EL ACERO DE REFUERZO

GENERALIDADES

El acero estructural es un material elaborado industrialmente utilizando como materia prima básica el hierro y el carbono, además de otros metales en pequeña cantidad, que fundidos en las proporciones adecuadas y a temperaturas estrictamente controladas pueden conformar así un material altamente resistente. Con diferentes características de acuerdo con las proporciones y temperaturas mencionadas.

La característica más destacada del acero es su amplio rango plástico, que le permite como material estructural seguir soportando cargas y deformarse ampliamente sin llegar a la falla, dando así tiempo a detectar el problema estructural y tomar las medidas que sean del caso.

GENERALIDADES

Comercialmente los aceros se clasifican según su “grado”, término que se refiere especialmente a su límite de fluencia de acuerdo con la composición química con que sean elaborados.

Comúnmente el acero estructural utilizado para el concreto reforzado es de dos calidades:

Acero liso de 37000 psi (aprox. 2600 k/cm2 ó 260 MPa) en diámetros menores o iguales a 1/4”.

Acero corrugado de 60000 psi (aprox. 4200 k/cm2 ó 420 MPa) en diámetros iguales o mayores a 3/8”.

El concreto a la traccion . . .El concreto resiste muy bien a la compresión pero sólo alrededor de un 10% de esta resistencia a la tracción, valor que prácticamente se ignora para los diferentes cálculos en concreto reforzado.

El ACERO por el contrario resiste excelentemente los esfuerzos de tracción y básicamente se ubica en aquellas zonas del elemento estructural en concreto reforzado que estarán sometidas a esfuerzos de tracción por causa de la aplicación de las diferentes cargas que debe soportar.

Una primera apoximación a la función del acero en elementos estructurales puede verse en un voladizo, donde intuitivamente puede hallarse la posición del acero de refuerzo principal si suponemos que, conformado por varias piezas sueltas, será necesario “anclar” la estructura a su apoyo por su parte superior si queremos que ellas se sustenten, de otra manera caerían . . .

ANALOGIAS EN EL FUNCIONAMIENTO DEL ACERO

OTRO EJEMPLO para entender el funcionamiento del acero es imaginar un arrume de bloques ...

Que puede ser tumbado fácilmente con un pequeño empuje lateral . . . (p.ej. sismo)

Pero que una vez amarradas entre si ...

Ya no caerán tan fácilmente, o se volcarán enteras . . .

Si adicionamos además una base más pesada . . . (p.ej. cimentación)

Ya será muy difícil que el arrume pueda ser derribado . . .

Y mucho menos si esta base es más extensa !!

EL EJEMPLO ahora es suponer una pila alta de libros amarrados, si tensionamos fuerte los amarres la pila puede perder verticalidad, pero si aparecen amarres transversales que formen una especie de red puede evitarse este efecto pues hay confinamiento y amarre transversal ...

De estas analogías se puede concluir entonces que el

ACERO además de brindar en términos generales ductilidad a la estructura ante los esfuerzos, cumple tres funciones específicas dentro del concreto reforzado:

1. ACERO LONGITUDINAL: Resiste los esfuerzos de tracción causados por la flexión de los elementos estructurales.

2. ACERO TRANSVERSAL: Llamados estribos o flejes, resisten los esfuerzos cortantes que alcanzan mayores valores por lo general hacia los extremos de los elementos estructurales.

3. ACERO TRANSVERSAL: Confina el concreto y el acero longitudinal dentro de los elementos estructurales, impidiendo que pierdan su posición dentro de los mismos.

ALGUNAS OBSERVACIONES GENERALES SOBRE LA COLOCACION Y

FUNCION DEL ACERO EN LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES MAS COMUNES: ZAPATAS, COLUMNAS Y

VIGAS ...

En zapatas el acero deberá dejarse convenientemente separado de la tierra. Se ubica en la parte inferior debido a su

funcionamiento como una viga en voladizo invertida. El gancho se deja

unicamente para facilitar el corte, pero no cumple una funcion estructural.

En las vigas se considera acero principal el que toma las tracciones causadas por

las cargas del uso normal de la edificación, y acero secundario el que

toma los esfuerzos causados por sismos e inversión de esfuerzos. Los estribos están más juntos en los sitios donde el cortante

es mayor, es decir hacia los extremos.

Convencionalmente se llaman aceros negativos aquellos que toman los

momentos negativos, y aceros positivos los momentos positivos.

Por el contrario en columnas todo el refuerzo se considera como principal, pues la flexión de este elemento puede

presentarse en cualquiera de sus ejes. Los estribos confinan el concreto y soportan el cortante, ubicándose más cerca hacia

los extremos superior e inferior.

OTRAS CARACTERISTICAS SOBRESALIENTES . . .•El traslapo en todos los casos es mínimo 45-55 veces el diámetro de la barra.

•Los estribos se amarran con alambre negro No. 18, y su gancho debe conformar un ángulo agudo de 45 grados.

•Existen medidas específicas para el doblado de las barras, si es sobrepasado se somete ésta a esfuerzos adicionales.

•El acero deberá estar libre de grasa, oxido, polvo, mortero, etc, pues esto ocasionaría una mala adherencia al concreto.

•Algunas de las principales productores de acero en Colombia son Acerías Paz del Río. Sideboyacá, Sidelpa, Sidemuña, Sidelcaribe.

•La nomenclatura más usual de los aceros describe su diámetro en Número de octavos de pulgada y su longitud en decímetros.Por ejemplo 3#416 significa tres barras de 1/2” (que son 4/8) y 1.6 m de longitud.

El ensayo que principalmente se le realiza a los aceros es el de tracción, con el cual se determina su límite de fluencia y los diferentes valores que arroja la curva esfuerzo - deformación.

Número Diámetro Area Peso

Pulgadas cm2 K/ml2 1/4" 0.316 0.2493 3/8" 0.712 0.5594 1/2" 1.27 0.9945 5/8" 1.97 1.5526 3/4" 2.85 2.2377 7/8" 3.87 3.048 1" 5.06 3.97

ACEROS MAS COMERCIALES

Los aceros se venden por barras de 6,9 y 12 metros los diámetros mayores, y pesados por “chipas” los diámetros menores.