Fundamento

El hormigón en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad y, aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables, tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Para resistir adecuadamente esfuerzos de tracción es necesario combinar el hormigón con un esqueleto de acero. Este esqueleto tiene la misión de resistir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura, mientras que el hormigón resistirá la compresión (siendo más barato que el acero y ofreciendo propiedades de durabilidad adecuadas).

La adecuada selección de las características del tipo de hormigón y el acero corrugado, además de las dimensiones y cantidades de los materiales permiten controlar el colapso de los elementos estructurales. Por ejemplo, una combinación adecuada de estas variables puede permitir la fluencia del acero y así conferir una mayor ductilidad de manera que se deformen lo suficiente como para ser visible antes del colapso. No obstante, un elemento con demasiado acero corrugado en su interior puede presentar una rotura frágil, pues las barras al no permitir esa cierta ductilidad no presentará signos evidentes de deformación. Es por ello que, en general, las normativas relativas a esta cuestión limitan la cantidad máxima de acero que se puede colocar en los puntos más críticos de las estructuras.

En los elementos lineales alargados, como vigas y pilares, se colocan barras longitudinales de acero, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torsor condicionan las características de la armadura transversal o secundaria.

• - Tracción: Un elemento está sometido a tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo; los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.

• - Compresión: Un elemento está sometido a compresión cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a aplastarlo. Los pilares son ejemplos de ello.

• - Flexión:[7]​ Un elemento está sometido a flexión cuando actúan sobre él cargas que tiendan a doblarlo. A este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de estructuras.[8]​.

Cálculo de vigas y pilares de hormigón armado

La teoría de vigas de Euler-Bernoulli no es adecuada para el cálculo de vigas o pilares de hormigón armado. Los elementos resistentes de estas características presentan un mecanismo resistente más complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormigón y acero, con módulos de Young muy diferentes. Los momentos de inercia son variables de acuerdo al tamaño de las fisuras de los elementos. Las diferentes propiedades mecánicas de ambos materiales presentes en un elemento de hormigón armado hace que las ecuaciones de equilibrio que enlazan los esfuerzos internos introducidos por las fuerzas y tensiones del hormigón y del acero no sean tan simples como las de secciones homogéneas, que son las usadas en la teoría de Euler-Bernoulli.

En la Instrucción Española del Hormigón Estructural, normativa de obligado cumplimiento en estructuras de hormigón armado en España hasta el año 2021, las ecuaciones de equilibrio mecánico para el esfuerzo axil N y el momento flector M de una sección rectangular pueden escribirse de forma muy aproximada como:.

Donde:.

Si se usa el diagrama rectángulo normalizado para representar la relación de tensión-deformación del hormigón entonces las tensiones de la armadura de tracción y de compresión se pueden expresar en las funciones anteriores como:.

Por otra parte los esfuerzos soportados por el bloque comprimido de hormigón vienen dados por:.

Dimensionado de secciones

El problema del dimensionado de secciones se presenta a la hora de determinar la cantidad de acero mínima para garantizar la adecuada resistencia del elemento. Generalmente se busca un abaratamiento del coste, lo que implica considerar varias formas para la sección y el cálculo de las armaduras para cada una de esas secciones posibles, con el fin de establecer un coste orientativo de cada sección.

Una sección de una viga sometida a flexión simple requiere obligatoriamente una armadura (conjunto de barras) de tracción colocada en la parte traccionada de la sección, y dependiendo del momento flector puede requerir también una armadura en la parte comprimida. El área de ambas armaduras de una sección rectangular puede calcularse aproximadamente mediante los siguientes juegos de fórmulas:.

Donde:.

Con las mismas notaciones, la armadura de tracción se calcula como:.

Comprobación de secciones

El problema de comprobación consiste en, dada una sección completamente definida por sus dimensiones geométricas y un cierto número de barras con una disposición bien definida, comprobar mediante cálculo si dicha sección será capaz de soportar los esfuerzos inducidos en ella por la acción de cargas conocidas.

• - Armadura principal (o longitudinal): Aquella requerida para absorber los esfuerzos de tracción en la cara inferior en vigas solicitadas a flexión compuesta, o bien la armadura longitudinal en pilares.

• - Armadura secundaria (o transversal): Toda armadura transversal al eje de la barra. En vigas absorbe esfuerzos cortantes, mantiene la posición de la armadura longitudinal cuando el hormigón se encuentra todavía fresco y reduce la longitud efectiva de pandeo de las mismas.

• - Estribo: Armadura abierta, actualmente en desuso, empleado para resistir esfuerzos de corte en un elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados perpendicularmente o en ángulo, con respecto a la armadura longitudinal. El vocablo «estribo» se aplica, normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexión y el término «amarra» a los que están en elementos sujetos a compresión. Cabe señalar que si existen esfuerzos de torsión, el estribo debe ser cerrado.

• Cerco: Estribo cerrado mediante un alambre doblado. Un cerco puede estar constituido por varios elementos de refuerzo con ganchos sísmicos en cada extremo.

• Zuncho: Estribo continuo enrollado en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresión que sirve para confinar la armadura longitudinal de un pilar y la porción de las barras dobladas de la viga como anclaje en el pilar. El espacio libre entre espirales debe ser uniforme y alineado, no menor a 80 mm ni mayor a 25 mm entre sí. Para elementos realizados in situ, el diámetro de los zunchos no debe ser menor a 10 mm.

• - Armadura de reparto: En general, son aquellas mallas de acero destinadas a mantener el distanciamiento y el adecuado funcionamiento de las armaduras principales en los forjados de hormigón armado.

• - Armadura de negativos: Son aquellas barras instaladas en forjados unidireccionales, en la capa de compresión, que tienen como objetivo absorber parte de los esfuerzos de tracción originados por la flexión del elemento.

• - Gancho sísmico: Gancho de un estribo, cerco o traba, con un doblez de 135° y con una extensión de 6 veces el diámetro (pero no menor a 75 mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el interior del estribo o cerco.

• - Traba: Barra continua con un gancho sísmico en un extremo, y un gancho no menor de 90°, con una extensión mínima de 6 veces el diámetro en el otro extremo. Los ganchos deben enlazar barras longitudinales periféricas. Los ganchos de 90° de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.

• - La normativa española Instrucción Española del Hormigón Estructural EHE-08 de 2008, quedó derogada definitivamente el 10 de agosto de 2021. Actualmente está en vigor el Código Estructural.[9]​.

• - La normativa europea, aunque no de obligado cumplimiento, es el Eurocódigo 2: Proyecto de Estructuras de Hormigón.

• - La normativa argentina de referencia es el Reglamento CIRSOC 201-2005, que reemplaza al antiguo CIRSOC 201-1982. La nueva normativa está basada en el reglamento ACI estadounidense, en contraposición con el de 1982, que tomaba la base de la antigua normativa DIN alemana.

• - El citado reglamento estadounidense es el ACI 318-05 (American Concrete Institute).

• - Aluminosis.

• - Acero corrugado.

• - Encofrado.

• - SS Faith.

Bibliografía

• - Valenzuela, Armando. "Las patentes de hormigón armado. Del gran negocio al gran desarrollo tecnológico. Los antecedentes del Movimiento Moderno" rita_ Revista Indexada de Textos Académicos, 3, pp. 134-145. doi: 10.24192/2386-7027(2015)(v3)(10)(v3)(10) "doi:10.24192/2386-7027(2015)(v3)(10)").

• - Vídeos didácticos sobre la historia del hormigón armado en España.

• - CIRSOC 201, reglamento argentino de construcción en hormigón armado.

Fundamento

El hormigón en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad y, aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables, tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Para resistir adecuadamente esfuerzos de tracción es necesario combinar el hormigón con un esqueleto de acero. Este esqueleto tiene la misión de resistir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura, mientras que el hormigón resistirá la compresión (siendo más barato que el acero y ofreciendo propiedades de durabilidad adecuadas).

La adecuada selección de las características del tipo de hormigón y el acero corrugado, además de las dimensiones y cantidades de los materiales permiten controlar el colapso de los elementos estructurales. Por ejemplo, una combinación adecuada de estas variables puede permitir la fluencia del acero y así conferir una mayor ductilidad de manera que se deformen lo suficiente como para ser visible antes del colapso. No obstante, un elemento con demasiado acero corrugado en su interior puede presentar una rotura frágil, pues las barras al no permitir esa cierta ductilidad no presentará signos evidentes de deformación. Es por ello que, en general, las normativas relativas a esta cuestión limitan la cantidad máxima de acero que se puede colocar en los puntos más críticos de las estructuras.

En los elementos lineales alargados, como vigas y pilares, se colocan barras longitudinales de acero, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torsor condicionan las características de la armadura transversal o secundaria.

• - Tracción: Un elemento está sometido a tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo; los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.

• - Compresión: Un elemento está sometido a compresión cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a aplastarlo. Los pilares son ejemplos de ello.

• - Flexión:[7]​ Un elemento está sometido a flexión cuando actúan sobre él cargas que tiendan a doblarlo. A este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de estructuras.[8]​.

Cálculo de vigas y pilares de hormigón armado

La teoría de vigas de Euler-Bernoulli no es adecuada para el cálculo de vigas o pilares de hormigón armado. Los elementos resistentes de estas características presentan un mecanismo resistente más complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormigón y acero, con módulos de Young muy diferentes. Los momentos de inercia son variables de acuerdo al tamaño de las fisuras de los elementos. Las diferentes propiedades mecánicas de ambos materiales presentes en un elemento de hormigón armado hace que las ecuaciones de equilibrio que enlazan los esfuerzos internos introducidos por las fuerzas y tensiones del hormigón y del acero no sean tan simples como las de secciones homogéneas, que son las usadas en la teoría de Euler-Bernoulli.

En la Instrucción Española del Hormigón Estructural, normativa de obligado cumplimiento en estructuras de hormigón armado en España hasta el año 2021, las ecuaciones de equilibrio mecánico para el esfuerzo axil N y el momento flector M de una sección rectangular pueden escribirse de forma muy aproximada como:.

Donde:.

Si se usa el diagrama rectángulo normalizado para representar la relación de tensión-deformación del hormigón entonces las tensiones de la armadura de tracción y de compresión se pueden expresar en las funciones anteriores como:.

Por otra parte los esfuerzos soportados por el bloque comprimido de hormigón vienen dados por:.

Dimensionado de secciones

El problema del dimensionado de secciones se presenta a la hora de determinar la cantidad de acero mínima para garantizar la adecuada resistencia del elemento. Generalmente se busca un abaratamiento del coste, lo que implica considerar varias formas para la sección y el cálculo de las armaduras para cada una de esas secciones posibles, con el fin de establecer un coste orientativo de cada sección.

Una sección de una viga sometida a flexión simple requiere obligatoriamente una armadura (conjunto de barras) de tracción colocada en la parte traccionada de la sección, y dependiendo del momento flector puede requerir también una armadura en la parte comprimida. El área de ambas armaduras de una sección rectangular puede calcularse aproximadamente mediante los siguientes juegos de fórmulas:.

Donde:.

Con las mismas notaciones, la armadura de tracción se calcula como:.

Comprobación de secciones

El problema de comprobación consiste en, dada una sección completamente definida por sus dimensiones geométricas y un cierto número de barras con una disposición bien definida, comprobar mediante cálculo si dicha sección será capaz de soportar los esfuerzos inducidos en ella por la acción de cargas conocidas.

• - Armadura principal (o longitudinal): Aquella requerida para absorber los esfuerzos de tracción en la cara inferior en vigas solicitadas a flexión compuesta, o bien la armadura longitudinal en pilares.

• - Armadura secundaria (o transversal): Toda armadura transversal al eje de la barra. En vigas absorbe esfuerzos cortantes, mantiene la posición de la armadura longitudinal cuando el hormigón se encuentra todavía fresco y reduce la longitud efectiva de pandeo de las mismas.

• - Estribo: Armadura abierta, actualmente en desuso, empleado para resistir esfuerzos de corte en un elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados perpendicularmente o en ángulo, con respecto a la armadura longitudinal. El vocablo «estribo» se aplica, normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexión y el término «amarra» a los que están en elementos sujetos a compresión. Cabe señalar que si existen esfuerzos de torsión, el estribo debe ser cerrado.

• Cerco: Estribo cerrado mediante un alambre doblado. Un cerco puede estar constituido por varios elementos de refuerzo con ganchos sísmicos en cada extremo.

• Zuncho: Estribo continuo enrollado en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresión que sirve para confinar la armadura longitudinal de un pilar y la porción de las barras dobladas de la viga como anclaje en el pilar. El espacio libre entre espirales debe ser uniforme y alineado, no menor a 80 mm ni mayor a 25 mm entre sí. Para elementos realizados in situ, el diámetro de los zunchos no debe ser menor a 10 mm.

• - Armadura de reparto: En general, son aquellas mallas de acero destinadas a mantener el distanciamiento y el adecuado funcionamiento de las armaduras principales en los forjados de hormigón armado.

• - Armadura de negativos: Son aquellas barras instaladas en forjados unidireccionales, en la capa de compresión, que tienen como objetivo absorber parte de los esfuerzos de tracción originados por la flexión del elemento.

• - Gancho sísmico: Gancho de un estribo, cerco o traba, con un doblez de 135° y con una extensión de 6 veces el diámetro (pero no menor a 75 mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el interior del estribo o cerco.

• - Traba: Barra continua con un gancho sísmico en un extremo, y un gancho no menor de 90°, con una extensión mínima de 6 veces el diámetro en el otro extremo. Los ganchos deben enlazar barras longitudinales periféricas. Los ganchos de 90° de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.

• - La normativa española Instrucción Española del Hormigón Estructural EHE-08 de 2008, quedó derogada definitivamente el 10 de agosto de 2021. Actualmente está en vigor el Código Estructural.[9]​.

• - La normativa europea, aunque no de obligado cumplimiento, es el Eurocódigo 2: Proyecto de Estructuras de Hormigón.

• - La normativa argentina de referencia es el Reglamento CIRSOC 201-2005, que reemplaza al antiguo CIRSOC 201-1982. La nueva normativa está basada en el reglamento ACI estadounidense, en contraposición con el de 1982, que tomaba la base de la antigua normativa DIN alemana.

• - El citado reglamento estadounidense es el ACI 318-05 (American Concrete Institute).

• - Aluminosis.

• - Acero corrugado.

• - Encofrado.

• - SS Faith.

Bibliografía

• - Valenzuela, Armando. "Las patentes de hormigón armado. Del gran negocio al gran desarrollo tecnológico. Los antecedentes del Movimiento Moderno" rita_ Revista Indexada de Textos Académicos, 3, pp. 134-145. doi: 10.24192/2386-7027(2015)(v3)(10)(v3)(10) "doi:10.24192/2386-7027(2015)(v3)(10)").

• - Vídeos didácticos sobre la historia del hormigón armado en España.

• - CIRSOC 201, reglamento argentino de construcción en hormigón armado.