Diseño y evaluación del desempeño de un tipo de empalme soldado para barras longitudinales de 1/2 pulgada

Abstract

En la presente tesis de maestría, desarrollada en la Universidad Nacional de Colombia, se realizó el diseño y validación experimental de un tipo de empalme soldado para barras de acero corrugado, fabricado bajo la norma NTC2289, con diámetro nominal de media pulgada, para ser usadas como refuerzo en estructuras de concreto. Para el proceso de soldadura se siguieron los lineamientos y recomendaciones de la Norma Técnica Colombiana 4040 (1997).

En total se ensayaron 53 probetas, distribuidas en los siguientes especímenes

1. Diez (10) barras de acero de refuerzo de 50 cm de longitud. 2. Doce (12) barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud con unión a tope directa en ranura en V doble a 45° con 3mm de separación para formar 6 probetas de 50 cm soldadas con electrodo 6013. 3. Doce (12) barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud con unión a tope directa en ranura en bisel individual a 45° con 3 mm de separación para formar 6 probetas de 50 cm, soldadas con electrodo 6013, bisel con corte plano. 4. Doce (12) barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud con unión a tope directa en cono con ángulo a 45° con 3 mm de separación para formar 6 probetas de 50 cm, soldadas con electrodo 6013. 5. Cuatro (4) probetas preliminares conformadas por 2 barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud sin soldadura a tope, con camisa perimetral SCH 80 de ½” y SCH 160 de ¾” con longitud de camisa y cordón variable. 6. Cuatro (4) probetas conformadas por 2 barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud sin unión a tope, unidas con una camisa perimetral SCH 80 de ½" de 10 centímetros, con cordones de 4 cm de longitud para formar 4 probeta de 50 cm, soldadas con electrodo 6013. 7. Cuatro (4) probetas formadas por barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud sin unión a tope, unidas con una camisa perimetral SCH 160 diámetro nominal de 3/4” de 8 centímetros, con cordones de 3 cm de longitud para formar 4 probetas de 50 cm, soldadas con electrodo 6013. 8. Cinco (5) probetas formadas por barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud con unión a tope directa en ranura en bisel individual a 45° con 3 mm de separación, unidas con una camisa perimetral SCH 160 diámetro nominal de 3/4” de 8 centímetros con cordones de 3 cm de longitud para formar 4 probetas de 50 cm, soldadas con electrodo 6013. 9. Cinco (5) probetas formadas por barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud con unión a tope directa en ranura en bisel individual a 45° con 3 mm de separación, unidas con una camisa perimetral SCH 80 diámetro nominal de ½” de 10 centímetros con cordones de 4 cm de longitud para formar 5 probeta de 50 cm, soldadas con electrodo 6013. 10. Tres (3) probetas, soldadas por un oficial de obra sin conocimiento específico en soldadura, formadas por barras de acero de refuerzo de 25 cm de longitud con unión a tope directa en ranura en bisel individual a 45° con 3 mm de separación, unidas con una camisa perimetral SCH 160 diámetro nominal de ¾” de 8 centímetros con cordones de 3 cm de longitud.

Finalmente, se encontró que los empalmes soldados soportaron una carga mayor a 1.25 veces la correspondiente al esfuerzo de fluencia del acero. Adicionalmente las probetas ensayadas presentaron falla por fluencia localizada a una distancia de al menos 7.8 veces el diámetro de la barra, medida desde el final de la zona donde se realiza el empalme. (Texto tomado de la fuente).

For this Master's Degree Thesis, developed at Universidad National de Colombia, the design and experimental validation of a type of welded splice for corrugated steel bars, manufactured under standard NTC2289 with a half inch (1/2”) nominal diameter, to be used as reinforcement in concrete structures, were carried out. The guidelines and recommendations of Colombian Technical Standard 4040 (1997), which sets forth the parameters required for the welding procedures of reinforcing steel were followed for the welding process.

In totally 53 specimens were tested, distributed in the following specimens.

1. Ten (10) 50 cm long reinforcing steel bars. 2. Twelve (12) 25 cm long reinforcing steel bars of with a direct butt joint in a 45° double V groove with 3 mm spacing, to make 6 (six) 50 cm pieces welded with a 6013 electrode. 3. Twelve (12) 25 cm long reinforcing steel bars with direct butt joint in a 45o single bevel groove with 3 mm spacing, to make 6 (six) 50 cm testing specimens, welded with a 6013 electrode, flat-cut bevel. 4. Twelve (12) 25 cm long reinforcing steel bars with a direct butt cone connection in a 45° angle with 3 mm spacing, to make 6 (six) 50 cm specimens, welded with a 6013 electrode. 5. Four (4) preliminary specimens made up of 2 (two) 25 cm long reinforcing steel bars without butt weld, with a 1/2" SCH 80 and 3/4" SCH 160 perimeter jacket, with variable length both for jacket and bead. 6. Four (4) specimens consisting of 2 (two) 25 cm long reinforcing steel bars without butt joint, joined with a 10 cm long 1/2" SCH 80 perimeter jacket with 4 cm long beads, to make 4 (four) 50 cm specimens, welded with a 6013 electrode. 7. Four (4) testing specimens consisting of 25 cm long reinforcing steel bars without butt joint, joined with an 8 cm long SCH 160 perimeter jacket with 3/4" nominal diameter and 3 cm long beads, to make 4 (four) 50 cm specimens, welded with a 6013 electrode. 8. Five (5) specimens consisting of 25 cm long reinforcing steel bars with direct butt joint in a 45° single bevel groove with 3 mm spacing, joined with an 8 cm long SCH 160 perimeter jacket with ¾” nominal diameter and 3 cm long beads, to make 4 (four) 50 cm specimens, welded with a 6013 electrode. 9. Five (5) specimens consisting of 25 cm long reinforcing steel bars with direct butt joint in a 45° single bevel groove with 3 mm spacing, joined with a 10 cm long and ½” nominal diameter SCH 80 perimeter jacket with 4 cm long beads, to make 5 (five) 50 cm specimens, welded with a 6013 electrode. 10. Three (3) testing specimens, welded by a building official who lacked specific welding knowledge, made up of 25 cm long reinforcing steel bars with a direct butt joint in a 45° single bevel with 3 mm spacing, joined with an 8 cm long and ¾” nominal diameter SCH 160 perimeter jacket and 3 cm long beads.

Finally, tests were carried out on testing specimens of the designed splice, applied to traction, finding out that the welded splices supported a load 1.25 times greater than the strength corresponding to the yield stress of steel. In addition, the testing specimens showed localized yield failure at a distance of at least 7.8 times the diameter of the bar, measured from the end of the area where the splice was made.