SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONAL UNIDAD DE NORMATIVIDA TECNICA

UNION MECANICA DE VARILLAS DE REFUERZO PARA CONCRETO

P.3.0135.04

PRIMERA EDICION OCTUBRE, 2001

ESPECIFICACION TECNICA PARA CONTRUCCION DE OBRAS

(MECHANICAL CONNECTIONS OF REINFORCING BAR FOR CONCRETE)

Primera Edicin P.3.0135.04: 2001 UNT

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UNIN MECNICA DE VARILLAS DE REFUERZO PARA CONCRETO

P R E F A C I O

Pemex Exploracin y Produccin (PEP) en cumplimiento del decreto por el que se reforman, adicionan y derogan diversas disposiciones de la Ley Federal sobre Metrologa y Normalizacin, publicado en el Diario Oficial de la Federacin de fecha 20 de mayo de 1997 y con la facultad que le confiere, la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Pblico y la Ley de Obras Pblicas y Servicios Relacionados con las mismas, expide la presente especificacin, la cual aplica en la unin mecnica de varillas de refuerzo para concreto.

Esta especificacin se elabor tomando como base a la norma Pemex No. 3.113.02, emitida en 1991 por Petrleos Mexicanos.

En la elaboracin de estas especificaciones participaron:

Subdireccin de Regin Norte

Subdireccin de Regin Sur

Subdireccin de Regin Marina Noreste

Subdireccin de Regin Marina Suroeste

Direccin Ejecutiva del Proyecto Cantarell

Direccin Ejecutiva del Programa Estratgico de Gas

Subdireccin de Perforacin y Mantenimiento de Pozos

Coordinacin Ejecutiva de Estrategias de Exploracin

Auditora de Seguridad Industrial y Proteccin Ambiental

Subdireccin de Planeacin

Subdireccin de Administracin y Finanzas

Subdireccin de Tecnologa y Desarrollo Profesional

Unidad de Normatividad Tcnica

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UNIN MECNICA DE VARILLAS DE REFUERZO PARA CONCRETO

INDICE DE CONTENIDO Pgina

0. Introduccin............ 3

1. Objetivo........... 3 2. Alcance....................................................................................

3

3. Actualizacin....... 3

4. Campo de aplicacin............................................................... 3

5. Definiciones............................................................................. 3

6. Abreviaturas........ 3

7. Requisitos de proyecto............................................................ 3

8. Requisitos de instalacin......................................................... 4

9. Tablas...................................................................................... 6

10. Figuras.................................................................................... 8

11. Bibliografa.............................................................................. 15

12. Concordancia con normas internacionales............................ 15

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0. Introduccin.

Dentro de las principales actividades que se llevan a cabo en PEMEX Exploracin y Produccin (PEP), se encuentran el diseo, construccin, operacin y mantenimiento de las instalaciones para extraccin, recoleccin, procesamiento primario, almacenamiento, medicin y transporte de hidrocarburos, as como la adquisicin de materiales y equipos requeridos para cumplir con eficiencia y eficacia los objetivos de la Empresa. En vista de esto, es necesaria la participacin de las diversas disciplinas de la ingeniera, 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 Exploracin y Produccin emite a travs de la Unidad de Normatividad Tcnica, esta especificacin con el objeto de que sea aplicada en la unin mecnica de varillas de refuerzo para concreto.

1. Objetivo.

Este documento normativo tcnico establece los requisitos mnimos de instalacin para lograr una efectiva transmisin de esfuerzos en el acero de refuerzo.

2. Alcance.

Esta especificacin se refiere a las uniones mecnicas de varillas o barras de refuerzo para concreto, diferentes del traslape o la soldadura, y los requisitos mnimos que deben cumplir.

3. Actualizacin.

A las personas e instituciones que hagan uso de este documento normativo tcnico, se solicita comuniquen por escrito las observaciones que estimen pertinentes, dirigiendo su correspondencia a:

Pemex Exploracin y Produccin

Unidad de Normatividad Tcnica

Direccin: Baha de Ballenas # 5, 9 piso.

Col. Vernica Anzures, Mxico, D.F. C.P. 11300.

Telfono directo: 55-45-20-35

Conmutador: 57-22-25-00, ext. 3-80-80.

Fax: 3-26-54

E-mail: mpacheco@pep.pemex.com

4. Campo de aplicacin.

Este documento normativo tcnico aplica en todas las reas de ingeniera que tengan que utilizar la unin mecnica del acero de refuerzo en obras de las instalaciones de Pemex Exploracin y Produccin.

5. Definiciones.

Unin mecnica es un dispositivo para unir por los extremos, y alineados axialmente, dos tramos de barra de refuerzo de modo de lograr una transmisin contnua de esfuerzos.

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 dimetro.

b) Cuando los traslapes causen congestionamiento en la seccin transversal o impidan la colocacin adecuada del concreto.

c) Cuando por especificacin los traslapes resultan demasiado largos.

d) En juntas de construccin donde se prevea ampliacin futura, para garantizar la continuidad del refuerzo.

7.2 Los planos constructivos deben

especificar la localizacin y el tipo de unin mecnica.

7.3 La capacidad de carga de la unin mecnica debe ser como mnimo de 1.25 veces la fuerza de fluencia de las barras que une. Esta capacidad se debe verificar experimentalmente.

7.4 En una misma seccin, slo se colocan uniones mecnicas en barras alternadas.

En dos barras adyacentes, las uniones deben estar separadas cuando menos 60 centmetros en la direccin longitudinal.

En una misma seccin, no puede unirse mecnicamente ms del 33 por ciento del rea de refuerzo.

7.5 Antes de detallar la colocacin de las uniones mecnicas, se deben conocer las dimensiones del tipo seleccionado para respetar los espaciamientos y recubrimientos que sealan los Reglamentos.

7.6 El dispositivo de unin no debe limitar el comportamiento dctil de las varillas de refuerzo.

7.7 Se debe garantizar la continuidad mecnica de las barras dentro del dispositivo de unin.

7.8 En todos los casos se debe verificar que el tipo de conexin seleccionado cumpla con las normas y las especificaciones correspondientes al proyecto.

7.9 El fabricante debe proporcionar informacin sobre las caractersticas, procedimiento de preparacin e instalacin y la asesora necesaria para el empleo de los dispositivos de unin seleccionados.

8. Requisitos de instalacin.

8.1 Los dispositivos mecnicos para unir barras de refuerzo se definen y seleccionan por las siguientes caractersticas:

a) Dimetro de las barras que pueden unirse. b) Resistencia de trabajo de la conexin. c) Preparacin de los extremos de las barras. d) Posicin de las uniones. e) Equipo, herramientas y materiales que se

requieren para hacer la unin.

f) Procedimiento de instalacin.

8.2 El procedimiento de instalacin de los dispositivos de unin debe ser congruente con sus caractersticas fsicas y con el equipo empleado para instalar.

8.3 En las zonas de unin mecnica se debe respetar el recubrimiento mnimo de concreto y se ajusta la separacin 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 as 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 compresin. 8.5.1 En las uniones que trabajan a compresin, el dispositivo debe ser capaz de mantener las barras axialmente concntricas. En los tipos de conexin que se muestran en las figuras 1 y 2, la accin lateral de los tornillos sobre la camisa debe asegurar la unin concntrica.

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La pestaa de la camisa se debe colocar hacia adentro del miembro estructural, para conservar el recubrimiento del concreto.

8.5.2 Conexin tipo cua.

En la figura 3 se muestra este tipo de dispositivo de unin. La pestaa de la manga en donde se inserta la cua 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 mnimo para poder instalar la unin.

8.5.3 Manga rellena de acero.

La figura 4 muestra este tipo de unin. Se debe emplear para barreras del No. 11 y mayores, y para dos barras de diferentes dimetros se debe usar un dispositivo especial. Los extremos de las barras no requieren preparacin especial porque el sistema asegura la resistencia y la continuidad mecnica.

La unin puede hacerse para barras en posicin horizontal, vertical o diagonal.

Para uniones que trabajan slo a compresin, la longitud de la manga no requiere ser mayor de 75 mm.

8.6 Uniones para trabajar en tensin-compresin.

8.6.1 Mangas de acero prensadas en fro.

Se forman por extrusin o por presin lateral, figura 5, empleando una prensa hidrulica.

Las barras no requieren preparacin especial de los extremos. La rebaba y las imperfecciones de las barras que interfieran con la colocacin de las mangas, deben ser removidas.

El dimetro exterior de la manga debe ser tal que permita el ajuste de los estribos y el recubrimiento mnimo de concreto.

Una variante de este sistema consiste en tener una manga prensada en el extremo de cada barra, y roscada interiormente en el extremo libre, figura 5.

Ambas se unen con un cople roscado, de acero de alta resistencia.

8.6.2 Manga de acero forjado. Para instalarla se requiere un horno o una fragua y una prensa hidrulica para calentar y forjar la manga, que se coloca uniendo los dos extremos de las varillas para conectar. No se requiere preparacin especial de stas, aunque se debe retirar la rebaba que impida la colocacin.

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, adems de que el uso de este procedimiento de unin de barras debe estar restringido en las reas industriales.

8.6.3 Manga rellena de mortero.

La manga se llena de mortero de alta resistencia, no menos de 200 kg/cm2, empleando una bomba de baja presin para no dejar huecos en la mezcla, figura 6.

Las puntas de las varillas dentro de la manga no requieren preparacin especial.

Se considera el tamao de estos dispositivos de unin para prever el recubrimiento de concreto y la colocacin de los estribos.

La longitud mnima de la manga debe ser de 5 a 7 dimetros de las barras por unir.

8.6.4 Manga rellena de acero.

Es el mismo descrito en el inciso 9.5.3, slo que para trabajar en tensin se requiere una longitud de manga de 20 cm como mnimo, figura 7.

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.

8.6.5 Mangas y coples roscados.

Los sistemas de unin 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 captulo 8 de esta especificacin, ver figura 7.

Las tablas 1 y 2 resumen las caractersticas de los dispositivos de unin de las barras de refuerzo.

9. Tablas.

Tabla 1. Uniones mecnicas para trabajar en compresin Camisa de acero atornillada

Tipo de conexin Camisa slida

Camisa en bandas

Manga rellena de acero

Conexin tipo cua

Dimetro de barra (rango), No. (Unin para diferentes

dimetros) 6 a 18

S

7 a 18

S

11 a 18

S

7 a 18

S

Espacio requerido

entre barras

Para No. 18 Para No. 14 Para No. 11

1.5 dim. barra 1.5 dim. barra 1.5 dim. barra

1.5 dim. barra 1.5 dim. barra 1.5 dim. barra

1.5 dim. barra 1.5 dim. barra 1.5 dim. barra

1.5 dim. barra 1.5 dim. barra 1.5 dim. barra

Longitud de la conexin 30 cm 30 cm 7.5 cm 30 cm Dimetro mximo de la

conexin 2 pulg 4 pulg 3 pulg 2 pulg Requisitos de instalacin Espesor de pared de la

conexin ----- ----- 9 /16 pulg -----

Cortado a escuadra S S No S Limpieza especial No No Remover el

concreto y el xido

No

Secado y precalentado No No S No

Preparacin del extremo de

la barra

Roscado No No No No

Manual S S No S Herramientas para

instalacin Especial No No S No

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Tabla 2. Uniones mecnicas para trabajar en tensin y compresin

Tipo de conexin Manga de

acero prensada en

fro

Manga de acero

prensada en fro con

extremos roscados

Manga de acero forjada

Manga de acero

rellena de mortero

Manga de acero rellena

de acero

Manga roscada para

barras especiales

Manga y coples ahusados, con rosca

interior

Nmero de barra, rango (Unin para diferentes dimetros)

5 a 18 S

5 a 18 S

5 a 18 S

5 a 18 S

4 a 18 S

6 a 18 S

7 a 18 S

4 a 18 S

Espacio requerido

entre barras

Para No. 18 Para No. 14 Para No. 11

4 pulg 3 pulg 2 pulg

2 pulg 1 pulg 1 pulg

15 diam barra 15 diam barra 15 diam barra

472 pulg 390 pulg 350 pulg

15 diam barra 15 diam barra 15 diam barra

15 diam barra 15 diam barra 15 diam barra

1 pulg 1 pulg 1 pulg

1 pulg 1 pulg 1 pulg

Longitud mnima taquete 12 pulg 12 pulg 18 a 20 pulg 18 pulg 3 7/8 pulg 10 pulg 4 pulg 4 pulg Longitud de la conexin 12 pulg 12 pulg 9 pulg 36 pulg 7 pulg 16 pulg 8 y 6 pulg 6 pulg Dimetro mximo de la conexin 4 pulg 4 pulg 3 pulg 4 pulg 3 5/8 pulg 3 pulg 3 pulg 3 pulg

Requisitos de instalacin

Espesor de pared 5/8 pulg 5/8 pulg 1/2 pulg 0.49 pulg 1/2 pulg 5/8 pulg ------- ------- Cortado a escuadra No No No No No No No No

Limpieza especial Quitar xido Quitar xido Quitar xido No Remover xido No No No

Secado y precalentado No No Si el dispositivo No S No No No

Preparacin del extremo de

la barra

Roscado No No No No No No S S

Manual No S No S No Si No. 11 No > No. 11 S S Herramientas para instalacin Especial S No S Bomba para grout S S No No

Factor de conversin: Pulg x 2.54 = milmetros.

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10. Figuras.

Figura 1. Manga de acero, atornillada.

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Reduccin para unir barras de diferente dimetro

Figura 3. Conexin tipo cua.

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75 m

m

Orif

icio

Man

ga

Figura 4. Manga relle

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c) Manga de extremos roscados

c) Manga extruida

e) Manga de accin lateral

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Figura 6. Manga de acero rellena de mortero.

Manga o camisa

Varilla corrugada

Mortero de alta resistencia

Varilla corrugada

5 a

7 D

D

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Figura 7. Manga rellena de acero, para trabajo en tensin-compresin.

Orif

icio

Manga

Acero

de

relle

no

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Figura 8. Mangas o coples ahusados, con rosca interior.

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11. Bibliografa.

11.1 Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, Normas Tcnicas Complementarias para Estructuras de Concreto.

11.2 Soldadura de Varillas para Refuerzo de Concreto, Norma Pemex 3.135.05.

11.3 Acero de Refuerzo en Estructuras de Concreto, Norma Pemex 3.135.03.

11.4 Mechanical Connections of Reinforcing bars. Norma ACI 439.3R.

11.5 Building Code Requerements for Reinforcing Concrete. Norma ACI 317.

12. Concordancia con normas internacionales.

Esta especificacin no tiene concordancia con normas internacionales.