La adherencia-h

TEMA:ADHERENCIA, ANCLAJE, LONGITUD DE DESARROLLO Y TRASLAPE.

Sub- Grupo 1

2016-2017 CI

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL


ESCUELA DE INGENIERIA CIVILHORMIGON I

INTEGRANTESCEPEDA SALDAÑA ANDREA.GOMEZ SANTOS GABRIELA.GUAGUA ESCOBAR WILMER.GUZHÑAY PERALTA JOHN.

GRUPO: 1B

DOCENTE:ING.LEONARDO PALOMEQUE FREIRE

AÑO LECTIVO2016-2017CI

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ContenidoDEDICATORIA:..............................................................................................................................3

AGRADECIMINTO:........................................................................................................................4

INTRODUCCION............................................................................................................................5

OBJETIVOS....................................................................................................................................6

GENERALES:..............................................................................................................................6

ESPECIFICOS.............................................................................................................................6

MARCO TEORICO..........................................................................................................................7

CONCLUSION..............................................................................................................................17

RECOMENDACIÓN......................................................................................................................17

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DEDICATORIA:

Los integrantes del sub-grupo 1 de la materia de hormigón I de la Universidad de Guayaquil dedicamos este trabajo y exposición a nuestro mentor y guía el Ing. Leonardo Palomeque quien con dedicación y esmero nos ha sabido guiar y brindar los conocimientos básicos para el desarrollo y motivación de la asignatura impartida.

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AGRADECIMINTO:

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INTRODUCCION

Mediante el presente trabajo de investigación queremos dar a conocer de manera general temas relacionados a la materia de hormigón I como son: adherencia, traslape, longitud de desarrollo y anclaje temas que son de vital importancia en nuestra formación como estudiantes y futuros Ingenieros civiles.

Los cuales iremos reforzando y aprendiendo con mayor claridad a lo largo de este curso de Hormigón I, además de la explicación que daremos a continuación.

Sin desmerecer el trabajo de nosotros como estudiantes solo nos queda un infinito sentimiento de agradecimiento al Ing. Leonardo Palomeque por su atención y guía a nuestro trabajo, y por qué no gradecer a todos los que nos ayudaron para realizar este proyecto, también a quienes con gran motivación supimos de mejor manera realizar todo lo encomendado.

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OBJETIVOS

GENERALES:Realizar una investigación efectiva y eficaz de temas relacionados a Hormigón 1, teniendo como base y requerimientos mínimos las normativas del ACI-14

ESPECIFICOS

Definir los conceptos de:

Adherencia Anclaje Longitud De Desarrollo Traslape.

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MARCO TEORICO

ADHERENCIA:

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 serían 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, dadas 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; 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.

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ESCUELA DE INGENIERIA CIVILTensiones de adherencia

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.

Figura 1.- Separación del hormigón de la barra en una grieta primaria

Figura 2.- Mecanismos de falla una barra con resaltes, Park y Paulay.

La adherencia depende de la razón a/c de los resaltes, Figura 2. La mejor adherencia se logra con razones pequeñas, cercanas a 0.065. Si los resaltes son altos y muy cercanos la adherencia controla el fenómeno y la barra se sale. Al aumentarse el distanciamiento entre resaltes a diez veces su altura, el hormigón aplastado puede formar una cuña frente al resalte produciéndose la falla por fisuración del hormigón que rodea a la barra. El hormigón en esta situación puede

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ESCUELA DE INGENIERIA CIVILresistir una presión de apoyo mucho mayor que la resistencia al aplastamiento medida en el ensayo de una probeta cilíndrica, debido al confinamiento que en esa zona existe. En la Figura

2 se muestran dos tipos de mecanismos de falla asociados a las características de los resaltes. No deben usarse geometrías que conduzcan a una falla por extracción.

Anclajes rectos en tracción.

Si una barra con resaltes se prolonga dentro del hormigón en una distancia adecuada puede desarrollar toda su resistencia en una sección determinada. La longitud necesaria más allá de esa sección, necesaria para que la barra desarrolle toda su resistencia, se le llama longitud de desarrollo o largo de anclaje. La longitud de desarrollo interesa donde se corte una barra. No siempre se puede determinar de manera exacta el punto desde donde se necesita medir la longitud de desarrollo, debiéndose considerar una tolerancia adecuada. Longitud de desarrollo es directamente proporcional a la fuerza que se debe desarrollar e inversamente proporcional a la resistencia a la tracción del hormigón, factores que controlan la fisuración del hormigón.

En los anclajes, longitudes de desarrollo y traslapos, hay una fuerza que se transfiere desde la barra al hormigón que la rodea, la resistencia a tracción del hormigón es un factor importante. La transferencia de fuerzas se mejora usando barras con resaltes y ganchos de 90 o de 180 grados. Las barras lisas rectas tienen muy poca adherencia que además se degrada bajo carga cíclica.

Las longitudes de anclaje o largos de desarrollo dependen fuertemente del confinamiento del hormigón circundante. El confinamiento puede estar dado por estribos muy cercanos o a la presencia de armaduras a la flexión y al corte ubicadas en elementos cercanos. En el caso de un hormigón sin confinar, la falla por anclaje o empalmes normalmente ocurre con grietas que se desarrollan en el hormigón que rodea las barras, ilustradas en la Figura 3, izquierda.

a) falla en hormigón sin confinar b) falla en un hormigón confinado.

Figura 3.- Falla de anclaje de una barra aislada

Si las barras están muy juntas, se forman grietas entre ellas reduciéndose la superficie de falla, las grietas se agrandan si no hay confinamiento y las barras pierden su resistencia

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ESCUELA DE INGENIERIA CIVILproduciéndose la falla. Si hay confinamiento, las grietas no se agrandan y se produce una falla diferente, aplastándose el hormigón que está junto a los resaltes y desarrollándose una

superficie de falla en torno a la barra, de diámetro pequeño, algo mayor que el diámetro exterior de la barra, como se muestra en la Figura 3, derecha. Los ensayos que se han hecho en nudos con hormigón confinado y sin confinar, demuestran que las barras que pasan a través de un nudo, sometidas a cargas cíclicas, si el hormigón está confinado necesitan longitudes de desarrollo mucho menores que las longitudes típicas de desarrollo indicadas por las normas para hormigón sin confinar.

En la Figura 3 se muestran cuatro casos de anclajes y traslapos típicos de estructuras de puentes. Las longitudes l1 a l4 son longitudes de anclaje o de desarrollo, en cambio, l5 a l7 son casos de traslapos. En la figura 3-c se muestra la conexión de una columna con una viga donde las barras cercanas al eje longitudinal tienen solamente el confinamiento que aportan los estribos. En cambio, las barras cercanas al eje transversal reciben el efecto favorable del pretensado transversal o el efecto del puntal diagonal comprimido en el nudo.

a) Unión viga-columna b) Base de una columna

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ESCUELA DE INGENIERIA CIVILc) Extremo superior de una columna d) Traslapos en una columna

Figura 4. Explicación de los casos 1 y 2 de la Tabla 1.

El ACI 318-08, capítulo 12 y sus comentarios.

En el ACI318 se usa el concepto de longitud de desarrollo y no de adherencia porque la adherencia varía fuertemente a lo largo de la longitud donde se desarrolla el anclaje de la barra. La longitud de desarrollo, ld, es el menor largo necesario para que en la barra las tensiones aumenten desde cero a su valor de fluencia. Si el largo es menor, la barra se sale del hormigón antes de fluir. La longitud de desarrollo es diferente para una barra en compresión que para una barra en tracción porque si la barra está en tracción, el anclaje depende exclusivamente de la adherencia, necesitándose de una mayor longitud de desarrollo.

Si Δfs se reemplaza por fsy en la ecuación, μavg=

Δf s db4 l , queda

ld=f sy db4 μavg

En los ensayos, μavg, es la adherencia en la falla.

Los largos de adherencia que se incluyen en los códigos de diseño provienen de un análisis estadístico de los resultados de varios ensayos. Hay diversos factores que intervienen en el fenómeno. En el cilindro de la Figura 5, de diámetro 2c, con una barra de acero en su interior de diámetros db, la componente radial de la fuerza en el hormigón produce una presión p, equilibrada por las tensiones de tracción en el hormigón. En la Figura 5c, se supuso arbitrariamente una distribución triangular de tensiones.

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Longitudes de desarrollo para barras con resaltes sometidas a compresión.

La longitud de desarrollo para una barra en compresión es mucho menor que para una barra en tracción porque las barras comprimidas se apoyan en el hormigón y el hormigón comprimido tiene menos grietas que el sometido a tracción. Si el hormigón está confinado por estribos los largos de desarrollo pueden reducirse en un 25 por ciento. El artículo 12.3 da dos expresiones para su cálculo:

ld=0 .24 f yλ√ f c '

db y

ld=0.043fydb,

Debiéndose tomar el menor valor de las dos, pero no menos que 200 mm.

TRASLAPOS

En un traslapo la fuerza en una barra se transmite al hormigón circundante quien la transfiere a la otra barra. En la Figura 6 se muestra un esquema para la transmisión de fuerzas.

a) Fuerzas en un traslapo

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b) Grietas internas en un traslapo

c) Fuerzas radiales en el hormigón en un traslapo

Figura 7.- Traslapo de barras en tracción.

La transferencia de fuerzas desde la barra al hormigón produce tensiones hacia fuera y un agrietamiento radial. Una vez formada la grieta, la barra falla por deslizamiento, como se muestra en la foto de la Figura 7.

Figura 7.- Falla de un traslapo de barras en tracción sin estribos.

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Las grietas se generan en los extremos de las barras que se traslapan, siendo mayores las tensiones en el centro del traslapo. Si hay estribos en esa zona, la abertura de esas grietas queda restringida mejorándose la transmisión de fuerzas desde una barra a otra. En el artículo 12.15 se distinguen dos tipos de traslapos que dependen de la cantidad de barras que se traslapan respecto al total de barras que hay en la sección y de la tensión en la barra. En la Tabla R12.15.2 del comentario no aparece ahora la equivalencia con fs/fy, término que estuvo hasta la versión de 2002.

Cantidad de armadura Tensiones en el acero Porcentaje máximo de As empalmado en la longitud requerida

50 100

A s proporcionadaA s requerida

≥2f sf y

≤0 .5Clase A Clase B

As proporcionadaA s requerida

<2f sf y

>0 .5Clase B Clase B

Empalmes de barras con resaltes en compresión.

La longitud de empalme por traslapo para barras con resaltes sometidas a compresión está definida en el artículo 12.16 del ACI318-08.

ldc = 0.071 fy db para fy ≤ 420 MPa

ldc = (0.13 fy - 24) db para fy > 420 MPa, pero no menor que 300 mm.

Para fc’ menor que 21 MPa, la longitud de empalme por traslapo debe incrementarse en 1/3.

Si se asegura que las barras van a quedar siempre en compresión, se pueden poner de tope, con las caras cortadas a noventa grados, asegurando que el contacto será concéntrico mediante un dispositivo adecuado y siempre que existan estribos cerrados o zunchos.

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Para columnas el artículo 12.17.2 agrega algunas disposiciones especiales. Las longitudes de empalmes para barras en compresión se aplican solamente si el acero está en compresión bajo la acción de las cargas mayoradas. Pero si las barras quedan en tracción sin sobrepasar 0.5 fy, los empalmes por traslapo deben ser Clase B si se empalman más de la mitad de las barras en cualquier sección, o Clase A si se empalman menos de la mitad, y los empalmes por traslapo alternados quedan escalonado a una distancia ld. Si las barras en tracción tienen esfuerzos mayores que 0.5 fy, los empalmes por traslapo deben ser Clase B.

Si existen estribos a lo largo de toda la longitud de empalme en elementos en compresión, con un área efectiva no menor que 0.0015 h s, la longitud de empalme se puede multiplicar por 0.83, o por 0.75 si la columna está zunchada, pero la longitud de empalme no debe ser menor que 300 mm.

Tanto en tracción como en compresión, si se empalman barras de diámetros distintos se debe tomar el mayor valor calculado para la longitud de desarrollo.

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CONCLUSION

Con todo lo investigado anteriormente podemos concluir que tanto la adherencia, longitud de desarrollo y traslape son fundamentales en cualquier obra de ingeniería ya que no permite desarrollar todas propiedades del acero haciendo que nuestra estructura trabaje de manera eficaz alargando su vida útil, mejorando el rendimiento de los material y habiendo económicamente rentable la obra.

RECOMENDACIÓN

Solo nos queda como estudiantes y futuros ingenieros civiles recomendar la correcta aplicación de las normas y reglas de construcción ya que de esta manera estamos salvaguardando la vida de los futuros ocupantes de cualquier obra que ejecutemos

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Engineering

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