Solapes entre armaduras en el hormigón armado

Solapes entre armaduras en el hormigón armado

 

Función y características de los solapes entre armaduras en el hormigón armado.

 

En este artículo analizamos el principio que permite dar continuidad a las barras de acero mediante solapes entre armaduras en el hormigón armado, cómo conviene realizarlas y qué condiciones les afectan.

Fabricación de hormigón y acero

 

Como veíamos en artículos anteriores, el hormigón armado es un material estructural heterogéneo. En esta combinación se utiliza la resistencia a compresión del hormigón y la de tracción del acero. El hormigón armado permite la ejecución de estructuras más económicas y duraderas que las formadas estrictamente por acero. Por otro lado, el hormigón por sí mismo no resulta un material estructural con suficiente versatilidad.

Tal y como explicamos en el artículo sobre anclajes, esta combinación pone en contacto un material muy resistente -acero- con otro de menores prestaciones mecánicas.

El hormigón armado resulta de la combinación de dos materiales con una producción industrial muy diferente. El acero se fabrica en barras corrugadas con unos diámetros, rugosidades y resistencias estandarizadas. Llega a obra en barras o de taller conformando la armadura completa. El hormigón se fabrica en centrales en masa, sin una forma concreta. Es en la obra donde se vierte, fragua y adquiere la forma estructural final.

Solapes entre armaduras en el hormigón armado

La longitud máxima de las barras de acero en fábrica y su transporte también limita la longitud a un máximo de 16 m, normalmente 12 por transporte. También se fabrica en bobinas, pero no es frecuente su uso en edificación convencional. Con estas premisas no es posible, habitualmente, armar con una sola barra toda la longitud de una pieza. Es preciso empalmar varios tramos para cubrir toda la longitud de diseño. Para asegurar el funcionamiento del sistema, es necesario garantizar la continuidad del acero en la masa de hormigón. Esta continuidad se resuelve solapando las barras.

 

¿Cómo pasar de una barra a otra la fuerza?

 

Como puede verse en el esquema, la continuidad de la barra se logra alineando dos. Pero esta alineación no es efectiva si no se transmite la tensión entre las barras de acero. Aunque la norma permite el empalme por soldadura, lo más habitual es el solape. La tensión se transmite a través del hormigón, mediante dos anclajes de las barras al hormigón. Las corrugas aumentan la resistencia del hormigón, al ofrecer más tensión de contacto hormigón-acero. También aumenta al confinarse éste entre las corrugas.

Así, las tensiones tangenciales de una barra se equilibran con las de la otra gracias al solape entre armaduras.    t.ls = F

Solapes entre armaduras en el hormigón armadoEl solape se comporta como un anclaje, la tensión de la barra ha de disiparse en el hormigón sin fisurarlo. La longitud de solape ls por la tensión tangencial t es igual a la fuerza de la barra F.

 

¿Cuánto vale la longitud de solape?

 

La longitud de solape ls es igual a la longitud de anclaje multiplicada por un factor ls= a.lb

Este factor depende del sentido de la fuerza F. Si se trata de tracción, las fisuras del hormigón reducen la superficie de adherencia, de modo que a>1. Esto no sucede si la fuerza F es de compresión, con lo que a=1.

Por lo tanto:

  • Para armaduras en tracción: ls= alb

  • Para armaduras en compresión: ls=lb

Solapes entre armaduras en el hormigón armadoEn el cuadro siguiente, de la EHE-08, se establece el valor de a. Éste depende del porcentaje de armadura solapada respecto de la sección total de acero de la sección, del tipo de esfuerzo y de la distancia transversal entre empalmes.

Solapes entre armaduras en el hormigón armado

Las tensiones debidas a los solapes entre armaduras generan fuerzas transversales en el contacto entre las barras y el hormigón. Esto se debe a la separación entre las barras y a las corrugas. Por eso, en algunas ocasiones es necesario colocar cercos o armaduras transversales adicionales en la zona de solapes entre armaduras.

Solapes entre armaduras en el hormigón armado

 

¿Dónde es conveniente realizar los solapes entre armaduras en el hormigón armado?

 

La Norma EHE-08 recomienda hacerlos lo más alejados posible de donde la barra trabaje a su máxima carga. Los máximos en vigas suelen coincidir con los centros de los vanos o en los apoyos. Además hay más tensión tangencial en donde hay más cortante, y menor donde hay menos cortante. Por lo tanto no es conveniente solapar ni en los apoyos ni en los centros de vano, en vigas. Sin embargo, por montaje, lo más frecuente es el solape en los apoyos. Así se facilita el paso entre elementos transversales, en los nudos, en caso de las vigas.

Solapes entre armaduras en el hormigón armado

En el caso de los pilares también se da la misma situación.

En el caso de los pilares también se da la misma situación.

Los solapes en medio de elementos se da en los que tienen mucha longitud y armadura abundante y de menor calibre. Lo óptimo es situar los solapes entre armaduras no enfrentados, sino contrapeados. Así se logra no hacer coincidir en la misma sección varios solapes. Esta posición además de reducir el valor de a facilita el hormigonado de la pieza, al no colmatar de acero la sección.

Solapes entre armaduras en el hormigón armado

En la cara superior, cuando la viga trabaja a flexión, casi siempre con la armadura de montaje es suficiente. Si además hay que colocar alguna barra no suele ser necesario, por longitud, solapar varias. Si fuera preciso, en este caso el solape sería en el centro del vano.

¿Qué sucede si no se solapan los suficiente las armaduras?

Como hemos visto, los solapes de acero en hormigón armado son primordiales para lograr el funcionamiento estructural. No sólo es fundamental la longitud ls sino también la posición del solape dentro de la pieza estructural.

Si no hay suficiente longitud de solape al construir, entonces la fuerza máxima que la barra puede soportar sin soltarse es menor en la misma medida en que falte solape. Por ejemplo, si la longitud es un 40% de la longitud estricta, entonces la barra no puede soportar más que el 40% de la fuerza que resiste la barra. Y si se rebasa la fuerza del 40%, la barra se desliza dentro del hormigón, saltándose.

Del mismo modo, es necesario hacer juntas en el hormigón, y que éstas no afecten a la estructura, pero a este tema le dedicamos otro artículo.

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14 comentarios en “Solapes entre armaduras en el hormigón armado

  1. INTERESANTE No le damos importancia a estos temas ????

  2. Recomendacion seria para los negativos dentro del primer tercio desde el apoyo y para los positivos en centro de vano?

    1. Los solapes han de hacerse siempre que la longitud de la barra no permita la continuidad y en cualquier punto de la barra, siempre que no coincida con las zonas donde la barra trabaje con mayor carga. Ésta es, efectivamente en los apoyos y en el centro del vano. Sí es cierto que se suele solapar más comúnmente en los apoyos, por una cuestión constructiva, para el paso de pilares. Gracias por tu comentario.

  3. Hola, creo que se debería especificar que para acero superior el solape en la mitad del vano estaría bien (estaría mal es para acero inferior). Pues esa zona por lo general trabaja es a compresión.

    1. Muchas gracias por la puntualización, es cierto que el solape, en caso necesario irá en el centro del vano en la armadura superior. Añadida la explicación. Saludos!

  4. Hola en caso de tramos mayores a 15m, tratandose de puentes como debería ser los solapes, ya que solo se dispone de acero de 9m de longitud?

    1. Con esta longitud ha de haber solapes. Siempre que haya solapes ha de seguirse el criterio de si se produce en zona de compresiones o de tracciones, aparte de que la longitud del solape depende del tipo de acero en combinación con el tipo de hormigón, pero no difiere en lo explicado si la pieza es más o menos larga. ¡Gracias por tu comentario!

  5. Hola que sucedería si no hay una correcta longitud de solape ?

    1. Si no hay suficiente longitud entonces la fuerza máxima que la barra puede soportar sin soltarse es menor en la misma medida en que falte solape. Por ejemplo, si la longitud es un 40% de la longitud estricta, entonces la barra no puede soportar más que el 40% de la fuerza que resiste la barra. Y si se rebasa la fuerza del 40%, la barra se desliza dentro del hormigón, saltándose. Gracias por tu comentario, Daniela.

  6. Buenas tardes, las barras solapadas generalmente se disponen una al lado de la otra, paralelas a la superficie de acabado del hormigón. ¿Es recomendable, en caso de excesiva abundancia de armadura, colocar las dos barras solapadas una encima de otra, en vertical con respecto al plano de superficie de acabado del hormigón?
    Gracias

    1. El solape en horizontal o vertical es en principio indiferente, pero en piezas de poco canto es mejor solapar las barras en horizontal. La razón es que el solape en horizontal conserva el brazo de palanca en flexión, mientras el solape en vertical hace perder brazo de palanca. Si la sección es de mucho canto la pérdida es irrelevante, porque la sección de la barra tiene una dimensión prácticamente nula frente al canto de la sección, pero en pequeñas secciones la dimensión de la barra es grande frente al canto de la sección.
      Si, tomamos, por ejemplo, una barra de 20 mm de diámetro en una sección de 30 cm de canto, el solape en vertical supone una pérdida del orden de 1/15 del canto. Si el canto es de 120 cm, el solape vertical supone 1/60 del canto, es decir 4 veces menos que en el caso anterior. En la sección menor el solape en vertical es una pérdida considerable y en la mayor es totalmente intrascendente.

  7. Buenas,

    En caso de solapar barras de distinto diametro, he visto de todo: que se usa la distancia de solape de las barras de menor diametro, y que se usa la de mayor diametro. Yo me inclino por la de menor diametro, ya que sera la primera en fallar debido a su menor diametro. Es asi?

    Un saludo

    1. Hola Alvaro,
      Las armaduras que primero van a fallar son las de mayor diámetro, por lo que es la longitud que corresponda a ese mayor diámetro la que hay que utilizar en el solape.
      Esperamos haber resuelto tu duda.
      Un saludo!

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