Barras de refuerzo
La barra de refuerzo (abreviatura de barra de refuerzo ), conocida cuando se agrupa como acero de refuerzo o acero de refuerzo , [1] es una barra de acero o una malla de alambres de acero que se utiliza como dispositivo de tensión en el hormigón armado y las estructuras de mampostería reforzada para fortalecer y ayudar al hormigón bajo tensión. . El hormigón es fuerte bajo compresión, pero tiene poca resistencia a la tracción . La barra de refuerzo aumenta significativamente la resistencia a la tracción de la estructura. La superficie de la barra de refuerzo a menudo se "deforma" con nervaduras, tacos o hendiduras para promover una mejor unión con el hormigón y reducir el riesgo de deslizamiento.
El tipo más común de barra de refuerzo es el acero al carbono, que generalmente consta de barras redondas laminadas en caliente con patrones de deformación. Otros tipos fácilmente disponibles incluyen acero inoxidable y barras compuestas hechas de fibra de vidrio , fibra de carbono o fibra de basalto . Las barras de refuerzo de acero también se pueden recubrir con una resina epoxi diseñada para resistir los efectos de la corrosión principalmente en ambientes de agua salada, pero también en construcciones terrestres. Se ha demostrado que el bambú es una alternativa viable al acero de refuerzo en la construcción de hormigón. [2] [3]Estos tipos alternativos tienden a ser más costosos o pueden tener propiedades mecánicas menores y, por lo tanto, se usan más a menudo en construcciones especiales donde sus características físicas cumplen con un requisito de rendimiento específico que el acero al carbono no proporciona. El acero y el hormigón tienen coeficientes de expansión térmica similares , [4] por lo que un elemento estructural de hormigón reforzado con acero experimentará un esfuerzo diferencial mínimo a medida que cambia la temperatura.
Historia
Las barras de refuerzo en la construcción de mampostería se han utilizado desde al menos el siglo XV (en el castillo de Vincennes se utilizaron 2.500 metros de barras de refuerzo ). [5] Durante el siglo XVIII, se utilizaron barras de refuerzo para formar la carcasa de la Torre Inclinada de Nevyansk en Rusia, construida por orden del industrial Akinfiy Demidov . El hierro fundido [ cita requerida ] utilizado para la barra de refuerzo era de alta calidad y no hay corrosión en las barras hasta el día de hoy. La carcasa de la torre estaba conectada a su techo de carpa de hierro fundido , coronado con uno de los primeros pararrayos conocidos . [6]Sin embargo, no fue hasta mediados del siglo XIX que las barras de refuerzo mostraron sus mayores fortalezas con la incrustación de barras de acero en el hormigón, produciendo así un moderno hormigón armado . Varias personas en Europa y América del Norte desarrollaron hormigón armado en la década de 1850. Estos incluyen a Joseph-Louis Lambot de Francia, que construyó barcos de hormigón armado en París (1854) y Thaddeus Hyatt de los Estados Unidos, que produjo y probó vigas de hormigón armado. Joseph Monier de Francia es una de las figuras más notables de la invención y popularización del hormigón armado. Como jardinero francés, Monier patentó macetas de hormigón armado en 1867, antes de proceder a construir puentes y tanques de agua de hormigón armado.[7]
Ernest L. Ransome , un ingeniero y arquitecto inglés que trabajó en los Estados Unidos, hizo una contribución significativa al desarrollo de barras de refuerzo en la construcción de hormigón. Inventó las barras de refuerzo de hierro retorcido, en las que inicialmente pensó mientras diseñaba aceras autoportantes para el Masonic Hall en Stockton, California. Su barra de refuerzo retorcida, sin embargo, no fue inicialmente apreciada e incluso ridiculizada en la Sociedad Técnica de California, donde los miembros afirmaron que la torsión debilitaría el hierro. [8] En 1889, Ransome trabajó en la costa oeste principalmente diseñando puentes. Uno de estos, el puente del lago Alvorden el Golden Gate Park de San Francisco, fue el primer puente de hormigón armado construido en los Estados Unidos. Usó barras de refuerzo retorcidas en esta estructura. [9]
Al mismo tiempo que Ernest L. Ransome estaba inventando barras de refuerzo de acero trenzado, CAP Turner estaba diseñando su "sistema en forma de hongo" de losas de piso de concreto reforzado con varillas redondas lisas y Julius Kahn estaba experimentando con una innovadora barra de refuerzo laminada en forma de diamante con bridas de placa plana en ángulo hacia arriba a 45 ° (patentado en 1902). Kahn predijo que las vigas de hormigón con este sistema de refuerzo se doblarían como una armadura de Warren , y también pensó en esta barra de refuerzo como refuerzo de cortante. El sistema de refuerzo de Kahn se construyó con vigas, vigas y columnas de hormigón. El sistema fue elogiado y criticado por los contemporáneos de ingeniería de Kahn: CAP TurnerExpresó fuertes objeciones a este sistema, ya que podría causar fallas catastróficas a las estructuras de concreto. Rechazó la idea de que el sistema de refuerzo de Kahn en vigas de hormigón actuaría como una armadura de Warren y también señaló que este sistema no proporcionaría la cantidad adecuada de refuerzo de esfuerzo cortante en los extremos de las vigas simplemente apoyadas, el lugar donde el esfuerzo cortante es mayor. . Además, Turner advirtió que el sistema de Kahn podría resultar en una falla frágil ya que no tenía refuerzo longitudinal en las vigas en las columnas. Este tipo de falla se manifestó en el colapso parcial del Hotel Bixby en Long Beach, California y el colapso total del Eastman Kodak Building en Rochester, Nueva York, ambos durante la construcción en 1906. Sin embargo, se concluyó que ambas fallas fueron las consecuencias de mano de obra de mala calidad.Con el aumento de la demanda de estandarización de la construcción, los sistemas de refuerzo innovadores como el de Kahn se dejaron de lado en favor de los sistemas de refuerzo de hormigón que se ven hoy en día.[10]
Los requisitos para deformaciones en barras de refuerzo de acero no se estandarizaron en la construcción estadounidense hasta alrededor de 1950. Los requisitos modernos para deformaciones se establecieron en " Especificaciones provisionales para las deformaciones de barras de acero deformadas para refuerzo de hormigón ", ASTM A305-47T. Posteriormente, se realizaron cambios que aumentaron la altura de las nervaduras y redujeron el espaciado de las nervaduras para ciertos tamaños de barra, y se eliminó la calificación de "provisional" cuando se emitió la norma actualizada ASTM A305-49 en 1949. Los requisitos para deformaciones que se encuentran en las especificaciones actuales para acero barras de refuerzo, como ASTM A615 y ASTM A706, entre otras, son las mismas que las especificadas en ASTM A305-49. [11]
Uso en hormigón y mampostería
El hormigón es un material muy resistente a la compresión , pero relativamente débil a la tensión . Para compensar este desequilibrio en el comportamiento del hormigón, se colocan barras de refuerzo para soportar las cargas de tracción . La mayoría de los refuerzos de acero se dividen en refuerzos primarios y secundarios, pero hay otros usos menores:
- El refuerzo primario se refiere al acero que se emplea para garantizar la resistencia que necesita 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 estéticas y de durabilidad, proporcionando suficiente resistencia localizada para limitar el agrietamiento y resistir las tensiones causadas por efectos como los cambios de temperatura y la contracción.
- Las barras de refuerzo también se emplean para conferir resistencia a cargas concentradas al proporcionar suficiente resistencia localizada y rigidez para que una carga se extienda por un área más amplia.
- Las barras de refuerzo también se pueden usar para sostener otras barras de acero en la posición correcta para acomodar sus cargas.
- Las barras de unión de acero externas pueden restringir y reforzar las estructuras de mampostería, como lo ilustra la Torre Nevyansk o las estructuras antiguas en Roma y el Vaticano.
Las estructuras de mampostería y el mortero que las mantiene juntas tienen propiedades similares al hormigón y también tienen una capacidad limitada para soportar cargas de tracción. Algunas unidades de mampostería estándar, como bloques y ladrillos, están hechas con huecos para acomodar las barras de refuerzo, que luego se aseguran en su lugar con lechada . Esta combinación se conoce como mampostería reforzada.
Características físicas
El acero tiene un coeficiente de expansión térmica casi igual al del hormigón moderno . Si esto no fuera así, causaría problemas debido a tensiones longitudinales y perpendiculares adicionales a temperaturas diferentes a la temperatura del fraguado. [12]Aunque la barra de refuerzo tiene nervaduras que la unen mecánicamente al hormigón, aún se puede sacar del hormigón bajo tensiones elevadas, un hecho que a menudo acompaña a un colapso a gran escala de la estructura. Para evitar tal falla, la barra de refuerzo se incrusta profundamente en los miembros estructurales adyacentes (40 a 60 veces el diámetro) o se dobla y se engancha en los extremos para bloquearla alrededor del concreto y otras barras de refuerzo. Este primer enfoque aumenta la fricción que bloquea la barra en su lugar, mientras que el segundo hace uso de la alta resistencia a la compresión del hormigón.
La barra de refuerzo común está hecha de acero templado sin terminar , lo que la hace susceptible a la oxidación . Normalmente, la cubierta de hormigón puede proporcionar un valor de pH superior a 12 evitando la reacción de corrosión . Muy poca cobertura de hormigón puede comprometer esta protección debido a la carbonatación de la superficie y la penetración de sal . Demasiada cobertura de hormigón puede causar mayores anchos de fisura que también comprometen la guardia local. A medida que el óxido ocupa un volumen mayor que el acero del que se formó, causa una fuerte presión interna sobre el concreto circundante, lo que provoca grietas, desconchamientos y, en última instancia, fallas estructurales . Este fenómeno se conoce comogato de óxido . Este es un problema particular donde el hormigón está expuesto al agua salada, como en puentes donde se aplica sal a las carreteras en invierno, o en aplicaciones marinas. Sin recubrimiento, resistente a la corrosión bajo carbono / cromo (microcompuesto), bronce de silicio , epoxi recubiertas, galvanizado , o acero inoxidable barras de refuerzo se puede emplear en estas situaciones en mayor gasto inicial, pero gasto significativamente menor durante la vida útil del proyecto. [13] [14] Se tiene especial cuidado durante el proceso de transporte, fabricación, manipulación, instalación y colocación de hormigón cuando se trabaja con revestimientos epoxi.barras de refuerzo, porque el daño reducirá la resistencia a la corrosión a largo plazo de estas barras. [15] Incluso las barras revestidas con epoxi dañadas han mostrado un mejor rendimiento que las barras de refuerzo sin revestimiento, aunque se han informado problemas de desunión del revestimiento epoxi de las barras y corrosión debajo de la película epoxi. [16] Estas barras recubiertas de epoxi se utilizan en más de 70.000 tableros de puentes en los EE. UU., Pero esta tecnología se fue eliminando gradualmente a favor de las barras de acero inoxidable a partir de 2005 debido a su bajo rendimiento. [17] [18]
Los requisitos para las deformaciones se encuentran en las especificaciones de productos estándar de EE. UU. Para el refuerzo de barras de acero, como ASTM A615 y ASTM A706, y dictan el espacio y la altura de las orejetas.
Las barras de refuerzo de plástico reforzado con fibra también se utilizan en entornos de alta corrosión. Está disponible en muchas formas, como espirales para reforzar columnas, varillas comunes y mallas. La mayoría de las barras de refuerzo disponibles comercialmente están hechas de fibras unidireccionales fijadas en una resina de polímero termoendurecible, y a menudo se las denomina FRP.
Algunas construcciones especiales, como las instalaciones de investigación y fabricación con componentes electrónicos muy sensibles, pueden requerir el uso de refuerzos que no sean conductores de la electricidad, y las salas de equipos de imágenes médicas pueden requerir propiedades no magnéticas para evitar interferencias. Las varillas de FRP, en particular los tipos de fibra de vidrio, tienen baja conductividad eléctrica y no son magnéticas, lo que se usa comúnmente para tales necesidades. Hay disponibles varillas de acero inoxidable con baja permeabilidad magnética y, a veces, se utilizan para evitar problemas de interferencia magnética.
El acero de refuerzo también puede ser desplazado por impactos como terremotos , lo que resulta en fallas estructurales. El mejor ejemplo de esto es el colapso del Viaducto de Cypress Street en Oakland, California como resultado del terremoto de Loma Prieta en 1989 , que causó 42 muertes. El temblor del terremoto provocó que las barras de refuerzo estallaran del hormigón y se doblaran . Los diseños de edificios actualizados, que incluyen barras de refuerzo más circunferenciales, pueden abordar este tipo de falla.
Tamaños y grados
Tamaños de EE. UU.
Los tamaños de barra de EE. UU. / Imperial dan el diámetro en unidades de 1 ⁄ 8 de pulgada (3.2 mm) para los tamaños de barra del # 2 al # 8, de modo que # 8 = 8 ⁄ 8 de pulgada = 1 pulgada (25 mm) de diámetro. El área de la sección transversal, dada por πr ², equivale a (tamaño de barra / 9.027) ², que se aproxima a (tamaño de barra / 9) ² pulgadas cuadradas. Por ejemplo, el área de la barra n. ° 8 es (8/9) ² = 0,79 pulgadas cuadradas.
Los tamaños de barra más grandes que el # 8 siguen imperfectamente la regla de 1 ⁄ 8 de pulgada y omiten los tamaños # 12-13 y # 15-17 debido a una convención histórica. En las primeras construcciones de hormigón, las barras de 1 pulgada y más grandes solo estaban disponibles en secciones cuadradas, y cuando las barras redondas deformadas de gran formato estuvieron disponibles alrededor de 1957 [19], la industria las fabricó para proporcionar el área de la sección transversal equivalente a los tamaños de barras cuadradas estándar que antes estaban disponibles. usó. El diámetro de la forma redonda de gran formato equivalente se redondea al más cercano 1 / 8 pulgadas para proporcionar el tamaño bar. Por ejemplo, la barra # 9 tiene una sección transversal de 1,00 pulgada cuadrada (6,5 cm 2) y, por lo tanto, un diámetro de 28,7 mm (1,128 pulgadas). 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. [20] La barra de refuerzo # 14 se ve particularmente afectada por esta aproximación; por diámetro sería # 13.5.
Los tamaños inferiores al n. ° 3 ya no se reconocen como tamaños estándar. Estos se fabrican más comúnmente como varillas de acero redondo liso sin deformar, pero se pueden fabricar con deformaciones. Los tamaños menores que # 3 se denominan típicamente productos de "alambre" y no "barra", y se especifican por su diámetro nominal o número de calibre del alambre. Las barras n. ° 2 a menudo se denominan informalmente "varilla de lápiz", ya que tienen aproximadamente el mismo tamaño que un lápiz.
Cuando se utilizan barras de refuerzo de tamaño estadounidense / imperial en proyectos con unidades métricas, el tamaño métrico equivalente se especifica típicamente como el diámetro nominal redondeado al milímetro más cercano. Estos no se consideran tamaños métricos estándar y, por lo tanto, a menudo se denominan conversión suave o tamaño de "métrica suave". El sistema de tamaño de barra US / Imperial reconoce el uso de tamaños de barra métricos reales (No. 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 y 60 específicamente) que indica el diámetro nominal de la barra en milímetros, como una especificación de "tamaño alternativo". La sustitución de un tamaño métrico real por un tamaño de EE. UU. / Imperial se denomina conversión rígida y, a veces, resulta en el uso de una barra de tamaño físicamente diferente.
No hay tamaños de barra fraccionarios en este sistema. El símbolo "#" en este sistema indica el signo de número y, por lo tanto, "# 6" se lee como "número seis". El uso del signo "#" es habitual para los tamaños de EE. UU., Sin embargo, "No". a veces se usa en su lugar.
| Imperial tamaño de la barra | Barra métrica tamaño (suave) | Densidad de masa lineal | Diámetro nominal | Área nominal | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| lb / pie | kg ⁄ m | (en) | (mm) | (pulg²) | (mm²) | ||
| # 2 [a] | Número 6 | 0,167 | 0,249 | 0,250 = 2 ⁄ 8 = 1 ⁄ 4 | 6,35 | 0,05 | 32 |
| # 3 | No 10 | 0.376 | 0.560 | 0.375 = 3 ⁄ 8 | 9.53 | 0,11 | 71 |
| # 4 | No 13 | 0,668 | 0,994 | 0.500 = 4 ⁄ 8 = 1 ⁄ 2 | 12,7 | 0,20 | 129 |
| # 5 | No 16 | 1.043 | 1.552 | 0,625 = 5 ⁄ 8 | 15,9 | 0,31 | 200 |
| # 6 | No 19 | 1,502 | 2.235 | 0,750 = 6 ⁄ 8 = 3 ⁄ 4 | 19,1 | 0,44 | 284 |
| # 7 | No 22 | 2.044 | 3.042 | 0,875 = 7 ⁄ 8 | 22,2 | 0,60 | 387 |
| # 8 | No.25 | 2.670 | 3.973 | 1.000 = 8 ⁄ 8 | 25,4 | 0,79 | 510 |
| # 9 | No 29 | 3.400 | 5.060 | 1,128 ≈ 9 ⁄ 8 | 28,7 | 1,00 | 645 |
| # 10 | No 32 | 4.303 | 6.404 | 1.270 ≈ 10 ⁄ 8 | 32,3 | 1,27 | 819 |
| # 11 | Número 36 | 5.313 | 7.907 | 1.410 ≈ 11 ⁄ 8 | 35,8 | 1,56 | 1,006 |
| # 14 | No 43 | 7.650 | 11.384 | 1,693 ≈ 14 ⁄ 8 | 43,0 | 2,25 | 1,452 |
| # 18 | No.57 | 13.60 | 20.239 | 2.257 ≈ 18 ⁄ 8 | 57,3 | 4,00 | 2.581 |
- ^ Designación de tamaño histórico que ya no es de uso común. [ cita requerida ]
Tamaños canadienses
Las designaciones de barras métricas representan el diámetro nominal de la barra en milímetros, redondeado a los 5 mm más cercanos.
| Métrico tamaño de la barra | Densidad de masa lineal (kg / m) | Diámetro nominal (mm) | Transversal Área (mm²) |
|---|---|---|---|
| 10M | 0,785 | 11,3 | 100 |
| 15M | 1.570 | 16,0 | 200 |
| 20M | 2.355 | 19,5 | 300 |
| 25M | 3.925 | 25,2 | 500 |
| 30M | 5.495 | 29,9 | 700 |
| 35M | 7.850 | 35,7 | 1000 |
| 45M | 11.775 | 43,7 | 1500 |
| 55M | 19.625 | 56,4 | 2500 |
Tamaños europeos
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 , [21] aunque varias normas nacionales siguen vigentes (por ejemplo, BS 4449 en el Reino Unido). En Suiza, algunos tamaños son diferentes del estándar europeo.
| Métrico tamaño de la barra | Masa lineal densidad (kg / m) | Nominal diámetro (mm) | Transversal área (mm²) |
|---|---|---|---|
| 6,0 | 0,222 | 6 | 28,3 |
| 8,0 | 0.395 | 8 | 50,3 |
| 10,0 | 0,617 | 10 | 78,5 |
| 12,0 | 0,888 | 12 | 113 |
| 14,0 | 1,21 | 14 | 154 |
| 16,0 | 1,58 | dieciséis | 201 |
| 20,0 | 2,47 | 20 | 314 |
| 25,0 | 3,85 | 25 | 491 |
| 28,0 | 4.83 | 28 | 616 |
| 32,0 | 6.31 | 32 | 804 |
| 40,0 | 9,86 | 40 | 1257 |
| 50,0 | 15,4 | 50 | 1963 |
Tamaños australianos
El refuerzo para uso en la construcción de hormigón está sujeto a los requisitos de las normas australianas AS3600-2009 (estructuras de hormigón) y AS / NZS4671-2001 (refuerzo de acero para hormigón). Hay otras normas que se aplican a las pruebas, la soldadura y la galvanización.
La designación de refuerzo se define en AS / NZS4671-2001 utilizando los siguientes formatos:
| Diámetro nominal (mm) | Área de la sección transversal (mm cuadrados) | Masa por metro de longitud, kg / m |
|---|---|---|
| 12 | 113 | 0,888 |
| dieciséis | 201 | 1,58 |
| 20 | 314 | 2,47 |
| 24 | 452 | 3,55 |
| 28 | 616 | 4.83 |
| 32 | 804 | 6.31 |
| 36 | 1020 | 7,99 |
Forma / Sección
D- barra acanalada deformada, R- barra redonda / plana, I- barra dentada deformada
Clase de ductilidad
L- ductilidad baja, N- ductilidad normal, E- ductilidad sísmica (terremoto)
Grados estándar (MPa)
250N, 300E, 500L, 500N, 500E
- Ejemplos:
- D500N12 es una barra deformada, 500 MPa de resistencia, ductilidad normal y 12 mm de diámetro nominal, también conocido como "N12".
Las barras suelen abreviarse simplemente como 'N' (barra deformada laminada en caliente), 'R' (barra redonda laminada en caliente), 'RW' (alambre estriado estirado en frío) o 'W' (alambre redondo estirado en frío), ya que el límite elástico y la clase de ductilidad se pueden deducir de la forma. Por ejemplo, todo el alambre disponible comercialmente tiene un límite elástico de 500 MPa y baja ductilidad, mientras que las barras redondas tienen 250 MPa y ductilidad normal.
Nueva Zelanda
El refuerzo para uso en la construcción de hormigón está sujeto a los requisitos de AS / NZS4671-2001 (Refuerzo de acero para hormigón). Hay otras normas que se aplican a las pruebas, la soldadura y la galvanización.
' Barra de acero de refuerzo Grado 300 y 500 Clase E
| Diámetro nominal (mm) | Área de la sección transversal (mm cuadrados) | Masa por metro de longitud, kg / m |
|---|---|---|
| 6 | 28,3 | 0,222 |
| 10 | 78,5 | 0,617 |
| 12 | 113 | 0,888 |
| dieciséis | 201 | 1,58 |
| 20 | 314 | 2,47 |
| 25 | 491 | 3,85 |
| 32 | 804 | 6.31 |
| 40 | 1260 | 9,86 |
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 enfrían con agua a una presión de alto nivel de modo que la superficie exterior se endurece mientras que el núcleo interior permanece blando. Las barras de refuerzo están nervadas para que el hormigón pueda tener un mejor agarre. Las regiones costeras utilizan barras de refuerzo galvanizadas para prolongar su vida. Los tamaños de barras de refuerzo BIS son 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 y 50 milímetros.
Tamaños de barra jumbo y roscada
Los tamaños de barras de refuerzo de muy gran formato están ampliamente disponibles y son producidos por fabricantes especializados. Las industrias de torres y letreros comúnmente usan barras "jumbo" como varillas de anclaje para estructuras grandes que se fabrican a partir de espacios en blanco ligeramente sobredimensionados, de modo que se pueden cortar roscas en los extremos para aceptar tuercas de anclaje estándar. [22] [23] Las barras de refuerzo completamente roscadas también se producen con roscas muy gruesas que satisfacen los estándares de deformación de las barras de refuerzo y permiten el uso de tuercas y acopladores personalizados. [24] Tenga en cuenta que estos tamaños habituales, aunque son de uso común, no tienen estándares de consenso asociados con ellos, y las propiedades reales pueden variar según el fabricante.
| Imperial tamaño de la barra | Barra métrica tamaño (suave) | Densidad de masa lineal | Diámetro nominal (fuera de la zona roscada) | Área nominal (fuera de la zona roscada) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| lb / pie | (kg / m) | (en) | (mm) | (pulg²) | (mm²) | ||
| # 14J | - | 9.48 | 14.14 | 1,88 | 47,8 | 2,78 | 1794 |
| # 18J | - | 14.60 | 21,78 | 2,34 | 59,4 | 4.29 | 2768 |
| Imperial tamaño de la barra | Barra métrica tamaño (suave) | Densidad de masa lineal | Diametro maximo | Área nominal | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| lb / pie | (kg / m) | (en) | (mm) | (pulg²) | (mm²) | ||
| (# 18 y más pequeños son los mismos que los tamaños de EE. UU. / Imperiales) | |||||||
| # 20 | No 63 | 16,70 | 24,85 | 2,72 | 69 | 4,91 | 3168 |
| # 24 | No.75 | 24.09 | 35,85 | 3,18 | 81 | 7.06 | 4555 |
| # 28 | No 90 | 32,79 | 48,80 | 3,68 | 94 | 9,62 | 6207 |
| 1 " | No 26 | 3,01 | 4.48 | 1,25 | 32 | 0,85 | 548 |
| 1 1 ⁄ 4 " | No 32 | 4,39 | 6.53 | 1,45 | 37 | 1,25 | 806 |
| 1 3 ⁄ 8 " | Número 36 | 5.56 | 8.27 | 1,63 | 41 | 1,58 | 1019 |
| 1 3 ⁄ 4 " | No 46 | 9.23 | 13,73 | 2.01 | 51 | 2,58 | 1665 |
| 2 1 ⁄ 2 " | No.65 | 18.20 | 27.08 | 2,80 | 71 | 5.16 | 3329 |
| 3 " | No.75 | 24.09 | 35,85 | 3,15 | 80 | 6,85 | 4419 |
Los grados
La barra de refuerzo está disponible en grados y especificaciones que varían en el límite elástico , la resistencia máxima a la tracción , la composición química y el porcentaje de alargamiento .
El uso de un grado por sí solo indica el límite elástico mínimo permisible, y debe usarse en el contexto de una especificación de material para describir completamente los requisitos del producto para barras de refuerzo. Las especificaciones del material establecen los requisitos para los grados, así como las propiedades adicionales, como la composición química, elongación mínima, las tolerancias físicas, etc. Las barras de refuerzo fabricadas deben exceder el límite elástico mínimo del grado y cualquier otro requisito de especificación del material cuando se inspeccionan y prueban.
En el uso en EE. UU., La designación de grado es igual al límite elástico mínimo de la barra en ksi (1000 psi), por ejemplo, la barra de refuerzo de grado 60 tiene un límite elástico mínimo de 60 ksi. Las barras de refuerzo se fabrican más comúnmente en los grados 40, 60 y 75 con mayor resistencia disponible en los grados 80, 100, 120 y 150. El grado 60 (420 MPa) es el grado de barras de refuerzo más utilizado en la construcción moderna de EE. UU. Los grados históricos incluyen 30, 33, 35, 36, 50 y 55 que no son de uso común en la actualidad.
Algunos grados solo se fabrican para tamaños de barra específicos, por ejemplo, según ASTM A615, el grado 40 (280 MPa) solo se suministra para los tamaños de barra de EE. UU. # 3 a # 6 (métrica blanda No. 10 a 19). A veces, las limitaciones en los grados de material disponibles para tamaños de barra específicos están relacionadas con el proceso de fabricación utilizado, así como con la disponibilidad de materias primas de calidad controlada utilizadas.
Algunas especificaciones de materiales cubren varios grados y, en tales casos, es necesario indicar tanto la especificación como el grado del material. Los grados de las barras de refuerzo se indican habitualmente en los documentos de ingeniería, incluso cuando no hay otras opciones de grados dentro de la especificación del material, para eliminar la confusión y evitar posibles problemas de calidad, como los que podrían ocurrir si se realiza una sustitución de material. Tenga en cuenta que "Gr." es la abreviatura común de ingeniería para "grado", con variaciones en el uso de mayúsculas y el uso de un punto. [25]
En ciertos casos, como la ingeniería sísmica y el diseño resistente a explosiones donde se espera un comportamiento posterior a la fluencia, es importante poder predecir y controlar propiedades tales como el límite elástico máximo y la relación mínima entre la resistencia a la tracción y el límite elástico. ASTM A706 Gr. 60 es un ejemplo de una especificación de material de rango de propiedad controlada que tiene un límite elástico mínimo de 60 ksi (420 MPa), un límite elástico máximo de 78 ksi (540 MPa), una resistencia mínima a la tracción de 80 ksi (550 MPa) y no menos de 1,25 veces el límite elástico real y requisitos mínimos de alargamiento que varían según el tamaño de la barra.
En los países que usan el sistema métrico, la designación de grado es típicamente el límite elástico en megapascales MPa, por ejemplo el grado 400 (similar al grado 60 de EE. UU., Sin embargo, el grado métrico 420 es en realidad la sustitución exacta del grado de EE. UU.).
Las especificaciones estadounidenses comunes, publicadas por ACI y ASTM, son:
- American Concrete Institute : "ACI 318-14 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary", ISBN 978-0-87031-930-3 (2014)
- ASTM A82: Especificación para alambre de acero liso para refuerzo de concreto
- ASTM A184 / A184M: Especificación para alfombras de barras de acero deformadas fabricadas para refuerzo de concreto
- ASTM A185: Especificación para tejido de alambre de acero liso soldado para refuerzo de hormigón
- ASTM A496: Especificación para alambre de acero deformado para refuerzo de concreto
- ASTM A497: Especificación para tejido de alambre de acero deformado soldado para refuerzo de hormigón
- ASTM A615 / A615M: Barras de acero al carbono lisas y deformadas para refuerzo de hormigón
- ASTM A616 / A616M: Especificación para barras lisas y deformadas de acero de riel para refuerzo de concreto
- ASTM A617 / A617M: Especificación para barras lisas y deformadas de acero de eje para refuerzo de hormigón
- ASTM A706 / A706M: Barras lisas y deformadas de acero de baja aleación para refuerzo de hormigón
- ASTM A722 / A722M: Especificación estándar para barras de acero de alta resistencia para concreto pretensado
- ASTM A767 / A767M: Especificación para barras de acero recubiertas de zinc (galvanizadas) para refuerzo de concreto
- ASTM A775 / A775M: Especificación para barras de acero de refuerzo revestidas con epoxi
- ASTM A934 / A934M: Especificación para barras de refuerzo de acero prefabricadas con revestimiento epoxi
- ASTM A955: Barras de acero inoxidable lisas y deformadas para refuerzo de hormigón (el requisito complementario S1 se utiliza al especificar pruebas de permeabilidad magnética)
- ASTM A996: Barras deformadas de acero para rieles y ejes de acero para refuerzo de hormigón
- ASTM A1035: Especificación estándar para barras de acero deformadas y lisas, bajas en carbono, cromo para refuerzo de concreto
Las designaciones de marcado ASTM son:
- Palanquilla 'S' A615
- 'I' A616 ferrocarril ( "ASTM A616 / A616M - 96a Especificación estándar para carril de acero deformadas, casquillos de barras para refuerzo de hormigón (Retirada 1999, reemplazado por A996)" Astm.org. Recuperados. 08/24/2012 .)
- Riel 'IR' que cumple con los requisitos suplementarios S1 A616 "Especificación estándar ASTM A616 / A616M - 96a para barras lisas y deformadas de acero para rieles para refuerzo de concreto (retirado en 1999, reemplazado por A996)" . Astm.org . Consultado el 24 de agosto de 2012 .)
- Eje 'A' A617 "Especificación estándar ASTM A617 / A617M - 96a para barras lisas y deformadas de acero de eje para refuerzo de concreto (retirado en 1999, reemplazado por A996)" . Astm.org . Consultado el 24 de agosto de 2012 .)
- 'W' Baja aleación - A706
Históricamente en Europa, las barras de refuerzo se componen de material de acero dulce con un límite elástico de aproximadamente 250 MPa (36 ksi). Las barras de refuerzo modernas se componen de acero de alto rendimiento, con un límite elástico más típicamente de 500 MPa (72,5 ksi). Las barras de refuerzo se pueden suministrar con varios grados de ductilidad . El acero más dúctil es capaz de absorber considerablemente 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, [26] un método de procesamiento termomecánico . No se permite la fabricación de acero de refuerzo mediante la laminación de productos terminados (por ejemplo, láminas o rieles). [27]A diferencia del acero estructural, las calidades de acero para varillas todavía no están armonizadas en Europa, y cada país tiene sus propias normas nacionales. Sin embargo, existe cierta estandarización de los métodos de prueba y especificación según las normas EN 10080 y EN ISO 15630:
- BS EN 10080: Acero para refuerzo de hormigón. Acero de refuerzo soldable. General. (2005)
- BS 4449: Acero para refuerzo de hormigón. Acero de refuerzo soldable. Barra, bobina y producto desenrollado. Especificación. (2005/2009)
- BS 4482: Alambre de acero para el refuerzo de productos de hormigón. Especificación (2005)
- BS 4483: Tejido de acero para refuerzo de hormigón. Especificación (2005)
- BS 6744: Barras de acero inoxidable para refuerzo y uso en hormigón. Requisitos y métodos de prueba. (2001/2009)
- DIN 488-1: Aceros de refuerzo - Parte 1: Grados, propiedades, marcado (2009)
- DIN 488-2: Aceros para armaduras - Parte 2: Barras de acero para armaduras (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: Tejido soldado (2009)
- DIN 488-5: Aceros de refuerzo - Parte 5: Vigas de celosía (2009)
- DIN 488-6: Acero de refuerzo - Parte 6: Evaluación de la conformidad (2010)
- BS EN ISO 15630-1: Aceros para el refuerzo y pretensado de hormigón. Métodos de prueba. Barras de refuerzo, alambrón y alambre. (2010)
- BS EN ISO 15630-2: Aceros para el refuerzo y pretensado de hormigón. Métodos de prueba. Tejido soldado. (2010)
Colocación de barras de refuerzo
Las jaulas de barras de refuerzo se fabrican dentro o fuera del sitio del proyecto comúnmente con la ayuda de dobladoras y cizallas hidráulicas . Sin embargo, para trabajos pequeños o personalizados, es suficiente una herramienta conocida como Hickey, o dobladora manual de barras de refuerzo. Las barras de refuerzo son colocadas por fijadores de acero "rodbusters" o trabajadores de hierro de refuerzo de hormigón, con soportes de barra y espaciadores de refuerzo de hormigón o plástico que separan la barra de refuerzo del encofrado de hormigón para establecer la cubierta de hormigón y garantizar que se logre un empotramiento adecuado. Las barras de refuerzo en las jaulas se conectan mediante soldadura por puntos , atando alambre de acero, a veces usando un nivel de barras de refuerzo eléctricas o con conexiones mecánicas.. Para atar barras de refuerzo recubiertas de epoxi o galvanizadas, normalmente se utiliza alambre galvanizado o recubierto de epoxi, respectivamente.
Estribos
Los estribos forman la parte exterior de una jaula de barras de refuerzo. Los estribos suelen ser rectangulares en las vigas y circulares en los pilares y se colocan a intervalos regulares a lo largo de una columna o viga para asegurar la barra de refuerzo estructural y evitar que se mueva de su posición durante la colocación del hormigón. El uso principal de estribos o tirantes es aumentar la capacidad de corte del componente de hormigón armado en el que se incluye. [28]
Soldadura
La American Welding Society (AWS) D 1.4 establece las prácticas para soldar barras de refuerzo en los EE. UU. Sin una consideración especial, la única barra de refuerzo que está lista para soldar es el grado W (baja aleación - A706). Las barras de refuerzo que no se producen según la especificación ASTM A706 generalmente no son adecuadas para soldar sin calcular el "carbono equivalente". 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 reemplazadas por la norma combinada A996) son acero para rieles reenrollado y acero para eje de riel reenrollado con contenido de carbono, fósforo y química incontrolada. 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 los Estados Unidos. Los aceros de alta resistencia para hormigón pretensado no se pueden soldar. [ cita requerida ]
Colocación de refuerzo en rollos
El sistema de refuerzo en rollo es un método notablemente rápido y rentable para colocar una gran cantidad de refuerzo en un período corto de tiempo. El refuerzo en rollo generalmente se prepara fuera del sitio y se desenrolla fácilmente en el sitio. BAM AG introdujo originalmente la idea de refuerzo de rollo como tecnología de refuerzo BAMTEC. La colocación de refuerzos en rollo se ha aplicado con éxito en losas (cubiertas, cimentaciones), cimentaciones de mástiles de energía eólica, muros, rampas, etc.
Conexiones mecanicas
También conocidas como "acopladores mecánicos" o "empalmes mecánicos", las conexiones mecánicas se utilizan para conectar las barras de refuerzo entre sí. Los acopladores mecánicos son un medio eficaz para reducir la congestión de las barras de refuerzo en áreas altamente reforzadas para la construcción de hormigón colado en el lugar. Estos acopladores también se utilizan en la construcción de hormigón prefabricado en las juntas entre los miembros.
Los criterios de rendimiento estructural para las conexiones mecánicas varían entre países, códigos e industrias. Como requisito mínimo, los códigos suelen especificar que la conexión entre la barra de refuerzo y el empalme cumple o supera el 125% del límite elástico especificado de la barra de refuerzo. Los criterios más estrictos también requieren el desarrollo de la resistencia máxima especificada de la barra de refuerzo. Como ejemplo, ACI 318 especifica los criterios de rendimiento de Tipo 1 (125% Fy) o Tipo 2 (125% Fy y 100% Fu). [29]
Para estructuras de hormigón diseñadas teniendo en cuenta la ductilidad, se recomienda que las conexiones mecánicas también sean capaces de fallar de manera dúctil, típicamente conocida en la industria del acero de refuerzo como lograr "rotura de barra". Como ejemplo, Caltrans especifica un modo de falla requerido (es decir, "estrechamiento de la barra"). [30]
La seguridad
Para evitar lesiones, los extremos que sobresalen de las barras de refuerzo de acero a menudo se doblan o se cubren con tapas de plástico especiales reforzadas con acero. Pueden brindar protección contra rasguños y otras lesiones menores, pero brindan poca o ninguna protección contra el empalamiento. [31]
Designaciones
El refuerzo generalmente se tabula en un "programa de refuerzo" en los planos de construcción. Esto elimina la ambigüedad en las notaciones utilizadas en todo el mundo. La siguiente lista proporciona ejemplos de las notaciones utilizadas en la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción.
| Designacion | Explicación |
|---|---|
| HD-16-300, T&B, EW | Barras de refuerzo de alta resistencia (500 MPa) de 16 mm de diámetro espaciadas en centros de 300 mm (distancia de centro a centro) tanto en la cara superior como en la inferior y también en cada sentido (es decir, longitudinal y transversal). |
| 3-D12 | Tres barras de refuerzo de resistencia suave (300 MPa) de 12 mm de diámetro |
| Estribos R8 @ 225 MAX | Estribos de barra lisa de grado D (300 MPa), espaciados en centros de 225 mm. Por defecto, en la práctica de Nueva Zelanda, todos los estribos se interpretan normalmente como bucles completos y cerrados. Este es un requisito detallado para la ductilidad del hormigón en zonas sísmicas; Si se requiriera una sola hebra de estribo con un gancho en cada extremo, esto típicamente se especificaría e ilustraría. |
| Designacion | Explicación |
|---|---|
| # 4 a las 12 OC, T&B, EW | Varillas de refuerzo número 4 espaciadas 12 pulgadas en el centro (distancia de centro a centro) en las caras superior e inferior y también en cada sentido, es decir, longitudinal y transversal. |
| (3) N.º 4 | Tres barras de refuerzo del número 4 (generalmente se usa cuando la barra de refuerzo es perpendicular al detalle) |
| # 3 lazos a 9 OC, (2) por juego | Varillas de refuerzo número 3 utilizadas como estribos, espaciadas a 9 pulgadas en el centro. Cada juego consta de dos lazos, que generalmente se ilustran. |
| # 7 @ 12 "EO, EF | Varilla de refuerzo número 7 espaciada a 12 pulgadas de distancia, colocada en cada dirección (en cada sentido) y en cada cara. |
Reutilización y reciclaje
Esta sección no cita ninguna fuente . ( Febrero de 2016 ) |
En muchos países, después de la demolición de una estructura de hormigón, se pide a los trabajadores que retiren las barras de refuerzo. Ellos revisan el sitio, extrayendo el metal usando cortadores de pernos, equipo de soldadura, mazos y otras herramientas. El metal está parcialmente enderezado, empaquetado y vendido.
Las barras de refuerzo, como casi todos los productos metálicos, se pueden reciclar como chatarra. Por lo general, se combina con otros productos de acero, se funde y se vuelve a formar.
Referencias
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enlaces externos
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con barras de refuerzo . |
- Medidas de protección contra el empalamiento de barras de refuerzo de OSHA
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