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CONSTRUCCIONES II Facultad Ingeniera Civil - UNSAAC

Ing. Ivn Cruz, Ing. Guido Holgado, Ing. Ronald Aguilar Pgina 1

CONSTRUCCIONES II

Docente:

UNIDAD DIDACTICA 1: PORTICOS

1.1.0 ESTRUCTURAS APORTICADAS.

1.1.1. Definicin.- son estructuras compuestas por columnas y vigas y que

constituyen el esqueleto de un edificio.

1.1.2. Tipos:

Por su material:

- Concreto armado.

- Acero.

- Madera.

- Mampostera.

- Mixtas

Por su forma:

- Rectangulares.

- Circulares (Arcos o

Portales).

- Abovedados.


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1.2.0 ACERO DE REFUERZO

1.2.1 Caractersticas de los aceros estructurados.

Las barras de refuerzo empleadas en concreto armado son producidas

por las empresas SIDER PERU, MIROMINA y ACEROS AREQUIPA,

bajo las normas ASTM 615 Grado 60 y en la norma tcnica peruana

INDECOPI N 341.031 ARN 420-91. La longitud de las barras es de 9 m

para dimetros comunes y 12 m para dimetros de 1 3/8 (N 11); previo

pedido se puede proveer en otras longitudes. El grado de fluencia del

acero es de 4200 Kg. /cm2.

EL ACERO o FIERRO CORRUGADO

El concreto es un material que resiste muy bien las fuerzas que lo

comprimen. Sin embargo, es muy dbil ante las fuerzas que lo estiran.

Por eso, a una estructura de concreto es necesario incluirle barras de

acero con el fi n de que la estructura tenga resistencia al estiramiento.

A esta combinacin de concreto y de acero se le llama concreto

armado. Esta combinacin puede resistir adecuadamente dos tipos de

fuerzas, las generadas por los sismos y las causadas por el peso de la

estructura. Por esta razn, el acero es uno de los materiales ms

importantes en la construccin de una casa. El acero o fierro de

construccin se vende en varillas que miden 9 m de longitud. Estas

varillas tienen corrugas alrededor y a lo largo de toda la barra que

sirven para garantizar su agarreal concreto (figura 01).

Figura 01: Fierros Corrugados

Estas se venden en diferentes grosores. Las ms usadas para una casa

son las de dimetros de 6 mm, 3/8, 1/2, y 5/8. Tambin se fabrican en

dimetros de 8 mm, 12 mm, 3/4, 1 y1 3/8.


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Al momento de la compra, es muy importante identificar correctamente

el grosor de las varillas. Aceros Arequipa posee el sistema de

electrograbacin para marcar sus varillas, esto permite identificar

fcilmente dichos grosores (ver figura 02).

Figura 02: Marca grabada de fierros corrugados

A continuacin, se muestran los pesos por metro lineal para los

diferentes dimetros que se venden en el mercado.

Figura 03: Peso nominal y mnimo de acero corrugadoConsideraciones

Cuando se almacena el acero, debe evitar que tenga contacto con el

suelo. Se le debe proteger de la lluvia y de la humedad para evitar que

se oxide, cubrindolo con bolsas de plstico (ver figura 04).


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Figura 04: Almacenamiento adecuado de acero

Las barras de acero corrugado una vez dobladas no deben

enderezarse, porque las barras solo se pueden doblar una vez. Si hay

un error desechar el material.

No se debe soldar las barras para unirlas. El soldado altera las

caractersticas del acero y lo debilita.

Si una barra se encuentra poco oxidada, puede ser usada en la

construccin. Se ha demostrado que el xido, en poca cantidad, no

afecta la adherencia al concreto.

Un fierro oxidado no puede ser utilizado cuando sus propiedades de

resistencia y de peso se ven disminuidas. Para determinar si podemos

utilizar el fierro debemos seguir los siguientes pasos:

1) Verificar que el xido es superficial solamente.

2) Limpiar el xido con una escobilla o lija.

3) Verificar si el fierro mantiene el peso mnimo que exige la norma

(ver figura 03).

1.2.2 Detalles constructivos

1) HABILITACION DE LAS BARRAS.

- Condicin de limpieza de las barras.- Para ser colocadas en los

encofrados- incluso antes de proceder al vaciado de concreto, los

encofrados deben estar libres de lodo, aceite, grasa cemento y

cualquier otro recubrimiento que pueda reducir la adherencia entre el

refuerzo y el concreto. El oxido en capas superficiales, es decir una

oxidacin ligera, es admisible en obras expuestas a condiciones


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ambientales normales. Desde luego no debe permitirse cuando la

extensin y/o profundidad de la oxidacin sea de tal magnitud que

redzcanle rea y peso el refuerzo. Es practica comn, aun cuando se

trate de oxidacin superficial, limpiar las barras mediante cepillos de

alambre o algn otro procedimiento apropiado, antes de ser colocados

en los encofrados

- Corte y doblado de las barras.- generalmente, el corte de las barras

se realiza en obra; aunque, en obras en las que no se dispone de

espacio para el almacenamiento, el fierro es habilitado en plantas

ubicadas fueras de las obras.

Para cortar las barras son utilizadas sierras, cizallas y tronzadoras en

obras grandes el empleo de cizallas electromecnicas permite cortar

paquetes de barras, con la consiguiente reduccin de tiempo. La longitud

de los fierros habilitados corresponden rigurosamente con las medidas

que indiquen los planos de estructuras, debiendo preverse

cuidadosamente la localizacin de los empalmes y las longitudes de

traslape.

Las barras deben doblarse en fro, desde luego, no es admisible

enderezar las barras una vez dobladas; en todo caso, pueden ser

utilizadas si es que se elimina la porcin doblada. Tampoco esta permitido

doblar barras embebidas en el concreto. Cuando se trate de cambios de

seccin de columnas de entre pisos sucesivos las barras desviadas sern

trabajadas antes del vaciado del concreto.

Una de las propiedades exigibles en las barras de refuerzo es la

ductilidad, es decir, la posibilidad de ser dobladas sin presentar

fracturas en su superficie. Si los dimetros de dobles son muy pequeos

en relacin al dimetro de las barras, estas se fracturan, perdiendo

definitivamente su capacidad resistente (figura 05) Por eso, los

reglamentos establecen dimetros mnimos de dobleces: cuanto mayor es

el dimetro de la barras, mayor debe ser el dimetro del doblado.


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Figura 05:Posible fractura de una barra de acero

Los dimetros mnimos de doblado, medidos en la cara interior de las

barras, no deberan ser menor que:

a) En barras longitudinales:

Barras de 3/8 a 1 6 db

Barras de 1 1/8 a 1 3/8 8 db

b) En estribos:

Estribos de 3/8 a 5/8 4 db

Estribos de y mayores 6 db

(*) db es dimetro de barra.

Cuando se dobla una varilla, se debe cumplir con un dimetro mnimo de

doblado y con una longitud mnima del extremo doblado. El primero nos

garantiza que se pueda doblar la barra sin fi suras, y el segundo, asegura

un adecuado anclaje del refuerzo en el concreto.

En obra, generalmente se dobla el fierro con tubo y trampa, para lo cual

se deben respetar ciertas distancias mnimas, es decir, las distancias del

tubo a la trampa, que nos aseguren un adecuado procedimiento de

doblado (ver figura 06).


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Figura 06:Procedimiento de doblado de una barra de acero

A continuacin se presenta un resumen con las dimensiones mnimas

para realizar el doblado, as como los dimetros y extremos mnimos de

doblado que deben tener las barras de acero, ver figura 7)

Figura 07:dimensiones mnimas para realizar el doblado

Una invocacin resiente es el servicio de habilitacin de acero, cortado y

doblado de acuerdo a los requerimientos especficos de cada obra,

contribuyendo as a la reduccin de los porcentajes de desperdicios,

consecuentemente del costo.

2) ESTRIBOS EN COLUMNAS

Los estribos desempean importante funcin en el comportamiento

estructural de las columnas de concreto armado. En efecto, al ocurrir un

sismo lo primero que ocurre es la perdida del recubrimiento del concreto.

Si los estribos no estn anclados en el ncleo de concreto de las columnas

el paso siguiente es la abertura de los estribos (Figura 8a)): el resultado


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es la prdida de confinamiento de las barras longitudinales, el pandeo de

las barras, y el eventual colapso de las columnas (Figura 8b))

Fig. 08: Mecanismo de falla en columnas por deficiente anclaje de estribos

Para lograr efectivo anclaje de los extremos de los estribos, estos

deben terminar en ganchos estndar de 135 tal como muestra la figura

09. La norma tcnica de edificacin E-060 CONCRETO ARMADO,

define este tipo de gancho estndar de la siguiente manera Doblez de

135 mas una extensin de 10 db al extremo libre de la barra(ver figura

09).

Fig. 09:Ganchos estndar de 135 para estribos.

Los estribos son distribuidos a lo largo de la altura de las columnas,

respetando rigurosamente las separaciones entre estribos que sealen

los planos respectivos. Las separaciones entre estribos es menor, tanto


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en el arranque de las columnas como en la proximidad del encuentro

en las vigas.

La forma de los estribos depende del numero y de la distribucin de las

barras longitudinales y, naturalmente, de las secciones de las

columnas. Algunos ejemplos de juegos tpicos de estribos son

mostrados en la figura 10.

Fig. 10: Juegos de estribos.

En columnas zunchadas el fierro en espiral deber extenderse desde

la parte superior de las zapatas o lozas de entrepisos, hasta la altura

del refuerzo horizontal mas bajo del elemento soportado.

El anclaje del refuerzo en espiral se har aumentando una y media

vueltas la barra en cada extremo. El espacio libre entre espirales ser

mnimo 2.5 cm., mximo 7.5 cm.

3) EMPALMES MEDIANTE TRASLAPE:

La longitud de empalme* variar de acuerdo con el dimetro de la barra,

de la ubicacin del empalme, de la resistencia del concreto y del tipo de

elemento (columna o viga). Estas longitudes son dimensiones mnimas

que deben cumplirse, pudiendo ser mayores, ver figura 11.


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Fig. 11: Longitud mnima de traslape

-Empalmes en columnas.- la habilitacin de los fierros de columnas debe

ser cuidadosamente planificada, teniendo en cuenta los niveles de la

cimentacin y los de los entrepisos, expresados en los planos de cada

proyecto en particular, y previendo la localizacin de los empalmes y las

longitudes mnimas de traslape.

Cuando se empalma una columna, lo ideal es hacerlo en los dos tercios

centrales (empalme A). Sin embargo, a veces se empalman en la parte

inferior de la columna (empalme B y C), lo que no es recomendable ya

que debilita esa seccin. En el caso que se hagan los empalmes B C, la

longitud de empalme deber aumentar.

A continuacin se detallan cada uno de estos casos:

Empalme A: Las barras se empalman en los dos tercios centrales de la

columna y alternadas. Este caso es el ms recomendable (ver figura 12).

Empalme B:Las barras se empalman alternadas en la parte inferior de la

columna. Al realizar este tipo de empalme, se debe aumentar la longitud

del empalme tipo A en 30% (ver fi gura 13).

Empalme C:Las barras se empalman sin alternar en la parte inferior de

la columna. Al realizar este tipo de empalme, se debe aumentar la longitud

del empalme tipo A en 70% (ver figura 14).


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Fig. 12: Empalme Tipo A: al centro y alternado (ideal)


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Fig. 13: Empalme Tipo B: inferior y alternado

Fig. 14: Empalme Tipo C: inferior y sin alternadar

-Empalmes en vigas y losas.- La limitada longitud comercial de las barras

obliga frecuentemente a su empalme en obra. Generalmente los

empalmes se realizan traslapando una determinada longitud mnima (ver

figura 11).

Respecto a la localizacin y longitud de los empalmes, tener en cuenta las

siguientes observaciones.

a) Los esfuerzos a que estn sometidas las barras cuando las estructuras

estn en servicio no son uniformes en toda su longitud. En las barras

inferiores los esfuerzos mximos se generan en la zona central de las

vigas o losas, mientras que para las barras superiores los esfuerzosmximos ocurren en los apoyos y zonas contiguas a ellos. Cabe, no

obstante, hacer notar, que aun en los apoyos pueden generarse en

caso de sismo esfuerzos en las barras inferiores, principalmente en

vigas de prticos.

Por lo expuesto y como regla general, se debe evitar empalmar en zonas

donde las barras estn sujetas a mximos esfuerzos. La Fig. 1.15 seala

las zonas recomendables para empalmar barras de vigas.


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Figura 15:Zonas recomendables para empalmes

En aligerados y vigas chatas, las barras inferiores pueden empalmarse

sobre los apoyos.

b) No empalmar ms de la mitad de las barras dentro de la longitud

requerida de traslape.

c) Alternar los empalmes. De ninguna manera concentrarlos en una sola

seccin.

d) No empalmar en cambios de seccin.

- Longitud de empalmes.- Si la ubicacin prevista de en palmes

corresponde a las zonas recomendables que muestra la figura 15 y,

adems, no se empalman mas de la mitad de las barras en un mismo

sitio, las longitudes mnimas de traslape de las barras sern las

indicadas en la tabla 1.

Tabla 1:Longitud mnima de empalmes (cm.)

Previendo la eventual disminucin de la calidad del concreto de la

parte superior de las vigas de peralte mayor que 30 cm. la longitud de

los empalmes han sido multiplicadas por 1.3.

4) DISTRIBUCION Y ESPACIAMIENTO LIBRE ENTRE BARRAS

Dimetro de la Barra Barras inferioresBarras Superiores

H< 30 cm. H> 30 cm.

3/8" 40 40 50

1/2" 45 45 60

5/8" 55 55 70

3/4" 65 65 90

1" 115 115 140


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Tanto en columnas, vigas, losas y en general, en cualquier elemento del

concreto armado, las barras deben estar separadas entre si un espacio

mnimo para asegurar el desarrollo de la adherencia y, as mismo evitar la

formacin de vacos o Cangrejeras en el concreto.

En el caso de vigas el espaciamiento libre entre barras paralelas deber

ser mayor o igual que el dimetro de las barras, 2.5 cm. o 1.3 veces el

tamao mximo nominal del agregado grueso. Ver Fig. 16a).

Cuando el ancho del encofrado no permite cumplir con la exigencia

sealada, las barras pueden ser colocadas en dos capas distribuidas

Fig. 16:Espaciamiento mnimo entre barras paralelas


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Figura 17: Detalle de empalmes en cambio de seccin en columnas

En forma simtrica respecto al eje de la viga. Las barras de la capasuperior debern estar alineadas con las de la capa inferior y la separacin

libre entre capa y capa ser mnimo 2.5 cm. (Figura 16-b). Las de mayor

dimetro deben colocarse en la capa inferior.

En columnas, la distancia libre entre barras longitudinales ser mayor o

igual a vez y media (1.5) su dimetro, 4 cm. o 1.3 veces el tamao mximo

nominal del agregado grueso.

Tanto en columnas como en vigas los indicados espaciamientos mnimos

entre barras tambin se aplicaran a la distancia libre entre un traslape y

los traslapes o barras adyacentes.

5) RECUBRIMIENTO DE LAS ARMADURAS

El recubrimiento es el espesor mnimo de concreto, medido desde la

superficie exterior del refuerzo hasta las caras inferiores de los encofrados

(ver figura 18) o hasta la superficie en compacto con el suelo, de ser el

caso.


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Figura 18: Recubrimiento en un encofrado

La funcin del recubrimiento es proteger el acero contra la oxidacin,

adems, del fuego en caso de eventual incendio. Los recubrimientos

mnimos son indicados en la Tabla 2.

Tabla 2Recubrimientos mnimos (Ver figura 19)

Espesores de recubrimiento excesivos pueden reducir la resistencia

estructural de los elementos de concreto armado y originar fisuracin delconcreto, sin embargo, en ambientes agresivos u otras condiciones

severas de exposicin debern aumentarse prudencialmente el espesor

de los recubrimientos.


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Figura 19:Recubrimientos mnimos.

- Empalmes por soldadura.-Recomendaciones para soldar las barras de

construccin calidad 615grado 60 (designacin SIDER PERU BAC-E42)

El acero grado 60 producido por Sider Per es un acero con alto contenido de

carbono (0.4% aproximadamente) y requiere para ser soldado que se tomen las

precauciones de manera de evitar fragilizacion:

1. Debern usarse electrodos de bajo contenido de hidrogeno ya que estas

permiten soldar a temperaturas bajas, se recomienda el uso de electrodos

de la serie E70 del tipo UNIVERS E70 SUPERCITO E7018 (completamente

secos).

2. Luego de su preparacin y presentacin se precalentara las varillas a 100C

aproximadamente

3. La secuencia de soldadura ser tal que genere el menor calor posible. Es

conveniente por tanto efectuar la soldadura forma de cordones sucesivos y

utilizando electrodos de 1/8 con un amperaje de 90A hasta el cordn N

10 y terminar con electrodo de 5/32 y 120A.

4. Despus de cada cordn deber limpiarse completamente la cerilla de la

superficie antes de proseguir el soldado.


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SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO MANUAL CON ELECTRODO

METALICO REVESTIDO.

Idea del proceso.-

La soldadura por arco elctrico manual con electrodo revestido o simplemente

Soldadura Elctrica como la conocemos en nuestro medio, es un proceso de

unin por fusin de piezas metlicas.

Para lograr la unin, se concentra el calor de un arco elctrico establecido entre

los bordes de las piezas a soldar en una varilla metlica, llamada electrodo,

producindose una zona de fusin que, al solidificarse forma la unin

permanente.

Principio de funcionamiento de la soldadura por arco elctrico.

Para establecer un circuito completo, es necesario contar con:

Fig. 20 Partes del circuito de Soldadura por Arco Elctrico

1. Generador de corriente (fuente de poder)

2. Cables de conexin

3. Porta-electrodo

4. Masa o tierra

5. Electrodo

6. Pieza de trabajo.

El circuito se cierra momentneamente, tocando con la punta del electrodo la

pieza de trabajo, y retirndola inmediatamente a una altura preestablecida


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formandose de esa manera un arco. El calor funde un rea restringida del

material base y la punta del electrodo, formando pequeos glbulos metlicos,

cubiertos de escoria liquida los cuales son transferidos al metal base por fuerzas

electromagnticas, con el resultado de la fusin de dos metales y su solidificacin

a medida que el arco avanza, segn puede verse en la figura 21.

Fig. 21 Fusin del Electrodo

Aquellas personas

que son buenas

dando excusas es

probablemente para

lo nico que son

buenas

Benjamin Frankl in

El nico lugar

donde el xito viene

antes que el trabajo

es en el diccionario

Donald Kend all,

Chairman Pepsi Co.


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