Los empalmes son utilizados cuando la longitud del refuerzo en un elemento excede la longitud Comercial de las varillas de acero y es necesario unir dos de ellas para conseguir el largo adecuado. También se presentan en los nudos o apoyos y cuando se desea cambiar el diámetro de las varillas. Deben ubicarse en las zonas menos esforzadas para no disminuir la resistencia de la pieza y su distribución será especificada en los planos. Existen tres tipos de empalme: empalme traslapado, empalme soldado y empalme mecánico
El Código del ACI especifica que los empalmes de la armadura sólo se pueden realizar cuando en la documentación de la obra están detallados clara y exhaustivamente. Los planos de obra, planillas de armadura y especificaciones técnicas deben mostrar o describir todas las ubicaciones de los empalmes, los tipos de empalmes permitidos o requeridos y, para el caso de los empalmes por yuxtaposición, la longitud de empalme requerida. Los refuerzos deberán empalmar preferentemente en zonas de esfuerzo bajo
La discontinuidad del acero de refuerzo puede atentar contra la capacidad resistente de la estructura, por lo que se requeriría de algún mecanismo de transferencia de los esfuerzos de una varilla hacia la varilla de continuidad geométrica. En caso de ser necesaria esa transferencia, se puede recurrir a varillas traslapadas, varillas soldadas o dispositivos mecánicos de continuidad.
Empalmes por traslape El empalme traslapado consta de las dos varillas a empalmar, una a continuación de la otra, con una cierta longitud de traslape. La fuerza en una barra se transfiere al concreto que la rodea por adherencia y, simultáneamente, por el mismo efecto, del concreto a la otra barra. La distribución de esfuerzos es similar a la mostrada en la figura 3.12. La eficiencia de un empalme depende del desarrollo de la adherencia a lo largo de la superficie de las varillas y de la capacidad del concreto para transferir los elevados esfuerzos cortantes que se generan. Los empalmes traslapados tienen la desventaja que el concreto que los rodea presenta grietas locales irregulares
SEGÚN NTP E – 060 CAP.12 12.14.2.1 Para las barras mayores de 1 3/8 ” no se deben utilizar empalmes por traslape, excepto para los casos indicados en 12.16.2. Los empalmes de barras que forman paquetes deberán basarse en la longitud de traslape requerida para las barras individuales , aumentando un 20% para paquetes de 3 barras y en 33% para paquetes de 4 barras . Los traslapes de la barras individuales dentro de un paquete no deberán coincidir dentro de una misma longitud de traslape. En elementos sometidos a flexión, las barras empalmadas por traslape que no quedan en contacto entre si, no deben espaciarse transversalmente más de 1/5 de la longitud de empalme por traslape requerida ni de 150 mm.
EMPALMES DE ALAMBRES Y BARRAS CORRUGADAS A TRACCIÓN La longitud mínima del traslape en los empalmes traslapados en tracción será conforme a los requisitos de los empalmes denominados tipo B o tipo C, pero nunca menor a 30 cm
Para la determinación de la longitud de anclaje de varillas empalmadas simultáneamente, se considerará que su espaciamiento es igual al espaciamiento entre varillas fuera de la zona de empalme menos el diámetro de una barra. Para columnas con varillas cuyos ejes no están alineados y para empalmes escalonados, se tendrán en cuenta las consideraciones mostradas en la figura
EMPALMES DE BARRAS CORRUGADAS A COMPRESIÓN
Como el comportamiento por adherencia de las barras comprimidas no se ve afectado por el problema de la fisuración originada por la tracción transversal, los empalmes de las armaduras comprimidas no requieren de disposiciones tan estrictas como las establecidas para los empalmes de las armaduras traccionadas. Ensayos realizados han demostrado que la resistencia de los empalmes de las barras comprimidas depende fundamentalmente de la resistencia proporcionada por el apoyo en el extremo de la barra; por lo tanto la resistencia de estos empalmes no aumenta de forma proporcional aunque se duplique la longitud del empalme. Las barras de refuerzo a compresión se empalman ante todo en columnas donde las barras llegan normalmente un poco más arriba de cada entrepiso. Esto se hace en parte por conveniencia en la construcción para evitar el manejo y soporte de barras muy largas en las columnas, pero también para permitir la reducción por etapas del área de acero de la columna a medida que las cargas disminuyen en los pisos superiores
En cuanto a la longitud mínima de traslape, nuestra Norma dice: “Será la longitud de desarrollo en compresión indicada anteriormente, pero no será menor a: ni a 30 cm. Para concretos con f`c (0.007db fy) menores a 210 kg/cm2, la longitud de empalme será incrementada en un tercio” Todo esto se resume en el siguiente cuadro:
Aunque algunas de estas condiciones que se ha analizado , no sean practicas , hay que hacerlo así , si es que se pretende que los empalmes por traslape suministren una conexión eficiente y completa entre las barras corrugadas al desarrollar su importante trabajo dentro de la estructura .
EMPALME CON SOLDADURA Para la realización de uniones soldadas, por otra parte, se debe verificar que el tipo de acero constitutivo de las varillas admita este tipo de procesos (existen aceros que se vuelven frágiles luego de un proceso de soldado, y existen otros tipos de aceros cuyas características mecánicas no se ven afectadas con la soldadura), y se deberá realizar un diseño y control de calidad de las soldaduras. Generalmente se utilizan pedazos del mismo diámetro de varilla que se sueldan, en el extremo coincidente de las 2 varillas para lograr la continuidad [ACI 12.14.3] Los empalmes soldados deberán desarrollar por lo menos el 125% de la resistencia a la fluencia (fy) de las barras .
Los empalmes soldados deberán cumplir con lo indicado en la sección 3.4.2 y deberán cumplir con la aprobación del ingeniero proyectista y del inspector.
Los empalmes soldados no deben producir excentricidades en el esfuerzo. En la figura 3.15 se muestran algunos de los más utilizado.
TIPOS DE EMPALMES SOLDADOS
Además, el ingeniero debe saber que existe la posibilidad de que un alambre de bajo contenido de carbono estirado en frío pierda tensión de fluencia y ductilidad si el alambre se suelda aplicando un procedimiento diferente a la soldadura de resistencia controlada utilizado para fabricar las mallas de acero soldadas. La Referencia 4.5 recomienda: "Nunca permitir soldar las barras transversales en obra (soldaduras de punto, etc.). Siempre es mejor atar las barras con alambre, ya que esto no producirá daños."
EMPALME CON DISPOSITIVOS MECANICOS Las uniones mecánicas de manguitos enroscables, por último, son muy utilizadas en países del primer mundo, pero prácticamente no se los emplea en nuestro país por su costo elevado. Por tener rosca interior en los 2 extremos que deben unirse, requieren que las varillas a integrar sean roscadas en los extremos de unión, lo que se lo puede hacer en obra o se puede adquirir en fábrica [ACI 12.14.3].
Los empalmes mecánicos son los más usados actualmente y son más seguros que los empalmes soldados. Existen en el mercado diversos dispositivos patentados para lo empalmes mecánicos como manguitos que se presionan mecánicamente a las varillas, dispositivos con rosca en la varilla, manguitos que se presionan con tomillos etc.
Los empalmes por uniones mecánicas deberán usarse solo cuando se empleen dispositivos con patentes debidamente probadas o cuando se obtengan resultados satisfactorios en pruebas debidamente verificadas por el inspector y aprobadas por el ingeniero proyectista .
