Acero grado 80

El acero grado 80 o acero de alta resistencia requiere un proceso de fabricación distinto al usualmente realizado para aceros de menor resistencia. El grupo número dos de modelos estructurales de esta investigación contempla el uso de varillas corrugadas de acero micro-aleado grado 80 cuyo fabricante es NOVACERO.SA

En general la utilización de acero de refuerzo de alta resistencia, permite implementar elementos de menor sección aumentando las luces de la estructura y disminuyendo la carga muerta, también reduce la congestión de varillas, mejorando los procesos de constructibilidad de las estructuras, esto se podrá realizar siempre y cuando el material cumpla con los requisitos de tracción establecidos en las especificaciones ASTM A615 y A706.

El acero de refuerzo grado 80 fue incluido por primera vez en las especificaciones ASTM A615/A615M del año 2009 Especificación estándar para varillas lisas y corrugadas de acero al carbono para refuerzo de hormigón (ASTM, 2009a), y A706/A706M, Especificación Estándar para varillas de acero lisas y corrugadas de Baja Aleación para hormigón armado (ASTM, 2009b). Estas varillas de refuerzo ya se fabrican en Estados Unidos pero únicamente bajo demanda para proyectos específicos; a medida que aumente la demanda de las varillas y las especificaciones para la misma, se espera que su disponibilidad en el mercado crezca.

2.2.2.6.1. Ductilidad del Acedo grado 80

La ductilidad en una barra de acero es la capacidad que tiene el elemento de deformarse sin que ocurra la falla una vez que se haya

superado el límite elástico. La ductilidad es la que nos indica mediante las grandes deformaciones que la estructura está próxima a colapsar.

Cuando utilizamos acero de alta resistencia es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones:

 Si se desea utilizar acero de alta resistencia para miembros con uniones dúctiles es necesario conocer la demanda de ductilidad los elementos y evaluar si el acero es apto para este uso.

 Cuando se incorpora acero de refuerzo de alta resistencia a un elemento, la rigidez de dicho elemento debería ser reducida de forma que el incremento de deformación elástica se dé antes de que ocurra la fluencia. Esto nos da como resultado que las demandas netas de deformación inelástica sean menores, para el acero de refuerzo grado 80 estas demandas no son sustancialmente menores que para el acero de refuerzo grado 60.

2.2.2.6.2. Límite de Fluencia

El concepto de límite de fluencia es aplicable al acero de refuerzo que presenta un incremento de deformación sin un incremento de esfuerzo, el cual generalmente solo ocurre en acero de refuerzo de baja resistencia.

El acero de refuerzo grado 80 así como otros aceros de refuerzo de alta resistencia normalmente no tienen un límite de elasticidad definitivo, por tal razón es necesario acudir a otros medios para para definir el límite elástico. La especificación ASTM A370 define la resistencia a la fluencia como el esfuerzo al cual un material exhibe una desviación específica del límite de proporcionalidad del esfuerzo a tensión. Por esta razón la resistencia a la fluencia puede ser determinada por el método offset 2% o el método de extensión bajo la carga, descrito en las especificaciones ASTM A370.

Las especificaciones ASTM presentan los siguientes requerimientos para los límites de fluencia:

 Según la norma ASTM A615/A615M (para varillas corrugadas no soldables) el límite de fluencia mínimo es de 80 000 psi en sistema inglés o 550MPa en sistema internacional.

 Según la norma ASTM A706/A706M (para varillas corrugadas

soldables) el límite de fluencia mínimo es de 98 000 psi en sistema inglés o 675 MPa en sistema internacional.

Tabla 8. Limite de fluencia permisible, Máxima Resistencia a tensión y Alargamiento máximo de Varillas grado 80

Fuente: (Libro: Moehle, Jack. Seismic Desingn of Reinforced Concrete Buildings. New York: McGraw-Hill, 2015)

2.2.2.6.3. Máxima Resistencia a Tensión

La resistencia a la tensión es definida como el máximo esfuerzo o el pico de la curva esfuerzo –deformación, pasando este punto el material va perdiendo su capacidad de carga y a continuación se produce la falla o también se lo puede obtener mediante la relación de la carga máxima que el espécimen soporta sobre el área nominal de la varilla.

En el siguiente digrama esfuerzo-deformación se puede observar que el máximo esfuerzo de tensión (pico de la curva) del acero de refuerzo grado 80 está dentro del los valores mínimos indicados por las normas ASTM y se

puede observar que su comportamiento es similar al acero de refuerzo grado 60.

Figura 8. Esfuerzo Vs Deformación de varillas grado 80

Las especificaciones ASTM indican los requerimientos de resistencia mínima que las varillas deberán cumplir para ser aceptadas.

 Según la norma ASTM A615/A615M (para varillas corrugadas no

soldables) la mínima resistencia a la tensión es de 90 000 psi en sistema inglés o 620 MPa en sistema internacional.

 Según la norma ASTM A706/A706M (para varillas corrugadas

soldables) la mínima resistencia a la tensión es de 80 000 psi en sistema inglés o 550 MPa en sistema internacional.

2.2.2.6.4. Alargamiento

El alargamiento o elongación de una varilla, es el porcentaje que se incrementa la longitud de la varilla con relación a la longitud inicial. Para las varillas de acero grado 80, las especificaciones ASTM indican dentro de sus requerimientos, un mínimo alargamiento en 200mm, tanto para varillas corrugadas no soldables, como para las varillas soldables dependiendo de su diámetro y estos son:

Según la norma ASTM A615/A615M (para varillas corrugadas no soldables) el mínimo alargamiento es:

Según la norma ASTM A706/A706M (para varillas corrugadas soldables) el mínimo alargamiento es:

Nota: Los requerimientos de alargamiento en el acero de grado 80 son menores que en el acero grado 60 debido a su reducida ductilidad.

El alargamiento es una medida importante para determinar la capacidad que tiene el acero de refuerzo para ser usado en elementos sismo-resistentes. Aunque el porcentaje de alargamiento total necesario no sea el mismo en todos los casos para grado 60 y para grado 80, para las varillas de tamaño 7, 8, 9, 10, 11, 14 y 18 los requerimientos son los mismos. Estos tamaños son más propensos a ser utilizados para el refuerzo longitudinal primaria; por lo tanto son más probables a ceder en miembros que resisten efectos sísmicos.

Tabla 9. Comparación de Alargamiento máximo entre varillas de grado 60 y 80

Fuente: (Libro: Moehle, Jack. Seismic Desingn of Reinforced Concrete Buildings. New York: McGraw-Hill, 2015).

2.2.3. Hormigón

El hormigón es un material compuesto que consiste en una mezcla de cemento Portland (el más utilizado en la construcción) o cualquier otro cemento hidráulico, agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos. El agregado grueso cosiste en partículas retenidas en el tamiz No. 4 y el agregado fino son todas las partículas que pasan dicho tamiz restringiendo aquellas que resultan ser muy finas. El agente que actúa como pegante de todas las partículas es el cemento cuya propiedad de adhesión se activa gracias al contacto con el agua, actualmente se añaden ciertos aditivos antes o durante la mezcla, los cuales pueden mejorar ciertas propiedades del hormigón como trabajabilidad, permeabilidad, resistencia, tiempo de fraguado, etc.

En los modelos estructurales de esta investigación se ha considerado el uso de un hormigón de peso normal y resistencia a la compresión igual a 280 kg/cm2._{, el cual consiste en una mezcla de arena y grava de origen} natural, cemento portland y agua potable, cuyo peso unitario es de 2.3 t/m3

2.2.3.1. Propiedades del hormigón fresco: