OPENCOURSEWARE INGENIERIA CIVIL I.T. Obras Públicas / Ing. …rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/25641/5/Tema 05 - Las... · 2016. 5. 19. · La barra se considerará de alta adherencia

(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 1

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OPENCOURSEWAREINGENIERIA CIVIL

I.T. Obras Públicas / Ing. Caminos

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Distinguir y designar los productos del acero existentes para hormigones

Conocer las principales propiedades de los aceros empleados en la confección de estructuras de hormigón

Ilustrar los criterios empleados en la normativa vigente para los aceros en hormigón estructural

Reconocer los ensayos para determinar las diferentes características del acero

l_gbqfslp


1. Tipificación de armaduras2. Características geométricas3. Propiedades mecánicas4. Adherencia de armaduras5. Mallas electrosoldadas6. Armaduras básicas electrosoldadas7. Elaboración y montaje

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La EHE distingue los siguientes tipos de armaduras: Armaduras pasivas: Empleadas en el hormigón

armado. Resisten pasivamente las cargas. [Art. 32]

Tipología: Barras corrugadas rectas o rollos de acero [Art. 32.2] Mallas electrosoldadas [Art. 33.1.1] Armaduras básicas electrosoldadas en celosía [Art. 33.1.2]

Armaduras activas: Empleadas en el hormigón pretensado. Resisten activamente las cargas [Art. 34]

NK=qfmfcf`^`fþk=ab=^oj^aro^p



Barras corrugadas

Mallas electrosoldadas

Armaduras básicas electrosoldadas en celosía

Rollos de acero corrugado


Productos de acero para armaduras pasivas y criterios de empleo: Barras de acero corrugado rectas y en rollos:

Armaduras longitudinales Armaduras transversales Mallas electrosoldadas Armadura básica electrosoldada en celosía

Alambres de acero corrugado o grafilado: Mallas electrosoldadas Armaduras básicas electrosoldadas en celosía

Alambres lisos de acero soldable: Armadura básica en celosía (sólo en elementos de conexión)



Barrascorrugadas

Alambreslisos y corrugados

NK=qfmfcf`^`fþk=ab=^oj^aro^p Designación de aceros empleados en armaduras

pasivas:

B 400 SD

B 500 Tdonde: B = Acero para hormigón (Béton)

fy = Límite elástico garantizado en N/mm2 (ó MPa)

S = Barras de acero con características de soldabilidad

T = Alambres de acero trefilado

D = Acero con características de gran ductilidad


Identificación de las barras corrugadas:



OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Términos de sección en el acero: [Art. 32.1]

Sección nominal (A)Superficie correspondiente al diámetro nominal

Sección media equivalente (Aeq)Cociente entre la masa por metro lineal y su masa específica(γs = 7,85 g/cm3 = 0,077 N/cm3)

Diámetro equivalente (Øeq)El correspondiente a un cilindro de revolución de masa específica 7,85 g/cm3 y de igual masa por metro lineal que la barra en cuestión

2Ø4

A

2

3( / ) ( / ) 95,5( )

7.85 10 0.077 100eqmasa kg m peso N mA mm A


OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Serie de diámetros nominales en barras corrugadas:

SERIEDiámetro nominal

Ø(mm)

Masa nominalm

(kg/m)

Sección nominalA

(mm2)An‐1+An‐2

FINA

6 0.222 28.3 ‐

8 0.395 50.3 ‐

10 0.617 78.5 78.5

MED

IA

12 0.888 113 129

14 1.21 154 ‐

16 1.58 201 192

20 2.47 314 314

GRU

ESA 25 3.85 491 515

32 6.31 804 805

40 9.86 1260 1295


OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Geometría de las corrugas:


OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Inclinación y marcas de lectura en corrugas:


Diagrama tensión‐deformación

Límite elástico (fy)

Carga unitaria máxima de rotura (fs)

Alargamiento bajo carga máxima (εmáx)

Alargamiento remanente en rotura (εu,5)

Relación fs /fy Ensayo de doblado‐desdoblado

Resistencia a la fatiga (cargas cíclicas)

PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p


Diagrama real tensión‐deformación del acero: [Fig. 34.2]


ε

σ

fy

fs

εmáx

Escalón de cedenciao de relajación

ε

σ

fy

ε=0,2% εmáx

fs

tgφ = E

Acero de dureza natural (S/SD)con escalón de cedencia

Acero estirado en frío (T)sin escalón de cedencia

εuεu


Comparación del comportamiento de ambas curvas:


Acero sin escalón de cedencia(estirado en frío)

Acero con escalón de cedencia(dureza natural)

ε

σ

fy

fs

εmáx

Escalón de cedencia

ε=0,2% ε’máx

f’s

tgφ = E

ε’u εu


Límite elástico (fy)Corresponde al máximo valor de la tensión soportada por el material en régimen elástico lineal, sin que se produzcan deformaciones plásticas. Se expresa en N/mm2 (MPa)

Según el tipo de acero, se halla de la siguiente forma:

Límite elástico aparente: Observable de forma directa en aceros con escalón de cedencia o de relajamiento.

Límite elástico convencional: En aceros sin zona de cedencia, se define como la tensión que produce una deformación remanente del 0,2%



Carga unitaria de rotura (fs)Carga unitaria máxima a tracción que soporta la barra en su sección nominal antes de romper. Se expresa en N/mm2

Relación fs/fyMargen de seguridad entre el límite elástico del acero y su rotura. Cuanto más alto sea su valor, mayor ductilidad tiene el acero

Alargamiento de rotura (εu,5) Alargamiento en rotura, expresado en %, que experimenta el acero antes de romper. Se mide después de la rotura sobre la base de 5Ø



Determinación del alargamiento de rotura a tracción:


1 0,50

100uL LL


Cuadro de características mecánicas mínimas garantizadas: [Tabla 32.2.a]


CARACTERÍSTICAS BARRAS CORRUGADASTipo de acero B 400 S B 500 S B 400 SD B 500 SD

Norma de producto UNE 10080 UNE 10080 UNE 10080 UNE 10080

Límite elástico fy (N/mm2) ≥ 400 ≥ 500 ≥ 400 ≥ 500

Carga unitaria de rotura fs (N/mm2)

≥ 440 ≥ 550 ≥ 480 ≥ 575

Relación fs/fy ≥ 1,05 ≥ 1,05≥ 1,20≤ 1,35

≥ 1,15≤ 1,35

Relación fy real / fy nominal ‐ ‐ ≤ 1,20 ≤ 1,25

Alargamiento en rotura εu,5 (%) ≥ 14 ≥ 12 ≥ 20 ≥ 16

Alargamiento bajo carga máxima rotura εmáx (%)

≥ 5,0 (b)≥ 7,5 (r)

≥ 5,0 (b)≥ 7,5 (r)

≥ 7,5 (b)≥ 10,0 (r)

≥ 7,5 (b)≥ 10,0 (r)


DuctilidadCapacidad del acero de alcanzar grandes deformaciones sin llegar a la fractura

Armaduras con características especiales de ductilidad (Clase SD)

Un acero es más dúctil cuanto mayor sea el áreaencerrada por la zona plástica en su diagrama tensión‐deformación

La ductilidad posibilita que la estructura absorba energíadeformándose, sin llegar a agotarse. Mejora el comportamiento de la estructura, “avisa” antes de fallar

Los aceros dúctiles presentan un mejor comportamiento a fatiga frente a cargas cíclicas

Propiedad importante en zonas sísmicas



Ensayo de doblado‐desdobladoBusca comprobar la plasticidad del acero suficiente para prevenir roturas frágiles durante su manipulación y transporte

Se efectúa a temperatura ambiente sobre un mandril de diámetro en función del tipo de acero y el diámetro de la barra ensayada [Tabla 32.2.b]

Proceso de ensayo: Doblado de la barra a 90º Envejecimiento artificial mediante

calentamiento a 100º C durante 1 h. Enfriamiento al aire calmado Desdoblamiento mínimo de 20º Satisfactorio si no hay grietas o

fisuras apreciables a simple vista



Ensayo de fatigaSe somete al acero tipo SD a una carga oscilante determinada (Δσ), determinando el número de ciclos hasta rotura. El material se considera resistente a fatiga para ese Δσ si supera los 2∙106 de ciclos


t

σ

Δσ


Límite de fatiga o enduranciaMáximo valor de la carrera o amplitud de tensiones (Δσ) que puede repetirse infinitas veces (2∙106) sin que se alcance la rotura del material [Tabla 32.2.d]


nº ciclos

∆σ

Endurancia (∆σ)∞

1·106 2·106

∆σ = 150 N/mm2σmáx = 0,6·fy


AdherenciaPropiedad fundamental para el funcionamiento del conjunto estructural hormigón‐acero

Funciones: Asegura el anclaje de las barras de acero Controla la fisuración del hormigón

QK=âebobk`f^=ab=ôjâro^p


Mecanismos de adherencia: Adhesión: Interacción físico‐química en la interfaz acero‐

cemento. Fuerzas capilares y moleculares. Instantáneo Rozamiento: Penetración de cemento en las

irregularidades del acero. Interacción mecánica. Acuñamiento: Resistencia al deslizamiento por la forma de

los resaltos o corrugas del acero. Es el más importante


Δxdeslizamiento

τadherencia

barra lisa

barra corrugada

adhesión

rozamiento

acuñamiento


Ensayos de adherencia en armaduras pasivas: Beam‐test o ensayo de la viga

Normalizado en España (UNE‐EN 10080). Dispositivo muy complejo; en España lo realiza INTEMAC

Pull‐out test (POT) o ensayo de arrancamientoNo está normalizado en España, aunque sí en otros países (EEUU). Más sencillo y económico que el anterior



Procedimiento de ensayo: [UNE‐EN 10080] Se determinan los valores de tensión en la barra que

corresponden a deslizamientos de 0.01, 0.1 y 1 mm

La tensión media de adherencia τbm será la media de los tres valores anteriores:

Se determina la tensión de rotura por adherencia τbu a la que se produce el fallo por adherencia (deslizamiento de3 mm. ó fallo por rotura, lo que antes ocurra)


0.01 0.1 1

3bm


Verificación de adherencia:La barra se considerará de alta adherencia y apta para su empleo si supera los valores recogidos en esta tabla: [Art. 32.2]


Diámetro nominalØ (mm)

Tensión mediade adherenciaτbm (N/mm2)

Tensión últimade adherenciaτbu (N/mm2)

Ø < 8 > 6.88 > 11.22

8 7,84 – 0.12 Ø > 12.74 – 0.19 Ø

Ø > 32 > 4.00 > 6.66


Empleadas en elementos superficiales: forjados, muros, losas, zapatas, depósitos, etc.

Ventajas: Fácil y rápida puesta en obra Eliminación de posibles errores de colocación Buen anclaje al existir armadura transversal

Serie de diámetros nominales empleados (mm):

4 –4,5 ‐5 ‐5,5 ‐6 ‐6,5 ‐7 ‐7,5 ‐8 ‐8,5 ‐9 ‐9,5 ‐10 ‐10,5 ‐11 ‐11,5 ‐12 –14 –16

Aceros empleados: B 400/500 T, B 400 S(D) y B 500 S(D) Retículas estándar: 15 x 15, 20 x 20, 15 x 30, 20 x 30 cm Tipos: simples, mallas dobles y con zonas de ahorro

RK=j^ii^p=bib`qolplia^a^p


Ejemplos de utilización de mallas electrosoldadas:



Resistencia al arrancamiento de nudos soldados Debe ser igual o superior al 25% de la carga del límite elástico nominal del alambre o barra de mayor diámetro de las que concurren en el nudo (UNE‐EN 10080)



Empleadas en piezas prefabricadas semirresistentes: viguetas, prelosas, etc.

Elementos que la componen: Elementos longitudinales: barras o alambres corrugados Elementos de conexión (celosía): alambres lisos o corrugados

Tipos de celosías: Envolviendo a las armaduras (a) Soldada lateralmente a las armaduras (b)

SK=^oj^aro^p=_žpf`^p


FerrallaConjunto de los procesos de transformación del acero corrugado, suministrado en barras o rollos, según el caso, que tienen por finalidad la elaboración de armaduras pasivas y que, por lo tanto, incluyen las operaciones de corte, doblado, soldadura, etc.

ArmadoProceso por el que se proporciona la disposición geométrica definitiva a la ferralla, a partir de armaduras elaboradas o de mallas electrosoldadas. El producto resultante se llama ferralla armada

MontajeProceso de colocación de la ferralla armada en el encofrado, conformando la armadura pasiva, para lo que deberá prestarse especial atención a la disposición de separadores y cumplimiento de recubrimientos del proyecto

TK=bi^_lo^`fþk=v=jlkq^gb


Esquema del proceso:

TK=bi^_lo^`fþk=v=jlkq^gb

ACERO CORRUGADO

FERRALLA

FERRALLA ARMADA

ARMADURA PASIVA

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