lunes, 25 de octubre de 2010

Manejo y Almacenamiento de Barras de Refuerzo.

-Para eliminar los riesgos de oxidación o corrosión, las barras no deben almacenarse directamente sobre el piso. El almacenamiento se realizará en locales ventilados y al abrigo de la humedad del suelo y  paredes, adoptándose las  precauciones precisas para  evitar  que  el  material pueda ensuciarse o producirse cualquier deterioro debido a ataque químico, operaciones de soldadura realizadas en las proximidades, etc.
-Antes de almacenar las armaduras se comprobará que están limpias, sin manchas de grasa, aceite, pintura, polvo, tierra o cualquier otra materia perjudicial para su buena conservación y posterior adherencia.
-Las armaduras deben almacenarse cuidadosamente clasificadas según sus tipos, clases y los lotes de que procedan.
-El estado de superficie de todos los aceros será siempre objeto de examen antes de su uso, especialmente después de un prolongado almacenamiento en obra o taller, con el fin de asegurarse de que no presentan alteraciones perjudiciales.
-Las barras de refuerzo deben manejarse y almacenarse de modo que no se doblen o deformen.
En la mayor parte de los casos, el almacenamiento al descubierto dará por resultado la oxidación de la barra.

En los últimos años, la conveniencia de la oxidación del refuerzo ha despertado cierto interés. Varios estudios de diferentes entidades han demostrado que una delgada película de oxido, en lugar de perjudicar la  adherencia entre  el  acero  y  el  hormigón, en  realidad  causan  una  mejora  en  las características de adherencia y no tiene efectos perjudiciales sobre esta. El Laboratorio de Hormigón del U.S. Bureau of Reclamation condujo una extensa serie de pruebas que llevaron a la conclusión de

que el manejo normal de las barras, era preparación suficiente incluso para el acero de refuerzo con gran cantidad de oxido y que la limpieza con chorro de arena, la limpieza con cepillo de alambre no dieron lugar a una mejor adherencia. Pero debe tenerse en cuenta que en los casos en que las barras de  refuerzo tengan  demasiado oxido,  es  posible  que  se  haya  reducido  el  área  de  la  sección transversal lo suficiente como para que no sea adecuado usar esas barras. Esto se puede verificar al limpiar  y  pesar  un  trozo  de  barra  para  asegurarse  de  que  satisfará  a  su  valor  de  Diámetro Equivalente.

miércoles, 20 de octubre de 2010

Doblados del Acero.

Es de mucha importancia el diámetro requerido del eje de doblado al cual debe doblarse la muestra sin que se agriete. El radio mínimo de dobladura difiere según la resistencia y diámetro de la barra.

El doblado se realiza en frió a velocidad moderada. Sé admitirá el doblado en caliente en los aceros ordinarios de diámetro igual o superior a 25 mm cuidando que no se alcance temperaturas superiores a 800ºC, después del doblado se dejan enfriar lentamente. En lo posible este tipo de doblado debe evitarse.
En la figura 5.20, se muestra la forma en que se realiza el doblado, y en la tabla 5.5 se dan los diámetros de los ejes de doblado para los diferentes grados y diámetros de barras, según la Norma Boliviana, y en la tabla 5.6 según la norma ACI.



La colocación exacta del acero de refuerzo es de suma importancia. El acero de refuerzo debe sostenerse con firmeza en su posición adecuada (atandose y apoyandose correctamente), como se indique en los planos constructivos, antes de vaciar el hormigón.

La manera más común para mantener unidas las barras es con alambre de amarre. Se atan un número suficiente de intersecciones del refuerzo, para evitar que éste se desplace. No es necesario atar todas las intersecciones. Las ataduras no agregan resistencia a la estructura acabada, su única función es mantener las barras en su posición adecuada hasta que se haya vaciado el hormigón. Aun cuando se atan los empalmes montados, el hormigón que los rodea forma el empalme
real. En la figura 5.21 se muestra una atadura típica

 FIGURA 5.21 Atadura típica

En la tabla 5.7 se indican los valores de cuantías geométricas mínimas de armaduras, que deben disponerse en los diferentes tipos de elementos estructurales, en función del tipo de acero utilizado.

*    Cuantía mínima de armadura longitudinal
**    Cuantia minima de cada una de las armaduras , longitudinal y transversal. Las losas apoyadas sobre el terreno, requieren estudio especial.
***    Cuantia minima correspondiente a la cara de tracción. Se recomienda disponer, en la cara opuesta, una armadura minima, igual al 30% de la consignada.
**** Cuantia minima de la armadura total, en la dirección considerada. Esta armadura total debe distribuirse entre las dos caras, de forma que ninguna de ellas tenga una cuantia inferior a ? de la indicada. Los muros que deban cumplir requisitos de estanquidad, requieren estudio especial.


Consideración Constructivas para con el Acero.

En un plano constructivo, lista de materiales, factura, etiqueta de barra, etc., el diámetro de barra viene precedido por el símbolo convencional de diámetro (Ø). Cuando se indica más de una barra del mismo diámetro, el número de barras va antes de el símbolo de diámetro; de este modo, "6Ø10" indica: 6 barras, de 10 mm de diámetro cada una.



Empalmes.

En cualquier estructura de cierto tamaño, los empalmes del refuerzo son inevitables. Los empalmes diseñados adecuadamente son un elemento clave en cualquier diseño bien ejecutado. Los dibujos de diseño  o  las  especificaciones  del  proyecto  deben  mostrar  o  describir  con  claridad  todas  las ubicaciones de los empalmes.

Se aplican tres métodos para empalmar las barras de refuerzo: empalmes montados, conexiones mecánicas y empalmes soldados.

jueves, 14 de octubre de 2010

Ensayo de Adherencia por Flexión del Acero.

La probeta para el ensayo de adherencia por flexión consiste en dos medias viguetas de hormigón armadas con una barra embebida en sus extremos y unidas por una rótula metálica en la zona de compresión (figura 5.19). La barra va provista de manguitos de plástico que dejan, en cada semiviga, una longitud adherente de 10•Ø.
Con esta disposición se obtienen tres ventajas importantes: se anula el efecto local de apoyos; se conoce con precisión la tensión en la armadura, al conocer exactamente el brazo del par interno; y se obtienen dos resultados por ensayo.
En los extremos de las barras se colocan comparadores para medir deslizamientos. En el ensayo se determinan los valores τ0,01; τ0,1  y τ1    de las tensiones en la barra que corresponden a deslizamientos de 0,01; 0,1 y 1 milímetros, respectivamente; así como el valor max de la tensión de rotura de adherencia,  tbu  , que corresponde a un deslizamiento de 3 mm, o a la rotura si esta se produce antes.
Se denomina tensión media de adherencia tbm  a la media aritmética de los tres valores t0,01; t0,1  y t1. Debe verificarse: 
Si  dichas  relaciones se  satisfacen simultáneamente, en  cada  rango  de  diámetros, la  barra  es calificada como de “alta adherencia” o de “adherencia mejorada”

miércoles, 13 de octubre de 2010

Ensayo de Doblado del Acero.


Este ensayo mide la capacidad de la barra para doblarse hasta llegar a un doblez de radio mínimo sin agrietarse.

Este ensayo sirve para obtener una idea aproximada sobre el comportamiento del acero a la flexión o esfuerzo de doblado, necesaria para prevenir roturas frágiles durante las manipulaciones de doblado y  transporte. Se comienza el ensayo, colocando la pieza sobre dos apoyos, cuya separación está normalizada. Se aplica luego una fuerza controlada y que aumenta paulatinamente hasta que la barra se dobla completamente o comienzan a aparecer las primeras grietas (figura 5.18).


Ensayo de Dureza del Acero (El Método Brinell y El método Rockwell).

El ensayo de dureza mide la resistencia de un material a la penetración de un punzón o una cuchilla. Este penetrador es también llamado durómetro. El durómetro usualmente consta de una esfera, pirámide o  un  cono  de  un  material  mucho  más  duro  que  el  acero  que  se  está  midiendo. La profundidad  hasta  la  cual  penetra  este  material  nos  entrega  un  valor,  el  que  está  tabulado, obteniéndose así una medida de la dureza del acero. Dado que el ensayo de dureza puede hacerse fácilmente, la información obtenida puede ser evaluada inmediatamente.

Existen varios métodos para medir la dureza, a continuación nombraremos los dos más comunes, el método Brinell y El método Rockwell.

Dureza Brinell (NB 297; ASTM E10).- En él, una esfera de 10 mm de diámetro, usualmente de un acero endurecido, se presiona contra la superficie del material bajo una carga estática de 3.000 kg. El tamaño de la huella nos entrega una medida de la
dureza bajo las condiciones del ensayo.

Dureza Rockwell (NB 346; ASTM E18).-A diferencia del anterior, en  el  test  de  Rockwell se  aplica primero una carga pequeña (de menos de 10 kg), lo que hace que el indentador penetre hasta una cierta profundidad. Luego se aplica la carga mayor predeterminada. La diferencia en la penetración nos  entrega  una  medida  de  la  dureza  del acero.

martes, 12 de octubre de 2010

Ensayo de Tracción del Acero.

Debido a la gran cantidad de información que puede obtenerse a partir de este ensayo, es sin duda alguna, uno de los test mecánicos más empleados para el acero. La versatilidad del ensayo de tracción radica en el hecho de que permite medir al mismo tiempo, tanto la ductilidad, como la resistencia. El valor de resistencia es directamente utilizado en todo lo que se refiere al diseño. Los datos relativos a la ductilidad, proveen una buena medida de los límites hasta los cuales se puede llegar a deformar el acero sin llegar a la rotura.

Este ensayo consiste es someter una barra, de sección uniforme y conocida, a una fuerza de tracción que va aumentando progresivamente. En forma simultánea se van midiendo los correspondientes alargamientos de la barra.
La figura 5.12 muestra un esquema de una máquina para ensayos de tracción, en la que se estira la barra a una velocidad constante. Con los resultados de la elongación de la barra, se puede graficar una curva de carga contra alargamiento, que generalmente se registran como valores de esfuerzo y deformación unitarios, y son independientes de la geometría de la barra (figura 5.13)

FIGURA 5.12 Esquema de una máquina para ensayos de tracción.


FIGURA 5.13 Carga vs Alargamiento


FIGURA 5.14 Maquina de tracción

Al iniciarse el ensayo, el material se deforma elásticamente; esto significa que si la carga se elimina, la muestra recupera su longitud inicial.

Cuando el esfuerzo alcanza su máximo valor de resistencia a la tensión, se forma en la barra una
estricción o  cuello (figura 5.15),  la  cual  es  una  reducción localizada en  el  área  de  la  sección transversal, en la que se concentra todo el alargamiento posterior.

Una  vez  formado  este  cuello,  el  esfuerzo  disminuye  al  aumentar  la  deformación  y  continúa disminuyendo hasta que la barra se rompe.

Determinación del alargamiento.- Alargamiento es el porcentaje que el acero se alarga cuando
es sometido a una carga que pase su Límite de Fluencia. La determinación del Alargamiento se hace por la comparación entre la distancia entre dos marcas hechas en la barra antes del ensayo, denominado largo inicial L0, y la distancia entre las dos marcas después que se rompe la barra, denominado largo final L1 (figura 5.15). El largo inicial utilizado es 10 veces el diámetro nominal.

lunes, 11 de octubre de 2010

Propiedades del Acero.

1. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS.

•Ductilidad, es la elongación que sufre la barra cuando se carga sin llegar a la rotura. Las especificaciones estipulan que el estiramiento total hasta la falla, no sea menor que cierto porcentaje mínimo (tabla 5.3) que varía con el tamaño y grado de la propia barra (apartado
5.7.1).
•Dureza se define como la propiedad del acero a oponerse a la penetración de otro material
(apartado 5.7.2).

•Resistencia a la tensión, Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el área de sección inicial de la barra. Se denomina también, más
precisamente, carga unitaria máxima a tracción.
 
Limite  de  fluencia,  fy.-  Es  la  tensión  a  partir  de  la  cual  el  material  pasa  a  sufrir deformaciones          permanentes, es decir, hasta este valor de tensión, si interrumpimos el traccionamiento de la muestra,     ella  volverá a su tamaño inicial, sin presentar ningún tipo de deformación permanente, esta se llama deformación elastica. El ingeniero utiliza el limite de fluencia de la barra para calcular la dimensión de la estructura, pues la barra soporta cargas y sobrecargas hasta este punto y vuelve a su condición inicial sin deformación. Pasado este punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.

En general, en el caso de los aceros de dureza natural, el límite de fluencia coincide con el valor aparente de la tensión correspondiente al escalón de cedencia. En los casos en que no aparece este escalón o aparece poco definido, como suele ocurrir con los aceros estirados en frío, es necesario recurrir al valor convencional establecido en las prescripciones, como se explica mas abajo, para aceros de resistencia mayor a 4200 Kg/cm2

Las barras con resistencias hasta 2800 Kg/cm2 presentan una curva elasto-plástica, como se ve en la figura 5.10 a), entonces fy se identifica con claridad.
Para aceros de resistencias mayores, hasta 4200 Kg/cm2, la curva esfuerzo-deformación unitaria puede ser elasto-plastica o no, dependiendo de las propiedades del acero y del procesos de fabricación.

Para aceros de resistencias mayores a 4200 Kg/cm2, donde el grado de fluencia no esta definido, el código ACI especifica que el esfuerzo de fluencia, fy, debe determinarse como el esfuerzo que corresponde a una deformación de 0.0035 cm/cm, tal como se muestra en la
Probablemente, la resistencia en el punto de fluencia, es decir, el esfuerzo elástico máximo que puede soportar la barra, es la propiedad mecánica más importante para el diseñador.

La resistencia a la tensión se controla por un limite sobre la resistencia en el punto de fluencia y esta no puede ser menor que 1.25 veces la resistencia real en el punto de fluencia.

Si bien la tendencia actual, en la construcción con hormigón reforzado, es hacia el uso de barras de refuerzo con grado de resistencia más elevado, dado que el  uso de estas conduce a una reducción significativa del tonelaje de acero y del tamaño de los miembros estructurales de hormigón, lo que da por resultado economía en la mano de obra y en otros materiales, se tiene un limite practico sobre cuan fuerte debe ser el acero de refuerzo utilizado en una construcción estándar de Hormigón armado: Todas las resistencias del acero tienen aproximadamente la misma elongación para el mismo esfuerzo de tensión aplicado  (mismo  modulo  de  elasticidad  Es=2.1*106  Kg/cm2).   Si  un  acero  tiene  una resistencia en el punto de fluencia que es el doble de la de otro, puede aplicarse el doble de
deformación permanente, esta se llama deformación elastica. El ingeniero utiliza el limite de fluencia de la barra para calcular la dimensión de la estructura, pues la barra soporta cargas y sobrecargas hasta este punto y vuelve a su condición inicial sin deformación. Pasado este punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.

En general, en el caso de los aceros de dureza natural, el límite de fluencia coincide con el valor aparente de la tensión correspondiente al escalón de cedencia (figura 5.10 a). En los casos en que no aparece este escalón o aparece poco definido, como suele ocurrir con los aceros estirados en frío, es necesario recurrir al valor convencional establecido en las prescripciones, como se explica mas abajo, para aceros de resistencia mayor a 4200
Kg/cm2.

Las barras con resistencias hasta 2800 Kg/cm2 presentan una curva elasto-plástica, como se ve en la figura 5.10 a), entonces fy se identifica con claridad.
Para aceros de resistencias mayores, hasta 4200 Kg/cm2, la curva esfuerzo-deformación unitaria puede ser elasto-plastica o no, dependiendo de las propiedades del acero y del procesos de fabricación.

Para aceros de resistencias mayores a 4200 Kg/cm2, donde el grado de fluencia no esta definido, el código ACI especifica que el esfuerzo de fluencia, fy, debe determinarse como el esfuerzo que corresponde a una deformación de 0.0035 cm/cm, tal como se muestra en la figura 5.11.

Probablemente, la resistencia en el punto de fluencia, es decir, el esfuerzo elástico máximo que puede soportar la barra, es la propiedad mecánica más importante para el diseñador.

La resistencia a la tensión se controla por un limite sobre la resistencia en el punto de fluencia y esta no puede ser menor que 1.25 veces la resistencia real en el punto de fluencia.

Si bien la tendencia actual, en la construcción con hormigón reforzado, es hacia el uso de barras de refuerzo con grado de resistencia más elevado, dado que el  uso de estas conduce a una reducción significativa del tonelaje de acero y del tamaño de los miembros estructurales de hormigón, lo que da por resultado economía en la mano de obra y en otros materiales, se tiene un limite practico sobre cuan fuerte debe ser el acero de refuerzo utilizado en una construcción estándar de Hormigón armado: Todas las resistencias del acero tienen aproximadamente la misma elongación para el mismo esfuerzo de tensión aplicado  (mismo  modulo  de  elasticidad  Es=2.1*106  Kg/cm2).  Si  un  acero  tiene  una resistencia en el punto de fluencia que es el doble de la de otro, puede aplicarse el doble de esfuerzo, pero se obtendrá el doble de elongación. Con cargas moderadas, el refuerzo de acero se estirará casi lo mismo que lo que puede estirarse el hormigón que lo rodea sin agrietarse severamente; si se aplica más carga, el acero puede soportar la carga con seguridad, pero el hormigón que lo cubre se agrietará. Esto no sólo da mal aspecto sino
que, en general, permitirá la corrosión del refuerzo.
FIGURA 5.10    a) Diagrama Esfuerzo Deformación para Aceros de Dureza Natural Laminados en
Caliente; b) curvas típicas esfuerzo-deformación unitarias para barras de refuerzo
Nota: Las curvas están indicadas según su límite de fluencia

FIGURA 5.11    Diagrama  Esfuerzo  Deformación  para  Aceros  de  resistencia mayor a 4200 kg/cm2

En general, no se puede usar la mayor resistencia de los aceros con resistencias en el punto de fluencia de 4200   Kg/cm2, como refuerzo estándar a la tracción, sin causar el agrietamiento del hormigón, a menos que se tomen disposiciones especiales en el diseño del miembro.

•Maleabilidad,  es  la  capacidad  que  presenta  el  acero  de  soportar  la  deformación,  sin romperse, al ser sometido a un esfuerzo de compresión.

•Tenacidad, viene siendo la conjugación de dos propiedades: ductilidad y resistencia. Un material tenaz será aquel que posee una buena ductilidad y una buena resistencia al mismo
tiempo.

•Fatiga, cuando un elemento estructural se somete a cargas cíclicas, este puede fallar debido a  las grietas que se forman y propagan, en especial cuando se presentan inversiones de
esfuerzos, esto es conocido como falla por fatiga, que puede ocurrir con esfuerzos menores a la carga de deformación remanente.

     Limite de fatiga. Se evalúa en un diagrama Esfuerzo máximo (resistencia ala fatiga) vs. el número de ciclos hasta la falla, estos diagramas indican que la resistencia a la fatiga, de un acero estructural, decrece con un aumento de número de ciclos, hasta que  se  alcanza  un  valor  mínimo  que  es  el  Limite  de  Fatiga.  Con  la  tracción considerada como positiva y la compresión negativa, las pruebas también demuestran que a medida que disminuye la relación entre el esfuerzo máximo y el mínimo, se reduce de modo considerable la resistencia al a fatiga. Las pruebas indican además que los aceros con resistencia a la tracción semejante tienen casi la misma resistencia a la fatiga.

Estas propiedades se determinan mediante la realización de diferentes pruebas o ensayos, para determinar qué material es el que emplearemos para el fin que le queramos dar. En la tabla 5.3 se dan algunas características mecánicas para diferentes grados y clases de aceros.


(1).                                                       AH = Acero para Hormigón (DN = Dureza Natural; EF = Estirado en Frío)
(2).                                                                                      Para el calculo de valores unitario se utilizará la sección nominal.
(3).               Relación mínima admisible entre los valores de la carga unitaria de rotura y del limite elástico, obtenidos en cada ensayo

domingo, 10 de octubre de 2010

DIÁMETRO NOMINA : Designar una barra corrugada estándar es por su diámetro en milímetro.

La forma de designar una barra corrugada estándar es por su diámetro en milímetros, este se conoce

como  Diámetro  Nominal,  este  se  utiliza  para  la  comercialización del  acero,  y  para  el  diseño estructural. Es respecto a este que se establecen las tolerancias, se determina el area, perimetro, etc.

El Diámetro Equivalente de una barra corrugada es el área que tendría una barra de la misma longitud y peso, pero, de sección constante (sin corrugaciones). Esta expresada en cm2 y se calcula con la ecuación E 5.1:

La determinación del Diámetro Equivalente de una barra, toma importancia cuando se requiera

comprobar  que  la  barra  que  se  este  adquiriendo o  utilizando  no  tenga  un  valor  de  Diámetro Equivalente menor que el Diámetro Nominal asignado o que esta diferencia no sea en gran medida. Esta comprobación se debe realizar, además, cuando luego de un almacenamiento prolongado, la barra haya sufrido corrosión tal que su sección transversal haya sido disminuida, y puede que ya no sea prudente utilizarla.

El diámetro equivalente debe ser mayor que el diámetro nominal o  cumplir con lo siguiente: según la norma española esta diferencia debe ser menor al 4.5%, y según la Norma Brasilera este debe ser menor al 10% para barras de 6 a 9.5mm y al 6% para barras de 12 a 32mm. Esta determinación debe realizarse después de  limpiar la  barra cuidadosamente, para eliminar las  posibles escamas de laminación y el óxido no adherido firmemente.

En la tabla 5.1 se muestran las dimensiones nominales de especificación para barras de refuerzo, ya sean corrugadas o lisas, y en la tabla 5.2 se listan los grados estándar para las barras de refuerzo que se usan en la actualidad, Asi como los diámetros proporcionados las marcas existentes en nuestro mercado.
a) Para evitar confusiones en obra se recomienda utilizar el menor número posible de diámetros distintos y que estos diámetros se diferencien al máximo entre sí.
b)  Se presenta además la nomenclatura norteamericana, ya que es utilizada en gran cantidad de libros que
utilizan la norma ACI que designa las barras por medio de números, estos se basan en el número de octavos de pulgada de su diámetro nominal. Por ejemplo la barra Nº5 tiene un diámetro nominal de ?”.
c) El peso por metro de una barra es igual para barras lisas y corrugadas con el mismo diámetro nominal, por
tanto la tabla 5.1, se utiliza indistintamente para ambos tipos de barras.

Comúnmente, las barras más grandes, de 32 y  40mm, no se encuentran en el mercado pero si se requirieran se pueden hacer el pedido. En la mayor parte de las construcciones, en donde se requieren unos cuantos elementos con mucho refuerzo, los códigos de construcción permiten el uso de empaques de varias barras más pequeñas (figura 5.9).


En el anexo 8 se muestran los rangos de tensión de las marcas de acero mencionadas en la tabla 5.2
En el caso de utilizar empaques se deben seguir los siguientes requerimientos:
  • Estas deben estar circundadas por estribos o cercos (los esribos cumplen una funcion estructural, los cercos son solo constructivos).
  • En elementos sujetos a flexión cada una de las barras de los paquetes que se corten en el tramo, deben terminar en puntos distintos, de forma escalonada, y separados a una distancia de por lo menos a 40 veces el diámetro (40•Ø).
  • Solo son consideradas empaques los mostrados en la figura 5.9.
  • Para espaciamiento y recubrimiento de hormigón (donde se pida el diámetro de la barra) una empaquetadura debe ser considerada como una barra simple con un diámetro equivalente al diámetro obtenido de la suma de las áreas de las barras empaquetadas.
  • En vigas las barras mayores a Ø35 no se deben empaquetar

martes, 5 de octubre de 2010

Acero para Preesforzado.

Para llevar a cabo lo que acaba de describirse en la práctica real, se requiere un acero de resistencia extremadamente alta. El preesfuerzo es el único método en el que se pueden utilizar de modo eficaz estos tipos de aceros para reforzar una estructura de hormigón.

El acero que se usa para presforzar el hormigón se puede dividir en tres clases: torones, hilos y barras. En todos los casos, el acero para presforzado debe tener una resistencia considerablemente más alta que la de las barras estándar para refuerzo del hormigón.

  FIGURA 5.7    Vigas postensadas


 FIGURA 5.8    Vaina para postensado, embebidas en una viga, antes del vaciado

Hilo para Presforzado (ASTM A421).- Se fabrica por un proceso de estirado en frío. El proceso de estirado reduce el diámetro y aumenta la resistencia a la tensión del hilo. La resistencia del hilo se incrementa por el trabajo en frío de cada estirado; en consecuencia, entre menor sea el diámetro del hilo final, mayor es su resistencia última. Para mejorar las propiedades físicas del hilo, se somete a un tratamiento térmico continuo con un control preciso.

Los hilos para presforzado, según la ASTM 421, tienen una resistencia máxima a la tension de 1620 MPa y 1725 MPa.

Torón para Presforzado (ASTM A416).- Es un cable formado por varios hilos para presforzado que se han torcido juntos. Los torones para presforzado constituyen la forma más popular del acero para este fin. Casi en todos los casos, los torones que se emplean para pretensar son de siete hilos, en los que seis hilos se tuercen helicoidalmente en torno a un séptimo hilo recto.

El torón de siete hilos esta disponible en dos grados según la ASTM 416: grado 250 (resistencia máxima a la tensión de 1725 Mpa,) y grado 270 (resistencia máxima a la tensión de 1860 Mpa).

Barras de alta Resistencia (ASTM 722).- Para usarse en el hormigón presforzado postensado, existen barras de acero de aleación, de alta resistencia, en la forma lisa (tipo I) o corrugado (tipo II), en diámetros que van desde ?” (tipo I) o ?” (tipo II) hasta 1?”. Las barras se fabrican a partir de barras redondas  de  acero  de  alta  aleación  laminado  en  caliente  que  se  tratan  térmicamente  y,  a continuación, se alargan en frío al cargarlas con no menos del 80% de su resistencia última mínima a la tensión. Al alargar en frío se produce una alta resistencia en el punto de fluencia.

Las barras de alta resistencia, según la ASTM 722, tienen una resistencia máxima a la tension de 1035 MPa.

1. HORMIGÓN PREESFORZADO

El hormigón se puede presforzar, ya sea pretensando (antes de vaciar) o postensando (después del vaciado), de modo que la aplicación de las cargas de servicio harán que la tensión actuara sólo para aliviar la precarga de compresión. Una simplificación extrema de lo anterior es el sencillo caso de levantar una fila de libros como una viga. Si se aplica suficiente presión al oprimir los extremos de la fila de libros entre si, las fuerzas de compresión entre los libros contrarrestan las fuerzas de tensión establecidas por la acción de flexión y, en efecto, esos libros soportarán su propio peso como una viga. Si se precargan las barras estándar de refuerzo por la aplicación de fuerzas de tensión a las mismas y se mantienen esas cargas en tanto fragua el hormigón que se vacia entre ellas, el miembro de hormigón presforzado que se obtiene podrá soportar cargas de "tensión" apreciables, de la misma manera que la fila de libros.

En general el pretensado se lleva a cabo sólo en plantas fijas de elementos prefabricados.

El postensado se puede aplicar en elementos prefabricados (figura 5.7) o vaciados in situ. Para realizar el postensado es necesario suministrar un medio, antes del vaciado del elemento, para evitar que el acero a postensar se adhiera al hormigón antes de tensar, a este medio se denominan “vainas”, que pueden ser de metal o plástico (figura 5.8).

Fibra de Acero.

En el ámbito de la tecnología del hormigón, en los últimos años, se han realizado numerosas investigaciones para mejorar sus características. Con la adición de la fibra de acero el hormigón se convierte en un material de construcción que nos permite innovar gracias a su mejor ductilidad, permitiendo una mayor absorción de energía de deformación y una elevada resistencia a la rotura (tracción por flexión, índice de tenacidad) y al impacto, mejorando sus características reológicas y mecánicas.

1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS

Fabricadas a partir de alambre trefilado, de acero bajo en carbono y caracterizadas por su elevado límite elástico (800-1500 MPa), y en ciertos casos pueden llegar a permitir sustituir por completo el
armado tradicional del hormigón a base de mallas y acero corrugado.

Según la aplicación se pueden requerir diversas composiciones de la fibra, y por ello las fibras de acero son producidas por diferentes métodos y en distintas formas, como se muestra en la figura 5.6.

La resistencia de la fibra y la capacidad de las fibras de enlazarse con el hormigón son características importantes de la fibra de refuerzo. La resistencia mínima a la tracción, de las fibras, requerida por la ASTM A820, es de 345 MPa.
2. ADICIÓN DE LAS FIBRAS EN EL HORMIGÓN

Las fibras pueden ser añadidas de forma manual o automática, tanto en la planta de hormigón como a pie de obra. Estas se pueden añadir luego de que todos los otros ingredientes han sido añadidos, o con los agregados, antes de que estos sean añadidos a la mezcla. Es importante tener una buena dispersión de las fibras, para evitar segregación de estas.
 
3. APLICACIONES Y VENTAJAS

La fibra de acero para el hormigón, puede ser empleada en los siguientes sectores: pavimentos de aeropuertos y autopistas, estructuras hidráulicas, Hormigón lanzado, elementos prefabricados, etc.

Las características más significativas del Hormigón Reforzado con Fibra de Acero (HRFA) son la capacidad para absorber energía después de agrietarse, la resistencia al impacto, y resistencia a la fatiga por flexión.  Por esta razón, el HRFA ha encontrado muchos usos en losas planas    donde están sometidas a altas cargas e impacto.

La incorporación de fibras en el hormigón, ofrece las siguientes ventajas:

•  Ahorros de material, debido a la reducción del espesor de losas.
•  Disminución de los tiempos de obra, en relación al armado con armadura tradicional.
•  Mayor control de la fisuración ya que cosen las fisuras del hormigón formando un “puente” entre los agregados gruesos, llevando al hormigón a un comportamiento dúctil luego de la fisuración
inicial evitando así la fractura frágil.
•  Incremento de la resistencia a la abrasión y protección final debido a una reducción de la fisuración.
•  Excelente resistencia a la corrosión, ya que mediante el uso de las fibras las fisuras controladas tienen un diámetro mucho menor al necesario para permitir que el proceso de corrosión se
inicie en el acero del hormigón.
•  Excelente resistencia al impacto (mejora la resiliencia).
•  Mejora la resistencia a tracción, compresión, flexión y corte.
•  Gran capacidad para soportar cargas.
•  Control eficaz de la retracción del hormigón.
•  Ductilidad.
•  Mejora el comportamiento y estabilidad de las juntas.
•  Permite reducir el número de juntas de retracción.

A medida que se gana más experiencia con hormigón reforzado con fibra de acero (HRFA), más usos son aceptados por la comunidad de ingenieros.

Para ver información sobre fibras de otros materiales.

Acero de Refuerzo para Hormigón Armado.

Las  formas  principales que  toma  el  refuerzo estándar para  hormigón son:  barras  lisas,  barras corrugadas, malla de alambre soldado, fibras de acero, torones, hilos y barras para preesforzar.

1. BARRAS LISAS (NB 730)

Las barras redondas lisas de acero constituyeron la primera forma de refuerzo. En la actualidad han sido desplazadas por las barras corrugadas, pero todavía se usan como espirales de columnas, como pasadores de juntas de pavimentos de hormigón (figura 5.1) y en la fabricación de parrillas.


FIGURA 5.1    Pasadores de Juntas, en una losa de pavimento rígido.

2. BARRAS CORRUGADAS (NB 732)

Las barras corrugadas estándar de refuerzo son laminadas en caliente o en frió con estrías o resaltos que sobresalen. Estas corrugaciones sirven para aumentar la adherencia y eliminar el deslizamiento entre las barras y el hormigón. Las Normas estandarizan los tamaños y corrugaciones de las barras modernas para refuerzo, fijando ciertos requisitos específicos mínimos para el espaciamiento y altura de las corrugaciones, así como las aberturas permisibles en estas últimas. En la figura 5.2 se muestra una barra corrugada típica de acero para refuerzo con las características consideradas por la Norma
Brasilera.

Las barras corrugadas son utilizadas como acero de refuerzo para estructuras de hormigón armado en general, utilizadas en todos los elementos estructurales y, para soportar todos los esfuerzos que sobrepasan la resistencia del hormigón simple (ej. Corte, traccion).

En la figura 5.3 se muestran la manera en que deben venir identificadas las barras de acero. En medio de las corrugaciones deben estar grabados:
Fabricante / Diámetro plg ó mm / Grado (limite de fluencia en  Kgf/mm2 = MPa/10 ó en Mlb/plg2).

3. MALLA DE ALAMBRE SOLDADO (MALLAS ELECTROSOLDADAS).

La malla de alambre soldado es el producto formado por dos sistemas de elementos que se cruzan entre sí perpendicularmente y cuyos puntos de contacto están unidos mediante soldadura eléctrica.

Se utiliza en donde se requiere un refuerzo más ligero, como pavimentos de hormigón, vías de acceso a estacionamientos, aceras, piscinas, estanques y losas delgadas para pisos (como las que se usan en la construcción con viguetas pretensadas), muros de contención, revestimientos de túneles, tuberías de hormigón, y otros, donde por lo general es más económico usar malla de alambre soldado que colocar barras separadas de refuerzo.
La malla de alambre soldado consta de alambres de acero laminados en frío, longitudinales y transversales, dispuestos de manera que formen una malla cuadrada o rectangular. En la figura 5.4 se muestra el aspecto de la malla resultante.

Las mallas pueden ser en “Una Dirección”, cuando el alambre longitudinal es el que proporcionará el refuerzo necesario, y el transversal, que es meramente constructivo, tiene la mínima sección. En los casos en que se proporciona un refuerzo significativo, tanto en la dirección transversal como en la longitudinal, la malla se conoce como en "Dos Direcciones".

Los alambres para las mallas pueden ser desde un diámetro de 4mm hasta un máximo de 10mm. y las separaciones desde 10cm hasta 25cm.

En nuestro medio, comercialmente, se encuentran sólo mallas con la misma separación y diámetro en ambas direcciones. Pero, si se requiere, se pueden hacer pedidos según especificaciones.
Las variables necesarias para definir una malla según especificación son: Largo y ancho del panel1, Salientes (A1, A2, A3, A4) y Cuantía (diámetros y separaciones) (figura 5.5).

Las ventajas y beneficios son:

•  Permite reforzar grandes áreas en forma ligera, con una necesidad mínima de supervisión e inspección.
•  Permiten una distribución uniforme de los esfuerzos.
•  Mayor rapidez en la ejecución. Listas para colocar, eliminando así las tareas de corte, doblado y atado de barras.
•  Máxima adherencia, debido a su conformación nervada.
•  Menor consumo de acero. Logrando ahorros de hasta un 15%.
•  La soldadura de todas sus uniones asegura el exacto posicionamiento de las barras y mejora las longitudes de empalme.
•  Fácil transporte.



lunes, 4 de octubre de 2010

Métodos para Elevar el Limite de Fluencia en los Aceros.

Los aceros de alta resistencia nacen de la idea de elevar el límite de fluencia del acero ordinario, ganando resistencia, a igualdad de peso, en mayor proporción de lo que aumenta su costo de fabricación, estos aceros se utilizan como aceros estructurales en la construcción.

La elevación del límite de fluencia se puede conseguir por dos procedimientos distintos:

1.  Mediante una adecuada composición química del acero, se eleva la proporción de carbono a la vez que se añaden cantidades adecuadas de otros elementos, obteniéndose los aceros llamados de dureza natural, que se laminan en caliente (ej. Belgo CA50)

2.  Mediante tratamientos físicos posteriores a la laminación, se estiran y retuercen en frió barras de  acero  ordinario,  o  de  acero  de  dureza  natural,  elevándose  así  las  características resistentes, se obtienen los aceros endurecidos por deformación en frío (ej. Belgo CA60). Según la norma brasilera deben ser de diámetro menor a 10mm. A estos se suele denominar como hilos o alambre.

La diferencia de ambos tipos se pone en manifiesto en el diagrama tensión-deformación. Los aceros de dureza natural conservan el escalón de cedencia (figura. 5.10 a), tanto más corto cuanto, más resistentes son; como se puede ver en la figura 5.10 b, los endurecidos en frío pierden dicho escalón, mostrando un diagrama curvilíneo continuamente creciente hasta la rotura.

domingo, 3 de octubre de 2010

Aceros al Carbono.

Los aceros al Carbono comunes, simplemente laminados y sin ningún tratamiento térmico, son plenamente   satisfactorios   y   constituyen   un   porcentaje   considerable   dentro   de   los   aceros estructurales.

Los requisitos fundamentales que deben cumplir estos aceros, son los siguientes:

• Ductilidad y homogeneidad.
• Valor elevado de la relación resistencia mecánica / límite de fluencia.
• Soldabilidad.
• Apto para ser cortado por llama, sin endurecimiento.
• Razonable Resistencia a la corrosión.

Con excepción de la resistencia a la corrosión, todos los otros requisitos son satisfechos en mayor o menor grado, por los aceros al Carbono de bajo a medio contenido de Carbono, que son obtenidos por laminación y cuyos límites de resistencia varían de 400 a 500 MPa y alargamientos que están en torno al 20%. La ductilidad de estos aceros garantiza una excelente trabajabilidad en operaciones como el corte y doblado, sin que se originen fisuras u otros defectos.

El límite de fluencia, así como el módulo de elasticidad, son las características del acero que se utilizan  en  el  proyecto  y  el  cálculo  de  una  estructura. La  soldabilidad  por  otra  parte,  es  otra característica muy importante en este tipo de material de construcción. Los aceros al Carbono comunes también satisfacen este requisito, pues pueden ser soldados sin alterar su microestructura.

Finalmente, la resistencia a la corrosión sólo es alcanzada por la adición de pequeñas cantidades de cobre.

TABLA 5.1    CLASIFICACION SEGÚN NB 728

sábado, 2 de octubre de 2010

Clasificación de los Aceros según su Composición Química.

Los  elementos  principales,  en  la  composición  química  de  los  aceros,  son:  hierro,  carbono, manganeso, fósforo, azufre y silicio. Las variaciones en los porcentajes de estos elementos son factores determinantes en las características y tipos de los aceros.

En las barras de acero para hormigón armado, el contenido de fósforo no deberá exceder del 0.06% de su peso (NB 728)

La clasificación de los aceros de acuerdo a su composición química según la NB 266 es la siguiente:

•Aceros al Carbono: aquellos aceros en los que está presente el Carbono y los elementos residuales, como el Manganeso, Silicio, Fósforo y Azufre, en cantidades consideradas como
normales.

•Aceros de baja aleación: aquellos aceros en que los elementos residuales están presentes arriba  de  cantidades normales,  o  donde  están  presentes  nuevos  elementos aleantes,  cuya
cantidad total no sobrepasa un valor determinado (normalmente un 3,0 al 3,5%). En este tipo de acero, la cantidad total de elementos aleantes no es suficiente para alterar la microestructura de los aceros resultantes, así como la naturaleza de los tratamientos térmicos a que deben ser sometidos.

•Aceros de alta aleación: aquellos aceros en que la cantidad total de elementos aleantes es como   minimo   10%.   En   estas   condiciones,  no   sólo   la   microestructura  de   los   aceros
correspondientes  puede  ser  profundamente  alterada,  sino  que  igualmente  los  tratamientos térmicos comerciales sufren modificaciones, exigiendo técnicas y cuidados especiales.

Como en nuestro medio, comercialmente, solo se encuentran en el mercado aceros al carbono, a continuación se realizara un mayor desarrollo de estos.

Aceros al Carbono.

viernes, 1 de octubre de 2010

Aceros.


El hormigón es un material por naturaleza frágil, fuerte a la compresión pero débil a la tensión y sin

resistencia a la tracción (ductilidad), por lo que no puede ser empleado en piezas que han de trabajar a flexo-tracción. Por otra parte, las barras de acero, son fuertes a la tensión y bastante dúctiles. Por ello las piezas de hormigón que van a trabajar a tracción o flexión se refuerzan con barras de acero en la zona sometida a estos esfuerzos, de modo que el refuerzo absorba las cargas de tensión, en tanto que el hormigón soporte las de compresión. Este concepto de construcción con hormigón reforzado conduce a miembros estructurales que no sólo son mucho más fuertes que los fabricados con hormigón simple, sino que también poseen la ductilidad de la que carecen estos.

Dado que en nuestro país no se produce acero estructural, los aceros utilizados siguen las normas existentes de sus países de producción (Brasil, Perú, Argentina, etc.). Es por eso que dentro del texto se hará referencia a algunas de estas normas en donde sea pertinente.