Evaluación del desempeño de un tipo de empalme soldado para barras de acero longitudinales en elementos solicitados a flexión

En una estructura de concreto reforzado es común que los elementos presenten dimensiones mayores a la longitud de las barras de refuerzo, que está limitada por su producción y transporte, por lo que resulta indispensable usar empalmes. El reglamento NSR-10 permite empalmar las barras de tres maneras: empalmes por traslapo, empalmes mecánicos y empalmes soldados, siendo los primeros los más comunes en Colombia. Los empalmes por traslapo resultan inadecuados en elementos con cuantías de refuerzo elevadas, especialmente en proyectos donde el tamaño de la sección transversal de los elementos es limitado o en sistemas industrializados donde los muros presentan espesores menores, presentándose dificultades en el vaciado del concreto por la concentración de refuerzo, lo que eleva la probabilidad de que se presenten hormigueros y disminuye la compacidad del concreto. Por otro lado, los empalmes por traslapo tienen un comportamiento ineficiente en zonas de plastificación debido a que la transferencia de esfuerzos se realiza a través del concreto y en estas zonas durante los ciclos de histéresis se presenta fisuración del hormigón. El uso de empalmes mecánicos y soldados permite tener cuantías mayores de refuerzo, sin embargo, cuando la estructura debe tener una capacidad de disipación moderada o especial, estos dispositivos deben ser capaces de desarrollar hasta 1.25 veces el esfuerzo de fluencia del acero en las barras. Lo cual en ocasiones hace complicado cumplir su uso puesto que es difícil encontrar dispositivos que cumplan con todas las especificaciones, y cuando las cumplen, su costo es un factor de rechazo por parte del constructor. Por su parte, los empalmes soldados requieren mano de obra calificada y una inspección costosa y, en general, dado que el proceso de soldadura de barras de refuerzo se realiza en el lugar donde se desarrolla la obra, cuando se tiene una supervisión deficiente para el proceso y una baja calificación de los soldadores se obtienen empalmes defectuosos que no cumplen con las condiciones bajo las cuales fueron diseñados. En respuesta a esta situación, un reciente trabajo dirigido por uno de los investigadores de la presente propuesta, propone un tipo de empalme soldado que permite el desarrollo a tracción de barras de diámetros N6, N7 y N8, presentando una falla en la cual la barra fluye fuera de la zona de empalme y conservando la ductilidad del material de la barra de refuerzo, todo esto probado en condiciones desfavorables, en las cuales quien ejecuta el proceso no necesariamente debe ser un soldador calificado, siempre y cuando cumpla con algunas especificaciones mínimas en la elaboración de la soldadura de manera que no represente un incremento considerable de los costos en la construcción del proyecto, ni un riesgo por el mal comportamiento de los empalmes. Aunque los resultados preliminares indican que el empalme puede comportarse de manera satisfactoria, el número de especímenes que fueron ensayados resulta insuficiente para determinar la confiabilidad del empalme. Adicionalmente, se desconoce el comportamiento del empalme dentro de elementos de concreto reforzado en los cuales podría ser implementado. Así mismo, el comportamiento del empalme ante cargas cíclicas como las que se presentarían en un sismo dentro de la zona de formación de rótula plástica se desconoce.