: Lmite de Fluencia = 2,320 kg/cm2 llamadocomnmente acero normal, de Lmite de Fluencia 4,200 kg/cm2, llamado acero dealta resistencia o AR-42 y de Lmite de Fluencia 6,000 kg/cm2, llamadocomercialmente AR-80. Es prctica aceptada que el costo unitario del acero de

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    refuerzo contenga el porcentaje necesario de traslapes, dobleces, ganchos yalambre para sujetar el refuerzo en su sitio antes y despu s del vaciado delconcreto.

    ALAMBR N

    Se denomina com nmente como alambr n al acero de refuerzo que se usaprincipalmente para tomar esfuerzos de tensi n diagonal, se fabrica en aceroFy=2,320 kg/cm2 y se forman las varillas lisas de 6.4 mm de di metro. Estrestringido a usarse en estribos, conectores de elementos compuestos y comorefuerzo para tomar esfuerzos cortantes por fricci n.

    ALAMBRE RECOCIDO

    Se utiliza para amarrar entre si las varillas, es normalmente alambre del #18 y seutilizan 30 kg por tonelada colocada. No tiene funcin e structural.

    CONCRETO REFORZADO

    Consiste en un elemento estructural de acero que se asocia al concreto paraabsorber esfuerzos que ste, por s solo sera incapaz de soportar.

    Cabe mencionar que el rea m xima de acera ser igual al 75% de lacorrespondiente falla balanceada. (Cuando el acero llega a su esfuerzo de fluenciay el concreto simult neamente ha sufrido su m xima deformacin 0 .0003 encompresin ).

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    MATERIALES

    A. El acero de refuerzo deber satisfacer los requisitos especificados de losproyectos respectivos, as como los sea lamientos que a ste respecto sehacen en las especificaciones generales de construccin e n vigor fijadas por laDireccin General de Normas.

    B. La procedencia del acero de refuerzo deber ser de un fabricante aprobadopreviamente por el Instituto, generalmente los proveedores surten el acero entramos de 9 a 12 metros.

    C. Cada remesa de acero de refuerzo recibida en la obra deber considerarsecomo lote y estibarse separadamente de aqu l cuya calidad haya sido yaverificada y aprobada.Del material as estibado, se tomar n las muestras necesarias para efectuarlas pruebas correspondientes (1 varilla por cada 10 toneladas contenidas en unlote), siendo obligacin de l contratista cooperar para la realizacin d e dichas

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    pruebas, permitiendo al Instituto el libre acceso a sus bodegas o almacn pa rala obtenci n de las muestras. E caso de que los resultados de las pruebas nosatisfagan las normas de calidad establecidas, el material ser rechazado.

    D. El material de refuerzo deber llegar a la obra libre de oxidacin , exceso degrasa, quiebres, escamas, hojaduras y deformacin en su secci n.

    E. El acero de refuerzo deber a lmacenarse clasific ndolo por di metros y gradosbajo cobertizo coloc ndolo sobre plataformas, polines u otros soportes que loprotegern contra la oxidacin .

    F. Se colocarn separadores entre cada una de las capas sobre puestas de aceroa una distancia tal que el acero no sufra deformaciones excesivas.

    G. Cuando por haber permanecido un tiempo considerable almacenado, el acerode refuerzo se encuentra oxidado o deteriorado, se deber n hacer nuevamentepruebas de laboratorio para que el Instituto decida si acepta o se desecha.

    H. Cuando se determine por el laboratorio que el grado de oxidaci n es aceptable,la limpieza del polvo de xido deber hacerse por medio de procedimientosmec nicos abrasivos (chorro de arena o cepillo de alambre).

    I. El mismo procedimiento deber seguirse para limpiar el acero de lechadas oresiduos de cemento o pintura antes de reanudar los colados. Siempre deberevitarse la contaminaci n del acero de refuerzo con sustancias grasas y endado caso que sto ocurra se remover con solventes que no dejen residuosgrasos.

    J. En resumen siempre deber garantizarse la adherencia entre el acero derefuerzo y el concreto.

    Requ isitos de Corrugaci n

    Varill anmero #

    EspaciamientoMax. Promedio

    en mm.

    Altura MnimaPromedio en

    mm.

    Distancia Maximaentre extemos de

    corrugacionestranversales

    (cuerda) en mm.

    3 6.7 0.4 3.64 8.9 0.5 4.95 11.1 0.7 6.16 13.3 1.0 7.38 17.3 1.3 9.7

    10 22.3 1.6 12.212 26.7 1.9 14.8

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    DOBLADO DE VARILLA

    A. Con el objeto de proporcionar al acero la forma que especifique el proyecto, lasvarillas de refuerzo de cualquier di metro se doblarn en fro.

    B. Cuando expresamente lo autorice el Instituto las varillas podr n doblarse encaliente cuidando que la temperatura no exceda de 200 C, la cual sedeterminar por medio de l pices del tipo fusi n. Se exigir que el enfriamientosea lento, resultado del proceso natural, derivado de la p rdida de calor porexposicin a l medio ambiente.

    C. No se permitir e l calentamiento de varillas torcidas o estiradas en fro.

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    GANCHOS Y DOBLECES

    A menos que el proyecto y o el Instituto indiquen otra cosa, los dobleces yganchos de anclaje se sujetar n a las disposiciones del ACI, debiendo cumpliradem s los siguientes requisitos.

    1. En estribos, los dobleces se harn a lrededor de un perno qe tenga un di metroigual o mayor a 2 veces el di metro de la varilla.

    2. Los ganchos de anclaje deben hacerse alrededor de un perno que tenga undi metro igual o mayor a 6 veces el di metro de la varilla.

    3. En el anclaje de estribos se debern e specificar los tamao s, espaciamientos,ubicaci n y tipos de estribos a emplear. Al disea r el anclaje se deber pe rmitirun margen para asegurar que los extremos del gancho del estribo est n bienconfinados en el concreto.

    4. En las varillas mayores de 2.5 cm. de di metro, los ganchos de anclajedebern ha cerse alrededor de un perno = o mayor a 8 veces el di metro de lavarilla.

    5. Es importante que mientras se efect a el doblado de la varilla la aplicaci n dela fuerza sea continua y uniforme.

    6. No permitir e l reenderezado y desdoblado de varilla.

    7. Con los ganchos se remata el extremo de la varilla =a 40 di metros.

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    JUNTAS DE ACERO DE REFUERZO

    A. Todas las juntas en el acero de refuerzo se har n por medio de traslapescon una longitud = a 40 di metros de la varilla que resulte de mayordi metro entre las 2 empalmadas, salvo indicacin de lo contrario.

    Los empalmes no deben hacerse en las secciones de m ximo esfuerzo,salvo indicacin de lo contrario y tomando en cuenta las precaucionesdebidas, tales como aumentar la longitud de traslape o usar como refuerzoadicional estribos en toda la longitud y alrededor de dicho traslape.

    B. En ning n caso deber traslaparse ni soldarse m s del 50% del acero derefuerzo en una misma secci n.

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    SOLDADURA

    1. En caso de que se especifiquen juntas soldadas a tope, stas se efectuarn deacuerdo a las normas del American Welding Society buscando que seansiempre capaces de desarrollar un esfuerzo tal a tensi n igual a 125% de laresistencia de fluencia especificada para el acero de refuerzo en el proyecto.Estas capacidades ser n controladas por medio de las pruebas fsicas yradiogr ficas que el Instituto se ale.

    2. En todos los casos se requerir e l precalentamiento del metal base a 50grados centgrados para evitar agrietamiento de los puntos de soldadura alalinear la junta por soldarse. Generalmente el precalentamiento se hace conuna llama oxiacetiln ica teniendo cuidado de que la elevacin de latemperatura sea uniforme y que la flama aplicada aproximadamente a 2 nocontamine los biseles correspondientes.

    3. La soldadura de los elementos deber efectuarse de acuerdo con lo indicadoen el croquis adjunto, se puede observar que la varilla deber tener un corte a30 grados en ambos extremos a soldar y la separacin en tre ambas varillas nopodr ser mayor a 4 mm.

    4. Las juntas en una misma barra no podr n estar m s cercanas de otra en unalongitud equivalente a 40 di metros, midi ndose dicha distancia entre losextremos m s pr ximos de las varillas.

    5. Se realizarn e x menes radiogr ficos para evaluar bulbos de soldaduraseleccionados de manera aleatoria probando un 10% de total de los bulbos ( areserva de establecer un distinto porcentaje mediante un acuerdo entre cliente

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    y contratista). Las radiografas se podrn ha cer mediante radiaci n X oGama, siempre que los requisitos mnimos de calidad se satisfagan.

    6. El estado superficial de las soldaduras y material base adyacentes ser tal queno puedan quedar ocultas indicaciones de discontinuidad que confunden laimagen radiogr fica, si esto sucede procederse al esmerilado de la superficiehasta alcanzar condiciones adecuadas para la correcta interpretacin de losresultados.

    COLOCACI N DEL ACERO DE REFUERZO

    A. El acero de refuerzo deber colocarse firmemente y mantenerse fijo durante elcolocado del concreto de la secci n.

    B. La distancia mnima de centro a centro entre 2 varillas paralelas debe ser de2.5 veces su di metro si se trata de secciones circulares y de 3 veces ladimensin d iagonal si trata de secci n cuadrangular. En todo caso, laseparaci n mnima de las varillas no podr ser menor que 1.5 veces el tama om ximo del agregado, debi ndose dejar un espacio apropiado con el objeto deque se pueda pasar el vibrador a trav s de ellas.

    C. Una vez que est terminado el armado, el Instituto proceder a efectuar larevisin correspondiente, siendo responsable de su aprobaci n para procesaral colado.

    D. El acero que estar soportado directamente en el suelo deber apoyarse enbloques que garanticen su apoyo y le den recubrimiento necesario al aceromismo. Los apoyos podrn ser de concreto (pollos), madera (pedacera), metal(silletas) o pl sticos. Las varillas recubiertas con alguna protecci n(galvanizada, ep xicos) deber n soportarse sobre material igualmenteprotegido.

    E. Las varillas paralelas a la superficie exterior de un miembro quedar nprotegidas por recubrimiento de concreto, de espesor no menor a su di metropero en ningn caso ser menor a 2.5 cm, al colocarse deber n hallarse libresde oxidaci n, tierra, aceite o cualquier otra sustancia extraa , para l cualdebern limpiarse de acuerdo al procedimientos que indique el Instituto.

    F. La malla electrosoldada para losas de firme deben extenderse 10 cm dentrodel concreto del otro extremo. La malla debe ser soportada adecuadamentepara que guarde perfectamente su posici n.

    G. Todos los traslapes deben hacerse de acuerdo al proyecto. Los anclajesmec nicos son aceptados. Se recubrirn igual que la varilla (galvanizada o conep xico).

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    TOLERANCIA

    A. La suma de las discrepancias medidas en la direccin de l refuerzo con relacinal proyecto, en las losas, zapatas, muros, trabes y vigas, no ser mayor de 2veces el di metro de la varilla, ni m s de 5% del peralte efectivo. En columnasrige la misma tolerancia pero referida a la mnima dimensi n de su secci ntransversal.

    B. En los extremos de las trabes y vigas, la tolerancia anterior se reduce a unavez el di metro de la varilla.

    C. La posicin de l refuerzo de zapatas, muros, cascarones, trabes y vigas, sertal que no reduzca el peralte efectivo d, ni reduzca el recubrimiento en m sde 0.5 cm, en columnas rige la misma tolerancia pero referida a la mnimadimensin de su secci n transversal.

    D. El espesor de recubrimiento del acero de refuerzo en cualquier miembroestructural, no diferirn de l proyecto en m s de 5 cm.

    E. La separaci n del acero de refuerzo de las losas, zapatas, muros ycascarones, respetando el n mero de varillas en un faja de 1m de ancho, nodiferir d e la del proyecto, es m s de 1 cm m s 1/10 de S siendo S laseparaci n fijada.

    F. La separaci n del acero de refuerzo en trabes y vigas, considerando lostraslapes, no diferir de la del proyecto en m s de 1 cm m s el 10% de dichaseparaci n, pero siempre respetando el n mero de varillas y su di metro de talforma que permita pasar el agregado grueso.

    G. Todas las partidas ahogadas en concreto como son: acero de refuerzo, anclas,placas, camisas, tubera, ductos, marcos met licos o cualquier otra , debenestar firmemente soportados y sujetados para que a la colocaci n del concretono sufran algn deterioro o desplazamiento.

    H. En toda tubera, camisa de tubos, penetraciones, drenaje de piso o conductos,se deber revisar que no existan obstrucciones a lo largo del conducto, quefsicamente se encuentra en buenas condiciones y que estn p rotegidos en susextremos para evitar la introducci n de mortero o concreto.

    MALLA ELECTROSOLDADA

    La malla electrosoldada est ndar se fabrica en hojas y rollos con alambres lisos,formando cuadros de 6x6 (15.24 x 15.24 cm.)

    Las normas fijan un lmite el stico de 3,900 kg/cm2, para el alambre de aceroestirado en fro. Los alambre que la forman deben ser lisos y se consigue la

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    adherencia mediante el anclaje que proporcionan los transversales, se deberrecalcar que los alambres grabados o corrugados no mejoran la adherencia.

    La oxidaci n de la malla, al igual que en las varillas mejora la adherencia pero nodebe ser tan alta que disminuya el peso de la malla por debajo del 6% indicado.

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    APLICACIONES EN LAS QUE CONVIENE UTILIZAR MALLA LAC

    1. Losas planas, sobre todo las continuas de un solo sentido y clarossensiblemente iguales.

    2. Losas de cascar n de una sola curvatura para cubiertas o cimentaciones.3. Pisos industriales de concreto.4. Pavimentos de concreto para calles, carreteras y aeropuertos.5. Tubos de concreto.6. Todo tipo de precolados.7. Muros de concreto.8. Recubrimiento de elementos de acero estructural con concreto.9. Reparaci n de estructura daada.10. Refuerzo para pisos de terrazas.11. Tanques y albercas.

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    Facultad de IngenieraU N A MPrecios Unitarios

    Precio: ACE1 (Ton)Habilitado y Armado de Acero de Refuerzo en Cimentaci n Resistencia Normal Fy=4200 kg/cm2 del No. 5 Diam. 5/8"

    T Clave Descripcin Unidad Costo Cant / Rend Parcial Total

    Cap. 1 Material

    E 8600 Varilla Fy = 4,200 kg/cm2 #5 (5/8") Ton 5,890.00 X 1.113000 6,555.57

    E 8205 Alambre Recocido No. 18 Kg 7.90 X 30.000000 237.00

    6,792.57

    Total Mater ial 6,792.57$

    Cap. 2 Mano de Obra

    E 0620 Cuadrilla C (1 Fierrero + 1 Ayte.) Jor 242.41 X 4.166600 1,010.03

    1,010.03

    Total Mano d e Obra 1,010.03 / 0.240000 4,208.44$

    Cap. 3 Herramienta

    2 HER Herramienta Manual % 0.05 X 4,208.44 210.42

    210.42

    Total Mano d e Obra 210.42$

    Costo Directo 11,211.43$

    33.00% Costo Indirecto 3,699.77$ 14,911.20$

    10.00% Utilidad 1,491.12$ 16,402.32$

    Precio Unitar io 16,402.32$

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    Facultad de IngenieraU N A MPrecios Un itarios

    Precio: MALL1 (M2)Habilitado y Armado de Malla de Acero de 6 x 6 - 10/10 en pisos

    T Clave Descripcin Unidad Costo Cant / Rend Parcial Total

    Cap. 1 Material

    E 0600 Malla Electrosoldada 6x6 - 10/10 m2 9.50 X 1.113000 10.57

    E 8205 Alambre Recocido No. 18 Kg 7.90 X 30.000000 237.00

    247.57

    Total Material 247.57$

    Cap. 2 Mano de Obra

    E 0420 Cuadrilla D (1 Alba il + 2 Peones) Jor 342.00 X 0.006666 2.28

    2.28

    Total Mano d e Obra 2.28 / 150.000000 0.02$

    Cap. 3 Herramienta

    2 HER Herramienta Manual % 0.05 X 0.02 0.00

    0.00

    Total Mano d e Obra 0.00$

    Costo Directo 247.59$

    33.00% Costo Indirecto 81.70$ 329.29$

    10.00% Utilidad 32.93$ 362.22$

    Precio Unitar io 362.22$