Dado que las armaduras se encuentran sometidas a esfuerzos de tracción un problema que puede surgir es el del desprendimiento de la armadura del hormigón.
Para evitarlo se debe garantizar el anclaje de las barras al hormigón
por adherencia, para lo cual se debe conseguir una superficie mínima de
contacto entre la armadura y el hormigón, dado que el diámetro y forma de la
barra es el que es y las características del hormigón son las que son según el
caso, se acaba convirtiendo en una cuestión de longitud… Longitud de anclaje.
Cuando la longitud de la que disponemos es inferior a la que
necesitamos se recurre a doblar la barra generando la patilla que asciende por
el canto de la zapata.
La longitud necesaria para el anclaje de las barras según la
Instrucción de Hormigón Estructural (EHE) viene definida por una longitud
básica de anclaje dependiente del tipo de hormigón y acero, del diámetro de la
barra y de la colocación de la armadura respecto a la sección de hormigón
(posición I y posición II)
Posición I:
(adherencia buena) armaduras que durante el hormigonado forman con la
horizontal un ángulo comprendido entre 45º y 90º o que en el caso de formar un ángulo
inferior a 45º, están situadas en la mitad inferior de la sección o a una
distancia igual o mayor a 30cm de la cara superior de una capa de hormigonado.
lb= max( m x D2; D x fyk/20)
Posición II:
(adherencia deficiente) para las armaduras que, durante el hormigonado, no se
encuentran en ninguno de los casos anteriores.
lb= max( 1.4 x m x D2; D x fyk/14)
Siendo:
m;;coeficiente numérico
función del tipo de acero y del tipo de hormigón. Los valores van de 7 a 15.
D;; diámetro de
la barra, en cm
fyk;; Limite elástico
garantizado del acero, en N/mm2
Por otra parte como es lógico pensar las necesidades de anclaje de una
barra varían con los esfuerzos a los que se encuentra sometida, para ser más
exactos a medida que nos acercamos al límite elástico de la barra, nos
acercamos también a la longitud básica de anclaje.
Otro factor que influye en la longitud de anclaje es el tipo de
disposición de la barra, si el anclaje se ejecuta en prolongación recta, con
patilla, gancho y gancho en U o barra transversal soldada.
Con el fin de reflejar estos aspectos se define la longitud neta de
anclaje como la longitud mínima que garantiza el anclaje de una barra:
lnet = lb x B x Asnec/Asreal
Siendo:
B;; factor de
reducción por el tipo de anclaje (prolongación recta 1; patilla 0,7)
Asnec/Asreal
;; factor de aprovechamiento de la armadura, contemplado como la relación entre
la cuantía estricta de cálculo y la cuantía real colocada.
Para el caso particular que nos ocupa, anclajes en zapatas aisladas,
vamos a circunscribirnos al más habitual en edificación:
1.- Zapata cuadrada.
2.- Zapata rígida (criterio
EHE) es decir que el vuelo (longitud desde cara de pilar a borde de zapata) es
menor o igual que dos veces el canto de la zapata.
3.- El
aprovechamiento de la armadura es del 100%.
4.- Acero empleado
B500S.
5.- Hormigón empleado
HA-25.
Al considerar las zapata rígida el método empleado para el cálculo
adoptando los criterios de la EHE sería el de bielas y tirantes, y requeriría
únicamente armadura en la cara inferior de la zapata. Disposición que nos
otorga una posición I de adherencia
buena, por lo que los valores de la longitud neta en prolongación recta de
anclaje serían:
Para redondos de
12 mm : 30cm.
12 mm : 30cm.
16mm
: 40 cm
20mm
: 60 cm
25mm
: 94 cm
Ahora bien ¿desde donde se empieza a contar la longitud de anclaje? Y
¿de cuánto espacio dispongo para anclar sin tener que doblar en patilla?
Para contestar a estas preguntas debemos profundizar en el método de cálculo
de bielas y tirantes que para el caso de zapatas rígidas según EHE es el
siguiente:
Considerando el caso más habitual en edificación con al menos uno de los
momentos despreciable respecto al otro y sin despegue de ningún punto de la
zapata, por lo que la distribución de las tensiones sobre el terreno sería
lineal y con forma trapezoidal, tendríamos:
Md;; momento de cálculo.
b;; dimensión de la zapata en planta.
e;; excentricidad Md= e x Nd
s1d y s2d;; tensiones en el terren.
s1d = Nd/(bxb)
x (1+6e/b)
s2d = Nd/(bxb)
x (1-6e/b)
R1d y R2d;; Reacciones del terreno.
R1d y R2d;; Reacciones del terreno.
x1 y x2;;
distancia desde el eje de la zapata al punto de aplicación de las reacciones
del terreno (centros geométricos de las tensiones del terreno); desde estos
puntos se debe considerar la longitud de anclaje.
El límite de esta distribución sucede cuando s2d=0 (para la longitud de anclaje, valor máximo de x1), sin
abandonar la tipología (trapezoidal) llegaríamos al límite con el modelo
triangular e = b/6:
s2d = 0
s1d = 2Nd/(bxb)
R1d = 3Nd/4
R2d = Nd/4
x1 = 5 x b/18
x2 = b/6
Con estos valores extremos de x1 podemos bajo los criterios establecidos con anterioridad, reflejar según las dimensiones en planta de la zapata y el diámetro de barra empleado el siguiente cuadro:
Se ha considerado un recubrimiento lateral de la zapata de 5cm
En los casos marcados en color amarillo no se necesita patilla, se
dispone de longitud suficiente para el anclaje.
Otro aspecto a tener en cuenta (reflejado en el cuadro) es la mejora
importantísima que se consigue empleando malla electrosoldada o colocando una
barra transversal soldada, permite reducir la longitud de anclaje necesaria un
30% como mínimo.
Es conveniente no perder de vista un aspecto, la armadura en este caso
se supone que esta aprovechada al máximo, cosa que no suele ocurrir. Además se
dan casos en los que el armado está diseñado por cuantías mínimas. Por lo que
se puede afirmar que son datos conservadores.
Recuerdo que este análisis es sobre un caso particular, muy habitual,
pero particular.
