La varilla de refuerzo (abreviatura de barra de refuerzo ), conocida cuando se la agrupa como acero de refuerzo o refuerzo de acero , [1] es un dispositivo de tensión que se agrega al hormigón para formar estructuras de hormigón armado y mampostería reforzada para fortalecer y ayudar al hormigón bajo tensión. El hormigón es fuerte bajo compresión , pero tiene baja resistencia a la tracción . La varilla de refuerzo generalmente consiste en barras de acero que aumentan significativamente la resistencia a la tracción de la estructura. Las superficies de la varilla de refuerzo presentan una serie continua de nervaduras, orejetas o hendiduras para promover una mejor unión con el hormigón y reducir el riesgo de deslizamiento.
El tipo más común de varilla 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 expansión 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 varillas de refuerzo fácilmente disponibles están fabricados con acero inoxidable y 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 entornos 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 menores propiedades mecánicas y, por lo tanto, se utilizan con más frecuencia en construcciones especializadas donde sus características físicas cumplen un requisito de rendimiento específico que el acero al carbono no proporciona.
Las barras de refuerzo en la construcción de mampostería se han utilizado desde la antigüedad , y en Roma se utilizaban varillas de hierro o madera para la construcción de arcos . Posteriormente, en toda la Europa medieval se emplearon tirantes de hierro y placas de anclaje como dispositivo para reforzar arcos, bóvedas y cúpulas . [5] [6] Se utilizaron 2500 metros de varillas de refuerzo en el castillo de Vincennes del siglo XIV . [7]
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 las barras 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 . [8]
Sin embargo, no fue hasta mediados del siglo XIX, con la incorporación de barras de acero en el hormigón (produciendo así el hormigón armado moderno ), que las barras de refuerzo mostraron sus mayores fortalezas. Varias personas en Europa y América del Norte desarrollaron el hormigón armado en la década de 1850. Entre ellos se encuentran 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 tanques de agua y puentes de hormigón armado. [9]
Ernest L. Ransome , ingeniero y arquitecto inglés que trabajó en los Estados Unidos, hizo una contribución significativa al desarrollo de las barras de refuerzo en la construcción de hormigón. Inventó las barras de refuerzo de hierro retorcidas, en las que inicialmente pensó mientras diseñaba aceras autoportantes para el Masonic Hall en Stockton, California. Sin embargo, sus barras de refuerzo retorcidas no fueron apreciadas inicialmente e incluso ridiculizadas en la Technical Society of California, donde los miembros afirmaron que la torsión debilitaría el hierro. [10] En 1889, Ransome trabajó en la Costa Oeste principalmente diseñando puentes. Uno de ellos, el puente del lago Alvord en el Golden Gate Park de San Francisco, fue el primer puente de hormigón armado construido en los Estados Unidos. Utilizó barras de refuerzo retorcidas en esta estructura. [11]
Al mismo tiempo que Ransome inventaba las barras de refuerzo de acero retorcidas, CAP Turner diseñaba su "sistema de hongo" de losas de hormigón armado con varillas redondas lisas y Julius Kahn experimentaba con una innovadora barra de refuerzo laminada en forma de diamante con bridas de placa plana en ángulo 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 pensó en esta barra de refuerzo como refuerzo de corte. El sistema de refuerzo de Kahn se construyó con vigas, viguetas y columnas de hormigón.
El sistema fue tanto elogiado como criticado por los ingenieros contemporáneos de Kahn: Turner expresó fuertes objeciones a este sistema ya que podría causar fallas catastróficas en las estructuras de hormigón. Rechazó la idea de que el sistema de refuerzo de Kahn en vigas de hormigón actuara como una armadura 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 Edificio Eastman Kodak en Rochester, Nueva York, ambos durante la construcción en 1906. Sin embargo, se concluyó que ambos fallos fueron consecuencia 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 fueron dejados de lado en favor de los sistemas de refuerzo de hormigón que se ven hoy en día. [12]
Los requisitos para las deformaciones en las barras de acero de refuerzo no se estandarizaron en la construcción estadounidense hasta aproximadamente 1950. Los requisitos modernos para las deformaciones se establecieron en las "Especificaciones tentativas 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 costillas y redujeron el espaciamiento de las costillas para ciertos tamaños de barras, y la calificación de "tentativa" se eliminó cuando se emitió la norma actualizada ASTM A305-49 en 1949. Los requisitos para las deformaciones que se encuentran en las especificaciones actuales para las barras de acero de refuerzo, como ASTM A615 y ASTM A706, entre otras, son los mismos que los especificados en ASTM A305-49. [13]
El hormigón es un material muy resistente a la compresión , pero relativamente débil a la tracción . Para compensar este desequilibrio en el comportamiento del hormigón, se le colocan varillas de refuerzo para que soporten las cargas de tracción . La mayoría de los refuerzos de acero se dividen en refuerzos primarios y secundarios:
Las aplicaciones secundarias incluyen varillas de refuerzo incrustadas en paredes de mampostería, que incluyen ambas varillas colocadas horizontalmente en una junta de mortero (cada cuarta o quinta hilera de bloques) o verticalmente (en los huecos horizontales de bloques de cemento y ladrillos con núcleo, que luego se fijan en su lugar con lechada . Las estructuras de mampostería unidas con lechada tienen propiedades similares al hormigón: alta resistencia a la compresión pero una capacidad limitada para soportar cargas de tracción. Cuando se agregan varillas de refuerzo, se las conoce como "mampostería reforzada".
Un enfoque similar (de incrustar barras de refuerzo verticalmente en los huecos diseñados en bloques de ingeniería) también se utiliza en muros paisajísticos colocados en seco, al menos fijando la hilada más baja en su lugar en la tierra, también se emplea asegurando la hilada más baja y/o los tirantes en muros hechos de hormigón diseñado o tirantes paisajísticos de madera.
En casos excepcionales, el refuerzo de acero puede estar incrustado y parcialmente expuesto, como en las barras de unión de acero que limitan y refuerzan la mampostería de la Torre Nevyansk o estructuras antiguas en Roma y el Vaticano.
El acero tiene un coeficiente de expansión térmica casi igual al del hormigón moderno . Si no fuera así, causaría problemas a través de tensiones longitudinales y perpendiculares adicionales a temperaturas diferentes de la temperatura de fraguado. [14] Aunque las barras de refuerzo tienen nervaduras que las unen mecánicamente al hormigón, aún pueden salirse del hormigón bajo altas tensiones, un fenómeno que a menudo acompaña a un colapso a gran escala de la estructura. Para evitar tal fallo, las barras de refuerzo se incrustan profundamente en los miembros estructurales adyacentes (40-60 veces el diámetro), o se doblan y se enganchan en los extremos para bloquearlas alrededor del hormigón 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.
Las barras de refuerzo comunes están hechas de acero templado sin terminar, lo que las hace susceptibles a la oxidación . Normalmente, la cubierta de hormigón puede proporcionar un valor de pH superior a 12, lo que evita la reacción de corrosión . Una cobertura de hormigón demasiado pequeña puede comprometer esta protección mediante la carbonatación de la superficie y la penetración de sal . Una cobertura de hormigón demasiado grande puede provocar grietas de mayor ancho, lo que también compromete la protección local. Como el óxido ocupa un volumen mayor que el acero del que se formó, provoca una presión interna grave en el hormigón circundante, lo que provoca grietas, desconchados y, en última instancia, fallos estructurales . Este fenómeno se conoce como elevación de óxido .
Este es un problema particular cuando el hormigón está expuesto al agua salada, como en los puentes donde se aplica sal a las carreteras en invierno, o en aplicaciones marinas. En estas situaciones se pueden utilizar barras de refuerzo sin revestimiento, resistentes a la corrosión, de bajo contenido de carbono / cromo (microcompuesto), de bronce al silicio , revestidas con epoxi , galvanizadas o de acero inoxidable , con un mayor gasto inicial, pero con un gasto significativamente menor a lo largo de la vida útil del proyecto. [15] [16]
Se debe tener especial cuidado durante el proceso de transporte, fabricación, manipulación, instalación y colocación del hormigón cuando se trabaja con barras de refuerzo recubiertas de epoxi , ya que el daño reducirá la resistencia a la corrosión a largo plazo de estas barras. [17] Incluso las barras recubiertas de epoxi dañadas han demostrado un mejor rendimiento que las barras de refuerzo sin revestimiento, aunque se han informado problemas por el desprendimiento del revestimiento de epoxi de las barras y la corrosión debajo de la película de epoxi. [18] 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 lentamente en favor de las barras de refuerzo de acero inoxidable a partir de 2005 debido a su bajo rendimiento. [19] [20]
Los requisitos para las deformaciones se encuentran en las especificaciones de productos estándar de EE. UU. para 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 de alta corrosión. Están disponibles 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 colocadas en una resina de polímero termoendurecible y a menudo se las conoce como 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 electricidad, y las salas de equipos de diagnóstico por imágenes pueden requerir propiedades no magnéticas para evitar interferencias. Las barras de refuerzo de PRFV, en particular las de fibra de vidrio, tienen una conductividad eléctrica baja y no son magnéticas, lo que se utiliza comúnmente para tales necesidades. Hay 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 un fallo estructural. El principal ejemplo de esto es el colapso del viaducto de Cypress Street en Oakland, California, como resultado del terremoto de Loma Prieta de 1989 , que causó 42 muertes. El temblor del terremoto hizo que las barras de refuerzo se desprendieran del hormigón y se combaran . Los diseños de edificios actualizados, que incluyen más barras de refuerzo circunferenciales, pueden abordar este tipo de fallo.
Los tamaños de barra en sistema estadounidense/imperial dan el diámetro en unidades de 1 ⁄ 8 de pulgada (3,2 mm) para los tamaños de barra del n.° 2 al n.° 8, de modo que n.° 8 = 8 ⁄ 8 de pulgada = 1 pulgada (25 mm) de diámetro.
En este sistema no hay tamaños de barra fraccionarios. El símbolo "#" 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., pero a veces se usa "No." en su lugar. Dentro de los oficios, la varilla de refuerzo se conoce por una abreviatura que utiliza el diámetro de la barra como descriptor, como "four-bar" para una barra que tiene cuatro octavos (o media) de pulgada.
El área de la sección transversal de una barra, dada por πr ², equivale 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 n.° 8 es (8/9)² = 0,79 pulgadas cuadradas.
Los tamaños de barra mayores que #8 siguen la regla de 1 ⁄ 8 de pulgada de manera imperfecta y omiten los tamaños #12-13 y #15-17 debido a la convención histórica. En las primeras construcciones de hormigón, las barras de una pulgada y más grandes solo estaban disponibles en secciones cuadradas, y cuando las barras redondas deformadas de gran formato estuvieron disponibles alrededor de 1957, [21] la industria las fabricó para proporcionar el área de sección transversal equivalente a los tamaños de barra cuadrada estándar que se usaban anteriormente. El diámetro de la forma redonda de gran formato equivalente se redondea a la 1 ⁄ 8 de pulgada más cercana para proporcionar el tamaño de la barra. 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 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. [22]
Los tamaños más pequeños que el n.° 3 ya no se reconocen como tamaños estándar. Estos se fabrican más comúnmente como varillas de acero redondas simples sin deformar, pero se pueden hacer con deformaciones. Los tamaños más pequeños que el n.° 3 generalmente se conocen como productos de "alambre" y no como "barras" y se especifican por su diámetro nominal o por el número de calibre del alambre. Las barras n.° 2 a menudo se denominan informalmente "barras 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 normalmente como el diámetro nominal redondeado al milímetro más cercano. Estos no se consideran tamaños métricos estándar y, por lo tanto, a menudo se los denomina conversión suave o tamaño "métrico suave". El sistema de tamaño de barra estadounidense/imperial reconoce el uso de tamaños de barra métricos reales (n.º 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 y 60 específicamente) que indican el diámetro nominal de la barra en milímetros, como una especificación de "tamaño alternativo". Sustituir un tamaño métrico real por un tamaño estadounidense/imperial se denomina conversión dura y, a veces, da como resultado el uso de una barra de tamaño físicamente diferente.
Las designaciones de barras métricas representan el diámetro nominal de la barra en milímetros, redondeado a los 5 mm más cercanos.
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 , [23] aunque varias normas nacionales aún siguen vigentes (por ejemplo, BS 4449 en el Reino Unido). En Suiza, algunos tamaños son diferentes de la norma europea.
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El refuerzo para su uso en construcciones de hormigón está sujeto a los requisitos de las normas australianas AS3600 (Estructuras de hormigón) y AS/NZS4671 (Refuerzo de acero para hormigón). Existen otras normas que se aplican a las pruebas, la soldadura y la galvanización.
La designación del refuerzo se define en AS/NZS4671 utilizando los siguientes formatos:
Forma/Sección
D- barra acanalada deformada, R- barra redonda/lisa, I- barra deformada con sangría
Clase de ductilidad
L- baja ductilidad, N- ductilidad normal, E- ductilidad sísmica (terremoto)
Grados estándar (MPa)
250 N, 300 E, 500 L, 500 N, 500 E
Las barras se suelen abreviar simplemente como 'N' (barra deformada laminada en caliente), 'R' (barra redonda laminada en caliente), 'RW' (alambre acanalado estirado en frío) o 'W' (alambre redondo estirado en frío), ya que la resistencia a la fluencia y la clase de ductilidad se pueden deducir de la forma. Por ejemplo, todos los alambres disponibles comercialmente tienen una resistencia a la fluencia de 500 MPa y una ductilidad baja, mientras que las barras redondas tienen 250 MPa y una ductilidad normal.
El refuerzo para su uso en construcciones de hormigón está sujeto a los requisitos de la norma AS/NZS4671 (Refuerzo de acero para hormigón). Existen otras normas que se aplican a las pruebas, la soldadura y la galvanización.
' Barra de acero de refuerzo Grado 300 y 500 Clase E
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 alta para que la superficie exterior se endurezca 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 útil. Los tamaños de barras de refuerzo BIS son 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 y 50 milímetros.
Los tamaños de varillas de refuerzo de formato muy grande 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 piezas en bruto ligeramente más grandes de lo que se pueden cortar roscas en los extremos para aceptar tuercas de anclaje estándar. [24] [25] Las varillas de refuerzo completamente roscadas también se producen con roscas muy gruesas que satisfacen los estándares de deformación de varillas de refuerzo y permiten el uso de tuercas y acopladores personalizados. [26] Estos tamaños habituales, si bien son de uso común, no tienen estándares de consenso asociados con ellos, y las propiedades pueden variar según el fabricante.
Las barras de refuerzo están disponibles en grados y especificaciones que varían en resistencia al rendimiento , resistencia máxima a la tracción , composición química y porcentaje de alargamiento .
El uso de un grado por sí solo indica la resistencia mínima a la fluencia permitida y debe utilizarse en el contexto de una especificación de material para describir completamente los requisitos del producto para las barras de refuerzo. Las especificaciones de material establecen los requisitos para los grados, así como propiedades adicionales como la composición química, elongación mínima, tolerancias físicas, etc. Las barras de refuerzo fabricadas deben superar la resistencia mínima a la fluencia del grado y cualquier otro requisito de especificación de material cuando se inspeccionan y prueban.
En el uso en EE. UU., la designación de grado es igual a la resistencia mínima a la fluencia de la barra en ksi (1000 psi); por ejemplo, la barra de refuerzo de grado 60 tiene una resistencia mínima a la fluencia de 60 ksi. La barra de refuerzo se fabrica más comúnmente en grados 40, 60 y 75, con una resistencia más alta disponible en grados 80, 100, 120 y 150. El grado 60 (420 MPa) es el grado de barra de refuerzo más utilizado en la construcción moderna en EE. UU. Los grados históricos incluyen 30, 33, 35, 36, 50 y 55, que no son de uso común en la actualidad.
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 tamaños de barra estadounidenses del n.° 3 al n.° 6 (métrica blanda del n.° 10 al 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 múltiples grados y, en tales casos, es necesario indicar tanto la especificación del material como el grado. Los grados de las varillas de refuerzo se suelen indicar en los documentos de ingeniería, incluso cuando no hay otras opciones de grado dentro de la especificación del material, con el fin de eliminar la confusión y evitar posibles problemas de calidad como los que podrían ocurrir si se realiza una sustitución de material. "Gr." es la abreviatura de ingeniería común para "grado", con variaciones en la capitalización de las letras y el uso de un punto. [27]
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 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 rango de propiedades controladas 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 a la fluencia real, y requisitos mínimos de elongación que varían según el tamaño de la barra.
En los países que utilizan el sistema métrico, la designación del grado suele ser la resistencia al 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 el sustituto exacto del grado de EE. UU.).
Las especificaciones comunes de EE. UU., publicadas por ACI y ASTM, son:
Las designaciones de marcado ASTM son:
Históricamente en Europa, las barras de refuerzo están compuestas de material de acero dulce con un límite elástico de aproximadamente 250 MPa (36 ksi). Las barras de refuerzo modernas están compuestas de acero de alto límite elástico, 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 de los terremotos y se utiliza en el diseño. Estos aceros dúctiles de alto límite elástico generalmente se producen utilizando el proceso TEMPCORE, [28] un método de procesamiento termomecánico . La fabricación de acero de refuerzo mediante el relaminado de productos terminados (por ejemplo, láminas o rieles) no está permitida. [29] A diferencia del acero estructural, los grados de acero de las barras de refuerzo aún no están armonizados en toda Europa, y cada país tiene sus propios estándares nacionales. Sin embargo, existe cierta estandarización de especificaciones y métodos de prueba según EN 10080 y EN ISO 15630:
Las jaulas de varillas de refuerzo se fabrican en el sitio del proyecto o fuera de él, generalmente con la ayuda de dobladoras y cizallas hidráulicas . Sin embargo, para trabajos pequeños o personalizados, una herramienta conocida como Hickey, o dobladora manual de varillas de refuerzo, es suficiente. Las varillas de refuerzo son colocadas por fijadores de acero ("rodbusters" u trabajadores de hierro de refuerzo de hormigón), con soportes de barras y espaciadores de varillas de refuerzo de hormigón o plástico que separan la varilla de refuerzo del encofrado de hormigón para establecer la cubierta de hormigón y garantizar que se logre un empotramiento adecuado. Las varillas de refuerzo en las jaulas se conectan mediante soldadura por puntos , atado de alambre de acero, a veces utilizando un atado de varillas de refuerzo eléctrico o con conexiones mecánicas . Para atar varillas de refuerzo recubiertas de epoxi o galvanizadas, normalmente se utiliza alambre recubierto de epoxi o galvanizado, respectivamente.
Los estribos forman la parte exterior de una jaula de varillas de refuerzo. 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 de fuerza uniforme en todos los elementos de soporte. [30] 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 según lo definido por los ingenieros civiles o estructurales en los planos de construcción.
La norma D 1.4 de la American Welding Society (AWS) establece las prácticas para soldar varillas de refuerzo en los EE. UU. Sin una consideración especial, la única varilla de refuerzo que está lista para soldarse es la de grado W (baja aleación, A706). Las varillas de refuerzo que no se fabrican según la especificación ASTM A706 generalmente no son aptas para soldar sin calcular el "equivalente de carbono". Se pueden soldar materiales 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 y acero para ejes de rieles relaminados con una composición química no controlada, contenido de fósforo y carbono. Estos materiales no son comunes.
Las jaulas de varillas de refuerzo normalmente se unen entre sí 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 ]
El sistema de refuerzo en rollo es un método notablemente rápido y rentable para colocar una gran cantidad de refuerzo en un corto período de tiempo. [31] El refuerzo en rollo generalmente se prepara fuera del sitio y se desenrolla fácilmente en el sitio. La colocación de refuerzo en rollo se ha aplicado con éxito en losas (cubiertas, cimientos), cimientos de mástiles de energía eólica, paredes, rampas, etc.
Las conexiones mecánicas , también conocidas como "acopladores mecánicos" o "empalmes mecánicos", 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 in situ. Estos acopladores también se utilizan en la construcción de hormigón prefabricado en las juntas entre los 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 varilla de refuerzo a la unión cumple o supera el 125 % de la resistencia de fluencia especificada de la varilla de refuerzo. Los criterios más estrictos también requieren el desarrollo de la resistencia última especificada de la varilla de refuerzo. Como ejemplo, ACI 318 especifica criterios de desempeño ya sea Tipo 1 (125 % Fy) o Tipo 2 (125 % Fy y 100 % Fu). [32]
En el caso de 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 como “rotura de la barra”. Como ejemplo, Caltrans especifica un modo de falla requerido (es decir, “estrechamiento de la barra”). [33]
Para evitar lesiones, los extremos salientes de las barras de refuerzo de acero suelen doblarse o cubrirse con tapas de plástico especiales reforzadas con acero. [34]
El refuerzo suele tabularse en una "tabla de refuerzo" en los planos de construcción. Esto elimina la ambigüedad en las notaciones que se utilizan en todo el mundo. La siguiente lista proporciona ejemplos de las notaciones que se utilizan en la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción.
Las barras de refuerzo se reciclan con frecuencia y, a menudo, están hechas completamente de acero reciclado. [35] Nucor , el mayor productor de acero de los Estados Unidos, afirma que sus productos de barras de acero están hechos de un 97 % de acero reciclado. [36]
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