Conectores mecánicos: Elementos con propiedades sísmicas para el Hormigón Armado

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Los conectores (o empalmes) mecánicos para barras de construcción poseen propiedades sísmicas que permiten un mejor comportamiento de estructuras de hormigón armado en caso de movimientos telúricos. Sin embargo, esas no son sus únicas características. En Hormigón al Día, abordamos otros interesantes aportes que estos elementos entregan tanto a la construcción con hormigón como a una obra, en su conjunto.

La naturaleza sísmica de Chile hace necesario que las distintas estructuras de hormigón armado que conforman edificaciones, carreteras, túneles u otras obras, puedan resistir las cargas y movimientos que implica el coexistir con movimientos telúricos de distintas magnitudes. En definitiva, que sean capaces de transmitir de manera homogénea la energía producida por un sismo a través de sus componentes, evitando colapsos de los sistemas de hormigón armado.

En ese sentido, los conectores mecánicos para barras de construcción son piezas que, por sus características, resultan relevantes a la hora de “explicar qué tipo de ventajas aportan este tipo de elementos a un país tan sísmico como Chile”, dice Pablo Maragaño, Jefe de Ingeniería y Desarrollo de Acma.

El también ingeniero aclara que en nuestro país, es posible hallar este tipo de producto bajo tres nomenclaturas: “conectores mecánicos para barras de construcción, empalmes para barras de construcción y hay personas que les llaman manguitos para barras de construcción”. Esto, sin embargo, no dice relación con la función que cumple ni con los aportes que realizan dichos elementos para la armadura de las estructuras de hormigón. “Si se revisa bibliografía al respecto, se encontrará con estos tres nombres”, dice.

¿Qué son los conectores mecánicos para barras de construcción?

Para dar una definición concreta sobre estos elementos, el Jefe de Ingeniería y Desarrollo de Acma explica primero que los conectores permiten “unir barras de acero de punta a punta. Qué es lo que pasa, que generalmente cuando se realiza el diseño estructural de un muro o una losa de piso, de techo o la que fuere, el ingeniero estructural tiene que calcular la cantidad de fierros que tiene que tener el elemento. Entonces, cuando se realiza el cálculo, se define también el diámetro, el espaciamiento entre una barra y otra y también, el traslape. El conector evita ese traslape y permite que la enfierradura sea de punta a punta”.

Vale decir, los conectores mecánicos son “elementos que permiten la unión de la armadura, ya sea de igual diámetro o de distinto diámetro” para así formar un solo elemento de enfierradura y no dos distintos, como sucede cuando las barras de construcción se traslapan –vale decir, se superponen dos barras de acero en una enfierradura– y si bien esta es una práctica que se encuentra regulada, su correcta implementación se halla supeditada al operador que realice esta labor.

“El traslape –explica Maragaño– es, generalmente, cincuenta veces el diámetro (de la barra de acero) más algunos centímetros más. Entonces, en algunos casos, se puede llegar a un metro, dos metros de traslapo, en especial, cuando se tienen barras de diámetros muy grandes”. Esto, añade el ingeniero, vuelve complejo el hormigonado de las estructuras ya que “se genera el “congestionamiento de la enfierradura. Cuando se produce esto, se dificulta mucho lo que es el hormigonado en obra porque, debido a la cantidad de fierro que tiene la armadura, al hormigón le será muy complejo llegar a todas las cavidades del elemento a generar”.

Pablo Maragaño detalla también que los conectores mecánicos se fabrican con un acero de alta resistencia. “En ningún caso –enfatiza– los conectores son de otro tipo de materialidad, como plásticos y elementos así, ya que en nuestro país, los conectores se encuentran normados”.

Tipos de conectores mecánicos para barras de construcción

En Chile, existen tres tipos de conectores mecánicos para barras de construcción. “Están los conectores de rosca paralela, los de rosca cónica y los prensados. Cada uno de ellos, además, tiene además distintos tipos de conectores”, comenta el Jefe de Ingeniería y Desarrollo de Acma y añade que, independiente del tipo de conector mecánico que se vaya a utilizar en un proyecto, es importante que estos vengan ya especificados “desde el diseño inicial de la obra porque de esa manera, las constructoras que participen en una licitación ya lo tienen contemplado dentro de su presupuesto”.

Según explica el ingeniero civil, los conectores del tipo rosca paralela son los que más se requieren en los distintos proyectos, ya que se pueden utilizar en “muros, losas, vigas, en todo tipo de elementos. También pueden usarse en fundaciones”. Por ello, también son los que aparecen especificados en el diseño inicial de una obra.

Un segundo tipo de conector mecánico son los anclajes, que también son de rosca paralela. “Estos –dice el Jefe de Ingeniería y Desarrollo de Acma– tienen una forma redonda y se utilizan cuando existe una alta congestión de enfierradura y necesito reemplazar el doblado que se realiza de la armadura cuando ésta llega al borde del elemento de hormigón, en este caso un muro, para anclarlo al siguiente elemento de construcción, que es una losa”.

El tercer tipo de conector mecánico para barras de construcción son los conectores con pernos en su superficie, los que de acuerdo al ingeniero de Acma, se utilizan principalmente cuando hay que realizar una reparación en obra. «Cuando las barras ya están embebidas en el hormigón, no tenemos como hacerle una rosca; para ello tenemos esta solución. Lo que se hace es que los fierros de la armadura ingresan por los extremos del conector y luego con una pistola mecánica, vamos cortando los pernos y de esta forma, se logra unir dos barras in-situ». 

Existe otra clase de conector mecánico para barras de construcción, que está especialmente diseñado para elementos prefabricados. “Este tipo de conector también requiere de rosca por un lado. En este caso, la barra se ingresa e internamente, se rellena con un grout, un elemento más cementicio. Luego, se acoplan los prefabricados y las armaduras quedan fijadas, formando un solo elemento. Este tipo de conectores se pueden utilizar en todas las fases de la construcción como columnas, vigas, pilotes, losas y muros, entre otros”, comenta Pablo Maragaño.

Propiedades de refuerzo sísmico y normativas

Al ser un país sísmico, las construcciones nacionales y sus estructuras, así como sus componentes de refuerzo, están regidas bajo una serie de normativas para evitar su colapso ante movimientos telúricos. En el caso de los conectores mecánicos para barras de construcción, explica el Jefe de Ingeniería y Desarrollo de Acma, estos deben ser del Tipo 2, los que están normados por el código ACI 318, base de la normativa nacional para la construcción con hormigón en Chile.

“El ACI 318, dentro de uno de sus capítulos, dice que se recomienda el uso de conectores, por ejemplo, del tipo 2 en zonas sísmicas, que resistan cargas cíclicas, cargas a la tracción, entre otros ensayos. Generalmente, cuando hablamos de conectores, nos guiamos por el ACI 318”, explica el Jefe de Ingeniería y Desarrollo de Acma.

De esta manera, dice el ingeniero, en Chile se exige, además que los conectores sean del tipo 2, estos vengan ensayados y certificados para soportar las cargas que se generan durante un sismo, con el fin que estos elementos permitan transferirlas a través de la armadura y que no sean absorbidas por el hormigón. Esto, comenta Maragaño, es esencial ya que cuando las barras se traslapan, “las cargas las absorbe el hormigón y eso facilita la generación de fisuras en el elemento”.

Así, los conectores mecánicos “ofrecen una integridad estructural mucho mayor, ya que hablamos de una conexión que se realiza a través de este elemento de acero, en comparación a una conexión como el traslapo, que si bien está normada, en el fondo, es una superposición amarrada de dos barras de refuerzo”.

En este sentido, el ingeniero de Acma agrega que “el conector es un elemento que no corta  la carga y tampoco, afecta a la estructura. Por el contrario, cuando se unen las barras de refuerzo punta a punta, a través del empalme mecánico, es como si esta barra fuese una sola. Entonces, le da continuidad en temas de diseño sísmico, entonces, la carga se traspasa de manera perfecta por toda la estructura para que ésta se mueva de manera homogénea”.

Asimismo, los conectores mecánicos para barras de construcción “aseguran que las deformaciones ocurran en áreas que no pongan en riesgo el equilibrio de la estructura. También, evitan el pandeo”, comenta Pablo Maragaño. Además, agrega que “es muy relevante que el conector dialogue con nuestra normativa chilena en temas sísmicos, que es la NCh 433. De la misma forma, si bien la fabricación y el diseño de este tipo de elementos es de acero de alta resistencia, también deben “hablar” de buena manera con el acero dúctil con el que, frecuentemente, diseñamos todo tipo de construcción en nuestro país”. Además de la ACI 318 y la NCh 433, los conectores mecánicos para barras de construcción también se rigen el Decreto Supremo DS 60.

Finalmente, debido sus propiedades sísmicas, los conectores mecánicos para barras de refuerzo deben tener sí o sí su certificación que señale que cumplen con lo establecido en la ACI 318, subraya Pablo Maragaño. “Si no cumplen con ese requisito, el conector será rechazado. Pasa que a Chile también llegan productos chinos que son imitaciones pero que no cumplen con las especificaciones de cargas en ensayo. Por lo mismo, en términos de mercado, en nuestro país existen pocas empresas que puedan asegurar el cumplimiento de lo que se establece por normativa”, añade.

Otras propiedades de los conectores mecánicos

Junto con las propiedades sísmicas, los conectores mecánicos para barras de construcción aportan una serie de beneficios a la obra que, dadas sus propiedades de refuerzo sísmico, suelen quedar en un segundo plano.

Uno los atributos que destaca Maragaño es que los conectores mecánicos incrementan la productividad en obra. “Cuando se realiza el diseño estructural de un elemento, sea este un muro, una losa, el ingeniero estructural tiene que calcular la cantidad de fierro que tendrá dicho componente. Asimismo, debe definir el diámetro de las barras, su espaciamiento y el traslape, que se debe calcular por normativa y por el diámetro de las barras. Por lo tanto, esos cálculos se eliminan”, subraya el ingeniero.

Este aspecto también se traslada a la obra. “Generalmente, los operarios tienen que medir cuánto es el traslapo de las barras. Entonces, eso queda muy condicionado por la persona que ejecuta el trabajo: puede que se calcule de forma errónea y se coloque un traslapo más pequeño, más largo o que las barras queden mal amarradas. Los conectores mecánicos evitan eso y sólo se deben roscar las barras, implementar el conector, se llega al tope y listo”, dice.

El ingeniero de Acma subraya que cuando se habla de conectores mecánicos, se refiere a un sistema que es industrializada. Por ello, es que entre sus propiedades, destaca “la reducción de mano de obra, reducción en tiempos de instalación y eso, a la larga, beneficia al presupuesto del proyecto”.

Finalmente, si bien Pablo Maragaño comenta que si bien los conectores mecánicos para barras de construcción ya llevan un tiempo en nuestro país, en particular, Acma comenzó con la importación y distribución de este tipo de elementos desde hace dos años, aproximadamente. “Generalmente, este tipo de elementos se utilizan en proyectos de grandes infraestructuras pero en nuestro caso, además de este tipo de obras, también hemos logrado penetración en otros sectores productivos como minería y algunos proyectos habitacionales”, dice, lo que muestra la versatilidad de estas piezas de acero para el refuerzo –y la productividad– de los elementos de hormigón armado.

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Felipe kraljevich

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