UNIDAD 1: LA ARMADURA LONGITUDINAL EN VIGAS Y COLUMNAS.

La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También se puede armar con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.

Definición de armadura transversal y conceptos relacionados:

Armadura lateral: Armadura de acero que se coloca en una columna de hormigón armado, a modo de espiral transversal para evitar el pandeo de la misma.

Armadura transversal: Armadura de un miembro de hormigón armado formado por barras diagonales que le permiten resistir las tensiones diagonales.

Área efectiva del acero: Producto de la superficie de sección transversal de una armadura de acero por el coseno del ángulo que viene determinada por su eje y la dirección para la que se considera efectiva.

Armadura de cordones curvos: Armadura cuyos cordones superior e inferior son curvos y tienen radios de curvatura diferentes, y se unen en un punto en común a cada lado. También llamada armadura de lúnula.

Armadura de lúnula: Armadura cuyos cordones superior e inferior son curvos y tienen radios de curvatura diferentes, y se unen en un punto en común a cada lado. También llamada armadura de cordones curvos.

Armadura longitudinal: Armadura de acero paralela a la superficie horizontal de hormigón, o al eje longitudinal de un elemento estructural de hormigón, que absorbe los esfuerzos producidos por las cargas y fuerzas aplicadas. También llamada armadura principal.

Armadura principal: Armadura de acero paralela a la superficie horizontal de hormigón, o al eje longitudinal de un elemento estructural de hormigón, que absorbe los esfuerzos producidos por las cargas y fuerzas aplicadas. También llamada armadura longitudinal.

Armadura belga: Armadura simétrica especialmente empleada para soportar una cubierta inclinada; todas las barras de celosía son inclinadas.

Esfuerzo de flexión: Combinación de las fuerzas de tracción y de compresión que se desarrollan en la sección transversal de un elemento estructural para resistir una fuerza transversal.

Armadura vertical: Armadura de un elemento estructural que permite absorber los esfuerzos de compresión, resistir los de flexión, evitar el cizallamiento por deslizamiento del material y reducir los efectos de retracción.

Armadura triangulada: Cercha arqueada o plana, con cordones superior e inferior paralelos, cuyas barras de celosía forman ángulos equiláteros. También llamada armadura Warren.

Armadura Warren: Cercha arqueada o plana, con cordones superior e inferior paralelos, cuyas barras de celosía forman ángulos equiláteros. También llamada armadura triangulada.

Armadura de retracción: Armadura diseñada para absorber los esfuerzos resultantes de la retracción del fraguado o de los cambios de temperatura.

Armadura gótica: Armadura apoyada sobre dos vigas jabalconadas. También llamada cercha gótica.

Cercha gótica: Armadura apoyada sobre dos vigas jabalconadas. También llamada armadura gótica.

Superficie transversal maciza de la pieza: Área de la sección transversal de una pieza de albañilería hueca sin contar los huecos carentes de hormigón.

Centro de torsión: Punto del plano de la sección transversal de un elemento estructural sobre la que se ha de aplicar una carga transversal para que no se produzcan torsiones ni giros de la sección.

Armadura de tracción: Armadura diseñada para absorber los esfuerzos de tracción de un elemento.

Armadura arqueada: Elemento curvo con forma de arco y un cordón recto que une los extremos del arco. También llamada armadura de arco y cuerda.

Armadura de arco y cuerda: Elemento curvo con forma de arco y un cordón recto que une los extremos del arco. También llamada armadura arqueada.

Armadura Principal (o Longitudinal): Es aquella requerida para absorber los esfuerzos de tracción en la cara inferior de en vigas solicitadas a flexión compuesta, o bien la armadura longitudinal en columnas.

Armadura Secundaria (o Transversal): Es toda armadura transversal al eje de la barra. En vigas toma esfuerzos de corte, mantiene las posiciones de la armadura longitudinal cuando el hormigón se encuentra en estado fresco y reduce la longitud efectiva de pandeo de las mismas.

Amarra: Nombre genérico dado a una barra o alambre individual o continuo, que abraza y confina la armadura longitudinal, doblada en forma de círculo, rectángulo, u otra forma poligonal, sin esquinas reentrantes.

o Cerco:: Es una amarra cerrada o doblada continua. Una amarra cerrada puede estar constituida por varios elementos de refuerzo con ganchos sísmicos en cada extremo. Una amarra doblada continua debe tener un gancho sísmico en cada extremo.

o Estribo: Armadura abierta o cerrada empleada para resistir esfuerzos de corte, en un elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados perpendicularmente o en ángulo, con respecto a la armadura longitudinal. El término estribo se aplica, normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexión y el término amarra a los que están en elementos sujetos a compresión. Ver también Amarra. Cabe señalar que si extisten esfuerzos de torsión, el estribo debe ser cerrado.

o Zuncho: Amarra continua enrollada en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresión que sirven para confinar la armadura longitudinal de una columna y la porción de las barras dobladas de la viga como anclaje en la columna. El espaciamiento libre entre espirales debe ser uniforme y alineado, no menor a 80 mm ni mayor a 25 mm entre sí. Para elementos hormigonados en obra, el diámetro de los zunchos no deben ser menor que 10 mm.

Barras de Repartición: En general, son aquellas barras destinadas a mantener el distanciamiento y el adecuado funcionamiento de las barras principales en las losas de hormigón armado.

Barras de Retracción: Son aquellas barras instaladas en las losas donde la armadura por flexión tiene un sólo sentido. Se instalan en ángulo recto con respecto a la armadura principal y se distribuyen uniformemente, con una separación no mayor a 3 veces el espesor de la losa o menor a 50 cm entre sí, con el objeto de reducir y controlar las grietas que se producen debido a la retracción durante el proceso de fraguado del hormigón, y para resistir los esfuerzos generados por los cambios de temperatura.

Gancho Sísmico: Gancho de un estribo, cerco o traba, con un doblez de 135º y con una extensión de 6 veces el diámetro (pero no menor a 75 mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el interior del estribo o cerco.

Traba: Barra continúa con un gancho sísmico en un extremo, y un gancho no menor de 90º, con una extensión mínima de 6 veces el diámetro en el otro extremo. Los ganchos deben enlazar barras longitudinales periféricas. Los ganchos de 90º de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.

ADHERENCIA Y ANCLAJE

La capacidad del refuerzo en el concreto para desarrollar la resistencia en tensión de una sección, depende de la compatibilidad de ambos materiales para actuar unidos al resistir las cargas externas. Una varilla, por ejemplo, se debe deformar en la misma medida que el concreto que la rodea, con el objeto de evitar la separación de los dos materiales cuando están sujetos a la acción de las cargas. El módulo de la elasticidad, la ductibilidad y la resistencia de fluencia o de la ruptura refuerzo, también deben ser considerablemente más altas que las del concreto para quesea posible obtener un incremento significativo en la resistencia de la sección de concreto reforzado.

El acero y las fibras de vidrio son materiales que poseen las características para desarrollarla adhesión requerida entre el refuerzo y el concreto; resistencia de fluencia, ductilidad y capacidad de adhesión.

La resistencia de adherencia es el resultado de la combinación de varios parámetros, tales como la adhesión mutua entre el concreto y la superficie de contacto del acero y la presión que ejerce el concreto endurecido en la varilla o el alambre de acero, debida a la contracción del concreto al secarse. Además de esto, la trabazón y fricción que ocasionan los micromovimientos de la varilla en tensión, entre las corrugaciones de su superficie y el concreto, resulta en un incremento de la resistencia del desplazamiento. El efecto total que producen estos factores se conoce como adherencia.

Adherencia entre el hormigón y el acero.

La adherencia hormigón-acero es el fenómeno básico sobre el que descansa el funcionamiento del hormigón armado como material estructural. Si no existiese adherencia, las barras serian incapaces de tomar el menor esfuerzo de tracción, ya que el acero deslizaría sin encontrar resistencia en toda su longitud y no acompañaría al hormigón en sus deformaciones, con lo que, al fisurarse éste, sobrevendría bruscamente la rotura. Por el contrario, radas a la adherencia son capaces las armaduras de trabajar, inicialmente, a la vez que el hormigón; después cuando éste se fisura, lo hace de forma más o menos regularmente distribuida a lo largo de la pieza, en virtud de la adherencia; Y la adherencia permite que el acero tome los esfuerzos de tracción, manteniendo la unión entre los dos materiales en las zonas entre fisuras.

La adherencia cumple fundamentalmente dos objetivos: asegurar el anclaje de las barras y transmitir las tensiones tangentes periféricas que aparecen en la armadura principal como consecuencias de las variaciones de su tensión longitudinal.

El fenómeno de adherencia está originado por dos tipos de causas, unas de naturaleza física (o físico-química) y otras de naturaleza mecánica.

Las primeras provocan la adhesión del acero con el hormigón, a través de fuerzas capilares y moleculares desarrolladas en la interfaz; es como si el acero absorbiese pasta cementante, ayudado por el efecto de la retracción.

Las segundas mucho más importantes, están constituidas 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 (hoy día prácticamente en desuso) y varía apreciablemente con el estado de su superficie. En el caso de barras corrugadas, a este rozamiento se añade el efecto de acuñamiento del hormigón entre los resaltos, de primordial importancia (figura 9.1).

Figura 9.1 Efecto de acuñamiento del hormigón entre corrugas.

En resumen, el mecanismo de la adherencia puede asignarse a tres causas: adhesión, rozamiento (tensiones tangentes en el hormigón) y acuñamiento (de las corrugas). De estas tres causas, la adhesión queda anulada cuando el deslizamiento de la barra alcanza una cierta magnitud. Por su parte, el rozamiento comienza a actuar cuando la tensión alcanza un cierto valor; y a él se añade el acuñamiento, no siendo posible separar ambos efectos.