TEMA 14: ANCL A NCLA A J E Y ADHERENCIA A DHERENCIA
Grupo Gr upo de Constr Construcc ucción ión Unive niversida rsidade de da Co Coruña ruña
HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO I HORMIGÓ
TEMA 14 – 14 – – ADHERENCIA ADHERENCIA Y ANCL AJ E
CURSO 2007/2008
HAP I – I – 2007/2008 2007/2008
1. Introd ntroducción ucción.. Métodos de anclaje anclaje
Hipótesis básica en HAP: correcta transferencia de tensiones entre hormigón y acero Anclaje: garantizar la transferencia en los extremos, sin peligro para el hormigón Tratamiento como estado límite: 1.
Norma EHE: se considera dentro del estudio de regiones D (artículos 24 y 40), sin otra consideración particular
2.
Normas EH-91 y EH-93: estado límite último
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1. Introd ntroducción ucción.. Métodos de anclaje anclaje
La pérdida de anclaje puede llevar al colapso de la estructura Posibles fallos de anclaje: 1.
Rotura de la adherencia ⇒ deslizamiento (barras lisas, hormigón de baja resistencia, anclaje insuficiente)
2.
Rotura del hormigón (barras corrugadas y hormigón de baja resistencia)
3.
Rotura a tracción de la armadura
TEMA 14 – 14 – – ADHERENCIA ADHERENCIA Y ANCL AJ E
HAP I – I – 2007/2008 2007/2008
1. Pla Plantea nteamiento miento bá básico sico
Adherencia y rozamiento rozamiento –
Armaduras pasivas
–
Armaduras activas pretesas pretesa s (pequeñas unidades)
Sistemas mecánicos –
Armaduras activas postesas postesa s
–
Armaduras pasivas (atados (atado s y barras grandes)
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2. Anclaje por adherencia de a. pasivas
Adherencia y rozamiento –
Armaduras pasivas
–
Armaduras activas pretesas (pequeñas unidades)
Sistemas mecánicos –
Armaduras activas postesas
–
Armaduras pasivas (atados y barras grandes)
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2. Anclaje por adherencia de a. pasivas
Formas de actuación de la adherencia:
1.
Contacto – –
2.
Adhesión química entre hormigón y acero Sólo válido hasta que se produce el mínimo deslizamiento
Rozamiento – –
Combinación de rugosidad en el acero y presiones transversales Valor del coeficiente. de rozamiento: entre 0,3 y 0,6
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2. Anclaje por adherencia de a. pasivas 3.
Acuñamiento – – –
–
Acuñamiento del hormigón entre resaltos de barras corrugadas Parámetro fundamental: relación entre altura de resalto (a) y separación (c ). a/c demasiado grande: posible deslizamiento del hormigón por encima de los resaltos a/c demasiado bajo: formación de bielas comprimidas y tirantes ⇒ fisuras
Óptimo: 0,057 > a/c >0,062 (ASTM)
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2. Anclaje por adherencia de a. pasivas
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2. Anclaje por adherencia de a. pasivas
Norma: UNE 36068
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2. Factores que influyen en la adherencia 1.
Materiales Acero: – –
–
Ligera oxidación ⇒ favorable (rugosidad) Oxidación fuerte ⇒ desfavorable (formación de capas no adherentes) Diámetro de barra ⇒ mayor adherencia para diámetros menores
Hormigón: –
–
Mecanismos de bielas y tirantes ⇒ influencia de la resistencia del hormigón
Importante: compensación entre estados tensionales de hormigón y acero ⇒ limitación de la carga en el acero
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2. Factores que influyen en la adherencia 2.
Geometría: posición de las barras dentro de la pieza (EHE, artículo 69) –
Posición I (adherencia buena): para las armaduras que durante el hormigonado forman con la horizontal un ángulo comprendido entre 45º y 90º o que en el caso de formar un ángulo inferior a 45º, están situadas en la mitad inferior de la sección o a una distancia igual o mayor a 30 cm de la cara superior de una capa de hormigonado.
–
Posición II (adherenci a deficiente): para las armaduras que, durante el hormigonado, no se encuentran en ninguno de los casos anteriores
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2. Factores que influyen en la adherencia
La posición II y los grupos horizontales favorecen la formación de bolsas de lechada
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2. Factores que influyen en la adherencia 3.
Tipo de solicitación –
Solicitaciones cíclicas: reducción de la calidad de la adherencia
–
Influencia de las compresiones transversales: favorecen el anclaje
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2. Determinación experimental de adher.
Ensayo de arrancamiento simple (pull-out test )
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2. Determinación experimental de adher.
Ensayo de arrancamiento modificado
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2. Determinación experimental de adher.
Ensayo de adherencia por flexión (ensayo de la viga): UNE-EN ISO 10080:2005
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2. Longitud de anclaje
Longitud de anclaje en prolongación recta φ f yd As f yd T = = lb ≥ u τ bm π φ τ bm 4τ bm
u = perímetro
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2. Longitud de anclaje en tramos rectos
Tensión media de adherencia (Art. 32.2 EHE2008, UNE 10080:2005) – Diámetros
inferiores a 8 mm: τ bm ≥ 6.88 MPa
– Diámetros
entre 8 mm y 32 mm (inc.): τ bm ≥ 7.84 − 0.12φ MPa
– Diámetros
superiores a 32 mm: τ bm ≥ 4.00 MPa
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2. Longitud de anclaje en tramos curvos
Las tensiones normales a la barra generan fuerzas de rozamiento = u τ bm r dθ + μ dN ⎫⎪ d σ s 4τ bm μ σ r (θ ) ⇒ − = ⎬ s d θ φ As σ s dθ = dN ⎪⎭ As dσ s
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2. Longitud de anclaje en tramos curvos
Solución de la ecuación diferencial para patillas de anclaje compuestas por arcos de circunferencia: σs =
10 r τ bm e μθ − 1 φ
(
)
Hipótesis de tensión en acero igual a la resistencia de cálculo, y cálculo de la relación con la longitud de anclaje para barra recta: σ s = f yd
⎫ ⎪ φ f yd ⎪ lb τ bm = ⇒ = = Ψ lb ⇒ s = r α = Ψ α lb = ξ lb r ⎬ 0.4α 4 lb ⎪ 2.5 ( e − 1) μ ≈ 0, 4 ⎪ ⎭
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2. Longitud de anclaje en tramos curvos
Conclusión: los anclajes curvos de radio r y arco reducen la longitud de anclaje necesaria
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2. Longitud de anclaje en la EHE2008
Longitud básica de anclaje 1. Posición I: lbI = mφ ≥ 2
f yk 20
φ
(f yk en MPa, φ en mm) 2.
Posición II: lbII = 1.4mφ ≥ 2
f yk 14
φ
(f yk en MPa, φ en mm)
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2. Longitud de anclaje en la EHE2008
Longitud básica de anclaje Resistencia característica del hormig ón (MPa)
m B400S B400SD
B500S B500SD
25
1.2
1.5
30
1.0
1.3
35
0.9
1.2
40
0.8
1.1
45
0.7
1.0
≥50
0.7
1.0
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2. Longitud de anclaje en la EHE2008
Longitud neta de anclaje lb , neta = lb β
β σ sd
As As,real
σ sd f yd
lb β
As As , real
Factor de reducción Tensión de trabajo de la armadura Armadura necesaria por cálculo Armadura realmente existente
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2. Longitud de anclaje en la EHE2008
Límites inferiores de la longitud neta : – – –
10 ; 20 cm; la tercera parte de la longitud básica de anclaje para barras traccionadas y los dos tercios de dicha longitud
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2. Longitud de anclaje en la EHE2008
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2. Longitud de anclaje en la EHE2008
Diámetros de doblado
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2. Disposición de armadura en apoyos 1.
Decalaje por cortante (Art. 44) ⎛ ⎞ 1 V su ( cotgθ + cotgα )⎟⎟ sd = z ⎜⎜ cotgθ 2 V ⎝
rd
Simplificación habitual (conservadora): s d ≈ d
⎠
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2. Disposición de armadura en apoyos 2.
Prolongación de la armadura de flexión (EHE 69.5.1): deberá continuarse hasta los apoyos al menos 1/3 de la armadura necesaria para resistir el máximo momento positivo, en el caso de apoyos extremos de vigas, y al menos 1/4 en los intermedios.
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2. Disposición de armadura en apoyos 3.
Anclaje en apoyos: esta armadura se prolongará a partir del eje de apoyo en una magnitud igual a la correspondiente longitud neta de anclaje.
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3. Anclaje con elementos añadidos (EC-2)
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3. Anclaje con elementos añadidos (EC-2)
Parámetro básico de estudio: fuerza máxima a anclar por barra T d = As f yd
Capacidad de anclaje de una placa: F Rd ,u = Aco f cd
A c0
A c
Ac Ac 0
≤ 3,3 f cd Ac 0
superficie de la placa superficie de hormigón cobaricéntrica con Ac0 y de su misma forma geométrica
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3. Anclaje con elementos añadidos (EC-2)
Las superficies A c deben limitarse para quedar dentro de la superficie de hormigón y no superponerse:
A c0 NO
A c
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4. Empalme de armaduras
Función del empalme: asegurar la transmisión de fuerzas de una barra a otra A evitar, por ser puntos de discontinuidad No colocar empalmes en zonas fuertemente solicitadas Distanciar los centros de los empalmes al menos una longitud igual a lb
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4. Empalme por solapo
Colocación de una barra junto a la otra, con separación máxima 4 También es función de la distancia transversal entre empalmes Longitud de solapo: ls = α lb , neta
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4. Empalme por soldadura
A tope por resistencia: sin aportación de material
A tope por arco eléctrico: con aportación de material
Por solapo con cordones: ≤ 25 mm, en tramos sin curvatura y sin sobreespesar más del 10%
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4. Empalme por medios mecánicos
Manguitos de compresión: posicionadores
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4. Empalme por medios mecánicos
Manguitos de tracción-compresión: roscados, con rellenos de aleación y prensados
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4. Empalme por medios mecánicos
Manguitos de tracción-compresión: roscados, con rellenos de aleación y prensados
