El uso del hormigón armado en la construcción de edificios

Hormigón Armado.

Consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También se puede armar con fibras, tales como fibras plásticas, fibras de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales.

Armadura Longitudinal.

Las armaduras que se disponen en el hormigón armado pueden clasificarse en principales y secundarias, debiendo distinguirse entre las primeras las armaduras longitudinales y las transversales.

Las armaduras longitudinales tienen por objeto, bien absorber los esfuerzos de tracción originados en los elementos sometidos a flexión o a tracción directa, o bien reforzar las zonas comprimidas del hormigón. Las armaduras transversales se disponen para absorber las tensiones de tracción originadas por los esfuerzos tangenciales (cortantes y torsores), para zunchar las zonas de hormigón comprimido y para asegurar la necesaria ligadura entre armaduras principales, de forma que se impida su pandeo y la formación de fisuras localizadas.

Adherencia.

Es el principio básico del funcionamiento del hormigón armado como material estructural mediante la cual se transmiten los esfuerzos de tracción entre sus materiales constitutivos. Una de las hipótesis básicas a considerar en el cálculo de estructuras de hormigón es suponer que se produce la misma deformación para el hormigón y el acero, admitiendo por lo tanto que la adherencia entre ambos materiales es perfecta.

La adherencia cumple fundamentalmente dos objetivos:

• asegurar el anclaje de las barras.

• 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.

La adherencia ha sido considerada de interés desde hace más de un siglo debido al papel tan importante que desempeña en estructuras de hormigón armado. En un principio se suponía que la adherencia entre el acero y el hormigón era una interacción perfecta sin que existiese deslizamiento relativo entre estos dos materiales. Es el investigador Morsch (1908) quien distingue dos tipos de fallos de adherencia, pull − out y splitting. Abramsin (1913) señala que la tensión de adherencia es función del desplazamiento relativo de la barra respecto al hormigón que la rodea.

Han sido numerosas las contribuciones de investigadores para describir el mecanismo de adherencia en el hormigón armado. Entre todas destaca la de Tepfers (1973) quien afirma que la transferencia de tensiones desde la barra embebida al hormigón se produce mediante unas fuerzas inclinadas de compresión según un ángulo α. Equilibrando a la componente radial de esta fuerza aparece un anillo de tracciones que provoca fisuras internas (Figura 1). Según las condiciones de confinamiento de la barra, el fallo se puede producir por splitting, fisuración del recubrimiento, o por pull − out, deslizamiento de la barra. Según Cairns (1995) (a) el fallo por splitting se origina cuando el recubrimiento es menor que tres veces el diámetro de la barra, ya que al aumentar la carga las fisuras se propagan radialmente y un mayor recubrimiento retrasa la aparición de fisuras en la superficie.

Adherencia entre el Acero y el Hormigón.

Para lograr el funcionamiento integrado del hormigón con el acero es necesario que se generen fuerzas de adherencia en la superficie de contacto de los 2 materiales. Son las fuerzas de adherencia el mecanismo básico de transferencia de las solicitaciones que actúan desde el hormigón hacia el acero de refuerzo, y desde el acero de refuerzo hacia el hormigón.

Anclajes y Longitud de Desarrollo.

A partir del sitio en que la barra de acero alcanza su esfuerzo máximo, se debe desarrollar un mecanismo de anclaje en el hormigón para asegurar su funcionamiento adecuado.

Las alternativas utilizadas son:

• Anclaje por desarrollo de la longitud de la varilla dentro del hormigón.

• Ganchos de anclaje dentro del hormigón en el extremo de la varilla

• Anclaje mecánico de la varilla a través de dispositivos especiales.

Los anclajes extremos de las barras deben asegurar la transmisión de esfuerzos al hormigón sin peligro para éste. En general, se efectúan mediante alguna de las disposiciones siguientes:

• por prolongación recta.

• por gancho o patilla.

• por armaduras transversales soldadas (caso de mallas, por ejemplo).

• por dispositivos especiales.

La longitud de anclaje de una armadura es función de sus características geométricas de adherencia, de la resistencia del hormigón, de la posición

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