UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE CIENCIAS FISICASESCUELA ACADEMICA DE INGENIERIA

MECANICA DE FUIDOS

ADHERENCIA Y ANCLAJE

Ing. Civil Flores Talavera A. O.Lima - 2013

ADHERENCIA Y ANCLAJE

Una de las hipótesis básicas en el diseño de concreto armado es que no debe existir ningún deslizamiento de las varillas respecto al concreto circundante, en el cual se encuentra embebido, el acero y el concreto deben aglomerase y permanecer adheridos para que actúen como una unidad, completamente ligados entre si.En elementos con refuerzo adherido, los esfuerzos varían a lo largo de las barras de refuerzo, para que ocurra la variación es necesario que se transmitan esfuerzos al concreto.

TIPOS DE ADHERENCIA

ADHERNCIA POR CONTACTO.- Basado en adhesión o fuerzas capilares que dependen de la rugosidad y el estado de limpieza de las armaduras.Anclar una varilla de acero en el concreto es transferir el esfuerzo en barra al concreto. 

TIPOS DE ADHERENCIA ADHERNCIA POR ROZAMIENTO.- El mínimo desplazamiento relativo entre el acero y el concreto origina una resistencia por rozamiento.El coeficiente de rozamiento como consecuencia de la rugosidad superficial del acero varía entre 0.30 – 0.60, para que exista rozamiento adecuado debe existir compresión transversal de la barra, es decir confinamiento de la barra de acero.

TIPOS DE ADHERENCIA

ADHERNCIA POR CORTE.- Constituye el tipo de adherencia más efectivo y seguro, el da lugar para poder utilizar tensiones elevadas en el acero. Esto se obtiene mediante la corrugación.La magnitud de la resistencia al corte depende de la forma, inclinación, altura y separación del corrugado. 

ANCLAJE A partir del sitio en que la barra de acero alcanza su

esfuerzo máximo, se debe desarrollar un mecanismo de anclaje en el hormigón para asegurar su funcionamiento adecuado. Las alternativas utilizadas son: Anclaje por desarrollo de la longitud de la varilla

dentro del concreto.

ANCLAJE  Ganchos de anclaje dentro del hormigón en el

extremo de la varilla

ANCLAJE  Anclaje mecánico de la varilla a través de

dispositivos especiales.

ANCLAJE 

Anclar una varilla de acero en el concreto es transferir el esfuerzo en barra al concreto. 

ADHERENCIA DEL ANCLAJE 

 

Ld = Longitud de la varilla embebida en el concreto.µ = Esfuerzo de adherencia promedio.db = Diámetro de la varilla.fs = Esfuerzo que ocasiona la varilla, efecto de la fuerza tracción. 

ADHERENCIA DEL ANCLAJE

La fuerza de anclaje dT = µΠdbLd … (1)La fuerza de tracción en la sección transversal de la varilla es. dT = (Π/4)fs … (2)Igualando las ecuaciones (1) y (2) se tiene.µΠdbLd = (Π/4)fs →  La longitud de desarrollo es Ld =  

ADHERENCIA POR FLEXION

ac = Separación de grietas.  

Ld = longitud de desarrollo.

µ = Esfuerzo de adherencia promedio

= Esfuerzo en grieta 1 = Esfuerzo en grieta 2

Σo = Suma de perímetros de todas las barras

dT = µ(Σo)dx µ =

>

ADHERENCIA POR FLEXION

GANCHOS ESTÁNDAR

Los ganchos solamente se considerarán efectivos en varillas de tracción.El término gancho estándar se emplea en la Norma con uno de los siguientes significados:• Un doblez de 180º más una extensión de 4db,

pero no menor de 65 mm hasta el extremo libre de la barra

 

GANCHOS ESTÁNDAR

• Un doblez de 90º más una extensión de 12 db hasta el extremo libre de la barra

GANCHOS ESTÁNDAR

Para ganchos de estribos y ganchos de grapas suplementarias: a) Para barras de 5/8” y menores, un doblez de 90º más una extensión de 6 db al extremo libre de la barra. b) Para barras desde ¾” hasta 1” inclusive, un doblez de 90º más una extensión de 12 db al extremo libre de la barra c) Para barras de 1” y menores, un doblez de 135º más una extensión de 6 db al extremo libre de la barra.

GANCHOS DE BARRAS LONGITUDINALES, ESTRIBOS Y GRAPAS SUPLEMENTARIAS

DIÁMETROS MÍNIMOS DE DOBLADO

El diámetro interior de doblado para estribos no debe ser menor que 4 db para barras de 5/8” y menores. Para barras mayores que 5/8”, el diámetro de doblado debe cumplir con lo estipulado en la siguiente tabla.

DIÁMETROS INTERIORES MÍNIMOS DE DOBLADODIÁMETRO DE LAS BARRAS DIÁMETRO MÍNIMO DE

DOBLADO¼” a 1” 6 db

11/8” a 11/8” 8 db

1 11/16” a 2 ¼” 10 db

DOBLEZ DE VARILLAS

DOBLEZ DE VARILLAS

• Todo el refuerzo deberá doblarse en frío, a menos que el Ingeniero Proyectista permita hacerlo de otra manera

 • Ningún refuerzo parcialmente embebido

en el concreto puede ser doblado en la obra, excepto cuando así se indique en los planos de diseño o lo permita el Ingeniero Proyectista.

 

EMPALMESEmpalmar una barra es transferir el esfuerzo de una barra de armadura a otra barra.

Los empalmes son uniones que permiten dar continuidad al refuerzo por efecto de la trasferencia de tensiones entre el acero y el concreto, y se realizan montando una barra sobre la otra una determinada longitud y sujetándolas con alambre, para evitar el movimiento cuando se coloca el concreto. Para barras mayores a la # 11 es obligatorio el uso de técnicas especiales de soldadura o conectores mecánicos

EMPALMESEMPALME DIRECTO.- El concreto no participa en la transición de esfuerzos.Los conectores mecánicos son dispositivos diseñados para sujetar a tope y dar continuidad al refuerzo sin pérdida de capacidad resistente. Su uso está restringido a garantizar que en un ensayo a tracción la barra con el conector deben alcanzar una resistencia en fluencia de un 125% de la resistencia nominal especificada para el material “fy “. Su uso es amplio en barras con diámetros mayores a la # 11.

EMPALMESEMPALME DIRECTO

EMPALMES

EMPALMA INDIRECTO.- Es necesario que el concreto participe en la transmisión del esfuerzo de una barra a otra.No ejecutar empalmes en zonas de solicitaciones elevadasEn los empalmes desfasar unos con relación a otros.No es conveniente empalmar más del 50% de la barras de una sección.

EMPALMESEMPALMA INDIRECTOEl traslape de varillas es el mecanismo de empalme de mayor uso en nuestro medio. En principio las 2 varillas deben cruzarse una longitud apropiada para que el acero transmita esfuerzos al hormigón por adherencia, y este último los restituya a la otra varilla.

CONDICIONES DE LA SUPERFICIE DEL REFUERZO

En el momento que es colocado el concreto, el refuerzo debe estar libre de polvo, aceite u otros recubrimientos no metálicos que reduzcan la adherencia. Se permiten los recubrimientos epóxicos de barras que cumplan con las normas.

COLOCACIÓN DEL REFUERZO

El refuerzo, incluyendo los tendones y los ductos de preesforzado, debe colocarse con precisión y estar adecuadamente asegurado antes de colocar el concreto. Debe fijarse para evitar su desplazamiento dentro de las tolerancias aceptables dadas.

COLOCACIÓN DEL REFUERZO

La tolerancia para el peralte efectivo d y para el recubrimiento mínimo de concreto en elementos sometidos a flexión, muros y elementos sometidos a compresión debe ser la siguiente:

  Tolerancia end

Tolerancia en el recubrimiento

mínimo de concreto

d ≤ 200 mm ± 10 mm -10 mm

d > 200 mm ± 13 mm -13 mm

COLOCACIÓN DEL REFUERZO

LÍMITES DEL ESPACIAMIENTO DEL REFUERZO

• La distancia libre mínima entre barras paralelas de una capa debe ser db, pero no menor de 25 mm

• Cuando el refuerzo paralelo se coloque en dos o más capas, las barras de las capas superiores deben colocarse exactamente sobre las de las capas inferiores, con una distancia libre entre capas no menor de 25 mm

PAQUETES DE BARRAS• Los grupos de barras paralelas dispuestas en un

paquete para trabajar como una unidad, deben limitarse a un máximo de 4 barras por cada paquete.

• Los paquetes de tres o cuatro barras deben alojarse dentro de las esquinas de los estribos.

• En vigas, el diámetro máximo de las barras agrupadas en paquetes será de 1 3/8” 

• En elementos sometidos a flexión, cada una de las barras de un paquete que se corta dentro del tramo debe terminarse en lugares diferentes separados al menos 40 db.

RECUBRIMIENTO DE CONCRETO PARA EL REFUERZO

Concreto construido en sitio (no preesforzado) Debe proporcionarse el siguiente recubrimiento mínimo de concreto al refuerzo, excepto cuando se requiera protección especial contra el fuego:a) Concreto colocado contra el suelo y expuesto permanentemente a él. ................... 70 mm b) Concreto en contacto permanente con el suelo o la intemperie: Barras de ¾” y mayores..................... 50 mm Barras de 5/8” y menores, mallas electrosoldadas...................... 40 mm

RECUBRIMIENTO DE CONCRETO PARA EL REFUERZO

Concreto construido en sitio (no preesforzado) c) Concreto no expuesto a la intemperie ni en contacto con el suelo: Losas, muros, viguetas: Barras de 1 11/16” y 2 ¼”............................................... 40 mm Barras de 1 3/8” y menores. .......................................... 20 mm Vigas y columnas: Armadura principal, estribos y espirales. ...................... 40 mm Cáscaras y losas plegadas: Barras de ¾” y mayores. ............................................... 20 mm Barras de 5/8” y menores ……...………………..………. 15 mm Mallas electrosoldadas. ………………………................. 15 mm

CORROCIÓN DEL ACERO 

PUNTOS DE CORTE O DOBLADO DE REFUERZO En estructuras continuas el refuerzo colocado en las

zonas traccionadas permite mantener en equilibrio las fuerzas internas producidas en la sección por efecto del proceso cíclico carga-descarga de la estructura.En el caso típico de vigas continuas sometidas a cargas distribuidas uniformemente, este refuerzo se alterna ya que en la mitad de las luces se presenta una alta tracción en la parte inferior de las vigas mientras que en los apoyos se presenta la tracción en la parte superior. 

PUNTOS DE CORTE O DOBLADO DE REFUERZO 

PUNTOS DE CORTE O DOBLADO DE REFUERZO Por esta razón, por economía y optimización del

refuerzo a flexión la práctica de la ingeniería prefiere usar uno de los siguientes dos procedimientos para cubrir las exigencias de refuerzo en la estructura. • Reforzar doblemente parte del acero a tracción

de la mitad de la luz para cubrir el refuerzo requerido en los apoyos.

• Cortar el refuerzo que ya no se requiere para atender la flexión de tal manera que no se afecte la seguridad ni la funcionabilidad de la estructura

Independiente del método usado para reforzar las estructuras continuas es evidente la existencia de zonas donde el refuerzo se debe modificar para atender la flexión generada por las cargas externas; estas regiones se conocen como “puntos de corte o doblado del refuerzo” y estos pueden verse afectados por los siguientes factores.

PUNTOS DE CORTE O DOBLADO DE REFUERZO

PUNTOS DE CORTE O DOBLADO DE REFUERZOa) La magnitud de las tensiones por flexión y los efectos de la cortante en estas tensiones.b) Las longitudes de desarrollo que se deben suministrar a cada lado de una sección para garantizar la transmisión de tensiones. c) La posible falla por tracción diagonal debido a una alta concentración de tensiones producida por un corte de barras inadecuado ( zonas de momento bajo y cortante alto).d) Uso de algunos requisitos incorrectos de construcción considerados empíricamente como aceptables. 

DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS TEÓRICOS DE CORTE

En cualquier sección de una viga la fuerza de tracción aplicada al refuerzo está dada por T = As fS = M / jd M = Valor del momento en la sección. jd = Brazo de momento entre la resultante a compresión y a tracción. El rango de variación de jd en la longitud de la viga es mínimo y en ningún punto su valor es menor que el obtenido en la región de máximo momento.

En consecuencia se puede asumir que la fuerza a tracción T, solo depende directamente del momento M.Adicionalmente el diseño estructural exige que el refuerzo, en cualquier sección de la viga, este sometido a tensiones cercanas a la máxima, se concluye que As depende directamente de M.

DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS TEÓRICOS DE CORTE

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