ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO

ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO

Es conocido que el hormigón resiste a tracción esfuerzos muy limitados. Para compensar esta deficiencia suele asociarse con el acero formando el hormigón armado. De este modo los esfuerzos de tracción los soporta el metal, mientras que los de compresión los resiste el hormigón.

El hormigón pretensado avanza un paso más, no se limita sólo a recoger las tracciones que el hormigón no es capaz de resistir, sino que se tracciona el acero para someter al hormigón a una precompresión. De este modo, cuando se aplican las cargas de servicio, el hormigón está sometido a fuertes esfuerzos de compresión, que son bien resistidos, y a bajos o nulos niveles de tracción, que soportaría mal.

Las barras de acero se unen entre sí dando como resultado una jaula de armadura. En el caso de hormigón armado esta armadura no tiene precarga, por lo que se habla de armadura pasiva, sin embargo, en el pretensado, por tener carga, se denomina armadura activa.

El acero que se emplea en hormigón armado y pretensado debe cumplir las normas específicas de cada producto. Sin embargo, para el uso estructural se puede emplear la instrucción EHE, que recoge las condiciones mínimas exigibles para el uso de acero en hormigón armado y pretensado.

6.3.1.- ARMADURAS PASIVAS

Los elementos de acero empleados como armaduras pasivas se fabrican mediante laminación en caliente con un posible tratamiento térmico o termomecánico. Además, pueden tener parte de deformación en frío sin llegar a reducciones de sección mayores del 10%. A continuación, se describe cada uno de los productos que puede ser empleado en la construcción de armaduras.

Barras corrugadas: Las barras de acero que se emplean en el hormigón presentan geometría cilíndrica con resaltos en su superficie lateral. Estos resaltos se denominan corrugas y pueden ser perpendiculares u oblicuos respecto al eje de la barra. Existen además dos resaltos longitudinales, conocidos como aletas, que dividen la superficie lateral de la barra en dos mitades en las que se disponen las corrugas.

Las barras corrugadas se suministran de dos modos, en longitud de 120 m, u opcionalmente, en el caso de diámetros menores de 12 mm, en rollo. Además, en el mercado sólo hay una serie de diámetros nominales para barras establecidos por la EHE:

6 – 8 -10 – 12 – 14 – 16 -20 -25 -32 y 40 mm

Nomenclatura de las barras corrugadas. Las barras corrugadas que se pueden emplear en hormigón armado tienen una designación simbólica que se construye siempre de la siguiente manera:

               Símbolo “∅”

     Diámetro nominal en mm

               B, símbolo identificativo de acero para hormigón armado

               Límite elástico, sólo se fabrican barras de 400 y 500 N/mm²

               Tipo, S, soldable, o SD, soldable y con características especiales de ductilidad

               Norma UNE correspondiente

   Ejemplo: ∅16 B 500 SD UNE 36065:2000

Con el objetivo de facilitar la identificación visual del tipo de acero, se asigna a cada uno de los tipos de acero una disposición diferente de corrugas. Los tipos B400 y B500S presentan un lado común
con corrugas a 70º y otro lado definitorio del tipo de acero.

Existe más información codificada en el corrugado de las barras. Se trata de la identificación del país de origen y fabricante de cualquier barra corrugada. Esta información se establece empleando un código numérico extraído mediante unas corrugas más gruesas que se sitúan al comienzo de la barra, tal y como puede verse en la figura.

Cada tipo de barras corrugadas tiene unos parámetros resistentes mínimos garantizados por el fabricante que se recogen en la siguiente tabla.

Mallas electrosoldadas: Las mallas electrosoldadas son retículas de barras montadas en taller que se emplean como armadura en superficies planas como muros, forjados, etc. Cada vez se emplean más y sustituyen a los montajes manuales en todos los campos donde es posible.

Se componen básicamente de un conjunto de barras longitudinales y transversales unidas entre sí por una soldadura de montaje. Este proceso de fabricación está completamente automatizado, de ahí su economía.

Para definir las mallas electrosoldadas, es preciso concretar los diámetros de las barras longitudinales y transversales, la separación entre las mismas y la longitud y anchura del panel total que conforman. Cuando las mallas han de cubrir una extensa superficie, se deben colocar de modo que una se solape sobre la otra una cierta longitud, para que de este modo, se puedan transmitir los esfuerzos entre las barras transversales.

Nomenclatura de las mallas electrosoldadas. La designación de una malla electrosoldada se compone de:

               Las letras ME, distintivas del producto (Malla electrosoldada).

Las separaciones entre elementos longitudinales (sl) y elementos transversales (st), expresadas en centímetros y unidas por el signo x.

               Distintivo del tipo de ahorro utilizado en el panel, de acuerdo con el siguiente código:

                              Con ahorro estándar         A

                              Con ahorro no estándar    E

                              Sin barras de ahorro          Ningún símbolo

El símbolo ∅seguido de los diámetros de los elementos longitudinales (dl) y transversales (dt), expresados en milímetros y separados por un guión. En las mallas dobles el símbolo ∅irá seguido de la letra D.

            Designación del tipo de acero, B400S, B500S, B400SD, B500SD y B500T.

            La longitud (i) y la anchura (b) del panel, expresadas en metros.

Referencia a la norma de producto, UNE 36092:1996.

En la siguiente tabla se desarrolla un ejemplo de malla electrosoldada estándar.

Armaduras básicas electrosoldadas en celosía: Las armaduras electrosoldadas en celosía se componen de un elemento longitudinal superior, dos elementos longitudinales inferiores, y elementos transversales de conexión que forman la celosía. Todas las barras con misión resistente deben ser corrugadas, aunque puede haber elementos de montaje que emplean barra lisa.

Estas armaduras se construyen automáticamente con maquinaria que utiliza soldadura por resistencia. Al igual que en el caso de las mallas electrosoldadas, las máquinas suelen estar abastecidas por rollos de corrugado. La razón principal de la existencia de las armaduras básicas como producto comercial es su empleo en la fabricación de viguetas y semiviguetas, elementos que son de uso universal en la construcción de forjados de hormigón armado.

Fibras metálicas para hormigón: El componente metálico del hormigón armado suele estar constituido por elementos alargados, como barras corrugadas, que son los encargados de resistir las tracciones. Es posible conseguir un efecto similar si al hormigón se le mezcla una serie de pequeñas fibras metálicas. Estas fibras consiguen mejorar la cohesión de las partículas que componen el hormigón, aumentando así la resistencia a tracción de éste.

La longitud habitual de las fibras oscila entre 30 y 40 mm. Su espesor es de 0,5 a 0,8 mm, si presentan sección circular o similar, y desde 0,25 mm hasta unas decenas de micras, si están constituidas por bandas, en cuyo caso presentan un ancho del orden de 1 a 2 mm.

Existen varios fabricantes de fibras para hormigón, donde cada uno plantea diseños diferentes. En algunos casos, las fibras son un subproducto de otras operaciones, como en el caso de las fibras Harex que se obtienen de viruta de fresado. Sin embargo, es más frecuente que las fibras se obtengan directamente a partir de un acero adecuado, trefilado (Slidur), inoxidable (dramix), galvanizado, fundición, etc.

6.3.2.- ARMADURAS ACTIVAS

Las armaduras activas son los elementos de acero empleados en el hormigón pretensado. Su misión es la de soportar la carga de tracción durante toda la vida útil de la pieza de hormigón. Como deben soportar altas cargas, se emplean aceros de alto límite elástico, superior a 1400 MPa, para lo cual se suelen utilizar aceros medios o altos en carbono con microestructura martensítica o perlítica.

Los alambres de pretensado son la unidad fundamental de cordones y tendones. Estos alambres se fabrican a partir de alambrón laminado en caliente de un acero de composición adecuada. Para transformar el alambrón en alambres de sección adecuada se emplea el trefilado, en el cual se reduce el diámetro mediante sucesivas pasadas por una matriz cónica. Tras ajustar el diámetro del alambre se trenza el cordón y finalmente, se realiza un tratamiento termomecánico, como un temple seguido de revenido.

Existen diversas armaduras activas disponibles para su empleo en estructuras de hormigón pretensado, distinguiéndose entre alambres, barras, cordones y tendones. Existe normativa sobre la calidad de los aceros y en el caso de los alambres y cordones, también sobre la geometría. Así podemos distinguir:

-         Alambre: Producto de sección maciza, procedente de un estirado en frío o trefilado de alambrón que normalmente se suministra en rollo.

-         Barra: Producto de sección maciza, que se suministra solamente en forma de elementos rectilíneos.

-         Cordón de 2 ó 3 alambres: Conjunto formado por dos o tres alambres de igual diámetro nominal d, todos ellos arrollados helicoidalmente, con el mismo paso y el mismo sentido de torsión, sobre un eje ideal común.

-         Cordón de 7 alambres: Conjunto formado por seis alambres de igual diámetro nominal d, arrollados helicoidalmente, con igual paso y en el mismo sentido de torsión, alrededor de un alambre central recto cuyo diámetro estará comprendido entre 1,02 d y 1,05 d.

-         Tendón: Conjunto de armaduras paralelas de pretensado que, alojadas dentro de un mismo conducto denominado vaina, se consideran en los cálculos como una sola armadura.

Los alambres y cordones son armaduras activas estandarizadas y recogidas en la instrucción EHE. Se nombran con la letra Y, identificativa de acero para hormigón pretensado, seguida de la tensión máxima garantizada y finalmente una referencia al número de alambres que componen el elemento, una C en el caso de un único alambre y S2, S3 y S7 para cordones de 2,3 y 7 alambres.

La barra de pretensado es un producto de sección maciza que se suministra solamente en forma de elementos rectilíneos y que, además suele tener sus extremos roscados para enlazarlas con el resto de la estructura mediante tuerca y tornillos.

Por otro lado, los tendones de pretensado se definen como un conjunto de cordones estandarizados que se suministran de manera conjunta, muchas veces con algún elemento que impide su descolocación como por ejemplo una vaina plástica. En la práctica, cada fabricante posee modelos diferentes de tendones de pretensado con configuraciones similares a las de los cables.

Generalmente, por el tipo de acero con el que están construidas las armaduras activas, es imposible su soldadura. Además, por su escasa plasticidad, no es recomendable su doblado, aunque es posible en cierta medida.

Las armaduras activas deben cumplir la misión de introducir una carga en la zona adecuada del hormigón. Esta carga ha de permanecer durante toda la vida útil por encima de un umbral mínimo. Como garantía se realizan ensayos de tracción, relajación, fatiga y composición química, según la norma EHE, deben cumplir los siguientes requisitos fundamentales:

o     f_y = 0,88 – 0,95 f_max

o     Ɛ_max> 3,5 %

o   Tras el ensayo de tracción, la barra ha de presentar estricción a simple vista

o     La relajación a 1.000 horas a 20 ±1ºC y para una tensión inicial igual al 70 % de f_max no será superior al 2 %

o     El módulo elástico ha de ser garantizado por el fabricante con una tolerancia de ±7%.