clase 03 - adherencia

LONGITUD DE DESARROLLO

1. INTRODUCCION

El concepto de longitud de desarrollo para anclaje del refuerzo, se presenta por primera vez en el reglamento ACI-71, con el objeto de reemplazar la duplicidad de requisitos para adherencia por flexión y adherencia por anclaje de ediciones anteriores del ACI. Con la long. de desarrollo ya no es necesario considerar el concepto de adherencia por flexión que hace hincapié en el cálculo del máximo esfuerzo nominal de adherencia. La consideración de uan resistencia promedio a la adherencia sobre la long. total de desarrollo del acero de refuerzo es más significativa, debido en parte a que todas las pruebas de adherencia consideran una resistencia promedio a la adherencia sobre una long. de anclaje del refuerzo y, en parte, porque las variaciones extremas no calculadas en los esfuerzos locales de adherencia, xisten cerca de las grietas de flexión.


2. ADHERENCIAEl esfuerzo de adherencia se presenta principalmente como consecuencia de la fuerza cortante, entre el elemento de refuerzo y el concreto que lo envuelve, originada por:

La adhesión entre el concreto y los elementos de refuerzo. El efecto de sujeción que resulta al secarse y contraerse el

concreto que rodea a la varilla y el concreto en el que esta recubierta.

Presentaremos a continuación 3 tipos de adherencia:

Adherencia por Anclaje Adherencia por Flexión Adherencia por Traslape


2.1 Adherencia por AnclajeLas barras de refuerzo deben de estar ancladas en el concreto a ambos lados de la sección donde se requieren de manera que pueda desarrollarse en ellas el esfuerzo de adherencia requerido.

𝑇=𝐴𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙×𝑢Sin embargo el esfuerzo de Tensión (T) puede representarse de la siguiente manera:

𝑇=𝐴𝑠× 𝑓𝑠


2.1 Adherencia por Anclaje (continuación)

Donde:FT : Fuerza de anclaje.db : Diámetro de la barra.ld : Longitud de la varilla ahogada en el concreto.u : Es el esfuerzo promedio de adherencia.As : Area de acero transversal.fs : Esfuerzo ocasionado en la varilla de acero.* Si fs > fy, usar fy.

𝐴𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙=𝜋×𝑑𝑏×𝑙𝑑

𝒍𝒅=𝒇𝒔×𝒅𝒃

𝟒×𝒖

Siendo el Area lateral de la varilla embebida:

Por último, despejando la longitud embebida de la varilla:


2.1 Adherencia por Anclaje (continuación)


2.2 Adherencia por FlexiónLos esfuerzos de adherencia por flexión, se pueden calcular considerando una viga con momento flexionante variable como se indica en la figura y dos secciones a-a’ y b-b’ separadas entre sí una distancia Δx, si se supone que el concreto trabaja únicamente a compresión (b), las fuerzas de tensión en la varilla en las secciones a-a’y b-b’se pueden determinar con las siguientes expresiones:

𝑇=𝑀𝑧 𝑇 +∆𝑇=

𝑀+∆𝑀𝑧∆ 𝑇=

∆𝑀𝑧

Donde:T : Fuerza de Tensión.M : Momento a flexión.z : Es el brazo de Palanca o la distancia desde el centroide de las barras a tracción hasta el centroide del área a compresión.


2.2 Adherencia por Flexión (continuación)


2.2 Adherencia por Flexión (continuación)Se supone que el brazo de palanca z, es constante para que la varilla o varillas estén en equilibrio cuando se consideran como cuerpos libres (Ver figura)


2.2 Adherencia por Flexión (continuación)En estas varillas deberá existir una fuerza de adherencia en la superficie de contacto entre el acero y concreto que lo rodea. De este equilibrio de cuerpos libres, y si se considera ΣO como la suma de los perímetros nominales de las varillas se obtiene que:

∆ 𝑇=u×∑𝑂×∆𝑥Despejando el esfuerzo de adherencia ‘u’ y Sustituyendo ΔT, tenemos:

𝑢=𝑉

𝑧×∑𝑂


2.2 Adherencia por Flexión (continuación)Consideremos un tramo de viga donde el momento es constante como en la figura (a) y una variación de esfuerzos en el acero provocados por las grietas como en la fig. (b), donde los esfuerzos no son constantes debido a que en la distancia entre grietas el concreto también resiste esfuerzos de tensión; por lo que en estas áreas el esfuerzo del acero será menor que en las regiones donde existen grietas. El cambio de esfuerzos en el acero produce esfuerzos de adherencia.


2.2 Adherencia por Flexión (continuación)Los esfuerzos promedio de adherencia tomando como base la figura, pueden considerarse como:

𝑢=𝑇 1−𝑇 2

𝐿×∑𝑂

Si se considera que las secciones están separadas una distancia ΔL, el esfuerzo promedio de adherencia estará dado por:

𝑢=( ∆𝑇∆ 𝐿 )( 1∑𝑂 )

Si: ∆ 𝑇=∆ 𝑓𝑠×𝐴𝑠

Entonces: 𝑢=( ∆ 𝑓𝑠∆ 𝐿 )( 𝐴𝑠∑𝑂 )


2.3 Adherencia por Traslape

El fenómeno se desarrolla principalmente en la denominada zona de transcición interfacial y estáoriginado por dos tipos de causas, unas de naturaleza física (o físico-química) y otras de naturaleza mecánica.


2.3 Adherencia por Traslape (continuación)a) De naturaleza física: Las primeras provocan la

adhesión del acero de refuerzo con el hormigón, a través de fuerzas capilares y moleculares desarrolladas en la interfaz; vinculando al acero con la pasta cementicia por medio del efecto de retracción de fraguado.

b) De naturaleza mecánica: Están constituídas por la resistencia al deslizamiento debida a la penetración de pasta de cemento en las irregularidades de la superficie de las barras.Esta causa de origen mecánico, que puede denominarse rozamiento, es la que produce la mayor parte de la adherencia en las barras lisas y varía apreciablemente con el estado de su superfcie.


2.3 Adherencia por Traslape (continuación)El mecanismo de adherencia es muy complejo y es función de la adhesión, rozamiento (tensiones tangenciales en el hormigón) y del efecto de acuñamiento o trabazón originado por las nervaduras del acero.


Las varillas corrugadas han disminuído considerablemente los problemas de adherencia, pues todavía después de romperse la adhesión, la corrugación reacciona contra el concreto. Además el mejor comportamiento en adherencia de estas varillas hace menos crítico el anclaje en los extremos y disminuye agrietamientos y deformaciones.

No obstante la adherencia es un aspecto importante a considerar en el dimensioanmiento de estructuras de concreto, sobre todo en el caso de varillas con esfuerzos de fluencia de 6000 kg/cm2 o aún mayores.

3. NATURALEZA DE LA ADHERENCIA


El mecanismo mediante el cual se transmiten fuerzas entre el concreto y las varillas corrugadas se ilustra en la fig. 4.8; las componentes normales a las varillas de las fuerzas (4.8c), originan tensiones tendientes a producir agrietamientos como los mostrados en la figura 4.9. Las fallas por adherencia ocurren cuando los agrietamientos longitudinales alcanzan tal magnitud que permiten el deslizamiento de las varillas.

En general, la resistencia a la adherencia es directamente proporcional a la resistencia de tensión del concreto que depende de , e inversamente proporcional al diámetro de las varillas.

3. NATURALEZA DE LA ADHERENCIA (continuación)


3. NATURALEZA DE LA ADHERENCIA (continuación)

LON

GIT

UD

DE

DE

SA

RR

OLL

OACTIVIDADES

1. Que mecanismos de adherencia hay en el Concreto-Acero?2. Que tipos de fallos existen?3. Que tipos de ensayos PULL OUT típicos se realizan?

BIBLIOGRAFIA Concreto Reforzado, Jack Mc Cormac, Editorial Alfaomega,

2012. Diseño de Estructuras de Concreto, A. Nilson, Editorial Mc

Graw Hill. http://vagosdeunisucre.wordpress.com

http://vagosdeunisucre.wordpress.com/

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