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Barras de refuerzo

Dos paquetes de varillas de refuerzo de longitud completa, que se colocarán, doblarán o cortarán según lo requiera la instalación. La barra de refuerzo (también conocida como ac...

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Dos paquetes de varillas de refuerzo de longitud completa, que se colocarán, doblarán o cortarán según lo requiera la instalación.

La barra de refuerzo (también conocida como acero de refuerzo o armadura de acero ) [ 1 ] es un elemento de tensión que se añade al hormigón para formar estructuras de hormigón armado y mampostería reforzada , con el fin de fortalecerlo y ayudarlo a soportar la tensión. El hormigón es resistente a la compresión , pero tiene baja resistencia a la tracción . La barra de refuerzo suele consistir en barras de acero que aumentan significativamente la resistencia a la tracción de la estructura. Las superficies de la barra de refuerzo presentan una serie continua de nervaduras, lengüetas o hendiduras para promover una mejor adherencia con el hormigón y reducir el riesgo de deslizamiento.

El tipo más común de barra de refuerzo es el acero al carbono , que generalmente consiste en barras redondas laminadas en caliente con patrones de deformación grabados en su superficie. El acero y el hormigón tienen coeficientes de dilatación térmica similares , [ 2 ] por lo que un elemento estructural de hormigón reforzado con acero experimentará una tensión diferencial mínima a medida que cambia la temperatura.

Otros tipos de barras de refuerzo fácilmente disponibles son las fabricadas en acero inoxidable y las barras compuestas hechas de fibra de vidrio , fibra de carbono o fibra de basalto . Las barras de refuerzo de acero al carbono también pueden estar recubiertas de zinc o una resina epoxi diseñada para resistir los efectos de la corrosión, especialmente cuando se utilizan en ambientes de agua salada. Se ha demostrado que el bambú es una alternativa viable al acero de refuerzo en la construcción de hormigón. [ 3 ] [ 4 ] Estos tipos alternativos tienden a ser más caros o pueden tener propiedades mecánicas inferiores y, por lo tanto, se utilizan con mayor frecuencia en construcciones especiales donde sus características físicas cumplen un requisito de rendimiento específico que el acero al carbono no proporciona.

Historia

Una versión temprana de las barras de refuerzo en el interior de la Torre Inclinada de Nevyansk.

Reinforcing bars in masonry construction have been used since antiquity, with Rome using iron or wooden rods in arch construction.[5] Iron tie rods and anchor plates were later employed across Medieval Europe, as a device to reinforce arches, vaults, and cupolas.[6][7] 2,500 meters of rebar was used in the 14th-century Château de Vincennes.[8]

During the 18th century, rebar was used to form the carcass of the Leaning Tower of Nevyansk in Russia, built on the orders of the industrialist Akinfiy Demidov. The wrought iron used for the rebar was of high quality, and there is no corrosion on the bars to this day. The carcass of the tower was connected to its cast iron tented roof, crowned with one of the first known lightning rods.[9]

However, not until the mid-19th century, with the embedding of steel bars into concrete (thus producing modern reinforced concrete), did rebar display its greatest strengths. Several people in Europe and North America developed reinforced concrete in the 1850s. These include Joseph-Louis Lambot of France, who built reinforced concrete boats in Paris (1854) and Thaddeus Hyatt of the United States, who produced and tested reinforced concrete beams. Joseph Monier of France is one of the most notable figures for the invention and popularization of reinforced concrete. As a French gardener, Monier patented reinforced concrete flowerpots in 1867, before proceeding to build reinforced concrete water tanks and bridges.[10]

The Alvord Lake Bridge in San Francisco's Golden Gate Park, the first reinforced concrete bridge built in the United States

Ernest L. Ransome , ingeniero y arquitecto inglés que trabajó en Estados Unidos, realizó una contribución significativa al desarrollo de las barras de refuerzo en la construcción de hormigón. Inventó la barra de hierro retorcida, idea que surgió mientras diseñaba aceras autoportantes para el Salón Masónico de Stockton, California. Sin embargo, su barra de hierro retorcida no fue bien recibida inicialmente e incluso fue objeto de burla en la Sociedad Técnica de California, donde los miembros afirmaron que la torsión debilitaría el hierro. [ 11 ] En 1889, Ransome trabajó en la costa oeste, principalmente diseñando puentes. Uno de ellos, el puente del lago Alvord en el parque Golden Gate de San Francisco, fue el primer puente de hormigón armado construido en Estados Unidos. En esta estructura utilizó barras de hierro retorcidas. [ 12 ]

Al mismo tiempo que Ransome inventaba las barras de acero retorcidas, CAP Turner diseñaba su «sistema de hongo» para losas de hormigón armado con varillas redondas lisas, y Julius Kahn experimentaba con una innovadora barra de refuerzo laminada en forma de diamante con alas planas inclinadas hacia arriba a 45° (patentada en 1902). Kahn predijo que las vigas de hormigón con este sistema de refuerzo se doblarían como una cercha Warren , y también consideró esta barra como refuerzo a cortante. El sistema de refuerzo de Kahn se implementó en vigas, viguetas y columnas de hormigón.

El sistema fue elogiado y criticado tanto por los ingenieros contemporáneos de Kahn: Turner expresó fuertes objeciones, ya que podía provocar fallas catastróficas en las estructuras de hormigón. Rechazó la idea de que el sistema de refuerzo de Kahn en las vigas de hormigón actuara como una cercha Warren y señaló que no proporcionaría el refuerzo adecuado contra esfuerzos cortantes en los extremos de las vigas simplemente apoyadas, donde el esfuerzo cortante es mayor. Además, Turner advirtió que el sistema de Kahn podría resultar en una falla frágil, ya que carecía de refuerzo longitudinal en las vigas a la altura de las columnas.

Este tipo de falla se manifestó en el derrumbe parcial del Hotel Bixby en Long Beach, California, y el derrumbe total del Edificio Eastman Kodak en Rochester, Nueva York, ambos durante su construcción en 1906. Sin embargo, se concluyó que ambas fallas fueron consecuencia de la mala calidad de la mano de obra. Con el aumento de la demanda de estandarización en la construcción, los sistemas de refuerzo innovadores como el de Kahn fueron relegados en favor de los sistemas de refuerzo de hormigón que se ven hoy en día. [ 13 ]

Los requisitos para las deformaciones en el refuerzo de barras de acero no se estandarizaron en la construcción estadounidense hasta aproximadamente 1950. Los requisitos modernos para las deformaciones se establecieron en las "Especificaciones provisionales para las deformaciones de barras de acero corrugado para refuerzo de hormigón", ASTM A305-47T. Posteriormente, se realizaron cambios que aumentaron la altura de las nervaduras y redujeron su espaciamiento para ciertos tamaños de barras, y se eliminó la calificación de "provisional" cuando se publicó la norma actualizada ASTM A305-49 en 1949. Los requisitos para las deformaciones que se encuentran en las especificaciones actuales para el refuerzo de barras de acero, como ASTM A615 y ASTM A706, entre otras, son los mismos que los especificados en ASTM A305-49. [ 14 ]

Uso en hormigón y mampostería

Se colocaron barras de refuerzo sobre un encofrado de madera provisional antes de verter el hormigón. Las grandes "jaulas" horizontales de barras de refuerzo quedarán encerradas dentro de una viga , mientras que varios trozos gruesos de barras verticales sobresaldrán del hormigón para formar la base de una futura columna .

El hormigón es un material muy resistente a la compresión , pero relativamente débil a la tracción . Para compensar este desequilibrio en su comportamiento, se le incorporan barras de refuerzo para soportar las cargas de tracción . La mayoría del acero de refuerzo se divide en refuerzo primario y secundario.

  • El refuerzo primario se refiere al acero que se emplea para garantizar la resistencia necesaria de la estructura en su conjunto para soportar las cargas de diseño.
  • El refuerzo secundario , también conocido como refuerzo de distribución o térmico, se emplea por razones de durabilidad y estética, al proporcionar suficiente resistencia localizada para limitar el agrietamiento y resistir las tensiones causadas por efectos como los cambios de temperatura y la contracción.

Las aplicaciones secundarias incluyen el uso de barras de refuerzo embebidas en muros de mampostería, tanto colocadas horizontalmente en juntas de mortero (cada cuarta o quinta hilada de bloques) como verticalmente (en los huecos horizontales de bloques de cemento y ladrillos alveolares), que luego se fijan con mortero . Las estructuras de mampostería unidas con mortero tienen propiedades similares al hormigón: alta resistencia a la compresión, pero una capacidad limitada para soportar cargas de tracción. Cuando se añaden barras de refuerzo, se las conoce como "mampostería reforzada".

Un enfoque similar (que consiste en incrustar barras de refuerzo verticalmente en huecos diseñados en bloques prefabricados) también se utiliza en muros de contención de hormigón en seco, al menos para fijar la hilada inferior al suelo, y también se emplea para asegurar la hilada inferior y/o los anclajes en muros hechos de hormigón prefabricado o traviesas de madera para paisajismo.

En casos excepcionales, el refuerzo de acero puede estar incrustado y parcialmente expuesto, como en las barras de acero que sujetan y refuerzan la mampostería de la Torre de Nevyansk o en estructuras antiguas de Roma y el Vaticano.

Características físicas

El acero tiene un coeficiente de dilatación térmica casi igual al del hormigón moderno . Si no fuera así, causaría problemas debido a tensiones longitudinales y perpendiculares adicionales a temperaturas distintas de la de fraguado. [ 15 ] Aunque las barras de refuerzo tienen nervaduras que las unen mecánicamente al hormigón, aún pueden desprenderse de este bajo altas tensiones, un suceso que suele acompañar a un colapso estructural de mayor envergadura. Para evitar tal fallo, las barras de refuerzo se embeben profundamente en los elementos estructurales adyacentes (40-60 veces su diámetro), o se doblan y enganchan en los extremos para fijarlas alrededor del hormigón y otras barras de refuerzo. Este primer método aumenta la fricción que fija la barra en su lugar, mientras que el segundo aprovecha la alta resistencia a la compresión del hormigón.

Las barras de refuerzo comunes están hechas de acero templado sin acabado , lo que las hace susceptibles a la oxidación . Normalmente, el recubrimiento de hormigón proporciona un pH superior a 12, evitando así la corrosión . Un recubrimiento insuficiente puede comprometer esta protección debido a la carbonatación superficial y la penetración de sales . Un recubrimiento excesivo puede provocar fisuras más anchas, lo que también compromete la protección local. Dado que el óxido ocupa un mayor volumen que el acero del que se formó, ejerce una fuerte presión interna sobre el hormigón circundante, lo que provoca fisuras, desprendimientos y, en última instancia, fallos estructurales . Este fenómeno se conoce como efecto de óxido .

Este es un problema particular cuando el hormigón está expuesto al agua salada, como en puentes donde se aplica sal a las carreteras en invierno, o en aplicaciones marinas. En estas situaciones se pueden emplear barras de refuerzo de acero inoxidable o de bajo contenido de carbono / cromo (microcompuesto) sin recubrimiento, resistentes a la corrosión, de bronce de silicio , con recubrimiento epoxi , galvanizadas o de acero inoxidable, con un costo inicial mayor, pero con un costo significativamente menor durante la vida útil del proyecto. [ 16 ] [ 17 ]

Se debe tener especial cuidado durante el transporte, la fabricación, la manipulación, la instalación y el vertido del hormigón cuando se trabaja con barras de refuerzo recubiertas de epoxi , ya que los daños reducen la resistencia a la corrosión a largo plazo de estas barras. [ 18 ] Incluso las barras recubiertas de epoxi dañadas han mostrado un mejor rendimiento que las barras de refuerzo sin recubrimiento, aunque se han reportado problemas de desprendimiento del recubrimiento de epoxi de las barras y corrosión bajo la película de epoxi. [ 19 ] Estas barras recubiertas de epoxi se utilizan en más de 70 000 tableros de puentes en los EE. UU., pero esta tecnología se estaba eliminando gradualmente en favor de las barras de refuerzo de acero inoxidable a partir de 2005 debido a su bajo rendimiento. [ 20 ] [ 21 ]

Los requisitos para las deformaciones se encuentran en las especificaciones de productos estándar estadounidenses para el refuerzo de barras de acero, como ASTM A615 y ASTM A706, y dictan el espaciado y la altura de las orejetas.

Las barras de refuerzo de plástico reforzado con fibra también se utilizan en entornos altamente corrosivos. Se presentan en diversas formas, como espirales para reforzar columnas, barras comunes y mallas. La mayoría de las barras de refuerzo disponibles comercialmente están hechas de fibras unidireccionales incrustadas en una resina polimérica termoestable y se conocen comúnmente como FRP (plástico reforzado con fibra).

Algunas construcciones especiales, como las instalaciones de investigación y fabricación con componentes electrónicos muy sensibles, pueden requerir el uso de refuerzos no conductores de electricidad, y las salas de equipos de diagnóstico por imagen médica pueden requerir propiedades no magnéticas para evitar interferencias. Las barras de refuerzo de FRP, especialmente las de fibra de vidrio, tienen baja conductividad eléctrica y son no magnéticas, por lo que se utilizan comúnmente para estas aplicaciones. También existen barras de refuerzo de acero inoxidable con baja permeabilidad magnética , que a veces se utilizan para evitar problemas de interferencia magnética.

El acero de refuerzo también puede desplazarse por impactos como terremotos , lo que provoca fallas estructurales. El ejemplo más claro es el colapso del viaducto de Cypress Street en Oakland, California, a consecuencia del terremoto de Loma Prieta de 1989 , que causó 42 muertes. El temblor provocó que las barras de refuerzo se desprendieran del hormigón y se deformaran . Los diseños de edificios actualizados, que incluyen más barras de refuerzo perimetrales, pueden solucionar este tipo de fallas.

Tamaños y grados

Tallas estadounidenses

Las medidas de las barras en unidades estadounidenses/imperiales dan el diámetro en unidades de 1/8 de pulgada (3,2 mm) para las barras de tamaño #2 a #8, de modo que #8 = 8/8 de pulgada = 1 pulgada (25 mm) de diámetro.  

En este sistema no existen tamaños de barra fraccionarios. El símbolo "#" indica el número , por lo que "#6" se lee como "número seis". El uso del símbolo "#" es habitual para los tamaños estadounidenses, pero a veces se utiliza "No." en su lugar. En el sector, la barra de refuerzo se conoce mediante una abreviatura que utiliza el diámetro de la barra como descriptor, como "cuatro barras" para una barra de cuatro octavos (o media) de pulgada.

El área de la sección transversal de una barra, dada por πr² , es igual a (tamaño de la barra/9,027)², que se aproxima a (tamaño de la barra/9)² pulgadas cuadradas. Por ejemplo, el área de una barra del número 8 es (8/9)² = 0,79 pulgadas cuadradas.

Los tamaños de barras mayores que el n.° 8 siguen la regla de 1/8 de pulgada de forma imperfecta y omiten los tamaños n.° 12-13 y n.° 15-17 debido a una convención histórica. En los inicios de la construcción de hormigón, las barras de una pulgada o más solo estaban disponibles en secciones cuadradas, y cuando las barras redondas deformadas de gran formato estuvieron disponibles alrededor de 1957, [ 22 ] la industria las fabricó para proporcionar el área de sección transversal equivalente a los tamaños de barras cuadradas estándar que se usaban anteriormente. El diámetro de la forma redonda de gran formato equivalente se redondea al 1/8 de pulgada más cercano para proporcionar el tamaño de la barra. Por ejemplo, la barra n . ° 9 tiene una sección transversal de 1,00 pulgada cuadrada (6,5 cm² ) y, por lo tanto, un diámetro de 1,128 pulgadas (28,7 mm) . Los tamaños # 10, #11, #14 y #18 corresponden a barras cuadradas de 1 1/8 pulgadas , 1 1/4 , 1 1/2 y 2 pulgadas, respectivamente. [ 23 ]  

Los tamaños inferiores al n.° 3 ya no se consideran tamaños estándar. Suelen fabricarse como varillas de acero redondas sin deformar, aunque también pueden presentar deformaciones. Los tamaños inferiores al n.° 3 se denominan normalmente "alambre" y no "barra", y se especifican por su diámetro nominal o su calibre. Las barras n.° 2 se conocen informalmente como "barras de lápiz", ya que tienen un tamaño similar al de un lápiz.

Cuando se utilizan barras de refuerzo de tamaño estadounidense/imperial en proyectos con unidades métricas, el tamaño métrico equivalente se especifica normalmente como el diámetro nominal redondeado al milímetro más cercano. Estos no se consideran tamaños métricos estándar y, por lo tanto, a menudo se les denomina conversión suave o tamaño "métrico suave". El sistema de tamaños de barras estadounidenses/imperiales reconoce el uso de tamaños de barras métricas verdaderas (específicamente n.° 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 y 60), que indican el diámetro nominal de la barra en milímetros, como una especificación de "tamaño alternativo". Sustituir un tamaño métrico verdadero por un tamaño estadounidense/imperial se denomina conversión dura y, a veces, da como resultado el uso de una barra de tamaño físicamente diferente.

Barras de refuerzo de acero con códigos de color que indican el grado
  1. ↑ Designación de tamaño histórica que ya no se usa comúnmente.

Tallas canadienses

Hormigón que deja ver las barras de refuerzo corroídas en su interior en el puente Queen Elizabeth Way sobre el río Welland en Niagara Falls, Ontario , Canadá.

Las designaciones de barras métricas representan el diámetro nominal de la barra en milímetros, redondeado al múltiplo de 5  mm más cercano.

Tallas europeas

Las designaciones de barras métricas representan el diámetro nominal de la barra en milímetros. Los tamaños de barra preferidos en Europa se especifican para cumplir con la Tabla 6 de la norma EN 10080 , [ 24 ] aunque siguen vigentes diversas normas nacionales (por ejemplo, BS 4449 en el Reino Unido). En Suiza, algunos tamaños difieren de la norma europea.

Refuerzo de acero almacenado

Tallas australianas

El refuerzo para su uso en la construcción de hormigón está sujeto a los requisitos de las normas australianas AS3600 (Estructuras de hormigón) y AS/NZS4671 (Armadura de acero para hormigón). Existen otras normas que se aplican a los ensayos, la soldadura y el galvanizado.

La designación del refuerzo se define en la norma AS/NZS4671 utilizando los siguientes formatos:

Forma/Sección

D- barra corrugada deformada, R- barra redonda/lisa, I- barra dentada deformada

Clase de ductilidad

L- baja ductilidad, N- ductilidad normal, E- ductilidad sísmica (terremoto)

Grados estándar (MPa)

250N, 300E, 500L, 500N, 500E

Ejemplos:
La barra corrugada D500N12 tiene  una resistencia de 500 MPa, ductilidad normal y  un diámetro nominal de 12 mm, también conocida como "N12".

Las barras suelen abreviarse como «N» (barra deformada laminada en caliente), «R» (barra redonda laminada en caliente), «RW» (alambre corrugado estirado en frío) o «W» (alambre redondo estirado en frío), ya que la resistencia a la fluencia y la ductilidad se deducen de su forma. Por ejemplo, todo el alambre disponible comercialmente tiene una resistencia a la fluencia de 500  MPa y baja ductilidad, mientras que las barras redondas tienen una resistencia a la fluencia de 250  MPa y ductilidad normal.

Nueva Zelanda

El refuerzo para su uso en la construcción de hormigón está sujeto a los requisitos de la norma AS/NZS4671 (Acero de refuerzo para hormigón). Existen otras normas que se aplican a los ensayos, la soldadura y el galvanizado.

Barra de acero de refuerzo Grado 300 y 500 Clase E

India

Las barras de refuerzo están disponibles en los siguientes grados según IS:1786-2008 FE 415/FE 415D/FE 415S/FE 500/FE 500D/FE 500S/FE 550, FE550D, FE 600. Las barras de refuerzo se templan con agua a alta presión para que la superficie exterior se endurezca mientras que el núcleo interior permanece blando. Las barras de refuerzo son nervadas para que el hormigón tenga mejor agarre. Las regiones costeras utilizan barras de refuerzo galvanizadas para prolongar su vida útil. Los tamaños de barras de refuerzo BIS son 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 y 50 milímetros.

Tamaños de barras jumbo y roscadas

Las barras de refuerzo de gran formato están ampliamente disponibles y son producidas por fabricantes especializados. Las industrias de torres y letreros comúnmente utilizan barras "jumbo" como varillas de anclaje para grandes estructuras, las cuales se fabrican a partir de barras ligeramente sobredimensionadas para que se puedan cortar roscas en los extremos y aceptar tuercas de anclaje estándar. [ 25 ] [ 26 ] También se producen barras de refuerzo completamente roscadas con roscas muy gruesas que cumplen con los estándares de deformación de las barras de refuerzo y permiten el uso de tuercas y acopladores personalizados. [ 27 ] Si bien estos tamaños habituales son de uso común, no cuentan con estándares consensuados asociados, y sus propiedades pueden variar según el fabricante.

Calificaciones

Las barras de refuerzo están disponibles en grados y especificaciones que varían en cuanto a límite elástico , resistencia a la tracción máxima , composición química y porcentaje de elongación .

El uso de una clasificación por sí sola solo indica la resistencia mínima a la fluencia permitida, y debe utilizarse en el contexto de una especificación de materiales para describir completamente los requisitos del producto para las barras de refuerzo. Las especificaciones de materiales establecen los requisitos para las clasificaciones, así como propiedades adicionales como la composición química, la elongación mínima, las tolerancias físicas, etc. Las barras de refuerzo fabricadas deben superar la resistencia mínima a la fluencia de la clasificación y cualquier otro requisito de la especificación de materiales al ser inspeccionadas y ensayadas.

En Estados Unidos, la designación de grado equivale a la resistencia mínima a la fluencia de la barra en ksi (1000 psi); por ejemplo, una barra de refuerzo de grado 60 tiene una resistencia mínima a la fluencia de 60 ksi. Las barras de refuerzo se fabrican con mayor frecuencia en grados 40, 60 y 75, aunque también se encuentran disponibles en grados 80, 100, 120 y 150 para resistencias mayores. El grado 60 (420 MPa) es el más utilizado en la construcción moderna en Estados Unidos. Entre los grados históricos se incluyen el 30, 33, 35, 36, 50 y 55, que actualmente no se utilizan comúnmente.

Algunos grados se fabrican únicamente para tamaños de barra específicos; por ejemplo, según la norma ASTM A615, el grado 40 (280 MPa) solo se suministra para barras estadounidenses de tamaños n.° 3 a n.° 6 (métricas blandas de tamaños n.° 10 a 19). En ocasiones, las limitaciones en los grados de material disponibles para tamaños de barra específicos se deben al proceso de fabricación utilizado, así como a la disponibilidad de materias primas de calidad controlada.

Algunas especificaciones de materiales abarcan varios grados, y en tales casos es necesario indicar tanto la especificación del material como el grado. Los grados de las barras de refuerzo se suelen indicar en los documentos de ingeniería, incluso cuando no existen otras opciones de grado dentro de la especificación del material, para evitar confusiones y posibles problemas de calidad, como los que podrían surgir si se sustituye un material. "Gr." es la abreviatura común en ingeniería para "grado", con variaciones en el uso de mayúsculas y el punto. [ 28 ]

En ciertos casos, como en ingeniería sísmica y diseño resistente a explosiones, donde se espera un comportamiento posterior a la fluencia, es importante poder predecir y controlar propiedades como la resistencia máxima a la fluencia y la relación mínima entre la resistencia a la tracción y la resistencia a la fluencia. ASTM A706 Gr. 60 es un ejemplo de una especificación de material con un rango de propiedades controlado que tiene una resistencia mínima a la fluencia de 60 ksi (420 MPa), una resistencia máxima a la fluencia de 78 ksi (540 MPa), una resistencia mínima a la tracción de 80 ksi (550 MPa) y no menos de 1,25 veces la resistencia real a la fluencia, y requisitos de elongación mínima que varían según el tamaño de la barra.

En los países que utilizan el sistema métrico, la designación del grado suele ser el límite elástico en megapascales (MPa), por ejemplo, grado 400 (similar al grado 60 de EE. UU.; sin embargo, el grado métrico 420 es en realidad la sustitución exacta del grado estadounidense).

Las especificaciones comunes de EE. UU., publicadas por ACI y ASTM, son:

  • Instituto Americano del Concreto : "ACI 318-14 Requisitos del Código de Construcción para Concreto Estructural y Comentarios", ISBN 978-0-87031-930-3(2014)
  • ASTM A82: Especificación para alambre de acero liso para refuerzo de hormigón
  • ASTM A184/A184M: Especificación para mallas de barras de acero corrugado fabricadas para refuerzo de hormigón
  • ASTM A185: Especificación para malla de alambre de acero liso soldada para refuerzo de hormigón
  • ASTM A496: Especificación para alambre de acero corrugado para refuerzo de hormigón
  • ASTM A497: Especificación para malla de alambre de acero corrugado soldada para refuerzo de hormigón
  • ASTM A615/A615M-26: Barras de acero al carbono lisas y corrugadas para refuerzo de hormigón [ 29 ] *ASTM A616/A616M: Especificación para barras de acero para rieles lisas y corrugadas para refuerzo de hormigón
  • ASTM A617/A617M: Especificación para barras de acero corrugado y liso para refuerzo de hormigón
  • ASTM A706/A706M: Barras lisas y corrugadas de acero de baja aleación para refuerzo de hormigón.
  • ASTM A722/A722M: Especificación estándar para barras de acero de alta resistencia para hormigón pretensado.
  • ASTM A767/A767M: Especificación para barras de acero galvanizado (recubiertas de zinc) para refuerzo de hormigón
  • ASTM A775/A775M: Especificación para barras de acero de refuerzo recubiertas de epoxi
  • ASTM A934/A934M: Especificación para barras de refuerzo de acero prefabricadas con recubrimiento epoxi
  • ASTM A955: Barras de acero inoxidable lisas y corrugadas para refuerzo de hormigón (el requisito suplementario S1 se utiliza al especificar ensayos de permeabilidad magnética).
  • ASTM A996: Barras corrugadas de acero para rieles y ejes para refuerzo de hormigón
  • ASTM A1035: Especificación estándar para barras de acero al cromo, lisas y corrugadas, de bajo contenido de carbono, para refuerzo de hormigón.

Las designaciones de marcado ASTM son:

  • Billete 'S' A615
  • Riel 'I' A616 ( "ASTM A616 / A616M - 96a Especificación estándar para barras lisas y corrugadas de acero para rieles para refuerzo de concreto (retirada en 1999, reemplazada por A996)" . Astm.org . Recuperado el 24 de agosto de 2012 .)
  • Requisitos suplementarios para el riel 'IR' S1 A616 "Especificación estándar ASTM A616 / A616M - 96a para barras lisas y corrugadas de acero para refuerzo de hormigón (retirada en 1999, reemplazada por A996)" . Astm.org . Consultado el 24 de agosto de 2012 .)
  • Eje 'A' A617 "ASTM A617 / A617M - 96a Especificación estándar para barras de acero de eje lisas y corrugadas para refuerzo de hormigón (retirada en 1999, reemplazada por A996)" . Astm.org . Consultado el 24 de agosto de 2012 .)
  • Aleación baja 'W' — A706

Históricamente en Europa, las barras de refuerzo se componen de acero dulce con un límite elástico de aproximadamente 250 MPa (36 ksi). Las barras de refuerzo modernas se componen de acero de alto límite elástico, con un límite elástico más típico de 500 MPa (72,5 ksi). Las barras de refuerzo pueden suministrarse con varios grados de ductilidad . El acero más dúctil es capaz de absorber mucha más energía cuando se deforma, un comportamiento que resiste las fuerzas sísmicas y se utiliza en el diseño. Estos aceros dúctiles de alto límite elástico se producen generalmente mediante el proceso TEMPCORE, [ 30 ] un método de procesamiento termomecánico . No está permitida la fabricación de acero de refuerzo mediante el laminado de productos terminados (por ejemplo, chapas o raíles). [ 31 ] A diferencia del acero estructural, los grados de acero para barras de refuerzo aún no están armonizados en toda Europa, ya que cada país tiene sus propias normas nacionales. Sin embargo, existe cierta estandarización de las especificaciones y los métodos de ensayo bajo las normas EN 10080 y EN ISO 15630:

  • BS EN 10080: Acero para el refuerzo de hormigón. Acero de refuerzo soldable. Generalidades. (2005)
  • BS 4449: Acero para el refuerzo de hormigón. Acero de refuerzo soldable. Barras, bobinas y productos desenrollados . Especificación. (2005/2009)
  • BS 4482: Alambre de acero para el refuerzo de productos de hormigón. Especificación (2005)
  • BS 4483: Malla de acero para el refuerzo de hormigón. Especificación (2005)
  • BS 6744: Barras de acero inoxidable para el refuerzo y uso en hormigón. Requisitos y métodos de ensayo. (2001/2009)
  • DIN 488-1: Aceros de refuerzo - Parte 1: Grados, propiedades, marcado (2009)
  • DIN 488-2: Aceros de refuerzo - Parte 2: Barras de acero de refuerzo (2009)
  • DIN 488-3: Aceros de refuerzo - Parte 3: Acero de refuerzo en bobinas, alambre de acero (2009)
  • DIN 488-4: Aceros de refuerzo - Parte 4: Mallas soldadas (2009)
  • DIN 488-5: Aceros de refuerzo - Parte 5: Vigas reticuladas (2009)
  • DIN 488-6: Acero de refuerzo - Parte 6: Evaluación de la conformidad (2010)
  • BS EN ISO 15630-1: Acero para el refuerzo y pretensado del hormigón. Métodos de ensayo. Barras de refuerzo, alambrón y alambre. (2010)
  • BS EN ISO 15630-2: Acero para el refuerzo y pretensado del hormigón. Métodos de ensayo. Malla soldada. (2010)

Colocación de las barras de refuerzo

Dobladora de varillas de refuerzo
Alambre de acero utilizado para asegurar las barras de refuerzo antes de colocarlas en el hormigón. Se incluye una regla métrica como referencia.

Las jaulas de barras de refuerzo se fabrican tanto en la obra como fuera de ella, generalmente con la ayuda de dobladoras y cizallas hidráulicas . Sin embargo, para trabajos pequeños o a medida, basta con una herramienta conocida como dobladora manual de barras de refuerzo. Las barras son colocadas por los colocadores de acero (o trabajadores de refuerzo de hormigón), con soportes y espaciadores de hormigón o plástico que separan las barras del encofrado para lograr el recubrimiento de hormigón y asegurar un correcto empotramiento. Las barras dentro de las jaulas se conectan mediante soldadura por puntos , atado con alambre de acero, a veces con una atadora eléctrica , o con conexiones mecánicas . Para atar barras de refuerzo recubiertas de epoxi o galvanizadas, se suele utilizar alambre recubierto de epoxi o galvanizado, respectivamente.

estribos

Muestra de estribo

Los estribos forman la parte exterior de una jaula de armadura. La función de los estribos (a menudo denominados «enlaces de acero de refuerzo» y «enlaces de corte») es triple: dar estructura a las barras de refuerzo principales, mantener un nivel correcto de recubrimiento de hormigón y mantener una transferencia uniforme de fuerza a través de los elementos de soporte. [ 32 ] Los estribos suelen ser rectangulares en vigas y circulares en pilares, y se colocan a intervalos regulares a lo largo de una columna o viga según lo definido por los ingenieros civiles o estructurales en los planos de construcción.

Soldadura

La norma D 1.4 de la Sociedad Americana de Soldadura (AWS) establece las prácticas para soldar barras de refuerzo en los EE. UU. Sin consideraciones especiales, las únicas barras de refuerzo aptas para soldar son las de grado W (baja aleación — A706). Las barras de refuerzo que no cumplen con la especificación ASTM A706 generalmente no son aptas para soldar sin calcular el equivalente de carbono. Se puede soldar material con un equivalente de carbono inferior a 0,55.

Las barras de refuerzo ASTM A 616 y ASTM A 617 (ahora sustituidas por la norma combinada A996) son de acero para raíles y acero para ejes de raíles laminados nuevamente, con composición química, contenido de fósforo y carbono no controlados. Estos materiales no son comunes.

Las jaulas de barras de refuerzo normalmente se unen con alambre, aunque la soldadura por puntos de las jaulas ha sido la norma en Europa durante muchos años y se está volviendo más común en Estados Unidos. Los aceros de alta resistencia para hormigón pretensado no se pueden soldar.

Colocación de refuerzos en rollos

El sistema de refuerzo enrollable es un método extraordinariamente rápido y rentable para colocar una gran cantidad de refuerzo en un corto período de tiempo. [ 33 ] El refuerzo enrollable generalmente se prepara fuera de la obra y se desenrolla fácilmente en la misma. La colocación de refuerzo enrollable se ha aplicado con éxito en losas (cubiertas, cimentaciones), cimentaciones de mástiles de aerogeneradores, muros, rampas, etc.

Conexiones mecánicas

También conocidas como "acoplamientos mecánicos" o "empalmes mecánicos", las conexiones mecánicas se utilizan para unir barras de refuerzo. Los acopladores mecánicos son un medio eficaz para reducir la congestión de barras de refuerzo en zonas de alta resistencia en construcciones de hormigón armado. Estos acopladores también se utilizan en la construcción con hormigón prefabricado, en las juntas entre elementos.

Los criterios de desempeño estructural para conexiones mecánicas varían entre países, códigos e industrias. Como requisito mínimo, los códigos suelen especificar que la conexión de la barra de refuerzo con el empalme cumpla o supere el 125 % de la resistencia a la fluencia especificada de la barra. Los criterios más estrictos también exigen el desarrollo de la resistencia última especificada de la barra. Por ejemplo, ACI 318 especifica criterios de desempeño de Tipo 1 (125 % Fy) o Tipo 2 (125 % Fy y 100 % Fu). [ 34 ]

Para estructuras de hormigón diseñadas teniendo en cuenta la ductilidad, se recomienda que las conexiones mecánicas también sean capaces de fallar de manera dúctil, lo que en la industria del acero de refuerzo se conoce comúnmente como "rotura de la barra". Por ejemplo, Caltrans especifica un modo de falla requerido (es decir, "estricción de la barra"). [ 35 ]

Seguridad

Barras de refuerzo con tapas de seguridad de plástico temporales instaladas

Para evitar lesiones, los extremos sobresalientes de las barras de acero de refuerzo a menudo se doblan o se cubren con tapas especiales de plástico reforzado con acero. [ 36 ]

Designaciones

El refuerzo suele estar representado en una tabla de refuerzos en los planos de construcción. Esto elimina la ambigüedad en la notación utilizada en todo el mundo. La siguiente lista ofrece ejemplos de la notación empleada en la arquitectura, la ingeniería y la construcción.

Reutilización y reciclaje

Las barras de refuerzo se reciclan con frecuencia , y a menudo se fabrican completamente con acero reciclado. [ 37 ] Nucor , el mayor productor de acero de Estados Unidos, afirma que sus barras de acero están hechas con un 97 % de acero reciclado. [ 38 ]

Trabajadores extrayendo barras de refuerzo de los escombros de una demolición en China.

Referencias

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