Tipos de acero de refuerzo

Tipos de acero de refuerzo

El acero es una aleación de diversos elementos entre ellos: carbono, manganeso, silicio, cromo, níquel y vanadio. El carbono es el más importante y el que determina sus propiedades mecánicas.

 

A mayor contenido de carbono, la dureza, la resistencia a la tracción y el límite elástico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductilidad y la tenacidad. El manganeso es adicionado en forma de ferro-manganeso. Aumenta la forjabilidad del acero, su templabilidad y resistencia al impacto. Así mismo, disminuye su ductilidad. (Harmsen, 2002)

 

El refuerzo usado en las estructuras de concreto puede ser en forma de barras o mallas electro soldadas.

 

Barras o Varillas

Las barras pueden ser lisas o corrugadas. Las barras lisas no se usan con frecuencia excepto para rodear las barras longitudinales sobre todo en columnas, estas se usan como estribos y espirales en las columnas.

 

Las barras corrugadas que tienen protuberancias laminadas en su superficie (los patrones diferentes según el fabricante) para aumentar la adherencia entre el concreto y el acero se usan en casi todos los casos. Las barras corrugadas son redondas y varían en tamaños del #3 al #11, (3/8 hasta 1 ¾) con 2 tamaños muy grandes el #14 (1 ½) y el #18 (2 ¼) también disponibles. (Maccormac, 2002)

 

Existen tres calidades distintas de acero corrugado: grado 40, grado 60 y grado 75 aunque en nuestro medio sólo se usa el segundo. Las características de estos tres tipos de acero se muestran en la Tabla 2.7.

Tabla 2.7 Características resistentes de los aceros grado 40, 60 y 75.

 

Donde:

fy: Esfuerzo de fluencia del acero.

fs: Resistencia mínima a la tracción a la rotura.

 

 

Las varillas se denominan por números y sus características geométricas se presentan en la Tabla 2.8.

Tabla 2.8 Varillas corrugadas y sus características

 

Donde:

d: Diámetro nominal de la varilla.

P: Perímetro de la varilla.

As: Área de la sección transversal de la varilla.

w: Peso lineal de la varilla.

e: Máximo espaciamiento entre corrugaciones de la varilla.

h: Altura mínima de las corrugaciones de la varilla.

c: Cuerda de las corrugaciones de la varilla.

La norma ASTM-A-61 5/6 15M-00 especifica aceros grado 40 y 60 en todas las denominaciones y acero grado 75 en varillas #11, #14 y #18. La norma ASTM-A-7061706M-00 específica aceros de baja aleación soldables, grado 60. La norma ASTM-A-9961996M-00 permite el uso de acero proveniente de rieles y ejes.

 

El alambre de refuerzo puede ser liso o corrugado y es fabricado bajo las normas ASTM-A-82-97a y A-496-97a, respectivamente. Se usa, principalmente, como refuerzo transversal en columnas.

 

El código del ACI establece que para aceros con esfuerzo de fluencia mayor que 4200 kg/cm². Se considerará como esfuerzo de fluencia, el esfuerzo correspondiente a una deformación de 0.35%. Este esfuerzo no deberá ser superior a los 5600 kg/cm² (ACI-3.5.3.2, 9.4). Actualmente, se están desarrollando nuevos tipos de corrugaciones que aumentan la adherencia entre acero y concreto. (Harmsen, 2002)

 

El objetivo esencial del acero de refuerzo el evitar el agrietamiento del concreto producido por esfuerzos de tensión. En el diseño de las estructuras de concreto, el análisis se realiza para determinar previamente las acciones estructurales que producirán el esfuerzo de tensión, principalmente las acciones de flexión.

 

Sin embargo la tensión puede ser causada por la contracción del concreto debido a la desecación durante el colado inicial. Las variaciones de temperatura pueden producir tensión en varios casos. Para resistir estas acciones el código ACI requiere una cantidad mínima de refuerzo en muros y losas incluso cuando las acciones estructurales no indican ninguna necesidad. (Parker, 2008)

Mallas

Además de las barras de refuerzo simples se utilizan las mallas electro soldadas de alambrón para reforzar losas y otras superficies, tales como cascarones, y para reforzar a cortante el alma de vigas delgadas, particularmente en vigas preesforzadas. El refuerzo con alambrones soldados consta de un conjunto de alambrones de acero estruidos en frío, longitudinales y transversales a ángulos rectos el uno del otro, y soldados entre sí en todos los puntos de intersección.

 

El tamaño y espaciamiento de los alambrones puede ser el mismo en las dos direcciones o puede ser diferente dependiendo de los requisitos del diseño.

 

La nomenclatura convencional utilizada para describir el tipo y el tamaño de las mallas

Electro soldadas de alambrón utiliza una combinación de letras y números. La ASTM utiliza la letra "W para indicar alambrón liso y la letra "D" para describir alambrón corrugado. El número que sigue a la letra indica el área de la sección transversal del alambrón en centésimas de pulgada cuadrada. Por ejemplo, un alambrón W5.0 es un alambre liso con un área de la sección transversal igual a 0.05 pulg2.

 

Un alambrón W5.5 tiene un área de 0.055 pulg2. D6.0 indica un alambrón corrugado con un área de 0.06 pulg2. Una malla electro soldada de alambrón con una designación 4 x 4 - W5.0 x W5.0, indica un espaciamiento de los alambrones de 4 pulg. En cada dirección con alambrones lisos con área de sección transversal de 0.05 pulg2 en cada dirección. Los tamaños y espaciamientos de los alambrones para los tipos más comunes de mallas electro soldadas de este material y las áreas de las secciones transversales de acero por pie, al igual que el peso para 100 pie², se muestran en la tabla A.13 del apéndice A.

 

Las especificaciones ASTM A185 y A497 se refieren a mallas electro soldadas de alambrón liso y corrugado respectivamente como se muestra en la tabla 2.3. Debido a que los esfuerzos de fluencia indicados se especifican a una deformación unitaria de 0.005, el Código ACI exige que fy se tome igual a 60 klblpulg2 a menos que el esfuerzo se utilice a una deformación unitaria de 0.0035. (Nilson, 2001)