Anclaje, longitud de desarrollo y traslapos. En elementos de

Anclaje, longitud de desarrollo y traslapos.
En elementos de hormigón armado sometidos a flexión, el hormigón resiste las tensiones
internas de compresión y el acero las de tracción. Para ello debe haber adherencia entre
ambos materiales. En la figura 1 se muestran las fuerzas que actúan en una barra, si no hay
adherencia se rompe el equilibrio, la barra se sale del hormigón dejando de tomar la
tracción y el elemento se rompe.
Tensiones de adherencia
Figura 1.- Esfuerzos internos en una viga y fuerzas de adherencia actuando en una
barra
Las tensiones de adherencia se producen si hay cambios en la tensión de la barra, como se
muestra en la Figura 2. Si fs2 es mayor que fs1, la tensión de adherencia, μ, debe existir en la
superficie de la barra para mantener el equilibrio.
Figura 2.- Tensiones de adherencia en una barra
El equilibrio en el eje de la barra da el valor promedio de la adherencia en ese tramo.
( f s 2  f s1 )
 db 2
4
Δfs = (fs2 - fs1)
f d
 avg  s b
4l
 avg ( db )l
1
CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
dfs 4

dx db
μ es la tensión de adherencia real actuando a lo largo de dx.
La fuerza en el acero en una grieta es T 
M
, siendo jd el brazo del par interno.
jd
Si se considera un tramo de una viga entre dos grietas, como se muestra en la Figura 3, los
momentos que actúan en cada grieta son M1 y M2.
Viga
Diagrama de momentos
Fuerzas en la barra
Ramo de la viga entre 1 y 2
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Figura 3.- Tensión media de adherencia
ΔT=(π db) μavg Δx
T
 ( d b )  avg
x
M
T 
jd
M
 ( d b ) avg jd
x
ΔM=VΔx
M
V
x
V
( db ) jd
V

Ojd
avg 
avg
Se reemplazó (π db) por la suma de perímetros de las barras ΣO.
La última expresión da la tensión de adherencia media, la tensión real de adherencia varía
de punto a punto entre las grietas.
En la figura 4 se muestra un prisma de hormigón con una barra en su interior. Para que se
desarrolle la adherencia se necesita transmitir fuerzas de adherencia a través de varios
resaltes adyacentes. El hormigón que rodea la barra sometida a tracción se deforma y
agrieta. En la grieta principal el hormigón tiende a separarse del acero porque las fuerzas de
adherencia están inclinadas respecto al eje de la barra, ocurriendo la separación al
alcanzarse la resistencia a la tracción en el hormigón. Además se forman grietas
secundarias que no llegan a la superficie. La adherencia en barras lisas se pierde al
producirse la separación del hormigón respecto al acero, en las barras con resaltes el
hormigón se apoya en ellos, como se muestra en la Figura 5, siendo el único modo de
transmitirse la adherencia. Al abrirse una grieta primaria se pierde parte de la tensión en el
hormigón en la zona que está cerca de la superficie de la barra.
Figura 4.- Deformación del hormigón entre grietas en un elemento en tracción.
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Se inyectó tinta entre el hormigón y el acero encontrándose grietas secundarias inclinadas
saliendo desde cada uno de los resaltes, Figura 5. Al separarse el hormigón alrededor de
una barra en una grieta primaria aumenta la superficie de la circunferencia de hormigón que
estaba en contacto con ella, produciéndose tensiones perimetrales de tracción pudiéndose
agrietar el hormigón longitudinalmente. Al alcanzarse la resistencia última de adherencia el
hormigón se aplasta frente al resalte. Se forma un polvo de hormigón compactado que se
extiende desde el resalte hasta una distancia igual a tres veces su altura, formando una cuña
plana que tiende a separar aún más el hormigón de la barra, como se muestra en la Figura
6b.
Figura 5.- Separación del hormigón de la barra en una grieta primaria
Figura 6.- Mecanismos de falla una barra con resaltes, Park y Paulay.
La adherencia depende de la razón a/c de los resaltes, Figura 6. 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 resistir 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 6 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, Figura 6a.
La Figura 7 muestra un prisma de hormigón con una barra en su interior. Al quedar la barra
en tracción, el prisma se agrieta, en las grietas la tensión en el acero es fs = T/As. Entre las
grietas se transmite por adherencia una parte de la tensión al hormigón, produciéndose la
4
CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
dfs 4
dice que la

dx db
tensión de adherencia en un punto es proporcional a la pendiente del diagrama de tensiones
en el acero, dando la distribución de tensiones de adherencia mostrada en la Figura 6d.
distribución de tensiones mostrada en las figuras 7b y 7c. La ecuación
a).- Prisma de hormigón con barra central axialmente cargado
b).- Variación de tensiones en el acero
c).- Variación de tensiones en el hormigón
d).- Variación de tensiones de adherencia.
Figura 7.- Tensiones en el acero, hormigón y tensiones de adherencia en un prisma
agrietado.
En la grieta la tensión de adherencia es cero y toda la fuerza la toma el acero siendo nula la
dfs 4
variación de tensión en el acero. La tensión en la ecuación
es la adherencia real,

dx db
f d
en cambio, la dada por la ecuación  avg  s b es la adherencia media.
4l
M
. Si hay
jd
adherencia entre acero y hormigón, una parte de la tracción será resistida por el hormigón,
dando una distribución de tensiones en el acero y en el hormigón como las mostradas en las
figuras 8c y 8d, originando las tensiones de adherencia mostrada en la Figura 8e.
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Entre las grietas, la fuerza actuando en la barra se puede calcular como T 
Viga agrietada
Diagrama de momentos
Variación de tensiones en el acero
Variación de tensiones en el hormigón
Tensiones de adherencia
Figura 8.- Tensiones en el acero, hormigón y tensiones de adherencia en una viga
agrietada.
En la sección de la viga donde el momento es constante, entre dos cargas, el corte es cero y
la tensión media de adherencia es cero, pero hay tensiones de adherencia reales. Entre el
apoyo y la primera grieta hay corte, pudiéndose calcular la adherencia media como
V
.
avg 
( db ) jd
Para calcular la adherencia se hacen ensayos como el mostrado en la Figura 9. El cilindro
de hormigón con una barra en su interior se monta sobre una placa rígida y con una gata se
extrae la barra de acero. En este ensayo el hormigón se comprime y no se agrieta. En la
Figura 6b se muestra la variación de tensiones en el acero y en la 6c la tensión de
adherencia.
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Ensayo
tensiones en el acero tensiones de adherencia
Figura 9.- Distribución de tensiones en un ensayo de tracción.
Este ensayo no da una real distribución de tensiones porque el hormigón no se agrieta y
además, se produce roce en la zona de contacto del hormigón con la placa, impidiéndose la
expansión transversal del hormigón por efecto Poisson. Este ensayo se usó hasta 1950.
Las barras lisas desarrollan la adherencia por adhesión con el hormigón y algo de fricción.
Ambos efectos se pierden rápidamente al quedar la barra en tracción, especialmente en
barras de diámetros pequeños, porque debido al efecto Poisson el diámetro disminuye al
estirarse la barra. Generalmente no se usa este tipo de barras en hormigón armado y cuando
se llega a usar es necesario acudir a anclajes mecánicos o ganchos. En una barra corrugada
estos efectos también están presente pero al estirarse la barra también se pierden
rápidamente, quedando la adherencia resistida por un mecanismo diferente como el que se
muestra en la Figura 10.
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Figura 10.- Mecanismo de transferencia de la adherencia.
Se generan fuerzas inclinadas de compresión en el hormigón que se pueden descomponer
según el eje longitudinal y el perpendicular a él. La componente radial causa tensiones de
tracción en el hormigón normales a la barra y pueden hacer que el hormigón se rompa
propagándose la grieta hasta la superficie. Estas grietas se ´pueden propagar en la superficie
a lo largo de la barra en tracción. Este tipo de falla depende del recubrimiento en las barras
exteriores, de la distancia entre barras, de la resistencia a la tracción del hormigón y del
valor de la adherencia media.
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
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
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 11,
izquierda.
a) falla en hormigón sin confinar
b) falla en un hormigón confinado.
Figura 11.- 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
produciéndose 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 11, 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 12 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 12-c se muestra la conexión de una columna con una
viga donde las barras cercanas al eje longitudinal tienen solamente el confinamiento que
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
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
c) Extremo superior de una columna
d) Traslapos en una columna
Figura 12.- Anclajes y traslapos en columnas de puentes, Priestley et al.
En la base de la columna, mostrada en la Figura 12-b, sometida a momento en la unión con
la fundación, es difícil pensar que pueda ocurrir una falla como la mostrada en la Figura 11a, en los anclajes rectos, l2, y con gancho, l3, siempre que exista armadura horizontal que
cierre las grietas. Lo mismo ocurre en el anclaje, l4, de la Figura 12-a, que está en la zona
comprimida. En estos casos es más probable que el modo de falla sea el de la Figura 11-b,
requiriéndose largos de anclajes reducidos. No deben especificarse traslapos en zonas de
rótulas plásticas, como la indicada en la Figura 12-b, l5 Aún si se usaran anclajes largos de
este tipo, fallarían bajo cargas cíclicas. La falla se puede suprimir usando grandes
cantidades de armadura de confinamiento, pero ello acorta el largo de rótula plástica porque
en la zona de traslapo existe el doble de armadura, traduciéndose en curvaturas mayores
que lo esperado reduciéndose la ductilidad disponible. Lo mismo sucede en la unión
mostrada en la Figura 12-a, l6, debido a la grieta inclinada que se produce dentro del nudo
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
debido al corte. Finalmente, en la Figura 12-d se muestra un traslapo a media altura en una
columna, aceptable siempre que se asegure que en esa región no habrá acción no lineal que
pueda deberse a que la rótula plástica avance hacia esa región, debido al escalón de
endurecimiento del acero, al desplazamiento del diagrama de momentos debido al corte o al
efecto de los modos superiores.
El ACI-318 especifica largos de anclaje o longitudes de desarrollo, ld, en su capítulo 12.
Para barras con resaltes en tracción la longitud de desarrollo queda dada por las expresiones
de la Tabla 1, pero no debe ser menor que 300 mm.
Barras con resaltes de Barra con resaltes de
diámetro menor o igual a 19 diámetro mayor o igual a
mm
22 mm
Caso 1.- Espaciamiento libre
entre barras empalmadas no
menor que db, recubrimiento
libre no menor que db y con
estribos a lo largo de ld, según
lo indicado en el Código, o
Caso 2.- Espaciamiento libre
entre barras empalmadas no
menor
que
2
db,
y
recubrimiento libre no menor
que db .
Otros casos
 f y t e 

 db
 2.1 f 'c 
 f y t e 

 db
1.7 f 'c 
 f y t e 

 db
1.4 f 'c 
 f y t e

1.1 f 'c

 db

Tabla 1.- longitudes de desarrollo, ACI318-08
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
Los estribos deben satisfacer la Sección 7.10.5 o las
secciones 11.5.4 y 11.5.5.3 a lo largo de la longitud
de desarrollo
Recubrimiento mínimo según la Sección 7.7.1
a) Caso 1
Figura 13. Explicación de los casos 1 y 2 de la Tabla 1.
Leer 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,  avg 
f d
f s d b
, queda ld  sy b
4l
4avg
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 14, 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
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
presión p, equilibrada por las tensiones de tracción en el hormigón. En la Figura 15c, se
supuso arbitrariamente una distribución triangular de tensiones.
Figura 14.- Tensiones en el hormigón provocadas por una barra adherida en tracción.
El prisma circular representa la zona de mayor tensión en torno de la barra, esas zonas se
muestran en la figura 15.
Figura 15.- Superficies de falla por adherencia
El agrietamiento se produce al igualarse la tensión máxima en el hormigón con su
resistencia a la tracción fct. Aplicando el equilibrio de fuerzas verticales en el prisma de la
Figura 15,
p d bl
d 

 K  c  b  f ctl , donde K es la razón entre la tensión de tracción promedio y la
2
2

tensión máxima de tracción, igual a 0.5 para una distribución triangular. Entonces,
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
 c 1
p     f ct .
 db 2 
Si las fuerzas de las figuras 10b y 10c, actuaran a 45 grados, la tensión de adherencia
promedio, μavg, sería igual a p al agrietarse el hormigón. Tomando fct  6 fc ' ,
( f ct  0.7 f c ' en unidades métricas) se obtiene,
 c
1
 avg  6 f c '    , en unidades inglesas.
 db 2 
f d
Como la longitud de desarrollo es ld  sy b , al sustituir μavg, se obtiene
4avg
 c 1
   db
24 f c '  d b 2 
Tomando c=1.5 db, arbitrariamente, y reordenando,
f sy
ld 
db , ecuación muy parecida a la expresión básica del ACI-318, que tomando ψt
24 fc '
y ψe iguales a 1 queda como
f sy
ld 
d b , en unidades inglesas, y
25 f c '
ld 
f sy
 f  
ld   y t e  db en unidades métricas.
 2.1 f 'c 
El factor 2.1 se remplaza por 1.7, 1.4 o 1.1, dependiendo del diámetro de la barra,
separación entre ellas y de la cantidad de estribos, ver Tabla 1. Es necesario recordar que en
la derivación de la fórmula se supuso una distribución dada para las tensiones en el
hormigón, un ángulo de 45 grados para la inclinación de las fuerzas en el hormigón, se
remplazaron las fuerzas concentradas en los resaltes por una distribución continua de
fuerzas en el largo de desarrollo y alrededor de la barra y se despreciaron las tensiones de
adherencia entre las barras.
En el ACI del año 1989 se propusieron longitudes de desarrollo basadas en resultados de
muchos ensayos. Estas expresiones resultaron ser difíciles de aplicar, entre los años 1989 y
1995 el Comité a cargo de la adherencia las simplificó. Primero consideró la expresión
básica
fy
 c  K tr 

 a 2,5 para prevenir la falla por
ld 
db , limitando 
d b 
1.1 f 'c  c  Ktr 



 db 
arrancamiento de la barra. El largo de desarrollo no se debe tomar menor que 300 mm.
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
Ktr 
40Atr
, donde n el número de barras que se empalman en una sección.
sn
A partir de 2005 se cambió la nomenclatura reemplazando α, β y γ por ψt, ψe y ψs. Leer el
Código y sus comentarios que contienen una explicación detallada del capítulo.
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 y
 fc '
db
y
ld=0.043fydb,
debiéndose tomar el menor valor de las dos, pero no menos que 200 mm.
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
Traslapos.
En un traslapo la fuerza en una barra se transmite al hormigón circundante quien la
transfiere a la otra barra. En la Figura 13 se muestra un esquema para la transmisión de
fuerzas.
a) Fuerzas en un traslapo
b) Grietas internas en un traslapo
c) Fuerzas radiales en el hormigón en un traslapo
Figura 16.- 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 17.
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
Figura 17.- Falla de un traslapo de barras en tracción sin estribos.
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
As
proporcion ada
As
As
As
2
fs
 0.5
fy
2
fs
 0.5
fy
requerida
proporcion ada
requerida
Tensiones en el
acero
Porcentaje máximo de As empalmado en la
longitud requerida
50
100
Clase A
Clase B
Clase B
Clase B
Tabla 2. Empalmes por traslapo en tracción.
Para la Clase A se toma 1.0 ld, y para la Clase B 1.3 ld. La zona donde se traslapan barras
debe tener siempre estribos, especialmente en zonas sísmicas.
El artículo 12.2.5 permite reducir las longitudes de desarrollo, o anclaje, de barras rectas en
As proporcion ada
tracción, en función de la razón
. Esta reducción se hace porque las longitudes
As requerida
de desarrollo están especificadas para que la barra sea capaz de desarrollar la fluencia. Si
hay más armadura que la requerida, cada barra queda sometida a una tensión de trabajo
menor que la fluencia necesitando una longitud de anclaje menor. El aplicar la razón
As proporcion ada
al largo de anclaje calculado para desarrollar la fluencia de la barra es una
As requerida
simplificación, porque no se conoce con exactitud el valor de tensión en cada barra.
Además de la incertidumbre en los valores de los esfuerzos internos que actúan está la
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CIV 332 Hormigón Armado I Primer semestre 2009.
imposibilidad de saber cuánta tensión toma cada barra porque no existe un valor exacto del
módulo de elasticidad del hormigón que permita hacer un análisis elástico para cargas de
servicio, por esa razón se abandonó la teoría clásica basada en tensiones admisibles. En el
caso sísmico el problema es mayor porque los esfuerzos internos que se producen durante
un terremoto superan ampliamente los valores de cálculo que entregan los métodos usuales
de análisis que se basan en fuerzas reducidas. Esta reducción no debe aplicarse en secciones
donde el acero pueda fluir durante el sismo ni en secciones donde no se puedan acotar los
esfuerzos mediante la aplicación de las reglas del diseño por capacidad. En todo caso, el
ACI318-08 en su artículo 12.2.5 dice claramente que “se permite reducir ld cuando el
refuerzo en un elemento sometido a flexión excede el requerido por análisis, excepto
cuando se requiere específicamente anclaje o desarrollo para fy o el refuerzo sea diseñado
según 21.1.1.6.”.
El artículo 21.1.1.6 dice: “Estructuras asignadas a CDS D, E, o F deben cumplir con 21.1.2
a 21.1.8, y 21.11 21.13”.
CDS es la categoría de diseño, en Chile, donde todo el país es de alta sismicidad, las
estructuras deben tener asignadas estas categorías de diseño. Es decir, el artículo dice en
otras palabras que en zonas de alta sismicidad debe aplicarse el Capítulo 21 y que en los
elementos donde se haya aplicado este capítulo no se puede aplicar la reducción de la
longitud de desarrollo del artículo 12.2.5.
Esto es para anclajes, para empalmes se debe aplicar el artículo 12.14, que en el fondo,
dice que debe evitarse empalmar barras en zonas de tracción.
La reducción del artículo 12.2.5 no se aplica a empalmes en tracción porque la reducción
del largo de desarrollo por este efecto ya está considerada.
Si se empalman en la misma sección varias barras que estén en un mismo plano, el
espaciamiento libre es la distancia mínima entre empalmes adyacentes. En la Figura
R12.15.1-a) del ACI318-05 se muestra el espaciamiento libre que debe usarse, leerlo en el
Código ACI318.
18
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lap
length
s
Figura 18.- Figura R12.15.1-a) del ACI318-05 que muestra el espaciamiento libre para
barras empalmadas.
En el artículo 12.14.2.3 se limita la separación entre barras empalmadas por traslapo que no
estén en contacto a 1/5 de la longitud requerida de empalme por traslapo pero no mayor que
150 mm, porque al estar las barras muy separadas se crea una sección sin armadura,
debiéndose por precaución hacer que la grieta potencial siga una línea en zigzag, con una
pendiente 5 a 1. El límite de 150 mm, fue agregado porque es la distancia que se usó en los
ensayos.
El artículo 12.14.2 no permite empalmar barras con diámetros mayores que 36mm, salvo en
la fundación de una columna, porque no hay datos experimentales disponibles.
Para evitar fallas como la mostrada en la Figura 14, debe haber estribos en la longitud de
desarrollo. La presencia de estribos está considerada en las longitudes de desarrollo dadas
en los artículos 12.2.2 y 12.2.3 del ACI318, pudiendo ser las longitudes de desarrollo que
realmente se requieren menores que las propuestas en esos artículos. En todo caso, para
vigas que resisten cargas sísmicas los estribos son obligatorios, según 21.3.2.3, que dice:
“Sólo se permiten empalmes por traslapo de la armadura en flexión si se proporcionan
estribos cerrados de confinamiento o zunchos en la longitud de empalme por traslapo. El
espaciamiento dl refuerzo transversal que envuelve las barras traslapadas no debe exceder
el menor entre d/4 ó 100 mm. No deben emplearse empalmes por traslapo en los nudos, en
una distancia igual a dos veces la altura del elemento medida desde la cara del nudo y
donde el análisis indique fluencia por flexión si el marco tiene desplazamientos no
lineales”.
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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.
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.
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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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