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La tasa mínima de refuerzo es la cantidad mínima de acero que se debe incrustar en un elemento de hormigón estructural para evitar fallas prematuras después de perder la resistencia a la tracción. Suprime grietas en elementos de hormigón con una proporción mínima de barras de refuerzo.
La relación máxima de barras de refuerzo es el área máxima de acero que se puede colocar en un elemento de hormigón, como una columna o una viga. En las vigas de hormigón armado, no es beneficioso proporcionar varillas de refuerzo adicionales sobre la relación máxima de varillas de refuerzo, ya que el hormigón se aplastará antes de que se alcance la resistencia total de las varillas de refuerzo.
Los derrumbes de estructuras de concreto son repentinos y no muestran signos de derrumbe. La tasa máxima de refuerzo asegura la economía de los elementos de hormigón y garantiza la seguridad contra la rotura por fragilidad del hormigón.
Finalmente, el área de refuerzo requerida del miembro de concreto diseñado no debe exceder la tasa de refuerzo máxima y debe ser menor que la tasa de refuerzo mínima. Por lo tanto, los miembros de ingeniería deben verificarse para cumplir con este requisito.
Tabla de contenido
Tasa mínima de refuerzo
El propósito de la tasa mínima de refuerzo es controlar el agrietamiento y prevenir fallas repentinas al hacer que el elemento sea lo suficientemente dúctil después de la pérdida de resistencia a la tracción del concreto debido al agrietamiento.
Los códigos de construcción de edificios, como ACI 318-19, prescriben relaciones mínimas de refuerzo para varios elementos de hormigón armado, como vigas y columnas.
1. Tasa mínima de refuerzo de la viga
En vigas de hormigón armado, si la resistencia a flexión de la sección fisurada es menor que el momento que previamente causó la fisuración de la sección no fisurada, la viga fallará sin mostrar daño al formarse la primera fisura por flexión.
Una tasa de refuerzo mínima, que se puede calcular utilizando la fórmula proporcionada por ACI 318-19, puede evitar la falla prematura de las vigas de concreto. El refuerzo mínimo de la viga se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
dónde:
asegundos, minutos: área mínima de acero, mm2
fc’: resistencia a la compresión del hormigón, MPa
fy: esfuerzo de fluencia del acero, MPa
bw: ancho del alma de la viga en T y ancho de la viga de la viga rectangular, mm
d: profundidad efectiva medida desde la fibra de compresión extrema del hormigón hasta el centro de la barra de refuerzo, mm
2. Tasa mínima de refuerzo de la losa
El área mínima reforzada de la losa es el refuerzo de temperatura y retracción instalado para controlar la retracción y el agrietamiento del concreto debido a los cambios de temperatura. No hay necesidad de tener áreas reforzadas más allá del refuerzo de temperatura y contracción.
As= ρbd Ecuación 2
As: refuerzo por retracción y temperatura, mm2
b: El ancho de la franja de losa considerada a efectos de diseño es de 1 m.
d: profundidad efectiva, mm
3. Proporción mínima de refuerzo para zapatas uniformes
La tasa mínima de refuerzo para zapatas uniformes es la misma que para losas. relación de refuerzo de temperatura y contracción.
4. Refuerzo mínimo de columna
Se requiere una relación mínima de refuerzo de columna para proporcionar resistencia a la flexión que puede ocurrir independientemente de los resultados del análisis. También es necesario reducir los efectos de la retracción y la fluencia del hormigón bajo tensión de compresión sostenida.
La tasa de refuerzo mínima de una columna evita que las barras de refuerzo cedan bajo cargas de servicio sostenidas. ACI 318-19 especifica una relación mínima de refuerzo longitudinal para columnas de 0,01 veces el área total de la columna.
5. Refuerzo mínimo para conexiones entre elementos colados in situ y cimentaciones
El área mínima de refuerzo a lo largo de la columna colada en el lugar o la interfaz del pedestal a la cimentación debe ser 0,005 veces el área total de los elementos de soporte.
Tasa de mejora máxima
La relación máxima de barras de refuerzo es el límite superior de la cantidad de acero que se puede poner en un elemento de hormigón. Esto se proporciona comúnmente por varias razones que se explican a continuación.
1. Tasa máxima de refuerzo de la viga
Se proporciona una tasa máxima de refuerzo de la viga para evitar el desconchado del hormigón, que es un modo de falla indeseable y está prevenido por el Código ACI. También evita el uso de un área de acero excesiva que no proporciona ningún beneficio real. Por lo tanto, ayuda a generar economía en el diseño de vigas de concreto.
Cuando una viga tiene una relación de refuerzo superior a la relación de refuerzo máxima, se denomina viga de hormigón sobrereforzado y, por lo general, no se comprime.
Una viga de hormigón sobrereforzada no se comprimirá antes de que se explote toda la resistencia potencial de la barra de refuerzo. La relación máxima de refuerzo de las vigas se puede calcular utilizando la Ecuación 3.
2. Tasa máxima de refuerzo de la columna
El refuerzo máximo se establece según ACI 318.19 para compactar correctamente el hormigón alrededor de la barra de refuerzo y garantizar que la columna diseñada sea similar a la muestra.
La relación máxima de refuerzo de una columna es 0,08 veces el área total de la columna. Aporta economía al diseño de columnas y evita el amontonamiento de acero que interfiere con la correcta colocación del hormigón.
En la práctica, se recomienda considerar una relación de refuerzo máxima de 0,04 veces el área total de la columna para evitar un refuerzo excesivo en los lugares de empalme de las barras de refuerzo.
Tasa mínima de refuerzo para cortante
Similar al refuerzo de flexión mínimo anterior, ACI 318-19 establece una relación de refuerzo mínima para cortante, como vigas.
1. Tasa mínima de refuerzo de cortante de la viga
Se debe proporcionar un área mínima de refuerzo para cortante en todas las áreas de la viga donde el cortante aplicado exceda la mitad de la resistencia de diseño al cortante del concreto.
Refuerzo mínimo a cortante (Aminutos) valor en la viga debe ser el mayor de:
av, minuto=0.062*fc’(0.5)*(bw*ciencia ficciónyt) Ecuación 4
aminutos=0.35*(bw*ciencia ficciónyt) Ecuación 5
dónde:
s: separación centro a centro de los estribos, mm
pedoyt: Límite elástico de la barra de estribo, MPa
2. Refuerzo longitudinal y transversal mínimo de muros colados in situ
Cortante aplicado en el plano (Vtú) es menor o igual al valor obtenido de la Ecuación 6, utilice los valores dados en la Tabla 1 como el refuerzo mínimo tanto en dirección longitudinal como transversal.
Sin embargo, el cortante aplicado en el plano (Vtú) es mayor que el valor obtenido de la Ecuación 6, entonces (ρt= 0.0025) y el valor de (ρℓ) es el máximo de 0.0025 y el resultado de la Ecuación 7.
dónde:
tiempow: altura total de la pared desde la base hasta la parte superior, mm
yow: longitud total de la pared, mm
Tabla-1: Refuerzo mínimo longitudinal y transversal de muros
Tipo de refuerzo sin pretensado | tamaño de barra/alambre | fy, MPa | Tasa mínima de refuerzo longitudinal ρℓ | lateral minimo tasa de refuerzoρt |
barra deformada | ≤ No.16 | 420 o más | 0.0012 | 0.0020 |
barra deformada | > No.16 | <420 | 0.0015 | 0.0025 |
Refuerzo de línea de soldadura | ≤ MW200 o MD200 | Cualquier | 0.0015 | 0.0025 |
Barra corrugada deformada o refuerzo de alambre soldado | Cualquier | Cualquier | 0.0012 | 0.0020 |
Preguntas más frecuentes
El refuerzo mínimo es el área más pequeña de acero que evita la falla dúctil prematura de la viga cuando el concreto pierde su resistencia a la tracción bajo carga.
1. Para evitar la falla repentina de la viga cuando la cubierta de concreto revienta y pierde su unión con el acero a tensión.
2. Para evitar la falla frágil por cortante que puede ocurrir sin el refuerzo de cortante
3. Previene la falla por tracción y las grietas internas de la viga debido a la contracción y la tensión térmica
4. Sostenga la barra de acero vertical en su lugar durante el vertido de hormigón.
El factor de refuerzo mínimo para las columnas es 0,01.
El área mínima reforzada de una columna es igual al área total de la columna multiplicada por 0,01.
Las losas de concreto se expanden y contraen con los cambios de temperatura. A medida que el concreto fresco se endurece y pierde humedad rápidamente, se contrae y estresa el concreto. La contracción y expansión del concreto pueden provocar grietas si no se tienen en cuenta durante el diseño.
Como tal, se proporcionan refuerzos de temperatura y contracción para controlar el agrietamiento debido a los cambios de temperatura y la contracción del concreto.
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