EMPALMES DE ARMADURAS PARA CONCRETO Ing. Teodoro Harmsen, Presidente Vitalicio GyM, Presidente Ejecutivo GMI, Miembro Honorario del ACI !"A, del CIP y de la Academia Peruana de Ingenier#a, te$armsen%gmisa.com.&e
Cuando inst Cuando instalam alamos os las arm una a ob obra, ra, de debid bido o a dif difere erente ntes s raz razon ones es armadu aduras ras de ace acero ro en un constr con struct uctiva ivas s o est estruc ructur turale ales, s, no nos s ve vemo mos s en la ne neces cesid idad ad de un unir ir dif difere erente ntes s seg segmen mentos tos de varillas de construcción. A estas uniones se les denomina " empalmes". Como se sabe, sólo se permite empalmes en zonas de mínimo esfuerzo, nunca en zonas de máximo esfuerzo, ni en aquellas donde pueden producirse articulaciones plásticas (o sea, donde a! momentos máximos de flexión# ni a distancias menores a $ d de la cara de los apo!os (siendo "d" el peralte de las vigas. %os empalmes pueden ser de & clases' raslapados, )oldados ! *ecánicos
EMPALMES TRASLAPADOS +n los empalmes traslapados, la fuerza de una barra se transfiere al concreto que la rodea por aderencia# ! simultáneamente, por el mismo efecto, a la otra barra. %a eficiencia de estos empalmes depende del desarrollo de la aderencia a lo largo de la superficie de las varillas, ! de la capacidad del concreto para transferir los elevados esfuerzos cortantes que se generan.
+stos traslapes pueden acerse con las barras separadas (no más de - de la longitud de empalme, ni más de cm.# o con las barras en contacto, para lo cual se puede amarrar las varillas con alambres (operación que sirve para facilitar el proceso constructivo. /or la forma en que traba0an estos empalmes, pueden ser' a Tracción, o aCompresión. %os emp genera eran n compresión di diag agona onall en el co concr ncret eto o ub ubica icado do ent entre re empalm almes es a Tr Tracci acción ón, gen varillas# por este motivo, es importante incorporar estribos que limiten el desarrollo de las grietas originadas por estos esfuerzos, ! que aseguren una falla d1ctil. +s importante acer notar que el 2eglamento /eruano, no exige estos estribos adicionales# su actual exigencia es similar al AC34&5456, código que fue cambiado despu7s de las malas experiencias detectadas en los terremotos de California, en %anders (66$, magnitud 8.& ! en 9ector *ine (666, magnitud 8.. %os empalmes a Compresión, traba0an ba0o condiciones más favorables, f avorables, por lo que requieren de un una a me meno norr lo long ngit itud ud.. %a ca caus usa a pr prin inci cipa pall de fa falllla a de es esto tos s em empa palm lmes es se da po porr el aplastamiento del concreto en el extremo de la varilla, sobre todo cuando 7stas son de gran diámetro. +l código del AC3 recomienda no usar empalmes traslapados para varillas ma!ores a la de &-5" (AC3 4$.:.$. 4$.:.$.
A continuación se presenta un cuadro comparativo del cálculo de las longitudes de empalmes traslapados, de acuerdo al 2eglamento Americano AC34&54;5, ! al 2eglamento /eruano +4 ;<;4$;; para Concretos de f=c> $; ! $5; ?g-cm$.
+n todos los casos, podemos ver que las longitudes de empalme que exige el 2eglamento Americano son muco ma!ores que las del 2eglamento /eruano.
EMPALMES SOLDADOS %os empalmes Soldados, sólo pueden usarse si las barras son de Acero ASTM A !" (acero soldable de ba0a aleación que a recibido un tratamiento t7rmico controlado, dentro de su proceso de laminación. +n determinados casos, se podrían usar barras convencionales, si se cumplen con algunos requisitos especiales. Asimismo, la soldadura debe cumplir con las especificaciones del ")tructural @elding Code 4 2einforcing )teel (A)34-A@) B .:". ormalmente se usan para empalmar varillas de diámetros grandes (&-:" o ma!ores, siendo obligatorio para las barras ma!ores o iguales a la &-:". n empalme soldado debe poder desarrollar por lo menos el $D del límite elástico (f! del acero de la varilla. %os empalmes soldados no deben producir excentricidades en el esfuerzo. +n la siguiente figura se muestran algunos de los más utilizados'
EMPALMES
MEC#N$COS
)on piezas metálicas que conectan una varilla con la otra. Actualmente son mu! usados ! son más seguros que los empalmes soldados. +n el mercado existen diversos dispositivos patentados para estos empalmes mec%nicos, como manguitos que se presionan mecánicamente a las varillas, dispositivos con rosca en la varilla, manguitos que se presionan con tornillos, etc.
Besde el punto de vista antisísmico, a! dos tipos' aEmpalme mec%nico Tipo &, que debe desarrollar por lo menos $D del esfuerzo de fl uencia (f! del acero de la varilla. +n pórticos asísmicos especiales o muros estructurales especiales (ver AC3 &54;5, $...8, no deben usarse dentro de una distancia igual al doble del peralte de la viga o donde sea probable se produzca la fl uencia del refuerzo, como resultado de desplazamientos laterales inelásticos, como en el caso de rótulas plásticas. bEmpalme mec%nico Tipo ', que debe desarrollar por lo menos un esfuerzo igual a la carga de rotura (f=s del acero de la varilla. )e pueden usar en cualquier localización.
%os empalmes mec%nicos son obligatorios para barras &-:" o ma!ores, donde están proibidos los empalmes traslapados. +stos deben estar escalonados cuando menos <; cm# pero en elementos de amarre en tracción, deben estarlo por lo menos 8 cm. )i se usan para varillas de acero A4< Erado :; ($5;; Fg-cm$, deben poder resistir una fuerza > :$;; ?g-cm$. )i se usa acero A4< Erado :; o Erado <;, deben poder resistir > <$;; ?g-cm$. +n las zonas donde no se puede usar empalmes traslapados, ! cuando el esfuerzo está en elementos a tracción, estos empalmes se tienen que usar obligatoriamente con varillas recubiertas con epoxi. +n general, los empalmes mec%nicos se usan para fi erros gruesos de " o más# resultan más económicos, cómodos de usar, ! facilitan el llenado de concreto. )e debe tomar precauciones especiales en los espaciamientos entre barras, ! en los recubrimientos, dado que el diámetro exterior del empalme mec%nico es ma!or que el de la barra.
)i se trata de ampliaciones de edifi cios antiguos, en los que se usaba acero grado :; o menor, se deben acer pruebas del empalme con ese tipo de acero.
COMPARAC$(N DE COSTOS) ENTRE EMPALMES TRASLAPADOS * EMPALMES MEC#N$COS Algunas de las venta0as ! desventa0as de los empalmes mec%nicos ! de los empalmes traslapados, son' 2especto a los +stribos' Be acuerdo al A.C.3., para los empalmes traslapados, se requiere colocar estribos adicionales a cada ; cm., a lo largo de la longitud de traslape. na venta0a de los empalmes mec%nicos, es que no se requiere colocar más estribos. 2especto a la separación de fierros' +l empalme traslapado exige colocar los fi erros más separados, para mantener la distancia libre especificada entre fierros. %o mismo pasa con los recubrimientos. 2especto a la facilidad de traba0o' +l empalme mec%nico es más rápido ! facilita el llenado de concreto. A continuación, se muestra un cuadro comparativo de costos, entre los empalmes traslapados + los empalmes mec%nicos, para varillas de &-:", ", ! &-5".
Nota, %os costos an sido calculados considerando ) G .&- ?g de acero (material, mano de obra, equipos, erramientas ! utilidad Como se puede apreciar, el empalme mec%nico para &-:" es mu! caro. /ara " cuesta aproximadamente lo mismo, con las venta0as de rapidez ! facilidad de llenado. /ara &-5" es claramente, más económico.
-$-L$O.RA/0A •
9A2*)+, ., "BiseHo de +structuras de Concreto", $;;. :ta +dición, Adenda $;;6
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2equisitos de 2eglamento para Concreto +structural, AC3 &5 I ;5
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2eglamento acional de +difi caciones, orma +4 ;<; Concreto Armado
