Acero de refuerzo



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Acero de refuerzo
El uso del acero de refuerzo ordinario es común en elementos de concreto presforzado. Este acero es muy útil para


  • Aumentar ductilidad

  • Aumentar resistencia

  • Resistir esfuerzos de tensión y compresión

  • Resistir cortante

  • Resistir torsión

  • Restringir agrietamiento

  • Reducir deformaciones a largo plazo

  • Confinar el concreto

El acero de refuerzo suplementario convencional (varillas de acero) se usa comúnmente en la región de altos esfuerzos locales de compresión en los anclajes de vigas postensadas. Tanto para miembros postensados como pretensados es usual proveerlos de varillas de acero longitudinal para controlar las grietas de contracción y temperatura. Finalmente, a menudo es conveniente incrementar la resistencia a la flexión de vigas presforzadas empleando varillas de refuerzo longitudinales suplementarias (Referencia 13).

Las varillas se pueden conseguir en diámetros nominales que van desde 3/8 pulg. hasta 13/8 pulg., con incrementos de 1/8 de pulg. y también en dos tamaños más grandes de más o menos 13/4 y 21/4 pulg de diámetro.
 

Grados de acero
Acero de refuerzo de grados de 40 y 60 ksi (2800 y 4200 kg/cm2) son usados en la construcción de trabes cajón de concreto (Gráfica 1).

Aún cuando el refuerzo de grado 60 tiene mayor rendimiento y resistencia última que el de grado 40, el módulo de elasticidad del acero es el mismo y aumentar los esfuerzos de trabajo también aumenta el número total de grietas en el concreto. A fin de superar este problema, los puentes generalmente tienen separaciones menores entre barras. El refuerzo de grado 60 no es tan dúctil como el de grado 40 y es más difícil de doblar (Referencia 14).


Características de esfuerzo-deformación del acero
Deformaciones elásticas

La mayoría de las propiedades de los aceros que son de interés para los ingenieros se pueden obtener directamente de sus curvas de esfuerzo deformación. Tales características importantes como el límite elástico proporcional, el punto de fluencia, la resistencia, la ductilidad y las propiedades de endurecimiento por deformación son evidentes de inmediato.

En la Gráfica 1 comparamos las curvas de esfuerzo deformación a tensión de varillas ordinarias con las de aceros típicos para el presfuerzo


Gráfica 1. Curvas comparativas de esfuerzo-deformación para acero de refuerzo y acero de presfuerzo.
En el acero de refuerzo ordinario, tipificados mediante los grados 40 y 60, existe una respuesta inicial elástica hasta un punto de fluencia bien definido, más allá del cual, ocurre un incremento substancial en la deformación sin que venga aparejado un incremento en el esfuerzo. Si se sigue incrementando la carga, esta mesa de fluencia es seguida por una región de endurecimiento por deformación, durante el cual se obtiene una relación pronunciadamente no lineal entre el esfuerzo y la deformación. Eventualmente ocurrirá la ruptura del material, a una deformación bastante grande alrededor del 13% para varillas de grado 60 y del 20% para varillas del grado 40.

El contraste con los aceros de presfuerzo es notable. Estos no presentan un esfuerzo de fluencia bien definido. El límite proporcional para cables redondos (y para cables hechos con tales alambres) está alrededor de 14,000 kg/cm2, o sea 5 veces el punto de fluencia de las varillas del grado 40. Con carga adicional, los alambres muestran una fluencia gradual, aunque la curva continúa elevándose hasta la fractura del acero.

Las varillas de aleación tienen características similares a aquellas de los alambres redondos o de los cables trenzados, pero sus límites proporcionales y resistencias son de 30 a 40% menores.

El módulo de elasticidad para las varillas de refuerzo es más o menos el mismo: 2.04x106 kg/cm2.

Los aceros de alta resistencia no presentan un punto de fluencia bien definido. Se han propuesto diversos métodos arbitrarios para definir el punto de fluencia del acero de alta resistencia. Una forma de calcularlo es tomando el esfuerzo en el cual el elemento tiene una deformación unitaria de 1%. Otra forma es trazando una paralela a la curva esfuerzo-deformación en el punto correspondiente al 0.2% de la deformación unitaria y el esfuerzo de fluencia será en donde la paralela corte a la curva.

Para tales casos se define un punto de fluencia equivalente, como el esfuerzo para el cual la deformación total tiene un valor de 0.5% para varillas de los grados 40, 50 y 60 y de 0.6% para varillas de grado 75.

Para alambres redondos lisos el módulo de elasticidad es más o menos el mismo que para el refuerzo ordinario, esto es, alrededor de 2.04 x 106 kg/cm2.

Para torón y para varillas de aleación el módulo de elasticidad es más o menos de 1.9x106 kg/cm2.



Especificaciones

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-123-SCFI-1996 VARILLA CORRUGADA DE ACERO PARA REFUERZO DE CONCRETO-ESPECIFICACIONES DE SEGURIDAD Y METODOS DE PRUEBA.


En la elaboración de la presente Norma Oficial Mexicana participaron, por parte del sector público:

-ACEROS SAN LUIS, S.A. DE C.V.

-CAINTRA, NUEVO LEON.

-CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCION.

-CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DEL HIERRO Y DEL ACERO.

-CAPSA, S.C.

-CENTRO NACIONAL DE PREVENCION DE DESASTRES.

-CIA. SIDERURGICA DE GUADALAJARA, S.A. DE C.V.

-COLINAS DEL BUEN, S.A. DE C.V.

-COMISION NACIONAL DEL AGUA.

-CORRUGADOS Y ALAMBRONES DE MEXICO, S.A. DE C.V.

-DEPARTAMENTO DEL DISTRITO FEDERAL.

-HYLSA, S.A.

-INSPECTEC, S.A. DE C.V.

-INSTITUTO DE INGENIERIA DE LA UNAM.

-INSTITUTO DE INVESTIGACIONES DE LA UNAM.

-INSTITUTO DEL FONDO NACIONAL DE LA VIVIENDA PARA LOS TRABAJADORES.

-INSTITUTO MEXICANO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO.

-ORGANIZACION NACIONAL DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION DE LA CONSTRUCCION Y EDIFICACION, S.C.

-PROCURADURIA FEDERAL DEL CONSUMIDOR.

-SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES.

-SECRETARIA DE DESARROLLO SOCIAL.

-SIDERURGICA DE YUCATAN, S.A. DE C.V.

-SIDERURGICA LAZARO CARDENAS LAS TRUCHAS, S.A. DE C.V.

-SIDERURGICA TULTITLAN, S.A. DE C.V.

1. Objetivo

1.1 Esta Norma Oficial Mexicana establece las especificaciones de seguridad y los métodos de prueba que deben cumplir las varillas corrugadas de acero para refuerzo de concreto.

2. Campo de aplicación

2.1 Esta Norma Oficial Mexicana es aplicable a varilla corrugada de acero para refuerzo de concreto, la cual puede suministrarse en tramos rectos, doblada o en rollo.

3. Referencias

Para la correcta aplicación de esta Norma es necesario consultar las siguientes normas mexicanas:

NMX-B-1-1988 Métodos de análisis químico para determinar la composición de aceros y fundiciones.

NMX-B-113-1981 Acero-Método de prueba-Doblado de productos terminados.

NMX-B-172-1988 Métodos de prueba mecánicos para productos de acero.

NMX-B-309-1971 Nomenclatura para términos usados en los métodos de prueba mecánicos.

NMX-B-434-1969 Método de prueba para determinar el peso unitario y el área transversal de las varillas lisas y corrugadas para refuerzo de concreto.

NMX-H-121-1988 Procedimiento de soldadura estructural-Acero de refuerzo.

4. Definiciones

Las definiciones descritas en la NMX-B-309-1971 son aplicables para los efectos de la presente Norma Oficial Mexicana, además de las siguientes:

4.1 Lote.

Varillas del mismo diámetro nominal que corresponden a una orden de embarque.

4.2 Masa.

Cantidad de materia que tienen los cuerpos, expresada en gramos, kilogramos, toneladas, etc.

4.3 Muestra.

Parte representativa del material o lote tomada en cantidad suficiente para verificar sus características.

4.4 Número de designación de la varilla.

Corresponde al número de octavos de pulgada del diámetro nominal de la varilla.

4.5 Varilla corrugada.

Barra de acero especialmente fabricada para usarse como refuerzo de concreto y cuya superficie está provista de salientes llamadas corrugaciones.

5. Clasificación y designación

5.1 Clasificación.

Las varillas corrugadas de acero, objeto de esta Norma, se clasifican, conforme a su esfuerzo de fluencia nominal, en cuatro grados: 300, 400, 500 y 400 baja aleación, conforme a lo indicado en las tablas 3 y 4.

5.2 Designación.

Para describir adecuadamente la varilla corrugada de acero, objeto de esta Norma, en cualquier documento, ya sea orden de embarque, remisión, factura, certificado de calidad, etc., deben indicarse como mínimo los siguientes datos:

a) Designación de esta Norma Oficial Mexicana.

b) Masa en kilogramos.

c) Grado de la varilla.

d) Dimensiones.

d1.- Diámetro o número de designación.

d2.- Longitud de corte en caso de varilla recta o doblada.

e) Presentación: Rollo, recta o doblada.

6. Especificaciones

Con objeto de garantizar el correcto funcionamiento, la durabilidad y evitar una posible falla que pudiera ocurrir por su manufactura, las varillas objeto de esta Norma, deben cumplir con las especificaciones de seguridad que se establecen a continuación:

6.1 Composición química.

6.1.1 Composición química para los grados 300, 400 y 500.

6.1.1.1 Análisis de colada.

6.1.1.1.1 En el análisis de colada, el contenido de fósforo no debe exceder a 0,050%, en masa.

6.1.1.2 Análisis de producto.

6.1.1.2.1 En el análisis de producto, el contenido de fósforo en el acero no debe exceder a 0,062%, en masa.

6.1.1.3 Con el fin de seleccionar el procedimiento de soldadura de las varillas, el fabricante debe proporcionar los contenidos de: carbono, manganeso, cobre, níquel, cromo, molibdeno y vanadio.

6.1.2 Composición química para el acero grado 400 baja aleación.

6.1.2.1 En el análisis de las varillas corrugadas de acero baja aleación, los contenidos de los elementos no deben exceder las cantidades establecidas en la tabla 1.

6.1.2.2 Carbono equivalente para el acero grado 400 baja aleación.

6.1.2.2.1 La selección de elementos de aleación para obtener las propiedades mecánicas indicadas en la tabla 5 queda a criterio del fabricante. Los elementos más comunes para ese propósito son: manganeso, silicio, cobre, níquel, cromo, molibdeno, vanadio, niobio, titanio y zirconio.

Tabla 1.- Composición química máxima para el acero grado 400 baja aleación, por ciento, en masa

Elemento Grado 400 baja aleación

Análisis de colada Análisis de producto

C 0,30 0,33

Mn 1,50 1,55

Si 0,50 0,55

P 0,035 0,043

S 0,045 0,053

6.1.2.2.2 El análisis de colada debe ser tal que el carbono equivalente (C.E.) no sea mayor de 0,55%, calculado conforme a la siguiente fórmula:

%Mn %Cu %Ni %Cr %Mo %V

C.E.=%C + _______ + _______ + ________ + ________ - ________ - ________

6 40 20 10 50 10

6.1.2.2.3 El fabricante debe proporcionar al comprador un certificado de la composición química y del carbono equivalente, de cada colada.

6.2 Dimensiones.

6.2.1 En la tabla 2 se establece el diámetro, el área de la sección transversal, la masa y el perímetro correspondiente a cada uno de los números de designación de la varilla corrugada de acero para refuerzo de concreto.

6.2.2 Las dimensiones indicadas en la tabla 2 deben verificarse de acuerdo con los métodos de prueba que se establecen en el punto 8.2.

6.3 Requisitos de las corrugaciones.

6.3.1 Distribución.

Las corrugaciones deben estar distribuidas uniformemente en la varilla. Las corrugaciones en lados opuestos de la varilla deben ser similares en tamaño y forma.

Las corrugaciones deben estar colocadas de manera que formen un ángulo no menor de 45º con respecto al eje de la varilla, y en direcciones encontradas en lados opuestos.

6.3.2 Espaciamiento, altura y separación entre extremos.

La longitud total de las corrugaciones debe ser tal que la separación entre los extremos de las mismas, sobre lados opuestos de la varilla, no sea mayor de 12,5% de su perímetro nominal. Cuando los extremos de las corrugaciones terminen en una costilla longitudinal, el ancho de la costilla debe considerarse como tal separación. La suma total entre los extremos de las corrugaciones no debe exceder de 25% del perímetro nominal.

Cuando existan más de dos costillas longitudinales, el ancho total de todas no debe exceder del 25% del perímetro nominal de la varilla. Este perímetro debe ser el que se indica en la tabla 2.

Tabla 2.- Número de designación, masa y dimensiones nominales

Número de Masa nominal Dimensiones nominales

designación

Diámetro Area de la sección Perímetro

kg/m transversal

mm mm2 mm

2,5 0,388 7,9 49 24,8

3 0,560 9,5 71 29,8

4 0,994 12,7 127 39,9

5 1,552 15,9 198 50,0

6 2,235 19,0 285 60,0

7 3,042 22,2 388 69,7

8 3,973 25,4 507 79,8

9 5,033 28,6 642 89,8

10 6,225 31,8 794 99,9

11 7,503 34,9 957 109,8

12 8,938 38,1 1140 119,7

14 12,147 44,5 1552 139,6

18 20,076 57,2 2565 179,5

Notas:

a) El diámetro nominal de una varilla corrugada es equivalente al diámetro de una barra redonda lisa que tenga la misma masa nominal que la varilla corrugada.



b) En el Apéndice se presenta la tabla A1 que sustituirá a la actual cuando se adopte el sistema general de unidades de medida en la fabricación de varilla.

El espaciamiento, la altura y la separación entre extremos de las corrugaciones deben cumplir con los requisitos especificados en la tabla 3, para cada uno de los números de designación de las varillas corrugadas de acero para refuerzo de concreto.

Tabla 3.- Requisitos de corrugaciones

Número de Espaciamiento máximo Altura mínima Separación máxima entre

designación promedio promedio extremos de corrugaciones

(cuerda)


2,5 5,6 0,3 3,0

3 6,7 0,4 3,6

4 8,9 0,5 4,9

5 11,1 0,7 6,1

6 13,3 1,0 7,3

7 15,5 1,1 8,5

8 17,8 1,3 9,7

9 20,0 1,4 10,9

10 22,3 1,6 12,2

11 24,4 1,7 13,4

12 26,7 1,9 14,6

14 31,2 2,2 17,5

18 40,0 2,6 22,5

Nota: En el Apéndice se presenta la tabla A2 que sustituirá a la actual cuando se adopte el sistema general de unidades de medida en la fabricación de varilla.

6.3.3 Lo indicado en los puntos 6.3.1 y 6.3.2 debe verificarse de acuerdo con los métodos establecidos en el punto 8.2.

6.4 Masa.

6.4.1 Las tolerancias en masa no deben exceder los límites indicados a continuación:

Diámetros de las varillas en Por ciento en el lote Por ciento en varillas

milímetros individuales

Todos ± 3,5 ± 6

Nota: Para la aplicación de estos valores, deben usarse las masas nominales especificadas en la tabla 2.

6.4.2 La tolerancia en masa de la varilla corrugada, debe verificarse de acuerdo con los métodos de prueba establecidos en el punto 8.3.

6.5 Requisitos mecánicos.

6.5.1 Tensión.

La varilla corrugada debe cumplir con los requisitos especificados en las tablas 4 y 5, conforme a cada grado.

Tabla 4.- Requisitos de tensión grados 300, 400 y 500

Requisitos Grado 300 (a) Grado 400 Grado 500 (b)

Resistencia a la tensión 500 (51) 600 (61) 700 (71)

mínima, en MPa (kgf/mm2)

Esfuerzo de fluencia 300 (31) 400 (41) 500 (51)

mínimo, en MPa (kgf/mm2)

Alargamiento en 200 mm

mínimo por ciento:

Varilla número:

2,5 9

3 11 9


4,5 y 6 12 9

7 8


8 8

9 7


10 7

11 y 12 7 6

14, 16 y 18 7 6

Además, para todos los grados el promedio del esfuerzo de fluencia determinado de la prueba de dos probetas, provenientes de una misma colada o lote, debe ser igual o mayor al esfuerzo de fluencia especificado más 10 MPa (1,02 kgf/mm2).

Además de los requisitos de tensión especificados, la relación entre la resistencia a la tensión y el esfuerzo de fluencia determinadas no debe ser menor de 1,25.

Tabla 5.- Requisitos de tensión grado 400 baja aleación

Requisitos Grado 400 baja aleación

Resistencia a la tensión mínima, en MPa (kgf/mm2) 550 (56)

Esfuerzo de fluencia mínimo, en MPa o intervalo (kgf/mm2) 400 (41)

540 (55)


Alargamiento en 200 mm, mínimo por ciento varilla número:

2,5


3 14

4,5 y 6 14

7 12

8 12


9 12

10 12


11 y 12 12

14, 16 y 18 10

6.5.2 Doblado.

Las probetas de varilla corrugada con números de designación del 2.5 al 12 deben doblarse alrededor de un mandril a 180º y las del número 14 al 18 a 90º, sin agrietarse en la parte exterior de la zona doblada. Los diámetros de mandril para la prueba de doblado se especifican en la tabla 6.

Las probetas de la varilla de acero grado 400 baja aleación, en todos sus números de designación deben doblarse a 180º, sin agrietarse en la zona doblada.

Tabla 6.- Requisito de doblado

Número de designación Diámetro del mandril para prueba de doblado

Grado 300 Grado 400 Grado 500 Grado 400 baja

aleación

2,5 3,5 d 3 d

3,4,5 3,5 d 3,5 d 3 d

6 5 d 5 d 4 d

7 y 8 5 d 4 d

9 y 10 7 d 6 d

11 y 12 7 d 7 d 6 d

14, 16 y 18 9 d 9 d 8 d

6.5.3 Los requisitos señalados en las tablas 4 y 5 deben verificarse de acuerdo con los métodos de prueba establecidos en el punto 8.4.

6.6 Requisitos sobre acabados que afectan las propiedades mecánicas.

6.6.1 No deben ser causa de rechazo la presencia en la superficie de: escamas, irregularidades u óxido, siempre y cuando desaparezcan mediante la limpieza manual con un cepillo de alambre y la probeta así cepillada, cumpla con los requisitos dimensionales y mecánicos especificados en las tablas 2 a la 5.

6.6.2 Imperfecciones superficiales diferentes de las especificadas en 6.6.1 deben considerarse perjudiciales, cuando las contiene la probeta y ésta no cumple ya sea con los requisitos de tensión o doblado contenidos en las tablas 4, 5 y 6.

6.7 Soldabilidad.

6.7.1 Grados 300, 400 y 500.

La varilla corrugada grados 300, 400 y 500 puede soldarse si se satisfacen los requisitos establecidos en la Norma NMX-H-121-1988.

6.7.2 Grado 400 baja aleación.

Para facilitar los procedimientos de soldadura, esta Norma impone restricciones a la composición química (ver 6.1) y al carbono equivalente (ver 6.1.3.1) en el grado 400 baja aleación.

6.8 Cumplimiento de especificaciones.

6.8.1 Las varillas corrugadas que se marquen, según el punto 9.1, con algunos de los grados señalados en las tablas 4 y 5 de esta Norma que al aplicarles los métodos de prueba señalados en el punto 8, no cumplan con los requisitos establecidos en los puntos 6.1 al 6.6, no deben comercializarse por ningún motivo, como varilla corrugada de un grado inferior.

7. Muestreo

7.1 Análisis químico.

7.1.1 La muestra para análisis de la composición química puede tomarse del producto terminado que represente cada colada de acero, de la materia prima utilizada en el molino laminador que produce la varilla, o de la colada del acero en muestras tomadas de preferencia durante el vaciado del mismo.

7.1.2 Debe tomarse como mínimo una muestra por cada 40 toneladas métricas o fracción.

7.2 Dimensiones, corrugaciones y masa.

7.2.1 Para que las determinaciones de los requisitos dimensionales, de corrugación y masa de las muestras sean representativas, las mediciones deben efectuarse como mínimo sobre una varilla por cada veinticinco toneladas métricas o fracción.

7.3 Requisitos mecánicos.

7.3.1 Deben efectuarse como mínimo dos pruebas de tensión y una de doblado por cada diámetro de varilla proveniente de una colada o lote, o por cada veinticinco toneladas métricas o fracción, cuando la colada excede de 25 toneladas.

7.3.2 Repetición de pruebas.

7.3.2.1 Debe permitirse repetir la prueba, si cualquier probeta utilizada en las pruebas de tensión presenta valores menores a los especificados y además la fractura se presenta fuera del tercio medio de la longitud libre entre mordazas.

7.3.2.2 Si los resultados de la prueba de tensión no cumplen con los requisitos mínimos especificados en 6.5 y en las tablas 4 y 5, pero no difieren en más de 14 MPa (1,4 kgf/mm2) de la resistencia a la tensión requerida, ni en más de 7 MPa (0,7 kgf/mm2) del esfuerzo de fluencia requerido, ni más de dos unidades porcentuales en el alargamiento de los valores indicados en las tablas 4 y 5, se permite repetir la prueba en dos probetas tomadas al azar del mismo lote. Si los resultados de esta repetición de pruebas cumplen con lo especificado, debe aceptarse el lote.

7.3.2.3 Si los resultados de la prueba de doblado no cumplen con los requisitos establecidos, por razones que no sean causas mecánicas o defectos de la probeta como se indica en 7.3.2.4, se permite repetir la prueba en dos probetas tomadas al azar del mismo lote.

7.3.2.4 Si en el ensayo de la probeta se presentan problemas relacionados con el equipo de prueba, preparación inadecuada o defectos en la probeta, ésta debe descartarse y sustituirse por otra del mismo tamaño y de la misma colada o lote.

8. Métodos de prueba

8.1 Composición química.

8.1.1 Los métodos de prueba que deben emplearse para determinar la composición química se indican en la Norma NMX-B-1-1988.

8.2 Dimensiones.

8.2.1 Deben realizarse las siguientes mediciones, en una probeta que tenga como mínimo 0,50 m de longitud.

8.2.1.1 Espaciamiento entre corrugaciones.

8.2.1.2 Altura de corrugación.

8.2.1.3 Separación entre extremos de corrugaciones.

8.2.2 Aparatos y equipo.

8.2.2.1 Escala o flexómetro, con aproximación de 1 mm.

8.2.2.2 Vernier, con aproximación de 0,1 mm.

8.2.3 Procedimiento.

8.2.3.1 Espaciamiento entre corrugaciones.

El espaciamiento medio de las corrugaciones transversales debe determinarse dividiendo la distancia centro a centro entre dos corrugaciones, medida sobre el eje longitudinal de la varilla, entre el número de espacios comprendidos en dicha longitud. El número de espacios debe ser no menor que 5, ver figura 1.

En el caso de varillas con corrugaciones en dos direcciones en la misma cara, la longitud medida debe dividirse entre el doble del número de espacios, ver figura 2.

La medición del espaciamiento debe efectuarse sobre una zona de las varillas que no incluya marcas, símbolos, letras o números.

8.2.3.2 Altura de corrugación.

La altura media de las corrugaciones debe determinarse a partir de mediciones realizadas en no menos de una corrugación por cara; las determinaciones deben basarse en tres mediciones por corrugación, una al centro y las otras dos en puntos a la cuarta parte de su longitud total.

8.2.3.3 Separación entre extremos de corrugaciones.

Se utiliza el vernier para medir la separación entre extremos de corrugaciones, ver figura 1.


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8.3 Masa unitaria.

8.3.1 La masa unitaria debe determinarse en kg/m.

8.3.2 Aparatos y equipo.

8.3.2.1 Balanza o báscula.

Debe emplearse una balanza o báscula con capacidad mínima de 20 kg con aproximaciones de 1 g. Su construcción debe ser tal que permita pesar muestras de 0,50 m a 1,00 m de varilla.

8.3.2.2 Instrumento de medición.

Flexómetro, escala o regla con divisiones de 1 mm y longitud de 1 m como mínimo.

8.3.3 Método para determinar la masa.

La probeta obtenida se limpia para eliminar cualquier sustancia extraña. Se mide la longitud en mm en tres posiciones diferentes y se anotan los resultados obtenidos, los cuales no deben diferir entre sí en más de 1 mm. Se coloca la probeta en la balanza o báscula y se registra su masa en kilogramos. Se divide la masa obtenida entre la longitud promedio de la muestra y el resultado se registra en kg/m.

8.4 Pruebas mecánicas.

8.4.1 Las mediciones por efectuar son las siguientes:

a) Esfuerzo de fluencia.

b) Resistencia a la tensión.

c) Alargamiento.

d) Doblado.

8.4.2 Los métodos de prueba para determinar los valores de las propiedades de tensión deben efectuarse conforme a lo indicado en la Norma NMX-B-172-1988.

8.4.3 Probetas.

8.4.3.1 Las probetas para la prueba de tensión deben ser de la sección completa del material en su condición de laminado en caliente. La longitud calibrada de las probetas debe ser de 200 mm.

Las determinaciones de los esfuerzos deben basarse en las áreas nominales de las secciones transversales de la varilla, indicadas en la tabla 2.

8.4.3.2 Las probetas de doblado deben ser de sección completa en su condición de laminado en caliente.

8.4.4 Prueba de tensión.

8.4.4.1 Esfuerzo de fluencia y resistencia a tensión.

El esfuerzo de fluencia debe determinarse por uno de los siguientes métodos.

a) Método de detención de la aguja indicadora o del lector digital de la máquina de prueba.

b) Cuando el acero no tenga esfuerzo de fluencia definido, la fluencia convencional debe determinarse con base en el alargamiento bajo carga, usando un diagrama esfuerzo-deformación unitaria o un extensómetro.

Esta prueba debe efectuarse conforme a lo indicado en la Norma NMX-B-172-1988. La deformación unitaria bajo carga debe ser de 0,5% para los grados 300 y 400 y de 0,35% para el grado 500.

Puede usarse cualquier velocidad de prueba razonable hasta la mitad del esfuerzo de fluencia especificado, después la velocidad de separación de los cabezales se ajusta de manera que no exceda de 13 mm/min. Se debe mantener esta velocidad mientras la probeta fluya. Al alcanzar la resistencia a la tensión, la velocidad de separación de los cabezales no debe exceder de 102 mm/min. En todos los casos la velocidad mínima de la prueba no debe ser menor de 1/10 de la máxima velocidad especificada para determinar el esfuerzo de fluencia y la resistencia a la tensión, respectivamente.

8.4.5 Prueba de doblado.

Esta prueba debe efectuarse conforme a lo indicado en la Norma NMX-B-113-1981 empleando probetas de suficiente longitud para asegurar un doblado libre. La prueba debe cumplir con lo siguiente:

a) Una aplicación continua y uniforme de la fuerza durante toda la operación de doblado.

b) Movimiento sin restricción de la probeta, en los puntos de contacto con el dispositivo de doblado, alrededor de un mandril con rotación libre.

c) La probeta debe estar en contacto con el mandril durante toda la operación de doblado.

d) El doblado debe realizarse hasta que uno de los extremos de la probeta forme con el otro extremo, el ángulo especificado en 6.5.2.

e) La prueba debe realizarse a temperatura ambiente y en ningún caso, a menos de 289 K (16 ºC).

9. Información

9.1 Marcado.

9.1.1 El marcado de las varillas corrugadas debe hacerse por el fabricante en lugar visible, con un espaciamiento máximo entre marca y marca de 2,00 m, conforme a lo indicado en 9.1.2.

9.1.2 Las varillas corrugadas suministradas conforme a esta Norma deben marcarse en un solo lado con los siguientes elementos realzados y en el orden en que se indica:

a) Identificación del fabricante con letra(s) y/o símbolo(s).

b) Número correspondiente a la designación de la varilla según la tabla 1.

c) Correspondencia con esta Norma obligatoria, con la letra "N".

d) Identificación del grado de la varilla. Puede utilizarse cualquiera de las dos opciones siguientes:

d1) Con números arábigos, 300, 400 o 500, según el grado de la varilla.

d2) Para el grado 400 puede utilizarse una línea continua longitudinal a lo largo de cinco espacios, y para el grado 500 dos líneas continuas longitudinales a lo largo de cinco espacios.

e) La letra W cuando se trate de varilla de baja aleación.

f) País de origen, cuando se trate de importación. Esta identificación puede marcarse en cualquiera de los dos lados de la varilla.

9.2 Embalaje.

El tipo de embalaje debe acordarse entre fabricante y comprador, para este caso puede emplearse lo especificado en la Norma NMX-B-473.

9.3 Identificación.

Cada lote debe separarse adecuadamente y etiquetarse con el número de colada o de prueba.

APENDICE “A”

Tabla A1.- Número de designación, masa y dimensiones nominales en el sistema internacional de unidades.

Número de Masa nominal Dimensiones nominales

designación

Diámetro Area de la sección Perímetro

transversal

kg/m mm mm2 mm

8 0,393 8,0 50 25,1

9 0,550 9,4 70 29,7

10 0,785 11,3 100 35,5

15 1,570 16,0 200 50,1

20 2,355 19,5 300 61,4

25 3,925 25,2 500 79,3

30 5,495 29,9 700 93,8

35 7,850 35,7 1000 112,1

45 11,775 43,7 1500 137,3

55 19,625 56,4 2500 177,2

Tabla A2.- Requisitos de corrugaciones en el sistema internacional de unidades

Dimensiones en milímetros

Número de Espaciamiento Altura mínima Separación máxima entre

designación máximo promedio promedio extremos de corrugaciones

cuerda: 12,5% del perímetro

nominal

8 5,6 0,3 3,1



9 6,7 0,4 3,7

10 7,9 0,45 4,4

16 11,2 0,72 6,3

20 13,6 0,98 7,7

25 17,6 1,26 9,9

30 20,9 1,48 11,7

35 25,0 1,79 14,0

45 30,6 2,20 17,2

55 39,4 2,55 22,2

Tabla A3.- Requisitos de tensión en el sistema general de unidades

Requisitos Grado 300 (a) Grado 400 Grado 500 (b) Grado 400 baja

aleación


Resistencia a la tensión 500 (51) 600 (61) 700 (71) 550 (56)

mínima en MPa

(kgf/mm2)

Esfuerzo de fluencia 300 (31) 400 (41) 500 (51) 400 (41)

mínimo en MPa

(kgf/mm2)

Esfuerzo de fluencia 540 (55)

máxima en MPa -- -- -- -- -- -- -- -- --

(kgf/mm2)

Alargamiento en 200

mm mínimo por ciento -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

Varilla número 8 -- -- -- 9 -- -- -- 14

9 11 9 -- -- -- 14

10 12 9 -- -- -- 14

15 12 9 -- -- -- 14

20 12 9 -- -- -- 14

25 -- -- -- 8 -- -- -- 12

30 -- -- -- 7 -- -- -- 12

35 -- -- -- 7 6 12

45 -- -- -- 7 6 10

55 -- -- -- 7 6 10

Tabla A4.- Requisitos de doblado en el sistema internacional de unidades

Número de Grado 300 (a) Grado 400 Grado 500 (b) Grado 400

designación baja

aleación

8 -- -- -- 3,5 d -- -- -- 3 d

9 3,5 d 3,5 d -- -- -- 3 d

10 3,5 d 3,5 d -- -- -- 3 d

15 3,5 d 3,5 d -- -- -- 3 d

20 5 d 5 d -- -- -- 4 d

25 -- -- -- 5 d -- -- -- 4 d

30 -- -- -- 7 d -- -- -- 6 d

35 -- -- -- 7 d 7 d 6 d

45 -- -- -- 9 d 9 d 8 d

55 -- -- -- 9 d 9 d 8 d

APENDICE “B”

Las unidades kgf/cm2 están en desuso con base a la NOM-008-SCFI-1993; en el cuerpo de esta NOM aparecen entre paréntesis sólo para fines prácticos, ya que las unidades para presión que deben emplearse son pascales “Pa”.

11. Bibliografía

ASTM-A-615-92b Deformed and plain billet-steel bars for concrete reinforcement.

ASTM-A-706-92b Specification for low-alloy steel deformed bars for concrete reinforcement.

C. J. Mendoza, E. Sánchez, J.L. Nieves "Variación de la resistencia del acero de refuerzo", Instituto de Ingeniería, UNAM, septiembre 1973.

C. J. Mendoza, J.L. Mora, E. Aquillón "Estudio estadístico de las propiedades físicas del acero de refuerzo", Instituto de Ingeniería, UNAM, octubre 1975.

J.M. Villanueva, R. Meli "Estudio estadístico de las propiedades de materiales y estructuras en el Distrito Federal. II Análisis estadístico de propiedades mecánicas de los aceros de refuerzo producidos en México", Instituto de Ingeniería, UNAM, diciembre 1984.

12. Concordancia con normas internacionales

Esta Norma no concuerda con ninguna norma internacional sobre varilla, por no existir referencia alguna al momento de su elaboración.

Atentamente

Sufragio Efectivo. No Reelección.

México, D.F., a 12 de noviembre de 1996.- La Directora General de Normas, Carmen Quintanilla Madero.- Rúbrica.



Equipo de Habilitado
Dobladora Cortadora De Varillas







Capacidad :

Varilla de D10, D13.

Potencia:

285 W.

Velocidad:

0-16 rpm.

Largo:

430 x 197 x 606 mm.

    

Anclajes, ganchos y bastones

El acero de refuerzo deberá colocarse de acuerdo con lo indicado en el proyecto, tomando en cuenta lo siguiente: La separación libre entre varillas paralelas de una capa será igual al diámetro de las mismas o 1.3 veces el tamaño del agregado grueso, pero en ningún caso menor de 2.5 centímetros.

Cuando el refuerzo paralelo se coloque en dos o más capas, las varillas de las capas superiores deberán colocarse directamente arriba de las que están en las capas inferiores, con una distancia libre entre dichas capas no menor de 2.5 centímetros.
En muros y losas, exceptuando losas nervadas, la separación del refuerzo principal no será mayor que tres veces el espesor del muro o de la losa, ni mayor de 45 centímetros.
En los elementos que van a estar en compresión con refuerzo heliciodal y anillos, la distancia libre entre varillas longitudinales no será menor que una y media veces el diámetro nominal de la varilla ni menor de 4 centímetros.

Los paquetes de varillas no deberán constar de más de cuatro unidades, dispuestas en forma cuadrada, o triangular para el caso de tres varillas.

Los paquetes deberán estar sujetos con anillos de alambre: los ganchos y dobleces de las varillas individuales se localizarán alternados y los cortes se espaciarán por lo menos 40 diámetros de la varilla.
Las varillas mayores del número 11 no deberán colocarse en paquetes, en vigas o trabes. Todas las varillas de refuerzo deberán ser recubiertas con los espesores de concreto especificados en los planos estructurales, o en su defecto los siguientes:
Concreto colado en el lugar recubrimiento mínimo

En muros o losas, excepto en nervaduras, la separación mínima del refuerzo por contracción o temperatura será de cinco veces el espesor de la pieza, pero no mayor de 45 centímetros.

Los cruceros de varillas no se fijarán con puntos de soldadura, a menos que esta operación esté controlada por personal calificado.

Figura 7.3 Traslapes de varilla. Cuando el largo de la varilla no alcanza para ponerla de una sola pieza, puede añadirse otra varilla, cuidando de que traslapen como mínimo 40 cm.


Los empalmes, cuando sean autorizados, serán de dos tipos: traslapados o soldados a tope y deberá usarse el tipo que fije el proyecto. Salvo indicación de lo contrario, en la misma sección no se permitirá empalmar más de 50% de las varillas de refuerzo, de acuerdo con lo siguiente:
Acero para traslaparse

Deberán traslaparse varillas mayores del No. 8, excepto en zapatas o cuando sea refuerzo de columnas en donde no se presente tensión, en estos casos se traslaparán espigas de menor diámetro ancladas en las zapatas, con las longitudes de traslape correspondientes.

Las varillas traslapadas sin contacto entre sí, en elementos sujetos a flexión, no deberán separase más de 0.20 de la longitud de traslape ni más de 15 centímetros.

La longitud de traslape de los paquetes de varilla será la correspondiente al diámetro individual de las varillas del paquete, incrementado en 20%para paquetes de tres varillas y 33% para paquetes de cuatro varillas. Dentro de un paquete, las varillas que lo forman no deben traslaparse entre sí.


Cuando el proyecto no fija otra cosa, los traslapes tendrán una longitud de 40 veces el diámetro o lado, para varillas corrugadas; y de 60 veces el diámetro o lado para varilla lisa. Se colocarán en los puntos de menor esfuerzo de tensión, no se harán traslapes en lugares donde la sección no permita una separación mínima libre de 1x1/2 veces el tamaño máximo del agregado grueso, entre el empalme y la varilla más próxima. Salvo que el proyecto indique lo contrario, los traslapes de varilla en líneas contiguas tanto en elementos verticales como horizontales se harán en forma tal que en ningún caso queden alineados.
Malla electrosoldada

Para este tipo de refuerzo se tomará en cuenta lo indicado, para las varillas lisas y corrugadas además de lo siguiente:el alambre que forma la malla deberá estar libre de defectos, ser de calibre uniforme estar soldado en todos los puntos de intersección y no tener grasa o aceite.

La malla deberá ser del calibre y abertura indicados en el plano del proyecto.

Solo se permitirán cambios en el calibre del alambre así como en la abertura de la malla con la autorización correspondiente.

No se permitirá el empleo de pedacería o desperdicios de malla, y el largo de ésta deberá ser tres veces su ancho.

En caso de existir traslapes, estos deberán ser de 19 cm como mínimo, debiendo hacerse sin doblar las mallas, sujetándolas por medio de alambre entre una y otra malla. La colocación de la malla como refuerzo en elementos horizontales, se deberá hacer amarrando los tramos de la misma con alambre recocido, colocándose silletas de apoyo para obtener el recubrimiento necesario de acuerdo con el proyecto.



Para dar por terminado el armado y colocación del acero de refuerzo, se verificarán sus dimensiones, separación, sujeción, forma y posición, de acuerdo con lo indicado en el proyecto según lo siguiente:

• Medición. En varilla lisa o corrugada, la unidad de medición será la tonelada, medida según proyecto.

• Malla electrosoldada. La unidad de medición será el metro cuadrado medido según proyecto.


Uniones y conexiones estructurales

El acero deberá estar limpio de aceite y/o grasas, escamas, grietas, golpes o deformaciones de la sección. Deberá corresponder al tipo, grado y número indicado en los planos del proyecto autorizados. Todo el acero deberá estar sujeto con amarres de alambre recocido o con el tipo de sujeción que se especifique. Los separadores para dar recubrimiento a la varilla deberán ser cubos de concreto o mortero, o concreto y silletas de acero o asbesto.

Adicionalmente al refuerzo principal que marcan los planos, se dejarán en el armado de muros, columnas, trabes, contratrabes y losas, las anclas necesarias que correspondan a dalas, cerramientos y castillos, cuando estos elementos estén indicados en el proyecto.

Cuando así lo señale el proyecto, se harán ganchos en el extremo de las varillas; el término gancho estándar se empleará para designar:


• En refuerzo principal:

 Una vuelta semicircular más una extensión de por lo menos cuatro diámetros de la varilla, pero no menor de 65 milímetros en el extremo libre de la varilla o:

- Una vuelta de 90 grados más una extensión de por lo

menos 12 diámetros de la varilla en el extremo libre.


• Para anclajes de estribos y anillos:

- Una vuelta de 90 grados o de 135 grados más una extensión de por lo menos seis diámetros de la varilla, pero no menor de 65 milímetros en el extremo libre de la varilla.


El diámetro del doblez para ganchos estándar, medido en su cara interior, no será menor que los valores siguientes:


Para ganchos de 180 grados en varillas del No. 3 al No. 11 y grado 30, el diámetro mínimo será de cinco veces el diámetro de la varilla.

El diámetro del doblez para ganchos y dobleces no estándar (usados en estribos y anillos), medido en su interior, será mayor de 40 milímetros para varillas del No. 3, 50 milímetros para el No. 4 y 65 milímetros para el No. 5.


Los dobleces para las varillas de número mayor tendrán diámetros en su cara interior, no mayores que los indicados anteriormente.
Doblado. Las varillas se doblarán en frío. Se observará que el doblez de la varilla no produzca fisuramiento, laminación o desprendimientos superficiales.


Anclajes
El anclaje de las varillas en el concreto se realiza a través de las corrugaciones de ésta. Dependiendo del diámetro de la varilla se dará una mayor o menor longitud en el extremo de la varilla para garantizar un anclaje correcto. Como una regla práctica puede tomarse esta longitud como 40 veces el diámetro de la varilla (véase figura 11-33).

Cuando una varilla se ancla en algún elemento de concreto, esto se hace a través de una varilla en escuadra, la cual deberá medir 40 diámetros de la varilla anclada medido desde la superficie del concreto donde se ancla (figura 11-31).
Si el elemento de concreto donde quiere anclarse la varilla no tiene las dimensiones suficientes para alojar la escuadra de 40 diámetros, será necesario doblar la varilla en forma de gancho y colocar un pasador en ese gancho (véase tabla de dimensiones de gancho).

El pasador no es otra cosa que un pedazo de varilla, generalmente de desperdicio, que se coloca en forma perpendicular al gancho (figura 11-32).







Estribos




Los estribos se dispondrán de tal forma que cada varilla esquinera y cada varilla longitudinal alternada tengan un soporte lateral proporcionado por la esquina de un estribo cerrado cuyo ángulo comprendido (ángulo interior) no supere los 135° . Ninguna varilla longitudinal deberá estar separada más de 15 cm libres a cualquier lado de una varilla lateralmente soportada.



En zonas sísmicas, los estribos deberán colocarse con un espaciamiento no mayor que d/2, 16 diámetros de la varilla longitudinal, 48 diámetros de la varilla del estribo, el que sea menor, en toda la longitud del miembro.

En zonas sísmicas, en los extremos de las columnas (en su unión con vigas u otros elementos estructurales) deberá colocarse un refuerzo transversal especial conformado por estribos laterales cerrados de confinamiento y ocasionalmente por grapas suplementarias adicionales a los estribos, si fueran necesarias, hasta una distancia de 1/6 de su altura libre, el doble de la mayor dimensión de la sección transversal de la columna, o 50 cm, la que sea mayor. El primer estribo medido desde la cara de la viga (o el elemento transversal a la columna) debe estar ubicado a lo sumo a la mitad del espaciamiento del refuerzo transversal especial o a 5 cm, el que sea menor.

El espaciamiento del refuerzo transversal especial no podrá ser mayor que d/4, 8 diámetros de la varilla longitudinal, 24 diámetros de la varilla del estribo cerrado, o 30 cm, el que sea menor.





El refuerzo transversal especial rectangular podrá ser el requerido para resistir las fuerzas cortantes y momentos torsores, pero al menos deberá ser la mayor de las dos expresiones que se establecen a continuación:





Donde:


Ash: área total del refuerzo transversal

Ag: área total de la sección transversal de la columna

Ach: área del núcleo rectangular de una columna medida entre las caras exteriores de un estribo cerrado

hc: dimensión mayor del núcleo de una columna rectangular con estribos

sh: espaciamiento centro a centro de los estribos cerrados
 

CARACTERISTICAS DEL REFUERZO LATERAL EN COLUMNAS ZUNCHADAS:

El refuerzo lateral en columnas zunchadas consistirá en espirales continuas espaciadas regularmente, firmemente colocadas y alineadas mediante espaciadores verticales. Los zunchos tendrán un diámetro mínimo de varilla de 8 mm.



El refuerzo lateral deberá ser capaz de resistir las fuerzas cortantes y los momentos torsores actuantes.

La relación volumétrica del refuerzo en espiral r s deberá cumplir con los siguientes valores mínimos:

Se requieren al menos 2 espaciadores por ramal de hélice para espirales de un diámetro del zuncho menor a 50 cm; se requieren 3 espaciadores por ramal (por cada aro de la espiral) para diámetros de 50 a 75 cm; y se requieren 4 espaciadores por ramal para diámetros superiores a 75 cm.

Cuando los diámetros de las varillas de las espirales sean de 14 mm. o más, se requieren 3 espaciadores para espirales de 60 cm o menos de diámetro; y se requieren 4 espaciadores para espirales de más de 60 cm. de diámetro.

El anclaje del refuerzo espiral debe ser provisto por al menos 1.5 vueltas del helicoide. El zuncho deberá extenderse desde la parte superior del plinto o de la losa, hasta el refuerzo inferior de los elementos soportados superiores (columna o losa), debiendo añadirse el anclaje correspondiente.

El traslape de dos varillas del refuerzo espiral debe ser de 48 diámetros de la varilla del helicoide, pero nunca menos de 30 cm. También se puede conseguir la continuidad entre dos varillas del zuncho mediante soldaduras apropiadas.


Traslapes, uniones y soldadura

La estructura real de un edificio se construye por partes. Sin embargo, un aspecto importantísimo de la técnica de construcción es lograr el comportamiento monolítico de la estructura acabada. Así como es imposible colar toda la estructura de concreto de manera continua, así las uniones de las varillas son inevitables.

La unión de varillas puede hacerse de manera mecánica, con varios tipos de traslapes o abrazaderas, o por soldadura. Cuando se unen varillas delgadas se recurre frecuentemente al traslape, que usan mucho los albañiles en construcciones pequeñas. En edificios grandes se emplean las varillas más gruesas que, como la técnica indica, ya no pueden traslaparse y se unen con mucha frecuencia mediante la soldadura de arco eléctrico.

La soldadura de arco eléctrico consiste en unir dos piezas de acero con acero fundido producido por el flujo de una enorme corriente eléctrica a través de una varilla llamada electrodo, como se indica en, la figura A. El paso de la corriente eléctrica por las piezas que se sueldan produce la fusión de varios milímetros de la superficie.

Al enfriarse y solidificarse el material de aporte y de la superficie de las piezas, éstas quedan unidas.

 

 

Figura A. Proceso de soldadura con acero eléctrico. El flujo de una enorme corriente eléctrica produce la fusión de la punta del electrodo y de la superficie de las piezas. El recubrimiento del electrodo ayuda a generar una atmósfera y una escoria que protegen al metal líquido de la oxidación y de otros agentes externos.



 

Los electrodos consisten en una varilla delgada de acero de bajo carbono recubierta con una mezcla de compuestos que sirven para estabilizar el arco eléctrico, generar una atmósfera protectora que evite la formación de óxidos y nitruros, promover la formación de una escoria también protectora y, en algunos casos, proveer de elementos de aleación. Entre los materiales que se utilizan para fabricar el recubrimiento destacan el rutilo (que es el óxido de titanio), el carbonato de calcio, la fluorita, el acetato de celulosa, algunos silicatos, arcillas, polvos de hierro y manganeso, y la mica.

Durante la elaboración de una soldadura ocurren muchas reacciones químicas y transformaciones en la estructura del acero, cuya combinación determina el éxito o fracaso de una soldadura. La experiencia acumulada de muchos años y la síntesis de muchas investigaciones han conducido al establecimiento de rutinas que deben observarse:

a) Conocer la composición química de los aceros que se van a soldar. La soldabilidad del acero es muy susceptible al contenido de carbono. Los aceros de bajo carbono, (con menos del 0.25%) se sueldan con alta probabilidad de éxito. Los aceros de medio carbono (0.3 a 0.45%, C) y alto carbono (0.5 a 1.4% C ) tienen alto riesgo de agrietamiento y requieren cuidados especiales. La formación de estructuras frágiles como la martensita, causada por los cambios de temperatura al soldar, son más probables en la medida en que el contenido de carbono aumenta.

b) Las piezas que se van a soldar deben tener, cortes (como los que se indican en la figura B). Además, en el momento de la soldadura, las superficies deben estar limpias y libres de óxidos.

 

 

Figura B. Cortes de biseles en varillas de grueso calibre que sirven para ampliar la superficie de amarre durante la soldadura.



 

c) Los electrodos deben seleccionarse adecuadamente para que la resistencia de la soldadura concuerde con la de la varilla. Además, deben utilizarse con mucho cuidado. La humedad penetra fácilmente en el recubrimiento de los electrodos y propicia la entrada del hidrógeno durante la soldadura. El hidrógeno fragiliza el acero. Para evitar este problema los electrodos vienen de fábrica empacados en bolsas de plástico selladas. Cuando la bolsa se abre, los electrodos se exponen a la humedad ambiente y se deben utilizar en las próximas dos o tres horas. Si no es así, los electrodos se deben llevar a un horno secador. Las manchas de grasa y las despostilladuras también degradan los electrodos.

d) Certificar la calificación profesional de los soldadores. La soldadura requiere de una gran destreza, visual y manual, y de un cúmulo de conocimientos. Es además una actividad de alto riesgo profesional donde el deterioro de órganos como los ojos y los pulmones debe evitarse al máximo. Los ojos se dañan severamente con la radiación luminosa que produce el arco eléctrico y por eso se usa el filtro de luz que lleva el casco del soldador en la mirilla. Los pulmones se exponen a los gases tóxicos que se desprenden, el bióxido de nitrógeno y el ozono, entre otros.

e) Supervisar continuamente el proceso de soldadura. Al inicio de cada obra conviene que se hagan varias soldaduras de ensayo que se verifiquen con pruebas de tensión hasta la ruptura. La soldadura tiene que ser de resistencia suficiente para que la ruptura de dos varillas soldadas ocurra fuera de una zona de unos diez centímetros alrededor de la unión. También debe ser posible hacer un doblez de 180° en la zona soldada sin que se rompa o se agriete. Cuando se sueldan varillas de diámetro mayor, lo mejor es hacer una radiografía de cada soldadura para asegurar la calidad.

Los aceros tienen la propiedad de endurecerse cuando se deforman. El caso del elástico es el más familiar. Un resorte, al irse estirando, se va volviendo más tenso. La tensión es proporcional a la elongación. En los mercados populares se experimenta este fenómeno en repetidas ocasiones al pesar las mercancías en las básculas de resorte. Cuando se carga la báscula, el resorte se alarga y se va tensando hasta que la fuerza de tensión, iguala al peso de la carga.

La deformación elástica no es muy relevante en el conformado de los metales porque desaparece cuando se retira la carga. Cuando una placa se deforma para hacer la defensa de un coche, se busca que cuando salga de la prensa ya no regrese a su forma original, es decir, que se haya deformado plásticamente.

Si un acero se deforma un poco, regresa a su forma original cuando se suelta. Sin embargo, si se deforma considerablemente ya no regresa a su forma, original. La deformación, sobrepasa el límite elástico y entra en la región plástica, que es de interés para el conformado mecánico.

Un método para aumentar la resistencia de la varilla consiste en torsionarla: en frío, es decir, la temperatura ambiente. Otro consiste en pasarla por unos rodillos acanalados, también en frío, de manera que, al salir; su diámetro se haya reducido. En ambos casos el acero se deforma plásticamente y su resistencia puede incrementarse de un 10% a un 40%, según el tipo de acero y la severidad de la deformación. Este proceso de endurecimiento se hace con ciertas precauciones. Si la torsión o la laminación son excesivas, el acero puede fracturarse o quedar muy frágil. Lo que hacen los fabricantes es determinar primero la deformación plástica total que aguanta su acero antes de romperse, y en su proceso aplican solamente de un 20% a un 50% de la deformación total. De esta manera el acero queda con una reserva dúctil.

El endurecimiento mecánico del acero de refuerzo tiene enormes ventajas económicas porque cuesta poco endurecerlo y ahorra cantidades importantes de acero en las obras. Además, el espectro de aplicaciones que tiene es muy amplio.

Como todos, los aceros endurecidos mecánicamente tienen limitaciones. Algunas de ellas aparecen cuando estos aceros se emplean en la construcción de componentes estructurales de edificios altos. Estos componentes requieren del uso de varillas de diámetro grande, de 32 a 38 mm, que muchas veces se unen por medio de la soldadura de arco eléctrico. Durante la soldadura de una de estas varillas, que con mayor propiedad deberían llamarse barras, la temperatura llega a varios cientos de grados en los alrededores del punto de unión. En la figura C se muestra una gráfica de la temperatura a una distancia de medio centímetro del punto donde se hace la soldadura como función del tiempo. Los máximos de la temperatura ocurren cuando el arco eléctrico se enciende y se deposita el material fundido; los mínimos se deben a que el soldador tiene que retirar el electrodo para mover la escoria con un cepillo metálico. La soldadura de una varilla toma más de dos horas y durante ese tiempo suele ocurrir un ablandamiento del acero por efecto del calentamiento. El endurecimiento mecánico del acero se degrada cuando se somete durante horas a calentamientos superiores a los 200°C.

 



 

Figura C. Ciclo térmico que sufre el acero a una distancia de medio centímetro del punto donde se aplica una soldadura. Los máximos de temperatura se generan cuanta está aplicándose el electrodo y los mínimos se dan cuando se limpia la escoria de la soldadura.






 

Figura D. (a) Fotografía de la unión de una varilla torcida enfrío (izquierda) con otra de manufactura común por laminado en caliente (derecha). El calentamiento durante la soldadura provocó el ablandamiento de una zona de la varilla torcida en frío. La dureza de la zona disminuye notablemente.


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