Escuela Politécnica Nacional
Nombre: Pamela Castillo Curso: Civ. Fecha: 26/04/2014
ADHEENC!A " ANC#A$E% En elementos de concreto reforzado es necesario que exista adherencia entre el concreto y las barras de refuerzo, de manera que ambos materiales estén íntimamente ligados entre sí. Si no hay adherencia, el comortamiento del elemento ya no es el mismo.
. !ig ".# ".#efue efuerz rzo o adhe adheri rido do
#efue efuerz rzo o $ibr $ibre e
Cuando el refuerzo esta adherido los esfuerzos en el acero varían a lo largo del elem elemen ento to,, ya que que son son r%c r%cti tica came mente nte ro roor orci cion onal ales es a la magn magnit itud ud del del momento &exionante. En cambio, en el segundo caso el esfuerzo en el acero es constante a lo largo del claro, ya que, como las barras est%n libres, el elemento se comorta como un arco atirantado y no como una viga. En este caso es necesario anclar mec%nicamente las barras en los extremos del elemento or medio de lacas u otros disositivos adecuados. Se mencion' que en elementos con refuerzo adherido, los esfuerzos varían a lo largo de las barras de refuerzo. Para que ueda ocurrir esta variaci'n, es necesario que se transmitan esfuerzos del refuerzo al concreto, como uede verse si se analiza un diagrama de cuero libre de un tramo de una barra.
Por e&em'lo: En la (gura se muestra el diagrama de cuero libre de una orci'n de la barra de la (g ". $a fuerza de tensi'n en el extremo de la derecha es mayor que en el extremo de la izquierda, orque ahí es mayor el momento &exionante, ara establecer el equilibrio, deben existir fuerzas distribuidas en su suer(cie, que son originadas or esfuerzos de adherencia, u, entre el concreto y el acero. $os $os esfuer esfuerzos zos de adher adherenc encia ia se rese resenta ntan n en los elemen elementos tos de concr concreto eto reforzado or dos causas) $a necesidad de roorcionar ancla*e adecuado ara barras. •
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$a variaci'n de fuerzas en éstas debido a la variaci'n del momento a lo largo del elemento.
$as barras de refuerzo deben estar ancladas en el concreto a ambos lados de la secci'n donde se requieran, de manera que ueda desarrollarse en ellas el esfuerzo requerido.
E&em'lo) +na barra anclada en una masa de concreto, su*eta a una fuerza -(gura ./0. Para que se conserve el equilibrio, al actuar esta fuerza deber%n desarrollarse esfuerzos de adherencia en la suer(cie de la barra. Se considera un esfuerzo uniforme romedio, u, equivalente a la variaci'n real de la adherencia. Partiendo de consideraciones de equilibrio uede establecerse la siguiente exresi'n)
1onde) db 2 di%metro de la barra Ldes 2 longitud de la barra que enetra en el concreto f, 2 esfuerzo a desarrollar en el acero
u 2 esfuerzo de adherencia romedio 1ese*ando u resulta)
Si se conoce el esfuerzo de adherencia 3ltimo, u,, la longitud, Ld, necesaria ara desarrollar, el esfuerzo de &uencia del acero, fy, uede calcularse con la exresi'n
A(herencia en )e*i+n% $os esfuerzos de adherencia en &exi'n ueden calcularse te'ricamente.
Considérese una viga con momento &exionante variable y dos secciones a-a y b-b searadas entre sí una distancia 4x. $as fuerzas que act3an en el elemento de viga de longitud 4x, si se suone que el concreto no resiste tensiones. $as fuerzas de tensi'n en la barra en las secciones a5a y b-b se ueden calcular con las ecuaciones)
$a siguiente ecuaci'n indica que si la variaci'n del momento es alta -es decir, cuando la fuerza cortante es grande0 los esfuerzos de adherencia también ser%n altos.
Sin embargo su validez es relativa, ya que la distribuci'n de esfuerzos es m%s comle*a. 6un en orciones de una viga donde el momento es constante y or tanto la fuerza cortante es nula, de manera que los esfuerzos de adherencia de acuerdo con la ecuaci'n también serían nulos, cuando existe grietas se resentan esfuerzos de magnitudes considerables, la magnitud de los esfuerzos no es constante ya que entre grieta y grieta el concreto resiste esfuerzos de tensi'n. El cambio de esfuerzos en el acero roduce necesariamente esfuerzos de adherencia.
Naturale,a (e la a(herencia% $a adherencia o resistencia al deslizamiento tiene su origen en los fen'menos siguientes) 6dhesi'n de naturaleza química entre el acero y el concreto. !ricci'n entre la barra y el concreto, que se desarrolla al tender a deslizar la rimera. 6oyo directo de las corrugaciones de las barras sobre el concreto que las rodea. • •
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El rimer fen'meno se resenta cuando los esfuerzos son eque7os del orden de "8 a /" 9g:cm / . Cuando la adhesi'n química se rome entran a actuar los otros dos mecanismos siendo el alastamiento del concreto el m%s efectivo que la fricci'n lo que queda demostrado al observar el desrendimiento de las varillas sin corrugaciones, en el momento del desrendimiento el concreto est% sometido a una serie de esfuerzos comort%ndose como un reciiente de ared delgada.
;ediante este desrendimiento se observan dos tios de falla) $a rimera se roduce cuando los esfuerzos en el acero sueran los esfuerzos del concreto, en la secci'n menor se formaran grietas que ocasionaran la erdida de adherencia. El esaciamiento y el recubrimiento de las varillas cumle un ael imortante. •
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$a segunda falla se resenta cuando entre el concreto y las corrugaciones falla or alastamiento o desrendimiento con el consecuente deslizamiento del refuerzo.
#on-itu( (e Ancla&e o Desarrollo (el re.uer,o% $a longitud de ancla*e hace referencia a la longitud necesaria ara que se desarrolle la adherencia concreto5acero. Se de(ne como longitud de ancla*e como la longitud de la varilla de acero que se requiere embeber en concreto ara garantizar el desarrollo de su resistencia de dise7o a artir de una determinada secci'n crítica. $a longitud de ancla*e deender% de las características de la barra) di%metro ubicaci'n y recubrimiento y del concreto que la rodea) normal o ligero. •
#on-itu( (e Ancla&e en arillas (e acero a tensi+n% $os factores que afectan a la longitud de ancla*e se resentan en la siguiente ecuaci'n)
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#on-itu( (e Ancla&e en arillas (e acero a com'resi+n% $a longitud de ancla*e a comresi'n es mayor que la longitud de ancla*e a tensi'n ues el concreto no resenta ra*aduras que resentan una distribuci'n irregular de esfuerzos. 6dem%s arte de la secci'n se transmite or alastamiento del concreto en el extremo de la varilla. Para establecer la longitud a comresi'n rimero se establece la longitud b%sica de ancla*e y osteriormente esta se ve afectada or los factores que son alicables a cada caso.
$as ecuaciones ueden multilicarse or los siguientes factores)
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Factor de corrección por exceso de refuerzo: Si el refuerzo es mayor que el requerido, la longitud b%sica de ancla*e se odr% A s requerida multilicar A s provista Factor de corrección por refuerzo transversal: Si las varillas est%n su*etas or refuerzo transversal esiral de di%metro no menor a -":8<0 y con aso menor que "= cm o or estribos de di%metro no menos que el >8 y esaciados a menos de "= cm, centro a centro, la longitud b%sica de ancla*e la longitud b%sica de ancla*e odr% ser multilicada or =.?@.
$a longitud de ancla*e a comresi'n en ning3n caso ser% menor que /= cm.
A!EA!EN3 $as grietas se resentan en el concreto en forma inevitable cuando se excede su resistencia a la tensi'n, or lo tanto lo que se busca es tan solo limitar el ancho de éstas. Para evaluar el ancho de las grietas se uede usar la exresi'n rouesta or Aergely5$utz)
Es de notar que el esfuerzo ermisible fs2 =.B fy en lugar del valor real del esfuerzo en el acero s'lo es alicable a estructuras normales. 1ebe tomarse
recauciones ara estructuras exuestas a climas muy agresivos, tales como instalaciones químicas o estructuras ortuarias. En el caso de usar aquetes de barras como refuerzo el ancho de la grieta max en mm, se estima con la siguiente exresi'n)
Factor , control eri5caci+n
'ara
el
$a veri(caci'n de grietas solo se hace necesario en le caso de usar acero con resistencia de &uencia que excede a los /D== 9g:cm /.
Control (el ancho (e la -rietas El control de (suras estar% de acuerdo a una distribuci'n del refuerzo ara lo cual indica que el acero en tensi'n cercano a una suer(cie no deber% exceder a)
i-as 'eralta(as Para el caso en el que el eralte efectivo sea mayor que = cm, se tendr% que roveer refuerzo adicional en las caras ara evitar (suramiento. El c'digo 6CF recomienda que este refuerzo se rearta en la mitad inferior del elemento, el refuerzo adicional en cada lado deber% ser)
El esaciamiento entre varillas deber% ser menor que G= cm ' d:B , el %rea total del refuerzo adicional en ambas caras -/6 S9 0, no necesita exceder la mitad del refuerzo longitudinal en tensi'n dada or el dise7o longitudinal a &exi'n.
E&em'lo:
DEF#E7!3NE8 El c%lculo de de&exiones tiene dos asectos. Por un lado, es necesario calcular las de&exiones de miembros estructurales ba*o cargas y condiciones ambientales conocidas or otro, deben establecerse criterios sobre límites acetables de de&exiones.
Casos Particulares •
Elementos sim'lemente a'oa(os
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Elementos em'otra(os en sus e*tremos
Determinaci+n (e Par9metros AC!;:
El momento de inercia efectivo en elementos arcialmente (surados est%n comrendidos entre el valor del momento de inercia de la secci'n agrietada,
$cr, y el momento de inercia de la secci'n total del concreto resecto al e*e centroidal desreciando el refuerzo del acero.
De)e*i+n a(icional 'or car-as (e lar-a (uraci+n% $a retracci'n y la &uencia debido a cargas sostenidas causan de&exiones adicionales mayores que las que ocurren cuando se alican inicialmente las cargas a la estructura. Estas de&exiones deenden de la temeratura, humedad, condiciones de curado, la edad al momento de la carga, cantidad de acero de comresi'n, magnitud de las cargas sostenidas y de otros factores. Hing3n rocedimiento simle uede considerar esos factores sin embargo el 6CF5, da una exresi'n que da unos resultados satisfactorios. $a de&exi'n adicional de cargas sostenidas ara miembros &exionantes se determina multilicando la de&exi'n inmediata debida a cargas sostenidas or el factor I)
Car-as sosteni(as o 'ermanentes Jue se deben considerar son la carga muerta y una arte de la carga viva, que deende de la utilidad o uso de la estru ctura.
Est%s cargas ermanentes dan lugar a de&exiones instant%neas y de larga duraci'n.
Car-as no 'ermanentes Constituida or la diferencia de las cargas vivas que no se consideran como cargas ermanentes. Estas dan lugar a de&exiones instant%neas o de corta duraci'n.
A8#APE8 ;ientras el hormig'n, or su consistencia l%stica en estado fresco, uede tener las dimensiones continuas que el dise7o estructural requiera, las dimensiones longitudinales comerciales de las barras de acero ueden ser insu(cientes ara cubrir las necesidades de los elementos estructurales. En dichos casos ser% necesario emalmar algunas varillas o algunos segmentos de varillas, colocados de manera continua, ara asegurar el comortamiento de cada secci'n de los elementos estructurales.
$a discontinuidad del acero de refuerzo uede atentar contra la caacidad resistente de la estructura, or lo que se requeriría de alg3n mecanismo de transferencia de los esfuerzos de una varilla hacia la varilla de continuidad geométrica. En caso de ser necesaria esa transferencia, se uede recurrir a varillas traslaadas, varillas soldadas o disositivos mec%nicos de continuidad
En rinciio las / varillas deben cruzarse una longitud aroiada ara que el acero transmita esfuerzos al hormig'n or adherencia, y este 3ltimo los restituya a la otra varilla, sin acumular esfuerzos elevados de tracci'n en el hormig'n, ues estos 3ltimos rovocarían una (suraci'n extensa, con sus consecuencias indeseables. $a distancia transversal entre las varillas que conforman el traslae debe ser eque7a ara lograr el ob*etivo lanteado. Se establece que dicha searaci'n no debe suerar un quinto de la longitud de traslae ni ser mayor a "@ cm.
Para la realizaci'n de uniones soldadas, or otra arte, se debe veri(car que el tio de acero constitutivo de las varillas admita este tio de rocesos -existen aceros que se vuelven fr%giles luego de un roceso de soldado, y existen otros tios de aceros cuyas características mec%nicas no se ven afectadas con la soldadura0, y se deber% realizar un dise7o y control de calidad de las soldaduras. Aeneralmente se utilizan edazos del mismo di%metro de varilla que se sueldan, en el extremo coincidente de las / varillas ara lograr la continuidad .$os emalmes soldados deben desarrollar al menos un /@K m%s que el esfuerzo de &uencia de las barras.
Es'eci5caciones 'ara em'almes 'or trasla'e% Em'almes (e alambres arillas corru-a(as a tracci+n% El emalme or traslae mínimo a tracci'n deber% cumlir con los requisitos de emalmes clases 6, L o C, ero no uede tener una longitud menor a G= cm. $os emalmes clase 6, L y C deben tener la siguiente longitud)
$os emalmes de tracci'n or traslae deben estar escalonados cada B= cm de manera que desarrollen en cada secci'n or lo menos / veces la fuerza de tracci'n calculada.
Em'almes (e alambres arillas corru-a(as a com'resi+n% $a longitud mínima de un emalme a comresi'n or traslae ser% la longitud de desarrollo a comresi'n con sus resectivos factores M . Para !y mayor que 8/== 9g:cm/ la longitud de emalme or traslae no odr% ser menor que las siguientes exresiones)
D3<#ECE8 $as barras de acero se deben doblar or diferentes motivos, or e*emlo, ara formar los estribos. Estos dobleces deben tener un di%metro adecuado ara no
da7ar el acero. Por esta raz'n, el #eglamento de Construcci'n eseci(ca di%metros de doblez -10 mínimos que varían seg3n se formen dobleces a =N, "G@N ' "D=N.
CA83 A : D!=E3 DE D3<#AD3 EN EF>E?3 #3N!>D!NA#
$os di%metros de doblado se muestran a continuaci'n, en la tercera columna de la abla HN. =".
abla N@% 01 : Di9metros (e (obla(o en barras lon-itu(inales
Por otro lado, ara reroducir estos di%metros de doblez cuando se est% traba*ando el (erro, es necesario simlemente searar el tubo de doblado de la trama una cierta medida que est% indicada en la cuarta y quinta columna de la abla HN. =" -Oer (gura G80. +na vez que se ha dado la searaci'n corresondiente, se rocede a doblar la barra -Oer (gura G@0.
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CA83 <: D!=E3 DE D3<#AD3 EN E8!<38 Cuando se doblan estribos -ver (gura GB0 tenemos dos casos ) El doblez a =N y el doblez a "G@N. En la abla HN. =/ se indican los di%metros mínimos de doblado y las distancias entre tubo y trama -$0 ara cada %ngulo. Para doblar estribos,el di%metro mínimo de doblado es 8 veces el di%metro de la barra -db0.
abla N@ 02 : Di9metros (e (obla(o en estribos
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htt)::.acerosarequia.com:manuales:manual5maestro5de5obra:/5 recomendaciones5sobre5el5refuerzo:/"5doblado5del5acero:/""5ganchos5y5 dobleces.html htt)::.cic5ec.com:df:hormigon=@.df htt)::.smie.org.mx:aginas:P1!:6cero.df Qarmsen, 1ise7o de estructuras de Concreto 6rmado, 8ta Edici'n. #equisitos de #eglamento ara concreto Estructural -6CF G"D S5=@0 Cuevas, 6sectos fundamentales del Concreto #eforzado, Ca.) 5"=5"".
