SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONAL UNIDAD DE NORMATIVIDA TECNICA
ESPECIFICACION TECNICA PARA CONTRUCCION DE OBRAS
UNION MECANICA DE VARILLAS DE REFUERZO PARA CONCRETO
(MECHANICAL CONNECTIONS OF REINFORCING BAR FOR CONCRETE)
P.3.0135.04 PRIMERA EDICION OCTUBRE, 2001
U NIÓN M ECÁNICA DE V ARILLAS DE R EFUERZO PARA C ONCRETO
Primera Edición
P.3.0135.04: 2001 UNT
PREFACIO Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento del decreto por el que se reforman, adicionan y derogan diversas disposiciones de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, publicado en el Diario Oficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y con la facultad que le confiere, la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público y la Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las mismas, expide la presente especificación, la cual aplica en la unión mecánica de varillas de refuerzo para concreto. Esta especificación se elaboró tomando como base a la norma Pemex No. 3.113.02, emitida en 1991 por Petróleos Mexicanos. En la elaboración de estas especificaciones participaron: Subdirección de Región Norte Subdirección de Región Sur Subdirección de Región Marina Noreste Subdirección de Región Marina Suroeste Dirección Ejecutiva del Proyecto Cantarell Dirección Ejecutiva del Programa Estratégico de Gas Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos Coordinación Ejecutiva de Estrategias de Exploración Auditoría de Seguridad Industrial y Protección Ambiental Subdirección de Planeación Subdirección de Administración y Finanzas Subdirección de Tecnología y Desarrollo Profesional Unidad de Normatividad Técnica
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Primera Edición
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INDICE DE CONTENIDO
Página
0.
Introducción.…………..…………………………………......…...
3
1.
Objetivo…….………………………………………………..........
3
2.
Alcance............................................................................... .....
3
3.
Actualización…………………………………………………... ....
3
4.
Campo de aplicación........................................................... ....
3
5.
Definiciones.......................................................................... ...
3
6.
Abreviaturas.………………………………………………… .......
3
7.
Requisitos de proyecto....................................................... .....
3
8.
Requisitos de instalación.................................................... .....
4
9.
Tablas................................................................................ ......
6
10.
Figuras....................................................................................
8
11.
Bibliografía..............................................................................
15
12
Concordancia con normas internacionales............................
15
.
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0.
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Introducción.
Pemex Exploración y Producción
Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en PEMEX Exploración y Producción (PEP), se encuentran el diseño, construcción, operación y mantenimiento de las instalaciones para extracción, recolección, procesamiento primario, almacenamiento, medición y transporte de hidrocarburos, así como la adquisición de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la Empresa. En vista de esto, es necesaria la participación de las diversas disciplinas de la ingeniería, lo que involucra diferencia de criterios. Con el objeto de unificar criterios, aprovechar las experiencias dispersas, y conjuntar resultados de las investigaciones nacionales e internacionales, Pemex Exploración y Producción emite a través de la Unidad de Normatividad Técnica, esta especificación con el objeto de que sea aplicada en la unión mecánica de varillas de refuerzo para concreto.
1.
Col. Verónica Anzures, México, D.F. C.P. 11300. Teléfono directo: 55-45-20-35 Conmutador: 57-22-25-00, ext. 3-80-80. Fax: 3-26-54 E-mail:
[email protected]
4.
Campo de aplicación.
Este documento normativo técnico aplica en todas las áreas de ingeniería que tengan que utilizar la unión mecánica del acero de refuerzo en obras de las instalaciones de Pemex Exploración y Producción.
5.
Definiciones.
Unión mecánica es un dispositivo para unir por los extremos, y alineados axialmente, dos tramos de barra de refuerzo de modo de lograr una transmisión contínua de esfuerzos.
Alcance.
Esta especificación se refiere a las uniones mecánicas de varillas o barras de refuerzo para concreto, diferentes del traslape o la soldadura, y los requisitos mínimos que deben cumplir.
3.
Dirección: Bahía de Ballenas # 5, 9° piso.
Objetivo.
Este documento normativo técnico establece los requisitos mínimos de instalación para lograr una efectiva transmisión de esfuerzos en el acero de refuerzo.
2.
Unidad de Normatividad Técnica
Actualización.
A las personas e instituciones que hagan uso de este documento normativo técnico, se solicita comuniquen por escrito las observaciones que estimen pertinentes, dirigiendo su correspondencia a:
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6.
Abreviaturas.
7.
Requisitos de proyecto.
7.1
Se pueden emplear uniones en los casos siguientes:
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a)
Para varillas de refuerzo mayores de 25 mm de diámetro.
b)
Cuando los traslapes causen congestionamiento en la sección transversal o impidan la colocación adecuada del concreto.
c)
Cuando por especificación resultan demasiado largos.
d)
7.9 El fabricante debe proporcionar información sobre las características, procedimiento de preparación e instalación y la asesoría necesaria para el empleo de los dispositivos de unión seleccionados.
los traslapes
8.
En juntas de construcción donde se prevea ampliación futura, para garantizar la continuidad del refuerzo.
Requisitos de instalación.
8.1 Los dispositivos mecánicos para unir barras de refuerzo se definen y seleccionan por las siguientes características:
7.2 Los planos constructiv os deben especificar la localización y el tipo de unión mecánica.
a)
Diámetro de las barras que pueden unirse.
b)
Resistencia de trabajo de la conexión.
7.3 La capacidad de carga de la unión mecánica debe ser como mínimo de 1.25 veces la fuerza de fluencia de las barras que une. Esta capacidad se debe verificar experimentalmente.
c)
Preparación de los extremos de las barras.
d)
Posición de las uniones.
e)
Equipo, herramientas y materiales que se requieren para hacer la unión.
f)
Procedimiento de instalación.
7.4 En una misma sección, sólo se colocan uniones mecánicas en barras alternadas. En dos barras adyacentes, las uniones deben estar separadas cuando menos 60 centímetros en la dirección longitudinal. En una misma sección, no puede unirse mecánicamente más del 33 por ciento del área de refuerzo.
7.5 Antes de detallar la colocación de las uniones mecánicas, se deben conocer las dimensiones del tipo seleccionado para respetar los espaciamientos y recubrimientos que señalan los Reglamentos. 7.6 El dispositivo de unión no debe limitar el comportamiento dúctil de las varillas de refuerzo. 7.7 Se debe garantizar la continuidad mecánica de las barras dentro del dispositivo de unión. 7.8 En todos los casos se debe verificar que el tipo de conexión seleccionado cumpla con las normas y las especificaciones correspondientes al proyecto.
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8.2 El procedimiento de instalación de los dispositivos de unión debe ser congruente con sus características físicas y con el equipo empleado para instalar. 8.3 En las zonas de unión mecánica se debe respetar el recubrimiento mínimo de concreto y se ajusta la separación de los estribos. 8.4 Se debe tener en la obra la herramienta o el equipo necesario para cortar o roscar los extremos de las varillas cuando así se requiera. El corte de los extremos debe ser a escuadra con respecto al eje longitudinal, con una tolerancia de 1.5 grados. 8.5
Uniones para trabajar en compresión.
8.5.1 En las uniones que trabajan a compresión, el dispositivo debe ser capaz de mantener las barras axialmente concéntricas. En los tipos de conexión que se muestran en las figuras 1 y 2, la acción lateral de los tornillos sobre la camisa debe asegurar la unión concéntrica.
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La pestaña de la camisa se debe colocar hacia adentro del miembro estructural, para conservar el recubrimiento del concreto.
Ambas se unen con un cople roscado, de acero de alta resistencia.
8.6.2 8.5.2
Conexión tipo cuña.
En la figura 3 se muestra este tipo de dispositivo de unión. La pestaña de la manga en donde se inserta la cuña se debe colocar hacia adentro del elemento estructural para mantener el espesor del recubrimiento de concreto. El espacio entre las barras debe ser de 76 mm como mínimo para poder instalar la unión.
8.5.3
Manga rellena de acero.
La figura 4 muestra este tipo de unión. Se debe emplear para barreras del No. 11 y mayores, y para dos barras de diferentes diámetros se debe usar un dispositivo especial. Los extremos de las barras no requieren preparación especial porque el sistema asegura la resistencia y la continuidad mecánica. La unión puede hacerse para barras en posición horizontal, v ertical o diagonal. Para uniones que trabajan sólo a compresión, la longitud de la manga no requiere ser mayor de 75 mm.
8.6 Uniones para trabajar en tensióncompresión. 8.6.1
Manga de acero forjado.
Mangas de acero prensadas en frío.
Se forman por extrusión o por presión lateral, figura 5, empleando una prensa hidráulica.
Para instalarla se requiere un horno o una fragua y una prensa hidráulica para calentar y forjar la manga, que se coloca uniendo los dos extremos de las varillas para conectar. No se requiere preparación especial de éstas, aunque se debe retirar la rebaba que impida la colocación. La manga se debe precalentar en horno de gas a una temperatura de unos 1100 °C. Como en el trabajo se emplean materiales inflamables, se deben tomar las debidas precauciones para prevenir incendios, además de que el uso de este procedimiento de unión de barras debe estar restringido en las áreas industriales.
8.6.3
Manga rellena de mortero.
La manga se llena de mortero de alta resistencia, 2 no menos de 200 kg/cm , empleando una bomba de baja presión para no dejar huecos en la mezcla, figura 6. Las puntas de las varillas dentro de la manga no requieren preparación especial. Se considera el tamaño de estos dispositivos de unión para prever el recubrimiento de concreto y la colocación de los estribos. La longitud mínima de la manga debe ser de 5 a 7 diámetros de las barras por unir.
8.6.4
Manga rellena de acero.
Las barras no requieren preparación especial de los extremos. La rebaba y las imperfecciones de las barras que interfieran con la colocación de las mangas, deben ser removidas.
Es el mismo descrito en el inciso 9.5.3, sólo que para trabajar en tensión se requiere una longitud de manga de 20 cm como mínimo, figura 7.
El diámetro exterior de la manga debe ser tal que permita el ajuste de los estribos y el recubrimiento mínimo de concreto.
El acero derretido que se vierte por el orificio de la manga, debe llenar completamente el espacio interior entre las paredes de la manga y la varilla.
Una variante de este sistema consiste en tener una manga prensada en el extremo de cada barra, y roscada interiormente en el extremo libre, f igura 5.
8.6.5
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Mangas y coples roscados.
Los sistemas de unión a base de mangas o coples
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roscados, para usos especiales deben cumplir con los requisitos generales de proyecto establecidos en el capítulo 8 de esta especificación, ver figura 7. Las tablas 1 y 2 resumen las características de los dispositivos de unión de las barras de refuerzo.
9.
Tablas. Tabla 1. Uniones mecánicas para trabajar en compresión Camisa de acero atornillada Tipo de conexión Diámetro de barra (rango), No. (Unión para diferentes diámetros)
Espacio requerido entre barras
Requisitos de instalación
Preparación del extremo de la barra
Herramientas para instalación
Manga rellena de acero
Conexión tipo cuña
Camisa sólida
Camisa en bandas
6 a 18
7 a 18
11 a 18
7 a 18
Sí
Sí
Sí
Sí
Para No. 18
1.5 diám. barra
1.5 diám. barra 1.5 diám. barra
1.5 diám. barra
Para No. 14
1.5 diám. barra
1.5 diám. barra 1.5 diám. barra
1.5 diám. barra
Para No. 11
1.5 diám. barra
1.5 diám. barra 1.5 diám. barra
1.5 diám. barra
Longitud de la conexión
30 cm
30 cm
7.5 cm
30 cm
Diámetro máximo de la conexión
2 ¾ pulg
4 pulg
3 ¼ pulg
2 ¾ pulg
Espesor de pared de la conexión
-----
-----
9 /16 pulg
-----
Cortado a escuadra
Sí
Sí
No
Sí
Limpieza especial
No
No
Remover el concreto y el óxido
No
Secado y precalentado
No
No
Sí
No
Roscado
No
No
No
No
Manual
Sí
Sí
No
Sí
Especial
No
No
Sí
No
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Tabla 2. Uniones mecánicas para trabajar en tensión y compresión
Tipo de conexión
Número de barra, rango (Unión para diferentes diámetros) Espacio requerido entre barras
Requisitos de instalación
Herramientas para instalación
Manga de acero Manga de prensada en frío con acero forjada extremos roscados
Manga de acero rellena de mortero
Manga Manga de roscada para acero rellena barras de acero especiales
Manga y coples ahusados, con rosca interior
5 a 18
5 a 18
5 a 18
5 a 18
4 a 18
6 a 18
7 a 18
4 a 18
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Para No. 18
4 pulg
2 pulg
15 diam barra
472 pulg
15 diam barra 15 diam barra
1 ½ pulg
1 ½ pulg
Para No. 14
3 pulg
1 ½ pulg
15 diam barra
390 pulg
15 diam barra 15 diam barra
1 ½ pulg
1 pulg
Para No. 11
2 ½ pulg
1 pulg
15 diam barra
350 pulg
15 diam barra 15 diam barra
Longitud mínima taquete
12 pulg
12 pulg
18 a 20 pulg
18 pulg
3 7/8 pulg
10 pulg
Longitud de la conexión
12 pulg
12 pulg
9 pulg
36 ¼ pulg
7 pulg
16 ½ pulg
Diámetro máximo de la conexión
4 pulg
4 pulg
3 ¼ pulg
4 ¾ pulg
3 5/8 pulg
3 ½ pulg
3 pulg
3 pulg
Espesor de pared
5/8 pulg
5/8 pulg
1/2 pulg
0.49 pulg
1/2 pulg
5/8 pulg
-------
-------
Cortado a escuadra Preparación del extremo de la barra
Manga de acero prensada en frío
Limpieza especial
No
No
Quitar óxido
No
1 ½ pulg 4 ½ pulg
1 pulg 4 pulg
8¼ y 6½ pulg 6 pulg
No
No
No
No
No
No
No
No
Quitar óxido
Quitar óxido
No
Remover óxido
Secado y precalentado
No
No
Si el dispositivo
No
Sí
No
No
No
Roscado
No
No
No
No
No
No
Sí
Sí
Manual
No
Sí
No
Sí
No
Sí
Sí
Especial
Sí
No
Sí
Bomba para grout
Sí
No
No
Si ≤ No. 11 No > No. 11 Sí
Factor de conversión: Pulg x 2.54 = milím etros.
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Figuras.
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10.
Figuras.
Figura 1. Manga de acero, atornillada.
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Reducción para unir barras de diferente diámetro
Figura 3. Conexión tipo cuña.
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Figura 4. Manga rell
o i c i f i r O
m m 5 7
a g n a M
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c) Manga de extremos roscados
e) Manga de acción lateral
c) Manga extruida
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Mortero de alta resistencia
Varilla corrugada
Varilla corrugada D 7 a 5
Manga o camisa
D
Figura 6. Manga de acero rellena de mortero.
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o n e l l e r e d o r e c A
o i c i f i r O
a g n a M
Figura 7. Manga rellena de acero, para trabajo en tensión-compresión.
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Figura 8. Mangas o coples ahusados, con rosca interior.
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11.
Bibliografía.
11.1 Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, Normas Técnicas Complementarias para Estructuras de Concreto. 11.2 Soldadura de Varillas para Refuerzo de Concreto, Norma Pemex 3.135.05. Acero de Refuerzo en Estructuras de 11.3 Concreto, Norma Pemex 3.135.03. Mechanical Connections of Reinforcing 11.4 bars. Norma ACI 439.3R.
11.5 Building Code Requerements Reinforcing Concrete. Norma ACI 317.
12. Concordancia internacionales.
con
for
normas
Esta especificación no tiene concordancia con normas internacionales.
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