ANÁLISIS TÉCNICO, ECONÓMICO Y...
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ANÁLISIS TÉCNICO, ECONÓMICO Y CONSTRUCTIVO DEL USO DE EMPALMES MECÁNICOS ROSCADOS EN EDIFICACIONES AUTORES: DIEGO ARMANDO ALVIS FONSECA JHON ALEXANDER GUERRA BEJARANO UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERIA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2017
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ANÁLISIS TÉCNICO, ECONÓMICO Y CONSTRUCTIVO DEL USO DE EMPALMES MECÁNICOS
ROSCADOS EN EDIFICACIONES
AUTORES:
DIEGO ARMANDO ALVIS FONSECA
JHON ALEXANDER GUERRA BEJARANO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2017
ANÁLISIS TÉCNICO, ECONÓMICO Y CONSTRUCTIVO DEL USO DE EMPALMES MECÁNICOS
ROSCADOS EN EDIFICACIONES
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil
AUTORES:
DIEGO ARMANDO ALVIS FONSECA
JHON ALEXANDER GUERRA BEJARANO
DIRECTOR:
MILTON MENA SERNA
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2017
Nota de aceptación
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________
Director del Proyecto
___________________________
Jurado
Bogotá DC., ______________________________________
AGRADECIMIENTOS
Nuestro más profundo y sincero agradecimiento a todas aquellas personas que con su
ayuda han colaborado en la realización del presente trabajo, en especial a nuestros padres
por su incondicional apoyo.
A la universidad por los recursos ofrecidos y a nuestros docentes por sus enseñanzas, en
especial al director de esta investigación, por la orientación, el seguimiento y la
supervisión continúa.
Un agradecimiento muy especial merece la comprensión, paciencia y el ánimo recibido de
nuestras familias y amigos.
CONTENIDO
1. INTRODUCCION ...............................................................................................................8
2. PROBLEMA ......................................................................................................................9
2.1 DESCRIPCION ............................................................................................................9
2.2 INTERROGANTE ..................................................................................................... 10
3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................. 10
4. OBJETIVOS .................................................................................................................... 10
4.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... 10
4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................ 11
5. METODOLOGIA ............................................................................................................ 11
6. MARCO NORMATIVO ................................................................................................... 12
7. MARCO CONCEPTUAL .................................................................................................. 14
8. MARCO TEORICO .......................................................................................................... 16
8.1 EMPALMES POR TRASLAPO ................................................................................... 16
8.2 EMPALMES SOLDADOS O MECANICOS ................................................................. 19
9. DESARROLLO DE LA PROPUESTA ................................................................................. 22
9.1 COMPORTAMIENTO MECANICO EN LABORATORIO DEL EMPALME ROSCADO ... 22
9.1.1 Ensayos de probetas de acero con empalme mecánico ................................ 26
9.1.2 Ensayos de probetas de acero sin empalme mecánico ................................. 34
9.2 COMPARATIVO DEL USO DE EMPALMES MECÁNICOS ROSCADOS Y DE EMPALMES
POR TRASLAPO ................................................................................................................. 41
9.2.1 Comparativo Técnico ..................................................................................... 41
9.2.2 Comparativo Económico ................................................................................ 44
9.2.3 Comparativo de Funcionalidad ...................................................................... 48
10. CONCLUSIONES ......................................................................................................... 52
11. ANEXOS ..................................................................................................................... 53
12. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 53
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración No. 1: Grafica de Esfuerzo - Deformación Pag. 14
Ilustración No. 2: Empalme por traslapo Pag. 17
Ilustración No. 3: Empalme por traslapo cumpliendo Norma NSR-10 Pag. 17
Ilustración No. 4: Empalme por traslapo escalonado Pag. 19
Ilustración No. 5: Tipos de empalme mecánicos Pag. 20
Ilustración No. 6: Tipos de empalme soldados Pag. 20
Ilustración No. 7 Detalle de armado de acero en obra Pag. 21
Ilustración No. 8 Ubicación de los proyectos Pag. 22
Ilustración No. 9 Edificio T7 T8 Pag. 23
Ilustración No. 10 Hotel Grand Hyatt Pag. 23
Ilustración No. 11 Consumo de acero en toneladas Pag. 24
Ilustración No. 12 Consumo de acero en toneladas Pag. 25
Ilustración No. 13 Probetas con empalme mecánico para ensayos a tracción Pag. 28
Ilustración No. 14 Procedimiento de medición en laboratorio Pag. 28
Ilustración No. 15 Probetas con empalmes después de la falla a tracción Pag. 30
Ilustración No. 16 Gráfico de resultados de ensayos Pag. 31
Ilustración No. 17 Gráfico de distribución normal de ensayos Pag. 32
Ilustración No. 18 Probetas sin empalme mecánico para ensayos a tracción Pag. 35
Ilustración No. 19 Procedimiento de medición en laboratorio Pag. 35
Ilustración No. 20 Probetas sin empalme después de la falla a tracción Pag. 37
Ilustración No. 21 Gráfico de resultados de ensayos Pag. 38
Ilustración No. 22 Gráfico de distribución normal de ensayos Pag. 39
Ilustración No. 23 Fuerzas en empalmes traslapados Pag. 42
Ilustración No. 24 Aceros expuestos a fatigas por doblado Edificio T7 T8 Pag. 48
Ilustración No. 25 Excavación de segunda etapa sin acero expuesto Edificio T7 T8 Pag. 49
Ilustración No. 26 Detalle comparativo de armado de traslapos Pag. 50
Ilustración No. 27 Construcción por etapas Edificio T7 T8 Pag. 50
Ilustración No. 28 Detalle de empalmes en viga Edificio T7 T8 Pag. 51
Ilustración No. 29 Detalle de empalmes en columna Edificio T7 T8 Pag. 51
INDICE DE TABLAS
Tabla No. 1 Sistemas de empalmes mecánicos para barras de armadura Pag. 13
Tabla No. 2 Empalme por traslapo en tracción Pag. 18
Tabla No. 3 Consumo de acero Edificio T7 T8 Pag. 24
Tabla No. 4 Consumo de acero Hotel Grand Hyatt Pag. 25
Tabla No. 5 Consumo de acero en porcentajes Pag. 26
Tabla No. 6 Caracterización de probetas con empalme mecánico Pag. 27
Tabla No. 7 Probetas de la 1 a la 15 (Con empalme) Pag. 29
Tabla No. 8 Probetas de la 16 a la 30 (Con empalme) Pag. 29
Tabla No. 9 Datos de distribución normal Pag. 31
Tabla No. 10 Límites de uniformidad Pag. 32
Tabla No. 11 Tabla A.2 Requisitos de tracción Pag. 33
Tabla No. 12 Resultado de los ensayos fy y fu Pag. 33
Tabla No. 13 Verificación de cumplimiento de requisitos Pag. 33
Tabla No. 14 Caracterización de probetas sin empalme mecánico Pag. 35
Tabla No. 15 Probetas de la 1 a la 15 (Sin empalme) Pag. 36
Tabla No. 16 Probetas de la 16 a la 30 (Sin empalme) Pag. 37
Tabla No. 17 Datos de distribución normal Pag. 38
Tabla No. 18 Límites de uniformidad Pag. 39
Tabla No. 19 Tabla A.2 Requisitos de tracción Pag. 40
Tabla No. 20 Resultado de los ensayos fy y fu Pag. 40
Tabla No. 21 Verificación de cumplimiento de requisito Pag. 40
Tabla No. 22 Costos de empalmes utilizados en primera etapa de construcción Pag. 46
Tabla No. 23 Costos de empalmes por traslapo en primera etapa de construcción Pag. 46
Tabla No. 24 Costos de empalmes utilizados en primera etapa de construcción Pag. 47
Tabla No. 25 Costos de empalmes por traslapo en primera etapa de construcción Pag. 47
1. INTRODUCCION
Con el auge en la construcción de edificaciones que se está generando en nuestro país es
importante tener en cuenta los diferentes procesos constructivos que se utilizan y la gran
importancia que tienen los insumos dentro del mismo proceso, es por esto que los
empalmes mecánicos están tomando gran acogida, pero es primordial que contemos con
información que nos permita conocer de manera más profunda los beneficios que
conlleva la utilización de empalmes mecánicos roscados y la importancia que tiene un
correcto procedimiento.
Es parte fundamental de un proyecto constructivo que se adopten planes de calidad que
sean aplicables a todas las actividades que se desarrollan, por esto se presenta la
necesidad de generar una propuesta de los correctos procedimientos en la instalación en
obra de los empalmes mecánicos, y de esta manera brindarle a las personas directamente
relacionadas con la labor una herramienta accesible que garantice en su aplicabilidad el
mejor desempeño de estos elementos; estos planes de calidad permiten tanto al
constructor como a la supervisión técnica de proyectos de construcción de edificaciones
según su tamaño que se ejecuten actividades en cada uno de sus procesos de la manera
más efectiva.
Es importante en la planificación de un proyecto conocer las incidencias económicas que
tienen los diferentes insumos, para soportar estas inversiones deben realizarse análisis
globales y unitarios de las actividades que se van a ejecutar, en este caso analizaremos la
incidencia total de los empalmes mecánicos en el costo del acero de refuerzo que se
utilizaría en una edificación en comparación de realizar empalmes por traslapo.
Se tomaran casos de estudio representativos en la actualidad para justificar los beneficios
que se presentan en el proceso constructivo al utilizar empalmes mecánicos y como
facilita la construcción y garantiza la calidad en las edificaciones, en comparación con
procesos tradicionales utilizados en Colombia.
2. PROBLEMA
2.1 DESCRIPCION
En la actualidad Colombiana el uso de empalmes mecánicos roscados cada vez toma más
fuerza y es un proceso relativamente nuevo, pero se carece de una divulgación técnica; A
pesar que en la norma NSR-10 se encuentran los criterios de aceptación de la resistencia
mínima a la fluencia que se deben cumplir para la implementación de este tipo de
empalme, la aplicación en proyectos de edificación aun no genera tanta confianza por
falta de conocimiento de este proceso, aún están muy reducidas y limitadas sus
aplicaciones y además no existe una Norma Técnica Colombiana NTC que sugiera unas
directrices del uso de conectores roscados en el acero de refuerzo para estructuras de
concreto reforzado.
Un caso de referencia es el proyecto Edificio T7 T8 de la Ciudad Empresarial Luis Carlos
Sarmiento Angulo, que para implementar este sistema de manera confiable se realizaron
distintos ensayos de tracción en laboratorio a 2 probetas de cada diámetro comercial en
universidades reconocidas y laboratorios expertos certificados en ensayos de probetas de
acero, para de esta manera tener unos comparativos entre los resultados y así generar un
documento de conformidad aplicado al plan de calidad propio de la empresa constructora.
En otros países como Estados unidos, China, Japón, Canadá, entre otros, el uso de
empalmes mecánicos roscados se viene realizando desde los años ochenta en grandes
proyectos de edificación, y es un sistema que se ha utilizado en edificios representativos
como Las torres Petronas en Malasia, La Defensa en París Francia, Messeturm en
Frankfurt, etc.1 Los cuales sirven de referencia para que en Colombia también lo
apliquemos con mayor frecuencia, generando documentación necesaria al respecto para
los constructores.
Con este proyecto se busca definir parámetros básicos de control de calidad que permitan
una supervisión técnica adecuada en los procesos de ejecución e instalación de empalmes
mecánicos roscados en edificaciones, en aras de garantizar la estabilidad de la estructura
1 Proyectos relacionados por proveedores de conectores roscados como Erico – Lenton y Dayton; Documental Megaconstrucciones
National Geographic Channel de las Torres Petronas en Malasia https://www.youtube.com/watch?v=mVPuueKyQzs de evidencia
minuto 14:01 el uso de empalmes mecánicos en las barras de acero
como se ha concebido desde su diseño, además de realizar un comparativo con el uso
tradicional de empalmes por traslapo, que permitan al profesional de la ingeniería tener
indicios de lo más conveniente desde el punto de vista económico y de planeación en el
desarrollo de la ejecución de una edificación.
2.2 INTERROGANTE
¿Cumplen los empalmes mecánicos roscados comerciales en Colombia con los criterios y
requisitos técnicos mínimos descritos en la NSR-10 y es conveniente su uso en
edificaciones?
3. JUSTIFICACIÓN
Al ser los empalmes de los aceros uno de los procesos más realizados en el armado de las
estructuras de concreto reforzado, se debe contar con información que sirva de referencia
a las personas directamente involucradas en el proceso para tomar la decisión de cual
empalme es el más conveniente según el proyecto que se vaya a ejecutar, y que
parámetros mínimos deben tener en cuenta para realizar un análisis comparativo de los
empalmes más convenientes para una obra, de esta manera los empalmes mecánicos
serán cada vez más conocidos en Colombia y serán parte de los insumos base en la
construcción de una edificación.
4. OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar el comportamiento mecánico a tracción en laboratorio, los factores económicos y
la funcionalidad de los empalmes mecánicos roscados utilizados en la construcción de
proyectos de edificaciones
4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar ensayos de tracción a varillas corrugadas No.5 unidas a tope por medio de
empalmes mecánicos roscados para determinar su resistencia y analizar el
cumplimiento de los parámetros de aceptación.
Elaborar un comparativo de costos y funcionalidad del uso de empalmes mecánicos
roscados y por traslapo en varillas de acero corrugado.
Presentar una guía que brinde lineamientos del uso adecuado de los empalmes
mecánicos roscados en estructuras de concreto reforzado con acero para
edificaciones.
5. METODOLOGIA
Para alcanzar los objetivos del presente documento se desarrollara una investigación de
tipo teórico-práctica con tres variables: resistencia mecánica, estudio de costos y estudio
de funcionalidad.
Inicialmente se tomaran unas muestras representativas de empalmes mecánicos roscados
para varillas de acero corrugado con los diámetros disponibles comercialmente en
Colombia, se realizan los ensayos a cada una de las probetas escogidas del mismo lote y se
verifica principalmente la fluencia en las barras de acero corrugado y sus condiciones
mínimas de aceptación para resistir por lo menos 1,25 veces el fy propiamente de la barra
mas no del empalme, es decir que la falla se debe presentar en cualquier longitud de la
probeta a ensayar por fuera del empalme y se verificara si se presenta falla en la zona de
rosca de cada barra empalmada.
El análisis de costos será realizado con valores comerciales en Bogotá – Colombia de acero
corrugado por kilogramos, empalmes mecánicos roscados comerciales, alambre para
amarre, costos de insumos adicionales y mano de obra, todo comparado con el armado
tradicional de empalmes por traslapo.
El estudio del beneficio será realizado en base a 2 casos constructivos donde uno de los
investigadores participó activamente y es testigo de la experiencia adquirida en la
utilización de los empalmes mecánicos, los proyectos que sirven como referencia se
encuentran localizados en la ciudad de Bogotá y la información está disponible con los
respectivos derechos de autor y políticas de la empresa constructora.
Para el desarrollo de la investigación se trabaja bajo la hipótesis de la conveniencia del uso
de empalmes mecánicos roscados sobre el uso de empalmes por traslapo.
6. MARCO NORMATIVO
La norma colombiana sismo resistente NSR-10, la cual rige todos los procedimientos
estructurales en Colombia tanto de diseño como de aceptación de materiales para
estructuras en concreto, en su título C en el numeral C.3.1.1 indica que para asegurarse de
la calidad de los materiales utilizados en obra debe establecerse un programa de control
de calidad ya sea por el constructor o la supervisión técnica según el área a intervenir y de
acuerdo a lo exigido por la ley 400 de 1997.
Los ensayos realizados en este caso a los empalmes mecánicos deben documentarse bajo
parámetros que nos permitan tener un criterio de aceptabilidad en su calidad como en su
instalación, el único criterio que nos brinda la norma para aceptar los empalmes
mecánicos es el descrito en el numeral C.12.14.3.2 “Un empalme mecánico completo
debe desarrollar en tracción o compresión, según sea requerido, al menos 1,25fy de la
barra” de la misma manera es descrito en la norma ACI 318 - 08, este criterio también
aplica para los requisitos especiales de columnas.
En el numeral C.21.1.6. Donde se dictan requisitos para los empalmes mecánicos en
estructuras con capacidad de disipación de energía moderada (DMO) y especial (DES), se
clasifican los empalmes como tipo 1 y tipo 2:
Los empalmes mecánicos tipo 1 deben cumplir un desarrollo al menos de 1,25fy de
la barra
Los empalmes mecánicos tipo 2 deben cumplir un desarrollo al menos de 1,25fy de
la barra y desarrollar la resistencia a tracción especificada de las barras
empalmadas.
En el numeral C.21.1.6.2, la norma condiciona el uso de los empalmes de la siguiente
manera: “Los empalmes mecánicos Tipo 1 no deben usarse dentro de una distancia igual
al doble de la altura del elemento, medida desde la cara de la viga o columna para
pórticos resistentes a momentos especiales, o donde sea probable que se produzca
fluencia del refuerzo como resultado de desplazamientos laterales inelásticos. Se pueden
usar empalmes mecánicos tipo 2 en cualquier localización.”2
El uso de empalmes también es aceptado en la norma NSR-10 como material en proyectos
de edificación realizados en mampostería estructural, capitulo D.4.2.5.4 “Los empalmes
2 Reglamento Colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10, Titulo C Pagina C-177
mecánicos o soldados deben ser capaces de resistir por lo menos 1,25 veces el fy de la
barra”3.
La normatividad internacional hace referencia también al uso de empalmes mecánicos
roscados, algunas normas de referencia para consulta son:
PAIS NORMA
China GB 1499-91
Australia AS3600
Austria Onorm B4700
Brasil ABNT – NBR 8548 – AGO/84
Canadá CAN3-N287.2, CAN3-N287.3
Chile NCH 3042
Francia NF A 35-020-1
Alemania DIN 1045
Japón JIS G3112
Malasia MS146
Holanda NEN 6720 / NEN 6723
Reino Unido BS 8110, BNFL
Estados Unidos : AASHTO®; ACI® 318 ACI 349; ACI 359/ASME®-III div 2, NRC, UBC; U.S. Army Corps of Engineers, ICC
Tabla No.1: Sistemas de empalmes mecánicos para barras de armadura Fuente: Pentair Lenton
La norma ASTM A1034 / A1034M - 10a (2015) “Métodos de prueba estándar para las
pruebas de los empalmes mecánicos para las barras de acero de refuerzo”. Estandariza
los métodos de ensayo aplicables a cualquier tipo de empalme mecánico fabricado para
3 Reglamento Colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10, Titulo D Pagina D-23
unirse a las barras de acero de refuerzo de cualquier grado (Según el límite elástico
mínimo que se especifique), ya sea revestido o sin revestir; además describe únicamente
los métodos para probar los empalmes mecánicos para barras de acero de refuerzo, pero
no cuantifica los parámetros para las pruebas de aceptación ni los criterios que deben
especificarse en cada prueba.
7. MARCO CONCEPTUAL
El elemento principal de esta investigación es el acero de refuerzo, el cual se localiza en las
zonas donde se desarrollan tracciones, con el fin de que absorban estas solicitaciones,
pues el hormigón no está en capacidad de resistirlas4.
“Los diámetros usuales de estas varillas varían de ¼” a 1¼”. Comercialmente no se
acostumbra denominarlas por su diámetro, se distinguen con un número, el cual coincide
con el número de octavos de pulgada de su diámetro”5.
Las barras de menor diámetro (No. 2 y No. 3) se emplean especialmente para espirales y
estribos, Las barras # 4 a # 11 se emplean como refuerzo principal en vigas, columnas,
losas, muros, etc6.
Los aceros se caracterizan por su límite de fluencia, el cual se aprecia con claridad en la
curva esfuerzo-deformación, ésta se obtiene del ensayo a tracción de probetas estándar.
Ilustración No.1: Grafica de Esfuerzo - Deformación Fuente: Manual de ensayos UDFJC
4 Rochel Awad, Hormigón Reforzado, 2007, p. 40 5 Ibídem
6 Rochel Awad, Hormigón Reforzado, 2007, p. 41
El diagrama esfuerzo-deformación es obtenido a partir del ensayo normal a la tensión de
una manera dúctil. Dónde:
P: Límite de proporcionalidad o elástico
E: El límite elástico
Y: La resistencia de fluencia convencional determinada por corrimiento paralelo (offset)
según la deformación seleccionada OA
U: La resistencia última o máxima
F: El esfuerzo de fractura o ruptura
Puede observarse que el diagrama presenta una zona elástica perfectamente definida. En
esta zona las tensiones son proporcionales a las deformaciones. El punto donde termina
esta proporcionalidad se denomina punto de fluencia. Dada la dificultad de su
determinación gráfica, se define trazando una paralela a la parte inicial de la curva, a
partir de una deformación unitaria de 0.002; con ello se logra precisión en su
determinación. La tensión correspondiente al punto de fluencia se denomina tensión de
fluencia, se representa como fy. A partir del punto de fluencia se encuentra una zona
plástica, donde el material se deforma sin ningún aumento en la tensión. Al final de esta
zona, y debido al reacomodamiento de las partículas del material, éste sufre un
«endurecimiento» y la curva muestra un incremento hasta lograr su valor máximo. La
tensión máxima alcanzada en la curva se denomina tensión de rotura y se representa
como fsu. A partir del valor máximo alcanzado por la curva, las deformaciones se
incrementan considerablemente, hasta que se presenta la falla de la probeta7.
La resistencia a la tensión se denomina como la máxima fuerza de tracción que soporta
una barra cuando se inicia la rotura, dividida por el área de la sección transversal de la
misma. También se le llama carga unitaria máxima.
Uno de los parámetros básicos de resistencia solicitados en la norma NSR-10 es el límite
de fluencia (fy), que es la tensión a partir de la cual el material pasa a sufrir
deformaciones permanentes, es decir, el valor límite para que la muestra vuelva a su
tamaño inicial sin deformarse. El valor del límite de fluencia de una barra se utiliza para
calcular la dimensión de la estructura, a partir de este se puede considerar que una barra
vuelva a su tamaño original después de sufrir sobrecargas sin llegar a deformarse.
7 Rochel Awad, Hormigón Reforzado, 2007, p. 41
Resistencia a la tracción, se define como el cociente entre la carga máxima que ha
provocado el fallo a rotura del material por tracción y la superficie de la sección
transversal inicial de la probeta.8
8. MARCO TEORICO
8.1 EMPALMES POR TRASLAPO
Las estructuras están conformadas por elementos que por su gran dimensión o procesos
de armado requieren que las barras de refuerzo que las conforman sean traslapadas para
alcanzar las dimensiones o longitudes requeridas como ocurre con las columnas, las vigas
y viguetas; por lo tanto las construcciones se realizan cumpliendo unos parámetros
estipulados en la norma NSR-10 y descritas normalmente por los diseñadores en los
planos o especificaciones, donde se relacionan los diámetros de las barras y la longitud
mínima que deben traslaparse.
La longitud de un empalme puede variar de acuerdo con el diámetro de la barra, de su
ubicación dentro de un elemento, de la resistencia del concreto y del tipo de elemento
(columna o viga). Estas longitudes son dimensiones mínimas que se deben cumplir,
aunque pueden considerarse mayores9.
Normalmente las construcciones se ejecutan bajo procedimientos tradicionales donde el
traslapo se realiza uniendo las barras por medio de alambre que impida su movimiento y
además para que la conformación de la estructura de acero sea estable y relativamente
sencilla en su armado, las barras se deben colocar de acuerdo a las indicaciones de los
planos, y se deben asegurar de manera que no sufran desplazamientos durante la
colocación y el fraguado del concreto.
Pero la realidad de los proyectos ejecutados en Colombia es otra, ya que no se cumple con
los parámetros indicados en la NSR-10, es decir, en la mayoría de los proyectos de
edificación o infraestructura, el armado del acero por practicidad se realiza uniendo las
barras a tope longitudinalmente sin admitir un recubrimiento mínimo que les permita
trabajar en conjunto con el concreto para transferir los esfuerzos y cumplir con lo
diseñado por el calculista.
8 Procedimiento de ensayo de tracción para materiales metálicos a temperatura ambiente consultar procedimiento técnico en la Norma Técnica Colombiana NTC - 2 9 Manual del maestro constructor, Aceros Arequipa, Año 2010
Si se adoptara con rigurosidad las indicaciones de la norma, para el constructor se vuelve
un trabajo engorroso armar las estructuras de acero con la capacidad de soportarse
firmemente mientras se realiza el vaciado del concreto, no se tienen mecanismos de
amarre efectivos para que las varillas queden distanciadas sin perder las geometrías del
elemento y cumpliendo al finalizar el fraguado con los recubrimientos mínimos en cada
uno de ellos (Columna, Viga, losa, muro, etc.), teniendo en cuenta además los
recubrimientos indicados en el numeral C.7.7 “Protección del concreto para el refuerzo”
de la NSR-10 cuando la estructura esta contra el suelo o la intemperie.
El escenario actual de armado del acero en cualquier elemento estructural se resume en la
siguiente gráfica:
Ilustración No.2: Empalme por traslapo Fuente: Manual maestro constructor, Acero Arequipa, Perú
Pero la norma NSR-10 en el titulo C literal C.7.6 — Límites del espaciamiento del refuerzo
indica: “C.7.6.1 — La distancia libre mínima entre barras paralelas de una capa debe ser
db, pero no menor de 25 mm.” y “C.7.6.4 — La limitación de distancia libre entre barras
también se debe aplicar a la distancia libre entre un empalme por traslapo y los empalmes
o barras adyacentes.”
Ilustración No.3: Empalme por traslapo cumpliendo Norma NSR-10 Fuente: Modificación figura No. 1
La longitud de traslapo debe permitir la transferencia de carga de una barra a la otra a
través del concreto que las rodea, las fuerzas que allí actúan generan tensiones cortantes.
El empalme alcanza su máxima eficiencia dependiendo de la capacidad del concreto para
transmitir estas tensiones sin desintegrar el conjunto o deformándolo excesivamente. En
los elementos sometidos a flexión las barras empalmadas que no quedan en contacto no
pueden tener una separación transversal entre si mayor a 150 mm10.
La norma NSR-10 también indica que los empalmes deben ubicarse lejos de los puntos de
máximo esfuerzo de tracción, y deben estar en capacidad de desarrollar como mínimo el
doble de la fuerza de tracción calculada en la sección donde se ubique.
La longitud de los traslapos se obtiene a partir de su longitud de desarrollo con la
condición que no puede ser menor de 300 mm y se clasifican en dos clases de acuerdo al
porcentaje de acero empalmado:
Traslapo Clase A empalme 1,0 ld
Traslapo Clase B empalme 1,3 ld
Donde en su mayoría se debe usar el empalme Clase B, excepto cuando el área de
refuerzo proporcionada es al menos el doble que lo requerido por análisis a todo lo largo
de empalme por traslapo y la mitad, o menos, del refuerzo total esta empalmado dentro
de la longitud de empalme por traslapo requerido11.
As Colocado % As Traslapado
As Requerido 50 100
Mayor o igual a 2 Clase A Clase B
Menor a 2 Clase B Clase B
Tabla No.2: Empalme por traslapo en tracción Fuente: Norma NSR-10 Capitulo C.12
Como condición general los empalmes por traslapo deben estar escalonados cuando
menos 600 mm. Esto con el fin de contrarrestar los extremos libres que son puntos de
discontinuidad y al estar alineados en la misma sección de las barras empalmadas son
generadores de fisuras, Además las barras empalmadas producen una compresión
diagonal en el espacio entre ellas de modo que se requiere una fuerza de “agarre” para
10
Boletín de Construcción Integral, Ing. Teodoro Harmsen, Aceros Arequipa, Edición 11 11 Reglamento Colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10, Titulo C Numeral C.12.15.1
evitar el desgarramiento del hormigón. Esta fuerza se proporciona colocando estribos en
la zona de empalme12.
Ilustración No.4: Empalme por traslapo escalonado Fuente: Norma NSR-10
Cumpliendo estas indicaciones pueden presentarse otras consecuencias que no considera
el calculista en su ejercicio de diseñar y son los hormigueos o vacíos que se pueden
presentar entre barras a causa de falta de vibrado o por el tamaño mismo del agregado de
la mezcla de concreto utilizado (Propios de la construcción), micro fisuras por retracción
del concreto y otras situaciones que pueden afectar el comportamiento del traslapo.
Es por esto que los empalmes mecánicos reemplazan de manera más eficiente los
empalmes tradicionales por traslapo minimizando potenciales errores de armado del
refuerzo y brindándole al acero mayor recubrimiento de concreto perimetralmente a
cada barra; convirtiéndose en una realidad que está al alcance de los constructores para
garantizar en mayor medida las resistencias que solicitan las estructuras.
8.2 EMPALMES SOLDADOS O MECANICOS
Según la norma NSR-10, los empalmes soldados o mecánicos deben desarrollar por lo
menos un 125 por ciento de la resistencia a la fluencia especificada cuando se encuentre
localizado en zonas con esfuerzo de tracción elevadas, estos empalmes no necesitan ser
12 Boletín de Construcción Integral, Ing. Teodoro Harmsen, Aceros Arequipa, Edición 11
escalonados, aunque también recomienda realizarlo donde el área de refuerzo es menos
del doble de lo requerido en los cálculos.
Cuando se utilizan empalmes soldados deben cumplir con un tipo de soldadura
especificada y permitida por “Structural Welding Code Reinforced Steel” (ANSI/AWSD1.4)
Ilustración No.5: Tipos de empalme mecánicos Fuente: Sistemas de empalme Lenton
Ilustración No.6: Tipos de empalme soldados Fuente: Aceros Arequipa Perú
Las prácticas actuales en la construcción tienden en su gran mayoría a la utilización del
empalme por traslapo en las barras de acero de refuerzo del concreto, pero las buenas
prácticas descritas en las normas son las que definen los resultados esperados según la
aplicación y el control que se destine para ello, Estas consideraciones muchas veces no
son tenidas en cuenta en las obras por parte del constructor y no se realiza la exigencia
adecuada por parte de la supervisión técnica.
Ilustración No.7: Detalle de armado de acero en obra Fuente: Manual maestro de obra Aceros Arequipa Perú y Fotografía propia
Por esta razón se abre camino en las construcciones de edificios en Colombia, la utilización
de empalmes mecánicos y con mayor fuerza por su practicidad los de rosca interna
“empalmes mecánicos roscados”.
Las características generales de un empalme roscado están dadas principalmente por su
resistencia a la tracción que en conjunto con las barras deben permitir la fluencia fy
esperada en las barras, pero para poder determinar cuáles son las dimensiones que deben
tener los empalmes debemos caracterizarlos y realizar los ensayos de tracción respectivos
para verificar su cumplimiento a los requisitos mínimos.
9. DESARROLLO DE LA PROPUESTA
9.1 COMPORTAMIENTO MECANICO EN LABORATORIO DEL EMPALME ROSCADO
Se ha tomado como referencia para el desarrollo de la propuesta la experiencia adquirida
en la ejecución de 2 proyectos de edificación que se encuentran en la ciudad de Bogotá,
en la zona del salitre.
Ilustración No.8: Ubicación de los proyectos Fuente: Construcciones Planificadas S.A
Estos proyectos son:
Edificio T7 T8 – Ciudad Empresarial Luis Carlos Sarmiento Angulo, Ciudad: Bogotá,
Constructora: Construcciones Planificadas S.A
Fecha de desarrollo: 2013-2015
Área de terreno (m2): 5.237
Área de construcción (m²): 63.652,86
Ilustración No.9: Edificio T7 T8 Fuente: Construcciones Planificadas S.A
Hotel Grand Hyatt – Ciudad Empresarial Luis Carlos Sarmiento Angulo, Ciudad:
Bogotá, Constructora: Construcciones Planificadas S.A
Fecha de desarrollo: 2015-2017
Área de terreno (m2): 11.908,29
Área de construcción (m²): 78.009,54
Ilustración No.10: Hotel Grand Hyatt Fuente: Construcciones Planificadas S.A
A continuación se presentan los cuadros resumen del consumo de acero utilizado en la
estructura de concreto reforzado13 en cada uno de ellos:
CONSOLIDADO DE ACERO CORRUGADO UTILIZADO EN OBRA, ESTRUCTURA CONCRETO REFORZADO
PROYECTO: EDIFICIO T7 T8
BARRA No. DIAMETRO
(PULGADAS) CANTIDAD TOTAL
(KG) CANTIDAD TOTAL
(TON)
#3 3/8 633.103,70 633,10
#4 1/2 663.325,30 663,33
#5 5/8 857.440,94 857,44
#6 3/4 723.381,04 723,38
#7 7/8 437.050,78 437,05
#8 1 560.261,91 560,26
#10 1 1/4 173.645,32 173,65
ALAMBRE NEGRO #18 41.500,00 41,50
Tabla No.3: Consumo de acero Edificio T7 T8 Fuente: Control de aceros – Construcciones Planificadas S.A
Ilustración No.11: Consumo de acero en toneladas Fuente: Consumo de acero Edificio T7 T8
13 No se tiene en cuenta la malla electro soldada ni el acero utilizado en la mampostería y obras complementarias
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1.000
#3 #4 #5 #6 #7 #8 #10
CONSUMO DE ACERO
CONSOLIDADO DE ACERO CORRUGADO UTILIZADO EN OBRA, ESTRUCTURA CONCRETO REFORZADO
PROYECTO: HOTEL GRAN HYATT
BARRA No. DIAMETRO
(PULGADAS) CANTIDAD TOTAL
(KG) CANTIDAD TOTAL
(TON)
#3 3/8 694.123,34 694,12
#4 1/2 1.584.966,84 1.584,97
#5 5/8 1.327.861,06 1.327,86
#6 3/4 1.100.636,83 1.100,64
#7 7/8 1.110.931,71 1.110,93
#8 1 906.801,66 906,80
#10 1 1/4 204.441,60 204,44
ALAMBRE NEGRO #18 66.200,00 66,20
Tabla No.4: Consumo de acero Hotel Grand Hyatt Fuente: Control de aceros – Construcciones Planificadas S.A
Ilustración No.12: Consumo de acero en toneladas Fuente: Consumo de acero Hotel Grand Hyatt
Es representativo el consumo en las 2 obras del acero #3 y #4, esto se debe a que hay una
gran incidencia en peso de los flejes, ganchos y parrillas de las placas de entrepiso que son
de estos diámetros, como los empalmes no están especificados para usarlos en flejes o
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
#3 #4 #5 #6 #7 #8 #10
CONSUMO DE ACERO
ganchos y además no son comerciales en Colombia en el sistema de roscado si se
quisieran usar en las parrillas de placa; entonces el mayor consumo se toma para los
empalmes de varillas #5, y en menor incidencia los diámetros #6, #7, #8 y #10.
Los porcentajes de acero usado en cada proyecto son:
PROYECTO: EDIFICIO T7 T8 PROYECTO: HOTEL GRAN HYATT
BARRA No. PORCENTAJE DE
USO BARRA No.
PORCENTAJE DE USO
#3 16% #3 10%
#4 16% #4 23%
#5 21% #5 19%
#6 18% #6 16%
#7 11% #7 16%
#8 14% #8 13%
#10 4% #10 3%
TOTAL 100% TOTAL 100%
Tabla No.5: Consumo de acero en porcentajes Fuente: Control de aceros – Construcciones Planificadas S.A
En base a estos consumos se identifica que el mayor de ellos es el acero #5, por lo tanto,
se tomó un universo base de 30 probetas del mismo lote tanto de acero sin empalme
como de acero con empalmes para ser ensayados y determinar las posibles variaciones de
resistencia y el cumplimiento de los requisitos mínimos de la Norma NSR-10, fu/fy>1,25.
9.1.1 Ensayos de probetas de acero con empalme mecánico
Las varillas fueron preparadas con las dimensiones requeridas para ser puestas a prueba
en la maquina universal de la facultad tecnológica, la caracterización de las dimensiones
antes y después del ensayo, fue la siguiente:
RELACIONES DE DIMENSIONES
No. de Probeta
Diámetro inicial
Probeta (mm)
Longitud inicial
Probeta (mm)
Diámetro inicial
Empalme (mm)
Longitud inicial
Empalme (mm)
Diámetro final
Probeta (mm)
Longitud final
Probeta (mm)
Diámetro final
Empalme (mm)
Longitud final
Empalme (mm)
Porcentaje de
elongación de la probeta
(%)
Porcentaje de
elongación del empalme
(%)
Porcentaje de reducción de
área de la probeta
(%)
Porcentaje de reducción de
área del empalme
(%)
1 15,75 350 24,5 46,0 11,9 380 24,5 46,0 8,57% 0,00% 42,91% 0,00%
2 15,75 350 24,5 45,9 11,4 378 24,3 45,9 8,00% 0,00% 47,61% 1,63%
3 15,75 351 24,5 45,3 12,3 360 24,4 45,4 2,56% 0,22% 39,01% 0,81%
4 15,75 350 24,5 45,3 11,8 365 24,4 45,5 4,29% 0,44% 43,87% 0,81%
5 15,75 352 24,4 45,0 14,0 377 24,3 45,4 7,10% 0,89% 20,99% 0,82%
6 15,75 351 24,5 45,0 13,8 379 24,4 45,4 7,98% 0,89% 23,23% 0,81%
7 15,75 350 24,5 45,0 13,7 377 24,5 45,3 7,71% 0,67% 24,34% 0,00%
8 15,75 350 24,5 45,3 13,4 376 24,4 45,6 7,43% 0,66% 27,62% 0,81%
9 15,75 350 24,5 45,4 12,0 372 24,4 45,5 6,29% 0,22% 41,95% 0,81%
10 15,75 345 24,5 45,1 11,6 384 24,3 45,6 11,30% 1,11% 45,76% 1,63%
11 15,75 349 24,5 45,2 11,1 380 24,2 45,6 8,88% 0,88% 50,33% 2,43%
12 15,75 350 24,5 45,1 10,7 380 24,4 45,4 8,57% 0,67% 53,85% 0,81%
13 15,75 350 24,5 45,0 12,4 385 24,4 45,0 10,00% 0,00% 38,02% 0,81%
14 15,75 356 24,5 45,0 14,1 360 24,4 45,2 1,12% 0,44% 19,85% 0,81%
15 15,75 338 24,5 45,0 12,4 371 24,4 45,4 9,76% 0,89% 38,02% 0,81%
16 15,75 350 24,5 45,1 12,8 379 24,4 45,2 8,29% 0,22% 33,95% 0,81%
17 15,75 350 24,5 45,0 12,7 379 24,4 45,1 8,29% 0,22% 34,98% 0,81%
18 15,75 345 24,4 45,2 12,0 367 24,3 45,4 6,38% 0,44% 41,95% 0,82%
19 15,75 347 24,4 45,2 10,1 375 24,3 45,3 8,07% 0,22% 58,88% 0,82%
20 15,75 340 24,4 45,3 12,4 365 24,3 45,3 7,35% 0,00% 38,02% 0,82%
21 15,75 350 24,4 45,0 11,9 372 24,3 45,0 6,29% 0,00% 42,91% 0,82%
22 15,75 342 24,4 45,2 12,1 364 24,3 45,5 6,43% 0,66% 40,98% 0,82%
23 15,75 350 24,4 45,0 11,9 379 24,4 45,0 8,29% 0,00% 42,91% 0,00%
24 15,75 345 24,5 45,2 15,1 380 24,4 45,4 10,14% 0,44% 8,08% 0,81%
25 15,75 352 24,5 45,2 12,5 377 24,4 45,5 7,10% 0,66% 37,01% 0,81%
26 15,75 348 24,5 45,2 12,5 375 24,4 45,3 7,76% 0,22% 37,01% 0,81%
27 15,75 346 24,5 45,1 13,0 370 24,3 45,4 6,94% 0,67% 31,87% 1,63%
28 15,75 346 24,5 45,0 10,1 377 24,4 45,3 8,96% 0,67% 58,88% 0,81%
29 15,75 347 24,5 45,1 12,4 378 24,4 45,2 8,93% 0,22% 38,02% 0,81%
30 15,75 345 24,5 45,1 12,0 380 24,4 45,4 10,14% 0,67% 41,95% 0,81%
Tabla No.6: Caracterización de probetas con empalme mecánico Fuente: Ensayos de aceros – Resultados de laboratori
Ilustración No.13: Probetas con empalme mecánico para ensayos a tracción Fuente: Fotografía propia - laboratorios Universidad
Distrital
Ilustración No.14: Procedimiento de medición en laboratorio Fuente: Fotografía propia - Laboratorios Universidad Distrital
Los resultados después de la falla fueron los siguientes:
Symbol E Sy Sut Sf fu/fy > 1,25 1,25fy
Dimension GPa MPa MPa MPa
MPa
1 23,4136 484,473 665,931 510,899 1,37 605,59 CUMPLE
2 20,7366 483,467 670,964 508,886 1,39 604,33 CUMPLE
3 24,0165 469,876 641,267 549,657 1,36 587,35 CUMPLE
4 24,6327 461,571 639,002 554,439 1,38 576,96 CUMPLE
5 24,3071 479,692 669,203 604,522 1,40 599,62 CUMPLE
6 26,678 473,651 634,22 560,228 1,34 592,06 CUMPLE
7 26,87 478,182 665,931 591,939 1,39 597,73 CUMPLE
8 24,6525 460,564 635,227 565,764 1,38 575,71 CUMPLE
9 22,054 479,943 661,652 523,231 1,38 599,93 CUMPLE
10 22,53 481,705 669,958 520,715 1,39 602,13 CUMPLE
11 25,1183 485,983 670,461 477,175 1,38 607,48 CUMPLE
12 23,4602 483,467 667,693 469,121 1,38 604,33 CUMPLE
13 25,4167 486,99 668,196 521,218 1,37 608,74 CUMPLE
14 25,0289 467,863 635,478 558,214 1,36 584,83 CUMPLE
15 23,7328 460,564 629,186 564,758 1,37 575,71 CUMPLE
Mean 24,1765 475,866 654,958 538,718 1,38 594,83 CUMPLE
Tabla No. 7: Probetas de la 1 a la 15 (Con empalme) Fuente: Resultados Maquina universal – Universidad Distrital
Symbol E Sy Sut Sf fu/fy > 1,25 1,25fy
Dimension GPa MPa MPa MPa
MPa
16 19,6642 464,339 645,294 488,500 1,39 580,42 CUMPLE
17 28,564 478,685 666,938 530,027 1,39 598,36 CUMPLE
18 23,3669 461,319 634,723 569,791 1,38 576,65 CUMPLE
19 22,3822 472,393 655,612 456,789 1,39 590,49 CUMPLE
20 24,3761 506,873 672,726 523,483 1,33 633,59 CUMPLE
21 19,9828 481,957 636,988 540,345 1,32 602,45 CUMPLE
22 21,6433 452,762 635,73 558,969 1,40 565,95 CUMPLE
23 20,9238 485,228 672,474 508,383 1,39 606,54 CUMPLE
24 24,7513 506,873 675,998 671,216 1,33 633,59 CUMPLE
25 25,6235 469,625 636,988 554,691 1,36 587,03 CUMPLE
26 22,292 471,638 669,203 538,835 1,42 589,55 CUMPLE
27 25,6176 487,242 669,203 577,341 1,37 609,05 CUMPLE
28 26,858 487,745 677,256 475,917 1,39 609,68 CUMPLE
29 23,6292 462,578 632,962 577,845 1,37 578,22 CUMPLE
30 23,484 461,571 669,203 527,761 1,45 576,96 CUMPLE
Mean 23,544 476,722 656,753 539,993 1,38 595,90 CUMPLE
Tabla No. 8: Probetas de la 16 a la 30 (Con empalme) Fuente: Resultados Maquina universal – Universidad Distrital
Ilustración No.15: Probetas con empalmes después de la falla a tracción Fuente: Fotografía propia - laboratorios Universidad Distrital
En el análisis estadístico de los ensayos realizados a las probetas de diámetro #5 se tiene
la siguiente distribución normal
No. Probeta RESISTENCIA DISTRIBUCION
NORMAL 1,25fy (Mpa)
22 565,953 0,005
MEDIA: 595,3675
8 575,705 0,012
DESVIACION ESTARDAR: 16,2692
15 575,705 0,012
18 576,649 0,013
4 576,964 0,013
30 576,964 0,013
29 578,223 0,014
16 580,424 0,016
14 584,829 0,020
25 587,031 0,022
3 587,345 0,022
26 589,548 0,023
19 590,491 0,023
6 592,064 0,024
7 597,728 0,024
17 598,356 0,024
5 599,615 0,024
9 599,929 0,024
10 602,131 0,022
21 602,446 0,022
2 604,334 0,021
12 604,334 0,021
1 605,591 0,020
23 606,535 0,019
11 607,479 0,019
13 608,738 0,017
27 609,053 0,017
28 609,681 0,017
20 633,591 0,002
24 633,591 0,002
Tabla No. 9: Datos de distribución normal Fuente: Resultados calculados
Ilustración No.16: Grafico de resultados de ensayos Fuente: Resultados calculados
520,000
540,000
560,000
580,000
600,000
620,000
640,000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Resultados de ensayos (MPa)
Series1
Ilustración No.17: Grafico de distribución normal de ensayos Fuente: Resultados calculados
La dispersión de los resultados de la resistencia a la tracción en cumplimiento con el
requisito mínimo de 1,25fy de las barras ensayadas es moderado, teniendo en cuenta que
las probetas son del mismo lote, aproximadamente la desviación estándar es de 16,26
MPa respecto a la media de los 30 ensayos realizados es decir un coeficiente de variación
de 2,73%, por lo tanto la distribución normal de los datos no se asemeja a una parábola
normalizada pero permite identificar en el intervalo de extremos:
Varianza 264,68797
Desviación 16,2692338
Límite inferior 562,828991
Límite superior 627,905926
Tabla No. 10: Limites de uniformidad Fuente: Ensayos de laboratorio
Que el 95% de los resultados obtenidos comprende resistencias entre 562,83 – 627,90
MPa, lo que sugiere que los ensayos son homogéneos y/o uniformes.
Por lo tanto podemos verificar las resistencias mínimas y máximas indicadas en la norma
NTC-2289 para dar el cumplimiento y aceptación de las barras:
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0 5 10 15 20 25 30 35
Distribución Normal
Tabla No. 11: Tabla A.2 Requisitos de tracción Fuente: NTC-2289
No. Probeta fy fu
No. Probeta fy fu
1 484,473 665,931
16 464,339 645,294
2 483,467 670,964
17 478,685 666,938
3 469,876 641,267
18 461,319 634,723
4 461,571 639,002
19 472,393 655,612
5 479,692 669,203
20 506,873 672,726
6 473,651 634,22
21 481,957 636,988
7 478,182 665,931
22 452,762 635,73
8 460,564 635,227
23 485,228 672,474
9 479,943 661,652
24 506,873 675,998
10 481,705 669,958
25 469,625 636,988
11 485,983 670,461
26 471,638 669,203
12 483,467 667,693
27 487,242 669,203
13 486,99 668,196
28 487,745 677,256
14 467,863 635,478
29 462,578 632,962
15 460,564 629,186
30 461,571 669,203
Tabla No. 12: Resultado de los ensayos fy y fu Fuente: Ensayos de laboratorio
Requisito de aceptación MPa Espécimen
Resistencia a la fluencia Mínima: 452,762 Probeta No. 22
Resistencia a la fluencia Máxima: 506,873 Probeta No. 20
Resistencia a la tracción Mínima: 629,186 Probeta No. 15
Tabla No. 13: Verificación de cumplimiento de requisito Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio
Del universo total de ensayos (30 probetas), verificamos las probetas que cuentan con la
resistencia a la fluencia mínima, la fluencia máxima y a la tracción mínima, y de esta
manera se evidencia el cumplimiento de los requisitos del resto de las barras.
Los ensayos realizados cumplen con los requisitos y están a satisfacción con la norma NSR-
10 y la norma NTC-2289.
9.1.2 Ensayos de probetas de acero sin empalme mecánico
Se hace el ensayo a varillas estándar para evidenciar el comportamiento de una barra
común respecto a una empalmada, y así, verificar cual puede ser la variación que se
presenta al utilizar el conector en una barra, teniendo en cuenta que al usar los
conectores se busca dar continuidad al acero y que su fluencia no se vea afectada al estar
empalmada mecánicamente.
Las varillas fueron preparadas con las dimensiones requeridas para ser puestas a prueba
en la maquina universal de la facultad tecnológica, la caracterización de las dimensiones
antes y después del ensayo, fue la siguiente:
RELACIONES DE DIMENSIONES
No. de Probeta
Diámetro inicial
Probeta (mm)
Longitud inicial Probeta
(mm)
Diámetro final
Probeta (mm)
Longitud final Probeta
(mm)
Porcentaje de elongación de
la probeta (%)
Porcentaje de reducción de área
de la probeta (%)
1 15,75 35,3 12,9 39,4 11,61% 32,92%
2 15,75 34,5 11,7 38,4 11,30% 44,82%
3 15,75 35,1 11,9 39,0 11,11% 42,91%
4 15,75 34,9 12,2 39,1 12,03% 40,00%
5 15,75 35,1 12,7 38,6 9,97% 34,98%
6 15,75 35,1 11,8 38,7 10,26% 43,87%
7 15,75 34,7 11,5 38,3 10,37% 46,69%
8 15,75 35,2 11,7 38,7 9,94% 44,82%
9 15,75 34,4 10,8 38,2 11,05% 52,98%
10 15,75 34,7 12,3 38,8 11,82% 39,01%
11 15,75 35,0 13,2 38,7 10,57% 29,76%
12 15,75 34,9 10,9 38,5 10,32% 52,10%
13 15,75 34,8 12,0 38,3 10,06% 41,95%
14 15,75 35,2 10,0 38,9 10,51% 59,69%
15 15,75 35,1 12,0 38,7 10,26% 41,95%
16 15,75 35,2 12,2 39,0 10,80% 40,00%
17 15,75 34,9 11,2 38,6 10,60% 49,43%
18 15,75 34,7 11,7 38,1 9,80% 44,82%
19 15,75 35,4 12,1 38,7 9,32% 40,98%
20 15,75 34,8 11,4 38,5 10,63% 47,61%
21 15,75 35 10,3 39,2 12,00% 57,23%
22 15,75 34,9 11,6 38,8 11,17% 45,76%
23 15,75 34,9 11,2 39 11,75% 49,43%
24 15,75 35,1 12,3 39,1 11,40% 39,01%
25 15,75 35 11,7 38,8 10,86% 44,82%
26 15,75 35,1 11 38,9 10,83% 51,22%
27 15,75 34,9 11,1 38,8 11,17% 50,33%
28 15,75 35 12,4 38,1 8,86% 38,02%
29 15,75 35 13 38,5 10,00% 31,87%
30 15,75 35,2 10,7 38,9 10,51% 53,85%
Tabla No.14: Caracterización de probetas sin empalme mecánico Fuente: Ensayos de aceros – Resultados de laboratorio
Ilustración No.18: Probetas sin empalme mecánico para ensayos a tracción Fuente: Fotografía propia - laboratorios Universidad
Distrital
Ilustración No.19: Procedimiento de medición en laboratorio Fuente: Fotografía propia - Laboratorios Universidad Distrital
Los resultados después de la falla fueron los siguientes:
Symbol E Sy Sut Sf fu/fy > 1,25 1,25fy
Dimension GPa MPa MPa MPa MPa
1 5,63895 451,606 651,521 519,235 1,44 564,51 CUMPLE
2 5,81974 466,965 651,274 518,492 1,39 583,71 CUMPLE
3 4,99137 460,772 625,51 545,742 1,36 575,97 CUMPLE
4 6,15758 456,808 655,981 521,465 1,44 571,01 CUMPLE
5 4,70153 483,81 652,512 484,801 1,35 604,76 CUMPLE
6 5,33123 474,892 658,706 522,951 1,39 593,62 CUMPLE
7 4,52122 490,747 651,521 523,942 1,33 613,43 CUMPLE
8 4,80257 456,065 622,29 530,878 1,36 570,08 CUMPLE
9 5,01487 458,79 621,794 537,319 1,36 573,49 CUMPLE
10 5,40324 475,883 649,54 475,14 1,36 594,85 CUMPLE
11 4,85914 484,801 656,476 480,094 1,35 606,00 CUMPLE
12 5,00553 471,176 652,265 479,599 1,38 588,97 CUMPLE
13 3,63289 456,065 622,785 514,281 1,37 570,08 CUMPLE
14 2,40798 597,022 655,485 506,601 1,10 746,28 NO CUMPLE
15 4,64425 492,481 658,706 467,708 1,34 615,60 CUMPLE
Mean 4,8621 478,526 645,758 508,550 1,35 598,16 CUMPLE
Tabla No. 15: Probetas de la 1 a la 15 (Sin empalme) Fuente: Resultados Maquina universal – Universidad Distrital
Symbol E Sy Sut Sf fu/fy > 1,25 1,25fy
Dimension GPa MPa MPa MPa MPa
16 5,41185 454,083 652,76 520,969 1,44 567,60 CUMPLE
17 6,98251 460,524 624,767 547,228 1,36 575,66 CUMPLE
18 5,30864 472,91 656,476 527,41 1,39 591,14 CUMPLE
19 5,08041 455,569 623,281 542,522 1,37 569,46 CUMPLE
20 9,12955 442,688 619,317 560,606 1,40 553,36 CUMPLE
21 8,69765 455,322 654,99 490,747 1,44 569,15 CUMPLE
22 7,92697 455,569 656,476 523,199 1,44 569,46 CUMPLE
23 9,25873 454,579 654,246 473,901 1,44 568,22 CUMPLE
24 8,97429 457,551 659,449 534,099 1,44 571,94 CUMPLE
25 10,0659 454,579 651,521 521,96 1,43 568,22 CUMPLE
26 8,09497 454,579 653,751 462,506 1,44 568,22 CUMPLE
27 9,49677 453,34 653,751 526,915 1,44 566,68 CUMPLE
28 9,6769 456,313 620,803 545,494 1,36 570,39 CUMPLE
29 9,53543 455,074 621,794 552,431 1,37 568,84 CUMPLE
30 5,48709 485,049 651,521 524,19 1,34 606,31 CUMPLE
Mean 7,9418 457,849 643,660 523,612 1,41 572,31 CUMPLE
Tabla No. 16: Probetas de la 16 a la 30 (Sin empalme) Fuente: Resultados Maquina universal – Universidad Distrital
Ilustración No.20: Probetas sin empalme después de la falla a tracción Fuente: Fotografía propia - laboratorios Universidad Distrital
En el análisis estadístico de los ensayos realizados a las probetas de diámetro #5 se tiene
la siguiente distribución normal
No. Probeta
1,25fy Distribución normal MPa
20 553,360 0,008
MEDIA: 585,234
1 564,508 0,010
DESVIACION ESTANDAR: 34,4869
27 566,675 0,010 16 567,604 0,010 23 568,224 0,010 25 568,224 0,010 26 568,224 0,010 29 568,843 0,010 21 569,153 0,010 19 569,461 0,010 22 569,461 0,010 8 570,081 0,011
13 570,081 0,011 28 570,391 0,011 4 571,010 0,011 24 571,939 0,011 9 573,488 0,011 17 575,655 0,011 3 575,965 0,011 2 583,706 0,012 12 588,970 0,012 18 591,138 0,011 6 593,615 0,011 10 594,854 0,011 5 604,763 0,010 11 606,001 0,010 30 606,311 0,010 7 613,434 0,008 15 615,601 0,008 14 746,278 0,000
Tabla No. 17: Datos de distribución normal Fuente: Resultados calculados
Ilustración No.21: Grafico de resultados de ensayos Fuente: Resultados calculados
0,000
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
600,000
700,000
800,000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Resultados de ensayos (MPa)
Series1
Ilustración No.22: Grafico de distribución normal de ensayos Fuente: Resultados calculados
La dispersión de los resultados de la resistencia a la tracción en cumplimiento con el
requisito mínimo de 1,25fy de las barras ensayadas es moderadamente alto, teniendo en
cuenta que las probetas son del mismo lote, aproximadamente la desviación estándar es
de 34,49 MPa respecto a la media de los 30 ensayos realizados es decir un coeficiente de
variación de 5,89%, por lo tanto la distribución normal de los datos no se asemeja a una
parábola normalizada pero permite identificar en el intervalo de extremos:
Varianza 1189,35101
Desviación 34,4869687
Límite inferior 516,259896
Límite superior 654,207771
Tabla No. 18: Limites de uniformidad Fuente: Ensayos de laboratorio
Que el 97% de los resultados obtenidos comprende resistencias entre 516,26 – 654,21
MPa, lo que sugiere que los ensayos son homogéneos y/o uniformes.
Por lo tanto podemos verificar las resistencias mínimas y máximas indicadas en la norma
NTC-2289 para dar el cumplimiento y aceptación de las barras:
0,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0 5 10 15 20 25 30 35
Distribución Normal
Tabla No. 19: Tabla A.2 Requisitos de tracción Fuente: NTC-2289
No. Probeta fy fu
No. Probeta fy fu
1 451,606 651,521
16 454,083 652,76
2 466,965 651,274
17 460,524 624,767
3 460,772 625,51
18 472,91 656,476
4 456,808 655,981
19 455,569 623,281
5 483,81 652,512
20 442,688 619,317
6 474,892 658,706
21 455,322 654,99
7 490,747 651,521
22 455,569 656,476
8 456,065 622,29
23 454,579 654,246
9 458,79 621,794
24 457,551 659,449
10 475,883 649,54
25 454,579 651,521
11 484,801 656,476
26 454,579 653,751
12 471,176 652,265
27 453,34 653,751
13 456,065 622,785
28 456,313 620,803
14 597,022 655,485
29 455,074 621,794
15 492,481 658,706
30 485,049 651,521
Tabla No. 20: Resultado de los ensayos fy y fu Fuente: Ensayos de laboratorio
Requisito de aceptación MPa Ensayo
Resistencia a la fluencia Mínima: 442,688 Probeta No. 20
Resistencia a la fluencia Máxima: 597,022 Probeta No. 14
Resistencia a la tracción Mínima: 619,317 Probeta No. 20
Tabla No. 21: Verificación de cumplimiento de requisito Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio
Del universo total de ensayos (30 probetas), verificamos las probetas que cuentan con la
resistencia a la fluencia mínima, la fluencia máxima y a la tracción mínima, y de esta
manera se evidencia el cumplimiento de los requisitos del resto de las barras.
Los ensayos realizados cumplen con los requisitos y están a satisfacción con la norma NSR-
10 y la norma NTC-2289.
9.2 COMPARATIVO DEL USO DE EMPALMES MECÁNICOS ROSCADOS Y DE
EMPALMES POR TRASLAPO
Es importante realizar una fácil distinción de los beneficios obtenidos en el uso de insumos
para los procesos constructivos, por lo tanto se toman las variables significativas para
poder valorar la conveniencia en el uso de cualquiera de los procedimientos.
Para el caso de los empalmes para las varillas de acero en el refuerzo del concreto, se
presenta el siguiente comparativo de las ventajas y desventajas en el uso del empalme por
traslapo y el empalme mecánico roscado:
9.2.1 Comparativo Técnico
Empalmes por traslapo
• Resistencia mínima a la tracción en las zonas específicas donde se encuentra el traslapo
• En concretos con altas resistencias hay más susceptibilidad a las fallas de separación por
tensión, lo que plantea menos confiabilidad de los empalmes traslapados14
• La adherencia entre el acero y el concreto transfiere la carga de una varilla al concreto y
luego del concreto a la otra varilla de refuerzo, de manera continua. Esta transferencia de
carga conduce a deformaciones de las varillas de refuerzo15
14 Véase Revista de construcción y tecnología Articulo “Empalme Mecánico o Empalme por Traslapo, M.K. Hurd, Instituto Mexicano de Cemento y el Concreto, Mayo 2000 15 Ibídem
Ilustración No.23: Fuerzas en empalmes traslapados Fuente: Productividad Aceros Arequipa Perú
• La eficiencia de los empalmes traslapados depende del desarrollo de la adherencia a lo
largo de la superficie de las varillas, y de la capacidad del concreto para transferir los
elevados esfuerzos cortantes que se generan16.
• La forma de trabajo de los empalmes traslapados hacen que funcionen a tracción o
compresión17.
• Los empalmes traslapados a Tracción, generan compresión diagonal en el concreto
ubicado entre varillas; por este motivo, es importante incorporar estribos que limiten el
desarrollo de las grietas originadas por estos esfuerzos, y que aseguren una falla dúctil18.
• Los empalmes a Compresión, trabajan bajo condiciones más favorables, por lo que
requieren de una menor longitud. La causa principal de falla de estos empalmes se da por
el aplastamiento del concreto en el extremo de la varilla, sobre todo cuando éstas son de
gran diámetro19.
• El código del ACI recomienda no usar empalmes traslapados para varillas mayores a la
de 1 3/8" (ACI -12.14.2.1)20
16
Ibídem 17 Boletín de Construcción Integral, Ing. Teodoro Harmsen, Aceros Arequipa, Edición 11 18 Ibídem 19 Ibídem 20
En las cartillas de productos de acerías, los proveedores en Colombia comercialmente ofrecen como diámetro mayor 1 ¼” (#10)
Empalmes mecánicos
• Mayores resistencias a tracción asumiendo continuidad en la varilla, ya que la fuerza es
asumida por el acero más no por el accesorio de empalme
• Los empalmes mecánicos pueden ubicarse más fácilmente fuera de las áreas de altos
esfuerzos
• Para las conexiones utilizadas en los esfuerzos de tensión y algunas utilizadas en los
esfuerzos de compresión, los conectores transfieren estos esfuerzos directamente de una
varilla a la otra21.
• Estos empalmes en las áreas de tensión deben desarrollar 125 por ciento de la
resistencia de fluencia de la varilla y este desempeño está incluso asegurado para áreas
sujetas a endurecimiento por deformación. Así, en las aplicaciones sísmicas, el empalme
mecánico mantiene la integridad estructural cuando las varillas son tensadas para trabajar
en el límite inelástico22.
• Independencia del concreto para la transferencia de cargas. En regiones costeras o muy
frías sujetas a nevadas, la corrosión de la varillas de refuerzo puede producir
agrietamiento y astillamiento del concreto. Puesto que los empalmes traslapados
transfieren la carga al concreto que los circunda, cuando el concreto desaparece, el
empalme traslapado en realidad ha fallado. Los empalmes mecánicos no dependen del
concreto para realizar dicha transferencia de carga23.
• Mejoría de la integridad estructural. Los empalmes mecánicos mantienen la continuidad
de la trayectoria del acero de refuerzo independientemente de las condiciones o de la
existencia del concreto24.
• La utilización de empalmes mecánicos minimiza los cálculos de longitud y ubicación de
los empalmes por traslapo al diseñador estructural
• Reducción del congestionamiento de varillas de refuerzo. Una de las quejas más
comunes de quienes colocan el concreto es la casi total imposibilidad de lograr colar de
manera satisfactoria las áreas de gran afluencia de varillas, principalmente en los armados
que contienen varillas de refuerzo. Este congestionamiento restringe el flujo y la
distribución de las partículas de los agregados más grandes que componen el concreto y
21 Véase Revista de construcción y tecnología Articulo “Empalme Mecánico o Empalme por Traslapo, M.K. Hurd, Instituto Mexicano de Cemento y el Concreto, Mayo 2000 22 Ibídem 23
Ibídem 24 Ibídem
limita la efectividad de la vibración en áreas de traslape. Aunque la proporción de acero /
concreto estipulada sea menor de 8 por ciento (ACI 318-95), es difícil de seguir esta
especificación y lograr un diseño equilibrado por la presencia de las varillas de refuerzo en
la zona de traslape. El empalme mecánico reduce significativamente este
congestionamiento25.
• Los empalmes mecánicos dan a la estructura resistencia y continuidad en la
transferencia de carga, cosa que los traslapos no pueden ofrecer.
9.2.2 Comparativo Económico
Es importante identificar uno de los aspectos más importantes a la hora de tomar
decisiones en cuanto a los insumos a utilizar, por tal motivo se describen las siguientes
características para cada tipo de empalme.
Como lo define M.K. Hurd en su artículo, “El traslapo de varillas de refuerzo se considera
desde hace mucho un método de empalme efectivo y económico. Sin embargo, las nuevas
demandas en términos de diseño de concreto han determinado que los constructores
busquen alternativas que pueden resultar más convenientes según el uso”.
Empalmes por traslapo
• Las longitudes de acero están basadas en los requisitos de la norma NSR-10 según el
diámetro de la barra.
• Se presentan sobrecostos no medidos por desperdicio de acero.
• Se presentan sobrecostos por fluidificantes en elementos con congestión de acero.
• Se elevan los costos de transporte de acero.
• Los tiempos de ejecución en obra son más cortos.
• Se contemplan costos de manejo de acero en obra por trasiego dependiendo zonas de
descargue y acopio.
25
Véase Revista de construcción y tecnología Articulo “Empalme Mecánico o Empalme por Traslapo, M.K. Hurd, Instituto Mexicano de Cemento y el Concreto, Mayo 2000
• Costos de tiempo de torre grúas para desplazamiento de acero en obra.
• Se asumen costos de alambre para unión de barras, el desperdicio es alto.
• Los requerimientos para puesta en marcha de producción en obra son mínimos
• Mayor cantidad de acero, mayor zona de almacenamiento
Empalmes mecánicos
• Elementos sin congestión y distribución de acero de manera uniforme, garantizando
espaciamiento entre barras y entrada del concreto para garantizar adherencia.
• La realización del roscado de empalmes se ejecuta en obra, despreciando el costo de
transporte de acero para traslapos.
• Se incrementa los valores de mano de obra por instalación del empalme roscado en
cada barra a unir.
• Se desprecian costos de trasiego de acero a traslapar.
• Se desprecian costos de desplazamiento de acero a traslapar, optimizando la maquinaria
y equipo de obra.
• No se requieren amarres.
A continuación se realiza un comparativo económico en base a los proyectos de referencia
estudios de caso, Edificio T7 T8 y Hotel Grand Hyatt ambos de la Ciudad Empresarial Luis
Carlos Sarmiento Angulo:
Edificio T7 T8
En base a los empalmes utilizados en el proyecto Edificio T7T8 a lo largo de todo el
desarrollo constructivo se presentan los costos generados en la etapa que se realizó el uso
de empalmes mecánicos:
COSTOS DE EMPALMES MECANICOS UTILIZADOS
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD TOTAL VALOR UNITARIO VALOR TOTAL
Empalme roscado #5 (5/8") Un 4234 $ 7.021 $ 29.726.914
Empalme roscado #6 (3/4") Un 2934 $ 8.806 $ 25.836.804
Empalme roscado #7 (7/8") Un 1348 $ 10.115 $ 13.635.020
Empalme roscado #8 (1") Un 2456 $ 11.662 $ 28.641.872
Empalme roscado #10 (1 1/4") Un 1886 $ 18.921 $ 35.685.006
Tabla No. 22: Costos de empalmes utilizados en primera etapa de construcción Fuente: Análisis propio costos Edificio T7T8
COSTOS DE EMPALMES TRASLAPADOS BASADOS EN LAS CANTIDADES DE EMPALMES MECANICOS UTILIZADOS
DESCRIPCION LONGITUD
(m)
PESO ACERO (Kg/m)
PESO POR UNIDAD
DE TRASLAPO
(Kg)
CANTIDAD TOTAL DE
EMPALMES
VALOR UNITARIO
COMERCIAL DEL
KILOGRAMO DE ACERO26
VALOR TOTAL
Empalme roscado #5 (5/8")
0,70 1,552 1,09 4234 $ 2.167 $ 9.967.805
Empalme roscado #6 (3/4")
0,90 2,235 2,01 2934 $ 2.167 $ 12.789.073
Empalme roscado #7 (7/8")
1,20 3,042 3,65 1348 $ 2.167 $ 10.663.242
Empalme roscado #8 (1")
1,40 3,973 5,56 2456 $ 2.167 $ 29.602.874
Empalme roscado #10 (1 1/4")
1,70 6,404 10,89 1886 $ 2.230 $ 45.787.486
Tabla No. 23: Costos de empalmes por traslapo en primera etapa de construcción Fuente: Análisis propio costos Edificio T7T8
Hotel Grand Hyatt
En base a los empalmes utilizados en el proyecto Hotel Grand Hyatt a lo largo de todo el
desarrollo constructivo se presentan los costos generados en la etapa que se realizó el uso
de empalmes mecánicos:
26
Valores comerciales tomados del promedio de las cotizaciones presentadas por proveedores para los proyectos estudios de caso
COSTOS DE EMPALMES MECANICOS UTILIZADOS
DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD TOTAL VALOR UNITARIO VALOR TOTAL
Empalme roscado #5 (5/8") Un 5346 $ 7.021 $ 37.534.266
Empalme roscado #6 (3/4") Un 2645 $ 8.806 $ 23.291.870
Empalme roscado #7 (7/8") Un 1348 $ 10.115 $ 13.635.020
Empalme roscado #8 (1") Un 3348 $ 11.662 $ 39.044.376
Empalme roscado #10 (1 1/4") Un 913 $ 18.921 $ 17.274.873
Tabla No. 24: Costos de empalmes utilizados en primera etapa de construcción Fuente: Análisis propio costos Hotel Grand Hyatt
COSTOS DE EMPALMES TRASLAPADOS BASADOS EN LAS CANTIDADES DE EMPALMES MECANICOS UTILIZADOS
DESCRIPCION LONGITUD
(m)
PESO ACERO (Kg/m)
PESO POR UNIDAD
DE TRASLAPO
(Kg)
CANTIDAD TOTAL DE
EMPALMES
VALOR UNITARIO
COMERCIAL DEL
KILOGRAMO DE ACERO3
VALOR TOTAL
Empalme roscado #5 (5/8”)
0,70 1,552 1,09 5346 $ 2.167 $ 12.585.707
Empalme roscado #6 (3/4”)
0,90 2,235 2,01 2645 $ 2.167 $ 11.529.345
Empalme roscado #7 (7/8”)
1,20 3,042 3,65 1348 $ 2.167 $ 10.663.242
Empalme roscado #8 (1”)
1,40 3,973 5,56 3348 $ 2.167 $ 40.354.406
Empalme roscado #10 (1 1/4”)
1,70 6,404 10,89 913 $ 2.230 $ 22.165.416
Tabla No. 25: Costos de empalmes por traslapo en primera etapa de construcción Fuente: Análisis propio costos Hotel Grand Hyatt
Los costos de los empalmes mecánicos registran un ahorro en los mayores diámetros (#8 y
#10), es relativo a la construcción que se realice y a los mayores diámetros indicados en el
diseño, o a la etapa en que se pueden utilizar según la planeación del desarrollo.
En los proyectos casos de estudio se generó un sobrecosto de aproximadamente 34%, al
tener mayor consumo de diámetros menores (#5, #6 y #7), pero depende también de la
oferta y la demanda del producto en la zona de construcción.
Se pueden considerar ahorros adicionales con sobrecostos no medidos como reprocesos
de aceros dañados, fluidificantes, alambre de amarre, distanciadores entre barras, etc.
9.2.3 Comparativo de Funcionalidad
Empalmes por traslapo
• El rendimiento en la instalación es mayor.
• No cumple con el espaciamiento mínimo entre barras.
• Se aumenta la congestión de acero, generando mayores tiempos de armado de
elementos.
• Cuando hay congestión de acero se requiere mayor vibrado para que se genere un total
recubrimiento del acero por el concreto, y es susceptible de presentarse hormigueos
internos o externos.
• Se dificulta la construcción de elementos por etapas, se presentan grandes longitudes de
aceros expuestos.
• En procesos de obra por etapas se exponen a fatigas los aceros en voladizo por
movimientos para realizar otras actividades, afectando así su resistencia.
Ilustración No.24: Aceros expuestos a fatigas por doblado Edificio T7 T8 Fuente: Construcciones Planificadas S.A
Ilustración No.25: Excavación de segunda etapa sin acero expuesto Edificio T7 T8 Fuente: Construcciones Planificadas S.A
Empalmes mecánicos
• Se deben considerar tiempos de roscado (Instalación del empalme).
• Se optimiza el espacio ocupado por el acero en el elemento y se puede garantizar los
espaciamientos mínimos de 25 mm entre barras.
• En las armaduras donde se presentan los cruces entre elementos es decir Viga –
Columna o Viga – Viga los tiempos de armados pueden disminuir debido a la comodidad
de armado por el espacio.
Ilustración No.26: Detalle comparativo de armado de traslapos Fuente: Cartilla Lenton
• El vaciado de concreto y vibrado es más fácil de realizar, garantizando la ocupación del
concreto en todo el elemento.
• Los empalmes son adecuados para realizar construcción de estructuras por etapas, ya
que se evitan los aceros en voladizo y la obra se realiza de una manera más limpia.
Ilustración No.27: Construcción por etapas Edificio T7 T8 Fuente: Construcciones Planificadas S.A
Ilustración No.28: Detalle de empalmes en viga Edificio T7 T8 Fuente: Construcciones Planificadas S.A
Ilustración No.29: Detalle de empalmes en columna Edificio T7 T8 Fuente: Construcciones Planificadas S.A
El proceso de conexión del empalme a la primera barra se puede realizar previo al
armado de los elementos, generando mayor rendimiento en el proceso
10. CONCLUSIONES
Esta investigación contribuye a generar una divulgación del uso de empalmes mecánicos
roscados en las construcciones realizadas en Colombia, ya que el crecimiento de la
actividad edificadora va en un notable crecimiento desde el año 2006 según cifras de
Camacol27, la confianza por la utilización de nuevos procedimientos de construcción no se
hace notable, ya que la aplicación de los empalmes mecánicos se viene realizando en
Colombia desde hace apenas 8 años en pocos proyectos cuando en otros países ya se
aplica desde hace más de 30 años con gran confianza en grandes proyectos.
El estudio realizado nos permite identificar aspectos importantes a tener en cuenta:
Desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los empalmes unidos
con conectores roscados, los resultados son satisfactorios, ya que con un universo
de 30 probetas en total de un mismo lote de acero suministrado en uno de los
proyectos estudios de caso se evidencia un coeficiente de variación cercano al 3%
que comparado con el alto rango entre el limite mínimo y máximo de resistencia a
la fluencia que ordena la norma (23% aproximadamente) es bueno, es decir los
ensayos demuestran que es confiable la utilización de este sistema en la
construcción de obras.
En el análisis de las probetas sin empalme mecánico respecto a las que están
empalmadas con conectores roscados, también se identifica que a pesar que el
promedio de sus resultados difiere aproximadamente en 10 MPa, los datos
obtenidos presentan un gráfico de uniformidad de resultados muy semejantes y
se encuentran con unos valores muy cercanos respecto a sus límites, es decir que
las 60 probetas están cumpliendo los parámetros indicados en la norma NTC-2289
y el comportamiento de todas las barras es acorde con los requisitos que se deben
tener en cuenta en las estructura de concreto reforzadas con acero.
El costo del uso de empalmes mecánicos teniendo en cuenta los valores
directamente relacionados con el sistema, muestran la conveniencia de utilizarlos
en los diámetros mayores #8 y #10, pero el beneficio debe ser estudiado con los
27 Camacol - Estadísticas de Licencias de Construcción (ELIC) Históricos https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/construccion/licencias-de-construccion/historicos-elic
valores indirectos que pueden representar grandes ahorros en los diámetros
menores como tiempo, mano de obra y consumibles no medidos.
Los procesos constructivos deben tener en cuenta en gran medida el beneficio de
la propia estructura y buscar las estrategias necesarias para el cumplimiento de
todas las normas aplicables; los empalmes mecánicos claramente muestran que es
más fácil construir y proteger el refuerzo del concreto si se utilizan en cualquier
etapa de desarrollo del proyecto.
Los empalmes mecánicos son más beneficiosos para las estructuras en comparación con
los empalmes por traslapo, ya sean ejecutados de manera tradicional o bajo los
parámetros que indica la norma NSR-10.
Como resultado general del estudio de la aplicabilidad de nuevos productos e insumos en
la construcción de estructuras de concreto reforzadas con acero, bajo análisis técnicos en
laboratorio, económicos y funcionales permiten sugerir el uso de empalmes mecánicos
roscados en la construcción de edificios.
11. ANEXOS
Anexo No. 1: Guía del uso de empalmes Mecánicos
Este anexo contiene los procedimientos básicos y parámetros a tener en cuenta en el
proceso de instalación en obra de los empalmes mecánicos roscados para las armaduras
de acero de refuerzo, es una muestra detallada para que el personal que está
directamente relacionado con este procedimiento pueda referenciarse y ajustarlo a los
planes de calidad que debe tener todo constructor.
12. BIBLIOGRAFIA
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Colombiana de ingeniería sísmica, AIS, Titulo C, Titulo I
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Perú http://www.acerosarequipa.com/constructoras/boletin-construccion-
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ACEROS AREQUIPA, Manual del Maestro Constructor, 2010
INSTITUTO MEXICANO DE CEMENTO Y EL CONCRETO, M.K. Hurd, Revista de
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Normas técnicas Colombianas, NTC – 2289 “Barras corrugadas y lisas de acero de
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ensayos mecánicos de productos de acero”, ICONTEC, 1997
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LENTON – PENTAIR, “Sistemas de empalmes mecánicos para barras de
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