El hormigón es un material que resiste bien los esfuerzos de compresión, sin embargo, su resistencia frente a solicitaciones de tracción es precaria e incierta. Debido a ello normalmente se desprecia su resistencia a la tracción en el diseño. Las tracciones se toman con barras de acero.
Para que las barras de acero puedan cumplir su función (principalmente tomar las tracciones que se producen en el elemento de hormigón) es necesario que se deformen con el hormigón que las rodea y sus extremos deben estar debidamente anclados al hormigón. Ambos efectos implican transferencia de esfuerzos entre el hormigón y las barras de refuerzo (y viceversa) y se consiguen en gran parte gracias a los resaltes de las barras.
El largo de anclaje que se requiere para que la barra sea capaz de desarrollar su tensión de fluencia se denomina largo de desarrollo, por lo tanto, para que las barras puedan trabajar en forma adecuada deberán extenderse más allá del lugar en que se necesitan con su capacidad de fluencia, en una longitud igual al largo de desarrollo. La longitud del anclaje de las barras se puede acortar doblando el extremo de la barra en forma de gancho.
A continuación se indican una serie de aspectos que, además del buen diseño y la buena construcción, son fundamentales para que las estructuras de hormigón armado tengan un buen comportamiento.
Las recomendaciones que se entregan a continuación corresponden a un resumen simplificado y más bien conservador de lo que figura en los Capítulos 3, 7,12 y 21 del ACI 318-08. No están pensadas para el diseñador, sino que para poder resolver casos simples que no quedaron bien detallados en los planos y para enfatizar aspectos importantes del detallamiento de los refuerzos.
4.1 Corrosión máxima aceptable
Se permite el uso de barras con un grado de corrosión menor, siempre que esté firmemente adherido a la superficie de las barras ni haya comprometido la sección de ellas. No se acepta el uso de barras sucias con lechada de cemento, aceite o cualquier otro tipo de material que pueda afectar la adherencia entre el hormigón y las barras.
4.2 Enderezado de barras
Las barras no se deben enderezar por estiramiento.
El enderezado de barras en rollos se debe hacer exclusivamente con máquinas de enderezado de rodillos y con barras especiales que después del enderezado sigan cumpliendo con los requisitos de la norma NCh 204. Of 2008.
No se permite enderezar barras dobladas.
4.3 Uso de mallas electrosoldadas como refuerzo
El refuerzo electrosoldado de alambre debe cumplir con el ASTM A497M, excepto que para alambres con fy mayor que 420 MPa , la resistencia a la fluencia debe ser el refuerzo correspondiente a una deformación unitaria de 0.35 por ciento. Las intersecciones soldadas no deben estar espaciadas a más de 400mm, en el sentido del refuerzo calculado, excepto para refuerzos de alambre electrosoldado utilizado como estribos de acuerdo con 12.13.2 del ACI-318-08. El alambre corrugado con diámetro mayor que MD200 se permite cuando se utiliza en refuerzo electrosoldado que cumpla con ASTM A497M, pero debe tratarse como alambre liso para efectos de desarrollo y diseño de empalmes.
4.4 Anclaje de barras de refuerzo
Para que los refuerzos puedan desarrollar las tracciones que son capaces de resistir en fluencia, deben estar debidamente ancladas en sus extremos. Este anclaje se obtiene prolongando la armadura más allá de la sección en que se requiere su resistencia de fluencia en un largo que se denomina longitud de desarrollo: ℓd para barras en tracción y ℓdc para barras en compresión.
Para refuerzos del tipo A63-42H en hormigón H25 normalmente confinadas, que tengan un ecubrimiento no menor que db y un espaciamiento libre las longitudes de desarrollo son: ℓd = 50 db y ℓdc= 25 db con un mínimo de 300mm. A estas longitudes conviene agregarles 10cm, quedando así en:
Si se trata de barras horizontales que al hormigonar tienen más de 300mm de hormigón fresco bajo ellas, dicho valor debe multiplicarse por 1,3.
Para casos que no corresponden a los casos normales indicados anteriormente se deben usar los largos de desarrollo indicados en el capítulo 12 de código ACI 318-08.
Los largos de anclaje, y muy especialmente el espacio necesario para materializar el anclaje, se puede reducir si se dobla el extremo de la barra en forma de gancho. Los ganchos estándar que propone el ACI se indican en la Figura 3. Al usarlos, la longitud de anclaje se puede reducir a ℓdh = 30db para hormigón H25, acero A63-42H, recubrimientos db, espaciamiento > db y menos de 300mm de hormigón fresco bajo las barras horizontales.
Para casos que no corresponden al caso normal indicado se deben usar los largos de desarrollo indicados en el capítulo 12 de código ACI 318-08.
Se debe tener especial cuidado de no anclar las barras de refuerzo en el recubrimiento, como tiende a ocurrir en el encuentro de vigas con columnas ó muros de un mismo espesor.
4.5 Anclaje de mallas electrosoldadas
La longitud de desarrollo del refuerzo electrosoldado para alambre corrugado en tracción, cuya tensión de fluencia sea de 500MPa y se desarrollen en un hormigón H25 puede simplificarse por la expresión:
Esta simplificación se puede hacer siembre y cuando al menos un alambre transversal esté dentro de ℓdw y a no menos de 50mm de la sección crítica (ver figura 4).
Si se trata de refuerzo electrosoldado dispuesto de manera horizontal, que al hormigonar tienen más de 300mm de hormigón fresco bajo ellos, dicho valor debe multiplicarse por 1,3.
4.6 Empalme de barras de refuerzo por traslape
Los refuerzos se pueden empalmar por simple traslape de las barras. Los empalmes por traslape deben ubicarse preferentemente en zonas comprimidas del hormigón. El largo de traslape de empalmes de barras igual a ℓd si el empalme se efectúa en una zona comprimida del hormigón y 1,3 ℓd si el empalme se encuentra en una zona traccionada del hormigón.
Los empalmes deben ubicarse preferentemente en forma escalonada a lo largo del elemento.
Las zonas de anclaje y empalme de barras siempre deben quedar confinadas por estribos o trabas.
4.7 Empalme de refuerzo electrosoldado por traslape
La longitud mínima de empalme por traslapo de refuerzo electrosoldado de alambre corrugado, medida entre los extremos de cada refuerzo electrosoldado individual, no debe ser menor que la mayor entre 1,3 ℓdw y 200mm, y la longitud de traslapo medida entre los alambres transversales más alejados de cada refuerzo electrosoldado individual no debe ser menor que 50mm. (ver figura 5).
4.8 Separación mínima entre las barras de refuerzo
La separación mínima entre las barras de elementos de hormigón armado debe ser igual o mayor al diámetro de la barra y no menor a 25mm (1,5 veces el diámetro de las barra y 40mm en elementos sometidos a compresión), esto con el fin de permitir un adecuado hormigonado de la pieza de modo que el hormigón que rodea a la barra pueda recibir y entregar los esfuerzos a que puede quedar sometida. Esta separación mínima debe cumplirse también en las zonas de empalme.
En muros y losas la separación de las barras de refuerzo principal por flexión no debe ser mayor a 3 veces el espesor del muro o de la losa, ni de 450mm.
4.9 Estribos y trabas
Los estribos y trabas cumplen varias funciones de gran importancia en el comportamiento de los elementos de hormigón armado. Entre las funciones más importantes destacan:
4.9.1 Incrementar la resistencia al corte de vigas, columnas y muros.
4.9.2 Amarrar las barras en compresión para evitar su pandeo prematuro.
En general los estribos deben tener la forma que se muestra en la Figura XX. Sus radios de curvatura deben ser mayores a 3db y sus ganchos deben estar doblados en 135° y tener un largo mínimo de 6db pero no menor que 75mm.
Se debe preferir el uso de estribos cerrados. Utilizar estribos compuestos solamente en aquello casos en que es prácticamente imposible colocar estribos cerrados.
4.10 Amarras de alambre para barras de refuerzo o mallas electrosoldadas
Las amarras de alambre que se utilizan para armar la armadura de refuerzo tienen como único fin mantener la armadura en su posición correcta durante el hormigonado. No están pensadas para transmitir esfuerzo alguno durante el trabajo del elemento de hormigón armado.
4.11 Soldadura entre barras y a barras de refuerzo o mallas electrosoldadas
No se permite soldar barras de refuerzo entre sí ni soldar cualquier tipo de elemento a los refuerzos, sea este malla electrosoldada o barras de refuerzo dúctil. Tampoco se permite soldar entre sí barras que se intersecten con el fin de mantener el refuerzo en posición durante el hormigonado.
4.12 Recubrimiento mínimo
Las barras y mallas electrosoldadas de refuerzo en elementos de hormigón armado deben quedar recubiertas de hormigón por tres razones fundamentales.
(i) Para proteger las armaduras de la corrosión.
(ii) Para proteger la armadura del calor de posibles incendios
(iii) Para que las barras puedan transmitir los esfuerzos a que pueden quedar sometidas, al hormigón y viceversa
En el caso de hormigón vaciado en sitio, los recubrimientos mínimos deben ser los siguientes:
Para casos diferentes al normal indicado se debe consultar el Capítulo 7.7 del código ACI 318-08
4.13 Espesores mínimos en muros de hormigón armado para viviendas de uno y dos niveles
El espesor mínimo de muros de viviendas de uno y dos niveles está dado según si son considerados como muros sísmicos o muros ordinarios. El punto 21.1.1.7 (b) del Decreto Supremo 60 indica que se permite uso de muros ordinarios en estructuras de hasta 5 pisos siempre y cuando en el análisis estructural se haya utilizado un factor de reducción de respuesta R ó Ro igual o menor a 4.
En el caso de viviendas de hormigón de uno y dos niveles en que se consideren un factor R o Ro igual o menor que 4, podemos usar:
emín: h/25 pero no menor que 100mm h: altura libre de piso o sujeción lateral del muros.
En este caso, para alturas de entrepiso típicas en viviendas que sean menores a 2.5m se recomienda lo siguiente:
Muros con malla central y hormigón fluido: 100mm Muros con malla doble y hormigón fluido:
120mm
Muros con malla doble y hormigón normal:
150mm
4.14 Disposición de refuerzo en muros de hormigón armado para viviendas de uno y dos niveles
Para viviendas de uno y dos niveles con un hormigón H25 se puede disponer una capa al centro del muro si se cumplen ambas condiciones que se enumeran a continuación:
- La tensión de corte último en los muros de la vivienda no superan los 6 kgf/cm2
- Muros de espesor inferior a 110mm
Si bien la condición 1 no es exigible al caso de muros ordinarios (según Decreto Supremo 60), es sano que las tensiones de corte último cumplan esta condición en viviendas de hasta dos pisos.
La condición 2 está dada para que el refuerzo no quede alejado más allá de 50mm de la cara exterior del muro.
4.15 Refuerzo mínimo por retracción y temperatura
La cuantía de refuerzo mínima que deben llevar las losas y muros de largos menores a 6m que no posean una restricción significativa al libre movimiento, es la siguiente:
Si existe restricción significativa del libre movimiento deben considerarse los requisitos de las secciones 8.2.4 y 9.2.3 del ACI 318-08.
