Empalmes De Soldaduras

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Longitud de anclaje y empalme

de la armadura

ACTUALIZACIÓN PARA EL CÓDIGO 2002

La mayoría de los cambios introducidos en el Capítulo 12 han sido para aclarar requisitos existentes. Se modificaron las

ecuaciones dadas en la Sección 12.2 para la longitud de anclaje ℓdde las barras y alambres conformados solicitados a

tracción: ahora el diámetro nominal dbaparece del lado derecho de la ecuación. Ahora el título de la Sección 12.3 también

incluye a los alambres conformados. Se eliminó la definición de la longitud básica de anclaje ℓdb; por motivos de claridad se

introdujo la longitud de anclaje ℓdcpara barras y alambres conformados solicitados a compresión. De manera similar, se

modificó la Sección 12.5 para explicar los requisitos de anclaje para las barras y alambres con gancho solicitados a tracción.

La expresión para calcular la longitud de anclaje ℓdde los cordones de pretensado se trasladó del comentario a la Ecuación

(12-2) de la Sección 12.9 La Ecuación (12-2) reemplaza laversión no numerada anterior. El nuevo artículo 12.9.1.1

especifica que en ciertos casos se permite usar una longitud embebida menor que la longitud de anclaje. El artículo 12.9.2

especifica que el análisis se puede limitar a las secciones transversales en las cuales se anclará la totalidad de la resistencia

de diseño, pero ahora aclara que esta práctica puede no ser conservadora. El comentariode esta sección contiene

lineamientos para determinar la capacidad de secciones enlas cuales los cordones no están totalmente anclados.

Por motivos de claridad también se modificó la Sección 12.5.4, la cual trata los empalmes mecánicos y soldados que no

satisfacen los requisitos de los artículos 12.14.3.2 ó 12.14.3.4.

CONSIDERACIONES GENERALES

El concepto de la longitud de anclaje de las barras conformadas y los alambres conformados solicitados a tracción se basa en

la tensión de adherencia promedio que se logra en la longitud embebida de las barras o alambres. Este concepto exige que

las armaduras tengan longitudes mínimas especificadas o que se prolonguen las distancias mínimas especificadas más allá de

las secciones en las cuales la armadura está solicitada a las tensiones máximas. En los elementos solicitados a flexión estas

tensiones máximas generalmenteocurren en las secciones donde las tensión es máxima y en aquellas donde la armadura

adyacente termina o cambia de dirección.

En el Capítulo 12 del Código no se utiliza elfactor de reducción de la resistencia, φ, ya que las longitudes de anclaje

especificadas ya incluyen una tolerancia que considera la reducción de la resistencia. 12.1 ANCLAJE DE LA ARMADURA – REQUISITOS GENERALES

Las armaduras necesitan, a partir de la sección donde se produce la tensión máxima, una cierta longitud o algún dispositivo a

través del cual transmitir al hormigón los esfuerzos a los que están solicitadas. Esta longitud o dispositivo de anclaje son

necesarios a ambos lados de las secciones donde se producen las máximas tensiones. Por ejemplo, en los elementos

continuos, típicamente la armadura se prolonga una distancia considerable a un lado de una sección crítica, de modo que

generalmente sólo es necesario realizar los cálculos correspondientes al lado en el cual termina la armadura.

Hasta que haya más información disponible y con el objeto de asegurar la ductilidad y la seguridad de las estructuras de

hormigón de alta resistencia, a partir del Código 1989 el término

'

c

f se limita a un máximo de 100 psi. Todas las

ecuaciones de diseño existentes para el anclaje de barras rectas solicitadas a tracción y compresión y para el anclaje de las

barras que terminan en gancho solicitadas a tracción dependen de

'

c

f . Estas ecuaciones fueron desarrolladas a partir de

resultados de ensayos realizados en armaduras de acero embebidas en hormigones con resistencias a la compresión

comprendidas entre 3000 y 6000 psi. De forma conservadora, el Comité ACI 318 limita el valor de

'

c

f a 100 psi hasta que

se realicen ensayos que permitan verificar la aplicabilidad de las expresiones de diseño actuales a las barras embebidas en

hormigones de alta resistencia.

12.2 ANCLAJE DE LAS BARRAS Y ALAMBRES CONFORMADOS SOLICITADOS A TRACCIÓN

Los requisitos de la Sección 12.2 se basan en los trabajos de Orangun, Jirsa y Breen

4.1

y de Sozen y Moehle.

4.2

El artículo

12.2.3 da la expresión para calcular la longitud de anclaje de una barra o alambre recto conformado solicitado a tracción en

función del diámetro de la barra o alambre:

y

db'

tr

c

b

f 3

d

40 cK f

d

 αβγλ  =

+

  

A Ec. (12-1)

donde:

ℓd = longitud de anclaje, in.

db = diámetro nominal de la barra o alambre, in.

fy = tensión de fluencia especificada de una barra o alambre no pretensado, psi

f'c

= resistencia a la compresión especificada del hormigón, psi

α= factor relativo a la ubicación de la armadura

= 1,3 para la armadura horizontal ubicada de manera tal que haya, como mínimo, 12 in. de hormigón debajo de la

barra o alambre anclado o empalmado

= 1,0 para otras armaduras

β= factor relativo al revestimiento

= 1,5 para las barras o alambres revestidos con epoxi, con recubrimientos menores que 3dbo una separación libre

menor que 6db

= 1,2 para las demás barras o alambres con revestimiento epoxi

= 1,0 para las armaduras sin revestimiento

4 - 3

No es necesario adoptar para el producto de αpor βun valor mayor que 1,7.

γ= factor relativo al diámetro de la armadura

= 0,8 para las barras y alambres conformados No. 6 y menores

= 1,0 para las barras No. 7 y mayores

λ= factor aplicable al hormigón de agregados livianos

= 1,3 cuando se utilice hormigón de agregados livianos, o bien

=

'

cct 6,7 f / f ; pero nunca menor que 1,0 cuando se especifica

ct

f

= 1,0 cuando se utilice hormigón de peso normal.

c = separación o recubrimiento, in.

= (1) la distancia entre el centro de la barra o alambre anclado y la superficie de hormigón más próxima, o (2) la mitad

de la separación entre los centros de las barras o alambres que se anclan, cualquiera sea el valor que resulte menor.

Ktr

= índice de la armadura transversal

=

tr yt

Af

1500 s n

donde:

tr A= área total de toda la armadura transversal que está ubicada dentro de la distancia s y que atraviesa el plano potencial

de hendimiento a través de la armadura que está siendo anclada, in.

2

yt

f = tensión de fluencia especificada de la armadura transversal, psi

s = separación máxima de la armadura transversal ubicada en la longitud ℓd, medida entre sus centros, in.

n = número de barras o alambres que se anclan a lo largo del plano de hendimiento

Observar que para evitar las fallas por arrancamiento se establece un valor límite de 2,5 para el término

tr

b

cK

d

+

 (12.2.3).

En el Código 1989 y sus ediciones anteriores, para evitar las fallas por arrancamiento se especificaba la expresión

'

b yc 0,03d f / f .

Para simplificar el diseño, de forma conservadora se puede asumir tr

K0= aún cuando haya armadura transversal. Si hay un

recubrimiento libre de

b

2d y la separación libre entre las barras que se anclan es de

b

4d , la variable "c" sería igual a

b

2,5d .

Para estas condiciones, aún con

tr

K0= , el término

tr

b

cK

d

+

 sería igual a 2,5.

El término

tr

b

cK

d

+

 del denominador de la Ecuación (12-1) toma en cuenta los efectos de la falta de recubrimiento, la falta

de separación y el confinamiento proporcionado por la armadura transversal. Para simplificar aún más el cálculo de ℓd, a

partir del Código 1995 se preseleccionaron valores para el término

tr

b

cK

d

+

 . En consecuencia, la Ecuación (12-1) puede

adoptar las formas simplificadas especificadas en el artículo 12.2.2 y reproducidas en la Tabla 4-1 siguiente. Exclusivamente

a los fines de la discusión, las cuatro ecuaciones de esta tabla se han identificado con las letras A, B, C y D. Observar que

4 - 4

esta designación no aparece en el Código. En las Ecuaciones A y B, el término

tr

b

cK 1, 5

d

+

=  , mientras que en las

Ecuaciones C y D el término

tr

b

cK 1, 0

d

+

...