Barra de refuerzo
barra de refuerzo (abreviatura de barra de refuerzo), conocida como acero de refuerzo o acero de refuerzo, es una barra de acero utilizada como dispositivo de tensión en estructuras de hormigón armado y mampostería reforzada para fortalecer y ayudar al hormigón bajo tensión. El concreto es fuerte bajo compresión, pero tiene baja resistencia a la tracción. La barra de refuerzo aumenta significativamente la resistencia a la tracción de la estructura. La superficie de las barras de refuerzo presenta una serie continua de nervaduras, orejetas o muescas para promover una mejor unión con el concreto y reducir el riesgo de deslizamiento.
El tipo de varilla corrugada más común es el acero al carbono, que generalmente consta de barras redondas laminadas en caliente con patrones de deformación grabados en su superficie. El acero y el hormigón tienen coeficientes de expansión térmica similares, por lo que un elemento estructural de hormigón reforzado con acero experimentará una tensión diferencial mínima a medida que cambie la temperatura.
Otros tipos de barras de refuerzo fácilmente disponibles se fabrican 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 se pueden recubrir con zinc o una resina epoxi diseñada para resistir los efectos de la corrosión, especialmente cuando se usan en ambientes de agua salada. Se ha demostrado que el bambú es una alternativa viable al acero de refuerzo en la construcción de hormigón. Estos tipos alternativos tienden a ser más costosos o pueden tener menos propiedades mecánicas y, por lo tanto, se usan con mayor frecuencia en construcciones especiales donde sus características físicas cumplen con un requisito de rendimiento específico que el acero al carbono no proporciona.
Historia
Las barras de refuerzo en la construcción de mampostería se han utilizado desde la Antigüedad, con Roma usando varillas de hierro o madera en la construcción de arcos, luego se emplearon tirantes de hierro y placas de anclaje en toda la Europa medieval, como dispositivo para reforzar arcos, bóvedas y cúpulas. En el Château de Vincennes del siglo XIV se utilizaron 2.500 metros de barras de refuerzo.
Durante el siglo XVIII, se utilizaron barras de refuerzo para formar el armazón de la Torre Inclinada de Nevyansk en Rusia, construida por orden del industrial Akinfiy Demidov. El hierro fundido utilizado para las barras de refuerzo era de alta calidad y hasta el día de hoy no hay corrosión en las barras. La carcasa de la torre estaba conectada a su techo de carpa de hierro fundido, coronado con uno de los primeros pararrayos conocidos.
Sin embargo, no fue hasta mediados del siglo XIX que las barras de refuerzo mostraron sus mayores fortalezas con la incrustación de barras de acero en el hormigón, produciendo así hormigón armado moderno. Varias personas en Europa y América del Norte desarrollaron hormigón armado en la década de 1850. Estos incluyen a 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 puentes y tanques de agua de hormigón armado.
Ernest L. Ransome, un ingeniero y arquitecto inglés que trabajó en los Estados Unidos, hizo una contribución significativa al desarrollo de barras de refuerzo en la construcción con hormigón. Inventó la barra de refuerzo de hierro torcido, en la que inicialmente pensó mientras diseñaba aceras autoportantes para el Masonic Hall en Stockton, California. Sin embargo, su barra de refuerzo torcida no fue inicialmente apreciada e incluso ridiculizada en la Sociedad Técnica de California, donde los miembros afirmaron que la torsión debilitaría el hierro. En 1889, Ransome trabajó en la costa oeste principalmente diseñando puentes. Uno de ellos, el Puente del Lago Alvord en el Parque Golden Gate de San Francisco, fue el primer puente de hormigón armado construido en los Estados Unidos. Usó barras de refuerzo torcidas en esta estructura.
Al mismo tiempo que Ransome inventaba las barras de refuerzo de acero torcido, C.A.P. Turner estaba diseñando su "sistema de hongos" de losas de piso de hormigón armado con varillas redondas lisas y Julius Kahn estaba experimentando con una innovadora barra de refuerzo laminada en forma de diamante con alas de placa plana inclinadas hacia arriba a 45° (patentado en 1902). Kahn predijo que las vigas de hormigón con este sistema de refuerzo se doblarían como una armadura Warren, y también pensó en esta barra de refuerzo como un refuerzo de corte. El sistema de refuerzo de Kahn se construyó con vigas, viguetas y columnas de hormigón.
El sistema fue elogiado y criticado por los ingenieros contemporáneos de Kahn: Turner expresó fuertes objeciones a este sistema, ya que podría causar fallas catastróficas en las estructuras de concreto. Rechazó la idea de que el sistema de refuerzo de Kahn en vigas de hormigón actuaría 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 se 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 de 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 ambas fallas fueron las consecuencias de una mano de obra de mala calidad. Con el aumento de la demanda de estandarización de la construcción, los sistemas de refuerzo innovadores como los de Kahn se dejaron de lado en favor de los sistemas de refuerzo de hormigón que se ven hoy en día.
Los requisitos para las deformaciones en el refuerzo de barras de acero no se estandarizaron en la construcción de EE. UU. hasta alrededor de 1950. Los requisitos modernos para las deformaciones se establecieron en "Especificaciones provisionales 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 nervaduras y redujeron el espacio entre las nervaduras para ciertos tamaños de barra, y se eliminó la calificación de "provisional" cuando se emitió la norma actualizada ASTM A305-49 en 1949. Los requisitos para las deformaciones que se encuentran en las especificaciones actuales para el acero las barras de refuerzo, como la norma ASTM A615 y la norma ASTM A706, entre otras, son las mismas que las especificadas en la norma ASTM A305-49.
Uso en hormigón y mampostería
El hormigón es un material muy resistente a la compresión, pero relativamente débil a la tensión. Para compensar este desequilibrio en el comportamiento del hormigón, se moldean barras de refuerzo para soportar las cargas de tracción. La mayoría de los refuerzos de acero se dividen en refuerzos primarios y secundarios:
- Fortalecimiento primario se refiere al acero que se emplea para garantizar la resistencia necesaria por la estructura en su conjunto para soportar las cargas de diseño.
- Fortalecimiento secundario, también conocido como distribución o refuerzo térmico, se emplea por durabilidad y razones estéticas, proporcionando suficiente resistencia localizada para limitar las grietas y resistir tensiones causadas por efectos como cambios de temperatura y reducción.
Las aplicaciones secundarias incluyen barras de refuerzo incrustadas en paredes de mampostería, que incluye tanto barras colocadas horizontalmente en una junta de mortero (cada cuarta o quinta hilera de bloque) o verticalmente (en los huecos horizontales de bloques de cemento y ladrillos con núcleo, que luego se fijan en lugar con lechada. Las estructuras de mampostería unidas con lechada tienen propiedades similares al concreto: alta resistencia a la compresión pero una capacidad limitada para soportar cargas de tracción. Cuando se agregan barras de refuerzo, se conocen como "mampostería reforzada".
Un enfoque similar (incrustar barras de refuerzo verticalmente en huecos diseñados en bloques de ingeniería) también se usa en muros paisajísticos colocados en seco, al menos fijando la hilada más baja en la tierra, también se emplea asegurando la hilada más baja y/o muertos en paredes hechas de concreto de ingeniería o lazos de paisaje de madera.
En casos inusuales, el refuerzo de acero puede estar incrustado y parcialmente expuesto, como en los tirantes de acero que restringen y refuerzan la Torre Nevyansk de mampostería o las estructuras antiguas en Roma y el Vaticano.
Características físicas
El acero tiene un coeficiente de expansión térmica casi igual al del concreto moderno. Si esto no fuera así, ocasionaría problemas por esfuerzos longitudinales y perpendiculares adicionales a temperaturas diferentes a la temperatura de fraguado. Aunque la barra de refuerzo tiene nervaduras que la unen mecánicamente al hormigón, todavía se puede sacar del hormigón bajo grandes tensiones, un hecho que a menudo acompaña a un colapso de la estructura a gran escala. Para evitar tal falla, la barra de refuerzo se incrusta profundamente en los miembros estructurales adyacentes (40 a 60 veces el diámetro) o se dobla y se engancha en los extremos para bloquearla alrededor del concreto 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.
La barra de refuerzo común está hecha de acero templado sin terminar, lo que la hace susceptible a la oxidación. Normalmente la cubierta de hormigón es capaz de proporcionar un valor de pH superior a 12 evitando la reacción de corrosión. Muy poca cobertura de concreto puede comprometer esta protección a través de la carbonatación de la superficie y la penetración de sal. Demasiada cobertura de hormigón puede causar mayores anchos de grietas, lo que también compromete la protección local. Como el óxido ocupa un volumen mayor que el acero del que se formó, provoca una fuerte presión interna sobre el hormigón circundante, lo que provoca grietas, desconchados y, en última instancia, fallas estructurales. Este fenómeno se conoce como jacking de óxido.
Este es un problema particular donde el hormigón está expuesto al agua salada, como en puentes donde se aplica sal a las carreteras en invierno, o en aplicaciones marinas. En estas situaciones se pueden emplear barras de refuerzo de acero inoxidable, galvanizadas o con bajo contenido de carbono/cromo, resistentes a la corrosión, sin recubrimiento, con bajo contenido de carbono/cromo (microcompuesto), con recubrimiento de epoxi, con un costo inicial mayor, pero con un costo significativamente menor durante la vida útil del proyecto.
Se debe tener mucho cuidado durante el proceso de transporte, fabricación, manipulación, instalación y colocación de concreto 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. Incluso las barras recubiertas de epoxi dañadas han mostrado un mejor rendimiento que las barras de refuerzo sin recubrimiento, aunque se han informado problemas de desprendimiento del recubrimiento de epoxi de las barras y corrosión debajo de la película de epoxi. Estas barras recubiertas con epoxi se usan en más de 70 000 cubiertas de puentes en los EE. UU., pero esta tecnología se fue eliminando gradualmente a favor de las barras de refuerzo de acero inoxidable a partir de 2005 debido a su bajo rendimiento.
Los requisitos para las deformaciones se encuentran en las especificaciones de productos estándar de EE. UU. para el refuerzo de barras de acero, como ASTM A615 y ASTM A706, y dictan el espacio y la altura de las orejetas.
Las barras de refuerzo de plástico reforzado con fibra también se utilizan en entornos de alta corrosión. Está disponible en muchas formas, como espirales para columnas de refuerzo, 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 denominan FRP.
Algunas construcciones especiales, como las instalaciones de investigación y fabricación con componentes electrónicos muy sensibles, pueden requerir el uso de un refuerzo que no sea conductor de electricidad, y las salas de equipos de imágenes médicas pueden requerir propiedades no magnéticas para evitar interferencias. Las barras de refuerzo de FRP, en particular los tipos de fibra de vidrio, tienen baja conductividad eléctrica y no son magnéticas, lo que se usa comúnmente para tales necesidades. Las barras de refuerzo de acero inoxidable con baja permeabilidad magnética están disponibles y, a veces, se utilizan para evitar problemas de interferencia magnética.
El acero de refuerzo también puede ser desplazado por impactos como terremotos, lo que resulta en una falla 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. La sacudida del terremoto hizo que las barras de refuerzo se desprendieran del hormigón y se pandearan. Los diseños de edificios actualizados, que incluyen más barras de refuerzo circunferenciales, pueden abordar este tipo de falla.
Tamaños y grados
Tallas de EE. UU.
Los tamaños de barra estadounidenses/imperiales dan el diámetro en unidades de 1⁄8 pulgada (3,2 mm) para tamaños de barra del n.° 2 al n.° 8, de modo que #8 = 8⁄8 pulgada = 1 pulgada (25 mm) de diámetro.
No hay tamaños de barra fraccionarios en este sistema. El "#" El símbolo indica el signo de número y, por lo tanto, "#6" se lee como "número seis". El uso del "#" el signo es habitual para los tamaños de EE. UU., sin embargo, "No." a veces se usa en su lugar. Dentro de los comercios, la barra de refuerzo se conoce por una abreviatura que utiliza el diámetro de la barra como descriptor, como "cuatro barras" para barra que es cuatro octavos (o la mitad) de una pulgada.
El área de la sección transversal de una barra, dada por πr², equivale a (tamaño de barra/9,027)², que se aproxima a (tamaño de barra/9)² pulgadas cuadradas. Por ejemplo, el área de la barra #8 es (8/9)² = 0,79 pulgadas cuadradas.
Los tamaños de barra mayores que #8 siguen el 1⁄8-pulgadas es imperfecta y omite los tamaños #12-13 y #15-17 debido a la convención histórica. En las primeras construcciones de hormigón, las barras de 1 pulgada y más grandes solo estaban disponibles en secciones cuadradas, y cuando las barras redondas deformadas de gran formato estuvieron disponibles alrededor de 1957, 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 equivalente de gran formato se redondea al 1⁄8 pulgada para proporcionar el tamaño de la barra. Por ejemplo, la barra n.º 9 tiene una sección transversal de 1,00 pulgadas cuadradas (6,5 cm2) y, por lo tanto, un diámetro de 1,128 pulgadas (28,7 mm). Los tamaños #10, #11, #14 y #18 corresponden a 11⁄8 pulgadas, 11⁄4, 11⁄2 y barras cuadradas de 2 pulgadas, respectivamente.
Los tamaños más pequeños que el #3 ya no se reconocen como tamaños estándar. Estos se fabrican más comúnmente como varillas de acero redondas sin deformar, pero se pueden fabricar con deformaciones. Los tamaños más pequeños que el n.° 3 se denominan típicamente "alambre" productos y no "barra", y especificado por su diámetro nominal o número de calibre de alambre. Las barras n. ° 2 a menudo se denominan informalmente "barra de lápiz" ya que son aproximadamente del mismo tamaño que un lápiz.
Cuando se utilizan barras de refuerzo de tamaño estadounidense/imperial en proyectos con unidades métricas, el tamaño métrico equivalente generalmente se especifica como el diámetro nominal redondeado al milímetro más cercano. Estos no se consideran tamaños de métrica estándar y, por lo tanto, a menudo se los denomina conversión suave o "métrica suave" tamaño. El sistema de tamaño de barra de EE. UU./Imperial reconoce el uso de tamaños de barra métricos verdaderos (No. 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 y 60 específicamente) que indica el diámetro nominal de la barra en milímetros, como un "tamaño alternativo" especificación. La sustitución de 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.
| Imperial
tamaño de la barra | Barra métrica
tamaño (soft) | Densidad de masa lineal | Diámetro nominal | Zona nominal | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| lb.f | kg.m | (in) | (mm) | (in2) | (mm2) | ||
| #2 | No.6 | 0.167 | 0.249 | 0,250 = 2.8 = 1.4 | 6.35 | 0,05 | 32 |
| #3 | No.10 | 0.376 | 0,5660 | 0,375 = 3.8 | 9.53 | 0.11 | 71 |
| #4 | No.13 | 0.668 | 0.994 | 0,50 = 4.8 = 1.2 | 12.7 | 0.20 | 129 |
| #5 | No.16 | 1.043 | 1.552 | 0.625 = 5.8 | 15.9 | 0.31 | 200 |
| #6 | No.19 | 1.502 | 2.235 | 0.750 = 6.8 = 3.4 | 19.1 | 0.44 | 284 |
| #7 | No.22 | 2.044 | 3.042 | 0.875 = 7.8 | 22.2 | 0.60 | 387 |
| #8 | No.25 | 2.670 | 3.973 | 1.000 = 8.8 | 25.4 | 0,79 | 510 |
| #9 | No.29 | 3.400 | 5.060 | 1.128 Entendido 9.8 | 28,7 | 1.00 | 645 |
| #10 | No.32 | 4.303 | 6.404 | 1.270 ¥ 10.8 | 32.3 | 1.27 | 819 |
| #11 | No.36 | 5.313 | 7.907 | 1.410 ♥ 11.8 | 35,8 | 1.56 | 1.006 |
| #14 | No.43 | 7.650 | 11.384 | 1.693 ♥ 14.8 | 43.0 | 2.25 | 1.452 |
| #18 | No.57 | 13.60 | 20.239 | 2.257 Ø 18.8 | 57.3 | 4.00 | 2.581 |
- ^ Designación de tamaño histórico que ya no está en uso común.
Tallas canadienses
Las designaciones de barras métricas representan el diámetro nominal de la barra en milímetros, redondeado a los 5 mm más cercanos.
| métrica
tamaño de la barra | Densidad de masa lineal
(kg/m) | Diámetro nominal
(mm) | Sección transversal
Zona (mm2) |
|---|---|---|---|
| 10M | 0,7585 | 11.3 | 100 |
| 15M | 1.570 | 16.0 | 200 |
| 20M | 2.355 | 19,5 | 300 |
| 25M | 3.925 | 25.2 | 500 |
| 30M | 5.495 | 29.9 | 700 |
| 35M | 7.850 | 35,7 | 1000 |
| 45M | 11.775 | 43,7 | 1500 |
| 55M | 19.625 | 56,4 | 2500 |
Tallas europeas
Las designaciones de barra métrica 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, aunque varias normas nacionales siguen vigentes (p. ej., BS 4449 en el Reino Unido). En Suiza, algunos tamaños son diferentes del estándar europeo.
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| métrica
tamaño de la barra | Masa lineal
densidad (kg/m) | Nominal
diámetro (mm) | Sección transversal
área (mm2) |
|---|---|---|---|
| 6,0 | 0.222 | 6 | 28.3 |
| 8,0 | 0,395 | 8 | 50,3 |
| 10,0 | 0.617 | 10 | 78,5 |
| 12,0 | 0.888 | 12 | 113 |
| 14,0 | 1.21 | 14 | 154 |
| 16,0 | 1.58 | 16 | 201 |
| 20,0 | 2.47 | 20 | 314 |
| 25,0 | 3.85 | 25 | 491 |
| 28,0 | 4.83 | 28 | 616 |
| 32,0 | 6.31 | 32 | 804 |
| 40,0 | 9.86 | 40 | 1257 |
| 50,0 | 15.4 | 50 | 1963 |
Tallas australianas
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 el galvanizado.
La designación del refuerzo se define en AS/NZS4671 usando los siguientes formatos:
| Diámetro nominal (mm) | Superficie transversal (mm sq) | Masa por metro de longitud, kg/m |
|---|---|---|
| 12 | 113 | 0.888 |
| 16 | 201 | 1.58 |
| 20 | 314 | 2.47 |
| 24 | 452 | 3.55 |
| 28 | 616 | 4.83 |
| 32 | 804 | 6.31 |
| 36 | 1020 | 7.99 |
Forma/ Sección
D- barra acanalada deformada, R- barra redonda/plana, I- barra dentada deformada
Clase de ductilidad
L- ductilidad baja, N- ductilidad normal, E- ductilidad sísmica (terremoto)
Calificaciones estándar (MPa)
250N, 300E, 500L, 500N, 500E
- Ejemplos:
- D500N12 es barra deformada, 500 MPa fuerza, ductilidad normal y 12 mm de diámetro nominal - también conocido como "N12"
Las barras normalmente se abrevian simplemente como 'N' (barra corrugada laminada en caliente), 'R' (barra redonda laminada en caliente), 'RW' (alambre acanalado estirado en frío) o 'W' (alambre redondo trefilado en frío), ya que el límite elástico y la clase de ductilidad pueden deducirse de la forma. Por ejemplo, todos los alambres disponibles comercialmente tienen un límite elástico de 500 MPa y baja ductilidad, mientras que las barras redondas tienen 250 MPa y una ductilidad normal.
Nueva Zelanda
El refuerzo para uso en la construcción de hormigón está sujeto a los requisitos de AS/NZS4671 (Refuerzo de acero para hormigón). Existen otras normas que se aplican a las pruebas, la soldadura y el galvanizado.
'Barra de acero de refuerzo Grado 300 & 500 Clase E
| Diámetro nominal (mm) | Superficie transversal (mm sq) | Masa por metro de longitud, kg/m |
|---|---|---|
| 6 | 28.3 | 0.222 |
| 10 | 78,5 | 0.617 |
| 12 | 113 | 0.888 |
| 16 | 201 | 1.58 |
| 20 | 314 | 2.47 |
| 25 | 491 | 3.85 |
| 32 | 804 | 6.31 |
| 40 | 1260 | 9.86 |
India
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 de alto nivel 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. Los tamaños de las barras de refuerzo BIS son 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 y 50 milímetros.
Tamaños de barra jumbo y roscada
Los tamaños de barras de refuerzo de gran formato están ampliamente disponibles y son producidos por fabricantes especializados. Las industrias de torres y letreros comúnmente usan "jumbo" barras como varillas de anclaje para estructuras grandes que se fabrican a partir de espacios en blanco ligeramente sobredimensionados, de modo que se pueden cortar roscas en los extremos para aceptar tuercas de anclaje estándar. La barra de refuerzo completamente roscada también se produce con roscas muy gruesas que cumplen con los estándares de deformación de la barra de refuerzo y permiten el uso de tuercas y acopladores personalizados. Tenga en cuenta que estos tamaños habituales, si bien son de uso común, no tienen estándares de consenso asociados con ellos, y las propiedades reales pueden variar según el fabricante.
| Imperial
tamaño de la barra | Barra métrica
tamaño (soft) | Densidad de masa lineal | Diámetro nominal
(fuera de zona roscada) | Zona nominal
(fuera de zona roscada) | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| lb.f | (kg/m) | (in) | (mm) | (in2) | (mm2) | ||
| #14J | - | 9.48 | 14.14 | 1.88 | 47.8 | 2.78 | 1794 |
| #18J | - | 14.60 | 21.78 | 2.34 | 59,4 | 4.29 | 2768 |
| Imperial
tamaño de la barra | Barra métrica
tamaño (soft) | Densidad de masa lineal | Diámetro máximo | Zona nominal | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| lb.f | (kg/m) | (in) | (mm) | (in2) | (mm2) | ||
| (#18 y menor son los mismos que los tamaños estadounidenses/imperiales) | |||||||
| #20 | No.63 | 16.70 | 24.85 | 2.72 | 69 | 4.91 | 3168 |
| #24 | No.75 | 24.09 | 35.85 | 3.18 | 81 | 7.06 | 4555 |
| #28 | No.90 | 32.79 | 48.80 | 3.68 | 94 | 9.62 | 6207 |
| 1" | No.26 | 3.01 | 4.48 | 1.25 | 32 | 0.85 | 548 |
| 1 1.4" | No.32 | 4.39 | 6.53 | 1.45 | 37 | 1.25 | 806 |
| 1 3.8" | No.36 | 5.56 | 8.27 | 1.63 | 41 | 1.58 | 1019 |
| 1 3.4" | No.46 | 9.23 | 13.73 | 2.01 | 51 | 2.58 | 1665 |
| 2 1.2" | No.65 | 18.20 | 27.08 | 2.80 | 71 | 5.16 | 3329 |
| 3" | No.75 | 24.09 | 35.85 | 3.15 | 80 | 6.85 | 4419 |
Calificaciones
La barra de refuerzo está disponible en grados y especificaciones que varían en el límite elástico, la resistencia máxima a la tracción, la composición química y el porcentaje de elongación.
El uso de un grado por sí mismo solo indica el límite elástico mínimo permitido y debe usarse en el contexto de una especificación de material para describir completamente los requisitos del producto para las barras de refuerzo. Las especificaciones del material establecen los requisitos para los grados, así como las propiedades adicionales, como la composición química, el alargamiento mínimo, las tolerancias físicas, etc. Las barras de refuerzo fabricadas deben superar el límite elástico mínimo del grado y cualquier otro requisito de especificación del material cuando se inspeccionan y prueban.
En EE. UU., la designación de grado es igual al límite elástico mínimo de la barra en ksi (1000 psi); por ejemplo, la barra de refuerzo de grado 60 tiene un límite elástico mínimo de 60 ksi. Las barras de refuerzo se fabrican con mayor frecuencia en los grados 40, 60 y 75, con mayor resistencia disponible en los grados 80, 100, 120 y 150. El grado 60 (420 MPa) es el grado de barras de refuerzo más utilizado en la construcción moderna de EE. UU. Los grados históricos incluyen 30, 33, 35, 36, 50 y 55, que no son de uso común en la actualidad.
Algunos grados solo se fabrican para tamaños de barra específicos, por ejemplo, según la norma ASTM A615, el grado 40 (280 MPa) solo se proporciona para tamaños de barra de EE. 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 varios grados y, en tales casos, es necesario indicar tanto la especificación como el grado del material. Los grados de las barras de refuerzo se anotan habitualmente en los documentos de ingeniería, incluso cuando no hay otras opciones de grado dentro de la especificación del material, para eliminar confusiones y evitar posibles problemas de calidad, como los que podrían ocurrir si se realiza una sustitución de material. Tenga en cuenta que "Gr." es la abreviatura común de ingeniería para "grado", con variaciones en las letras mayúsculas y el uso de un punto.
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 el límite elástico máximo 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 de rango de propiedades controladas que tiene un límite elástico mínimo de 60 ksi (420 MPa), un límite elástico máximo de 78 ksi (540 MPa), un límite elástico mínimo de 80 ksi (550 MPa) y no menos de 1,25 veces el límite elástico real y los requisitos mínimos de elongación que varían según el tamaño de la barra.
En los países que usan el sistema métrico, la designación de grado suele ser el 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 la sustitución exacta para el grado estadounidense).
Las especificaciones comunes de EE. UU., publicadas por ACI y ASTM, son:
- American Concrete Institute: "ACI 318-14 Building Code requirements for Structural Concrete and Commentary", ISBN 978-0-87031-930-3 (2014)
- ASTM A82: Especificación de alambre de acero inoxidable para el refuerzo de hormigón
- ASTM A184/A184M: Especificación de las barras de acero deformadas confeccionadas para el refuerzo de hormigón
- ASTM A185: Especificación para tejido de alambre de acero fundido
- ASTM A496: Especificación para alambre de acero deformado para el refuerzo de hormigón
- ASTM A497: Especificación de tejido de acero deformado para el refuerzo de hormigón
- ASTM A615/A615M: Barras de acero deformadas y simples para refuerzo de hormigón
- ASTM A616/A616M: Especificación de las barras de acero deformadas y sencillas para el refuerzo de hormigón
- ASTM A617/A617M: Especificación para las barras de acero deformadas y planas para el refuerzo de hormigón
- ASTM A706/A706M: Barras de acero de baja aleación deformadas y lisas para refuerzo de hormigón
- ASTM A722/A722M: Especificación estándar para barras de acero de alta resistencia para hormigón armado
- ASTM A767/A767M: Especificación de barras de acero con zinc (Galvanizada) para el refuerzo de hormigón
- ASTM A775/A775M: Especificación para barras de acero reforzadas por epoxi
- ASTM A934/A934M: Especificación de las barras de acero prefabricados por epoxi
- ASTM A955: Barras de acero inoxidable deformadas y simples para refuerzo de hormigón (Requisito complementario S1 se utiliza al especificar pruebas de permeabilidad magnética)
- ASTM A996: Barras desformadas de talón y eje para refuerzo de hormigón
- ASTM A1035: Especificación estándar para Deformed and Plain, Low-carbon, Chromium, Steel Bars for Concrete Reinforcement
Las designaciones de marcado de ASTM son:
- 'S' billet A615
- "I' rail A616""ASTM A616 / A616M - 96a Standard Specification for Rail Steel Deformed and Plain Bars for Concrete Reinforcement (Retirada 1999, superada por A996)". Astm.org. Retrieved 2012-08-24.)
- Requisitos suplementarios de la reunión de ferrocarril S1 A616 "ASTM A616 / A616M - 96a Standard Specification for Rail Steel Deformed and Plain Bars for Concrete Reinforcement (Retirada 1999, superada por A996)". Astm.org. Retrieved 2012-08-24.)
- 'A' Axle A617 "ASTM A617 / A617M - 96a Standard Specification for Axle Steel Deformed and Plain Bars for Concrete Reinforcement (Retirada 1999, superada por A996)". Astm.org. Retrieved 2012-08-24.)
- 'W' Low-aleoy - A706
Históricamente, en Europa, las barras de refuerzo se componen 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 rendimiento, con un límite elástico más típico 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 sísmicas y se utiliza en el diseño. Estos aceros dúctiles de alto límite elástico generalmente se producen utilizando el proceso TEMPCORE, un método de procesamiento termomecánico. No se permite la fabricación de acero de refuerzo mediante el relaminado de productos terminados (por ejemplo, láminas o rieles). A diferencia del acero estructural, los grados de acero corrugado aún no están armonizados en toda Europa, cada país tiene sus propios estándares nacionales. Sin embargo, existe cierta estandarización de las especificaciones y los métodos de prueba en las normas EN 10080 y EN ISO 15630:
- BS EN 10080: Acero para el refuerzo del hormigón. Acero de refuerzo soldado. General. (2005)
- BS 4449: Acero para el refuerzo del hormigón. Acero de refuerzo soldado. Bar, bobina y decoiled producto. (2005/2009)
- BS 4482: Cable de acero para el refuerzo de productos de hormigón. Especificación (2005)
- BS 4483: Tejido de acero para el refuerzo del hormigón. Especificación (2005)
- BS 6744: Barras de acero inoxidable para el refuerzo y uso en hormigón. Requisitos y métodos de prueba (2001/2009)
- DIN 488-1: Reforzando los aceros - Parte 1: Grados, propiedades, marcación (2009)
- DIN 488-2: Reforzando los aceros - Parte 2: Reforzando las barras de acero (2009)
- DIN 488-3: Reforzando los aceros - Parte 3: Reforzando el acero en bobinas, alambre de acero (2009)
- DIN 488-4: Reforzando los aceros - Parte 4: Tejido soldado (2009)
- DIN 488-5: Reforzando los aceros - Parte 5: Lattice girders (2009)
- DIN 488-6: Reforzando el acero - Parte 6: Evaluación de la conformidad (2010)
- BS EN ISO 15630-1: Acero para el refuerzo y prestreñimiento de hormigón. Métodos de prueba. Reforzando barras, varilla de alambre y alambre. (2010)
- BS EN ISO 15630-2: Acero para el refuerzo y prestreñimiento de hormigón. Métodos de prueba. Tejido soldado (2010)
Colocación de armaduras
Las jaulas de barras de refuerzo se fabrican dentro o fuera del sitio del proyecto, 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 barras de refuerzo, es suficiente. Las barras de refuerzo son colocadas por fijadores de acero ("rodbusters" o trabajadores de hierro de refuerzo de hormigón), con soportes de barra y espaciadores de barras de refuerzo de hormigón o plástico que separan la barra de refuerzo del encofrado de hormigón para establecer una cubierta de hormigón y garantizar que se logre el empotramiento adecuado.. Las barras de refuerzo en las jaulas se conectan mediante soldadura por puntos, atando alambre de acero, a veces utilizando un nivel de barras de refuerzo eléctrico o con conexiones mecánicas. Para atar barras de refuerzo recubiertas de epoxi o galvanizadas, normalmente se usa alambre recubierto de epoxi o galvanizado, respectivamente.
Estribos
Los estribos forman la parte exterior de una jaula de barras de refuerzo. Los estribos suelen ser rectangulares en vigas y circulares en pilares y se colocan a intervalos regulares a lo largo de una columna o viga para asegurar la barra de refuerzo estructural y evitar que se mueva fuera de posición durante la colocación del concreto. El uso principal de los estribos o amarres es aumentar la capacidad de corte del componente de hormigón armado en el que se incluye.
Soldadura
La American Welding Society (AWS) D 1.4 establece las prácticas para soldar barras de refuerzo en los EE. UU. Sin consideración especial, la única barra de refuerzo que está lista para soldar es grado W (baja aleación: A706). Las barras de refuerzo que no se producen según la especificación ASTM A706 generalmente no son adecuadas para soldar sin calcular el "equivalente de carbono". Se puede soldar material con un equivalente de carbono inferior a 0,55.
ASTM A 616 & Las barras de refuerzo ASTM A 617 (ahora reemplazadas por el estándar combinado A996) son acero para rieles re-laminado y acero para ejes de rieles re-laminados con contenido químico, de fósforo y de carbono no controlado. Estos materiales no son comunes.
Las jaulas de barras de refuerzo normalmente se unen 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 pueden soldarse.
Colocación de armaduras en rollos
El sistema de refuerzo con rodillos es un método extraordinariamente rápido y rentable para colocar una gran cantidad de refuerzo en un corto período de tiempo. El refuerzo en rollo generalmente se prepara fuera del sitio y se desenrolla fácilmente en el sitio. La colocación de rollos de refuerzo se ha aplicado con éxito en losas (cubiertas, cimentaciones), cimentaciones de mástiles de energía eólica, muros, rampas, etc.
Conexiones mecánicas
También conocidos como "acopladores mecánicos" o "empalmes mecánicos", las conexiones mecánicas se utilizan para unir las barras de refuerzo. 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 en el lugar. Estos acopladores también se utilizan en la construcción de hormigón prefabricado en las juntas entre miembros.
Los criterios de desempeño estructural para conexiones mecánicas varían entre países, códigos e industrias. Como requisito mínimo, los códigos normalmente especifican que la conexión entre la barra de refuerzo y el empalme cumpla o supere el 125 % de la resistencia a la fluencia especificada de la barra de refuerzo. Criterios más estrictos también requieren el desarrollo de la resistencia máxima especificada de la barra de refuerzo. Como ejemplo, ACI 318 especifica los criterios de rendimiento del Tipo 1 (125 % Fy) o del Tipo 2 (125 % Fy y 100 % Fu).
Para las 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 normalmente se conoce en la industria del acero de refuerzo como "rotura de barra". Como ejemplo, Caltrans especifica un modo de falla requerido (es decir, "estrechamiento de la barra").
Seguridad
Para evitar lesiones, los extremos sobresalientes de las barras de refuerzo de acero a menudo se doblan o se cubren con tapas de plástico especiales reforzadas con acero.
Designaciones
El refuerzo generalmente se tabula en un "programa de refuerzo" en planos de construcción. Esto elimina la ambigüedad en las notaciones utilizadas en todo el mundo. La siguiente lista proporciona ejemplos de las notaciones utilizadas en la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción.
| Designación | Explicación |
|---|---|
| HD-16-300, TácB, EW | Alta resistencia (500 MPa) barras de 16 mm de diámetro espaciadas en centros de 300 mm (distancia centro-centro) tanto en la cara superior e inferior como en cada forma (es decir, longitudinal y transversal). |
| 3-D12 | Tres barras de 12 mm de diámetro de 300 MPa |
| R8 Stirrups @ 225 MAX | D grado (300 MPa) barras batidas, espaciadas en centros de 225 mm. Por defecto en Nueva Zelanda la práctica todos los revuelos se interpretan normalmente como estar llenos, cerrados, bucles. Se trata de un requisito detallado para la ductilidad de hormigón en zonas sísmicas; Si se requiere un solo hilo de estribo con un gancho en cada extremo, esto normalmente se especificaría e ilustraría. |
| Designación | Explicación |
|---|---|
| #4 @ 12 OC, T plagaB, EW | Número 4 barras espaciadas 12 pulgadas en el centro (distancia centro-a-centro) tanto en las caras superior e inferior como en cada forma, es decir longitudinal y transversal. |
| (3) #4 | Tres rebares número 4 (usualmente utilizados cuando el rebar perpendicular al detalle) |
| #3 lazos @ 9 OC, (2) por set | Número 3 barras usadas como estribos, espaciadas a 9 pulgadas en el centro. Cada conjunto consta de dos lazos, que generalmente se ilustran. |
| #7 @ 12" EW, EF | Número 7 rebar espaciado 12 pulgadas aparte, colocado en cada dirección (cada manera) y en cada cara. |
Reutilización y reciclaje
Las barras de refuerzo se reciclan con frecuencia y, a menudo, las barras de refuerzo se fabrican completamente con acero reciclado. Nucor, el mayor productor de acero de los Estados Unidos, afirma que sus productos de barras de acero están fabricados con un 97 % de acero reciclado.