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Concreto Armado 1

Detalles del Refuerzo

El diseño de una estructura de CA es más que simplemente proporcionar los elementos para que sean capaces de soportar, con una seguridad razonable, los esfuerzos provenientes del análisis.

Un análisis y diseño estructural elaborados son insuficientes. Es necesario reflejar los resultados en los planos, con abundancia de detalles.

Para reforzar correctamente una estructura de CA el diseñador debe tener un claro conocimiento de su comportamiento, que va más allá de la simple formulación de las ecuaciones de equilibrio y compatibilidad.

El detallado de una estructura debe incorporar todo

el proceso mediante el cual, el diseñador, concibió

cada parte o elemento de la estructura para que se

comporte satisfactoriamente y de manera segura

bajo las cargas de servicio y eficientemente cuando

se vea sometida a cargas o deformaciones últimas

que la lleven a la zona de comportamiento no lineal.

Funciones o Propósitos del Refuerzo1) Resistir los esfuerzos de tracción. En el diseño por

resistencia, solemos asumir que el concreto circundantees incapaz de tomar tracciones.

2) Asegurar que los anchos de grieta, bajo condiciones de servicio, no excedan de ciertos límites. Debe recordarse que el refuerzo, dentro de los límites prácticos de economía, no puede prevenir el agrietamiento, solo lo controla.

3) Prevenir el agrietamiento excesivo producio por la retracción y los cambios de temperatura restringidos.

Funciones o Propósitos del Refuerzo

4) Proveer fuerzas de compresión cuando el concreto solo no puede resistir los esfuerzos actuantes.

5) Restringir el pandeo de las armaduras en compresión (estribos).

6) Proveer confinamiento al concreto en las zonas de esfuerzos de compresión altos de vigas, columnas, nudos.

La Norma de Concreto especifica una serie de detalles mínimos asociados con la colocación de las armaduras de refuerzo en el concreto.

Muchos de estos detalles provienen de la experiencia constructiva y están relacionados con los espaciamientos máximos y mínimos del refuerzo de acero así como con los recubrimientos mínimos de concreto necesarios para proteger a las armaduras.

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Las múltiples funciones de los refuerzos

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colapso de un aula de la UNA en el sismo de 1974

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Edificios aporticados prefabricados

Edificios prefabricadosEstribos deficientes. Mala habilitación del fierro

Ductos y cajas para instalaciones eléctricas. Del muro de concreto no quedó nada

Ductos y cajas para instalaciones eléctricas. Del muro de concreto no quedó nada

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Agrietamiento por mal detallado del refuerzo

Recubrimiento de concreto para el refuerzo

a ) Protección del refuerzo de acero contra agentes externos tales como la humedad.

Cuando el concreto está expuesto a condiciones externas “agresivas” tales como la presencia de fuentes externas de cloruros provenientes de la aplicación de productos anticongelantes, agua de mar, rocío del agua de mar, agua salobre, aguas servidas, suele ser necesario incrementar los recubrimientos de concreto.

Ccuando las condiciones de exposición son agresivas no resulta suficiente incrementar los recubrimientos, en estos casos la calidad del concreto y su impermeabilidad son decisivos para una adecuada protección del refuerzo.

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Corrosión severa en las Armaduras

Volados Expuestos a la brisa marina

Falta de recubrimiento Falta de recubrimiento

Cangrejera en una vigueta de aligeradoCangrejeras y falta de recubrimiento

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Recubrimiento de concreto para el refuerzo

b) Protección del refuerzo contra el fuego.

El concreto protege al acero de la acción directa de las altas temperaturas que se pueden alcanzar en un incendio. Cuando mayor sea el recubrimiento de concreto, mayor será el tiempo de exposición a las altas temperaturas que puede soportar el acero.

Recubrimiento de concreto para el refuerzo

. c) Adherencia entre el acero y el concreto.

Un adecuado recubrimiento permite que se desarrollen plenamente los esfuerzos de adherencia entre el acero y el concreto.

Recubrimientos insuficientes pueden conducir a fallas prematuras de adherencia.

En general un recubrimiento con un espesor equivalente por lo menos al diámetro de las barras de refuerzo, suele ser suficiente para la adherencia.

Anclaje del refuerzo???

Falta de recubrimiento , mala calidad del concreto

Recubrimiento de concreto para el refuerzo

.

d) Facilidad de colocación del concreto:

Los recubrimientos mínimos permiten que el concreto fluya fácilmente alrededor de las barras.

Si los recubrimientos son muy pequeños es posible que el concreto no llene completamente el espacio comprendido entre las barras y las superficies libres del elemento.

Recubrimiento de concreto para el refuerzo

. Norma de Concreto Armado

Recubrimientos mínimos para condiciones “normales” de exposición y para elementos vaciados en sitio.

Para elementos prefabricados en planta y para los preesforzados, la Norma contiene disposiciones específicas.

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7 cm

NPT

NFZ

NPT2

4 ó 5 cm 2 cm

Concreto en contacto con el suelo

φ 5/8” ó menos = 4 cmφ 3/4” ó más = 5 cm

Recubrimientos mínimos para muros

Recubrimientos mínimos en zapatas

NPT

NFZ

7 cm Mín.

H

Concreto vaceado contra el suelo

NPT: Nivel piso terminadoNFZ: Nivel fondo de zapata

Recubrimientos mínimos en losas aligeradas

Armadura de temperatura y retracción

h

Mínimo 2 cm

Recubrimiento 2 cm

Recubrimientos mínimos en losas macizas armadas en una o dos direcciones

Mínimo 2 cm

Mínimo 2 cm

h

Recubrimientos mínimos en vigas

4 cm

4 cm

4 cm

Vigas peraltadas

2 cm

2 cm

Vigas chatas

Falta de recubrimientos.

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Recubrimientos mínimos en columnas

4 cm

4 cm

4 cm4 cm

4 cm

2.5 cm

2.5 cm

Muros de Soga

15 cm ó menos

Recubrimientos en columnas y soleras delgadas (elementos de confinamiento))

Espaciamiento del Acero de Refuerzo

Necesidad de garantizar el flujo del concreto fresco dentro de los espacios libres entre las barras y entre estas y el encofrado, de tal modo que no se generen “cangrejeras” en el concreto.

Asegurar la adherencia entre las barras y el concreto. Si las barras de una capa están poco espaciadas, puede sobrevenir una falla de adherencia que se manifiesta con una hendidura (split) a lo largo del concreto a la altura de la capa de refuerzo.

grietas de adherencia

Espaciamiento entre armaduras de refuerzo

Barras ubicadas unasobre la otra

Ubicación inaceptable

db

No menos de 1"

Espaciamiento no menor que db ni 1”, ó 1 3 veces el máximo tamaño del agregado grueso

Espaciamientos mínimos en armaduras de vigas

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EMPALMES TRASLAPADOS

Espaciamiento no menor de 1.5 db ni 4 cm o 1.3 veces el máximo tamaño del agregado grueso.

Espaciamientos mínimos en columnas

Para losas y muros, se especifica un espaciamiento máximodel refuerzo.

Asegurar un agrietamiento mejor distribuido y evitar que grandes porciones de concreto se queden sin ningún refuerzo.

En losas, también ayuda a prevenir la falla por punzonamiento que podría producirse en presencia de cargas concentradas en zonas pequeñas de la losa.

hf

S ≤ 3 hfS ≤ 0.45 m

Refuerzo principal por flexión

Espaciamiento entre armaduras de refuerzo

- Espaciamiento Máximos

Asegurar un agrietamiento mejor distribuido y evitar que grandes porciones de concreto se queden sin ningún refuerzo.

Paquetes de Barras

Paquetes de Barras

Esta agrupación es conveniente cuando existe congestión del refuerzo.

Se supone que las barras agrupadas actúan como una unidad, es decir el paquete equivale a una barra cuya área es la suma de las áreas de las barras que lo conforman.

Los paquetes deben alojarse en las esquinas de estribos cerrados.

El recubrimiento y espaciamiento libre debe basarse en el diámetro equivalente de una barra ficticia cuya área sea igual al área del paquete, sin embargo el recubrimiento mínimo no necesita ser mayor de 5 cm o 7 cm para el caso de elementos vaciados contra el suelo y en contacto con él permanentemente.

Cuando el espaciamiento y recubrimiento se basen en el diámetro de barra db, se calculará el diámetro equivalente con un área igual al área total del paquete.

Tamaño máximo de las barras = # 11Máximo número de barras = 4

Los paquetes deben alojarse en las esquinas de estribos cerrados

Paquetes de barras.

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Tolerancias en la Colocación del RefuerzoLa armadura debe colocarse con precisión, respetando los recubrimientos especificados en los planos de estructuras así como los espaciamientos mínimos y detalles.

La armadura debe asegurarse para que durante el vaciado no se produzcan desplazamientos.

Las tolerancias indicadas en la Norma se aplican a los elementos en flexión, elementos en compresión y muros.

Tolerancias en la colocación del refuerzo ???

Tolerancias en la colocación del refuerzo ???

Se recupera la fe en la humanidad

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Diámetros Mínimos de Doblado del Refuerzo

Los factores principales que controlan los diámetros mínimos de doblado de las barras de refuerzo, tienen que ver con la capacidad (ductilidad) del acero de doblarse sin romperse o rajarse y con la necesidad de prevenir el aplastamiento del concreto dentro del doblez.

En barras longitudinales En estribos y amarras

Gancho a 90db

dbGancho a 180

Diámetro de doblez

db

Gancho a 90 Gancho a 135

db

Diámetros mínimos de doblez

Tamaño de la barra

Barras longitudinales

Estribos y amarras

#3, #4, #5 6 db 4 db

#6, #7, #8 6 db 6 db

#9, #10, #11 8 db --

#14, #18 10 db --

Ganchos Estándar Gancho estándar de 90 y 180 grados para las barras longitudinales de refuerzo y de 90 y 135 grados para los estribos.

Tienen mucha importancia en el anclaje del refuerzo.

Gancho estándar en barras longitudinales Gancho estándar en estribos

Para que el gancho clasifique como estándar, debe tener un diámetro interno de doblez igual al diámetro mínimo, además de una porción recta.

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Peralte efectivo (d) en elementos en flexión

El peralte efectivo - d – se define como la distancia desde la fibra extrema en compresión de la sección hasta el centroide de la armadura en tracción.

El peralte efectivo aparece en muchas de las fórmulas para el análisis y diseño de secciones de concreto armado en flexión y cortante.

Mn

)2

( )( adfyAsjdTMn −==

Peralte efectivo, para flexión positiva en una sección con armadura en una sola capa.

d ≈ h – 6 (cm) d’≈ 6 cm

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Peralte efectivo, para flexión positiva en una sección con armadura en dos capas.

d ≈ h – 8 ó h – 9 (cm) d’≈ 6 cm

Se ha supuesto que toda la armadura longitudinal trabaja al mismo esfuerzo. Esta última suposición suele ser válida cuando la sección alcanza su resistencia de diseño, en este caso normalmente todo el acero de tracción estará en fluencia.

Peralte efectivo, para un aligerado convencional.

d ≈ h – 3 (cm) d’≈ 3 cm

Losas Macizas armadas en una dirección

d ≈ h – 3 (cm)