Cuantías de acero económicas

En general la economía en una construcción con concreto generalmente se ve más afectada por la profundidad de las vigas, el espaciado entre vigas, el espesor y tipo de losa elegido, los diseños de encofrado de las vigas, etc.

Sin embargo, a parte de las decisiones anteriores, también se puede buscar una mayor economía cuidando de mantenerse en rangos adecuados de cuantía de armadura siempre que sea posible.

Esto se puede lograr entendiendo la forma en que trabajan los elementos estructurales y las limitaciones de la norma que estemos utilizando.

Armado económico de columnas

El esfuerzo predominante de las columnas es el de la compresión, para ello es mucho más interesante tomar la mayor cantidad posible de carga mediante el hormigón que tiene un muy buen comportamiento ante la carga axial que mediante el acero debido a la diferencia de costo entre ambos materiales, las normativas definen ciertas limitaciones de acero mínimo y máximo por ejemplo la ACI 318-19 establece una cuantía mínima de 1% y una máxima de 8%.

Por lo anterior, para columnas y elementos que trabajen de manera primordial a compresión, es beneficioso mantenerse lo más cerca posible del límite normativo inferior de cuantía, entre 1% a 2% para lograr la mayor economía posible

Tomando por ejemplo el valor de 1,5%,  tenemos  un índice de aproximadamente 117,75 kg por metro cúbico de hormigón para el acero longitudinal.

Asumiendo que el estribado representa aproximadamente un 25% del peso total y unas perdidas del orden del 10% tenemos :

117,75 x 1,25 x 1,1 = 161,9 kg/m3

  Esta cantidad se encuentra dentro de las cantidades usuales (150 -300kg/m3) para columnas, dato con el cual podemos analizar los totales de obra.

Armado económico de vigas  

En los elementos  a flexión, aumentar tanto la sección de hormigón como la sección de acero va a resultar en un incremento semejante, en cuanto a la capacidad de la viga, aumentar la sección de hormigón puede ser más económico(por el costo de hormigo vs acero) pero si se tiene en cuenta que en ese caso también aumentaría el costo de encofrado(lo cual no ocurre al aumentar la sección de acero de refuerzo), se igualan aproximadamente los costos.

Entonces una opción para buscar cierta economía es tratar de acercarse, cuando sea posible, a la relación entre costos de los dos materiales principales utilizados: hormigón y acero.

Ejemplificando: Para unos datos de costos hipotéticos de 

Hormigón: 100 $ por metro cúbico

Acero: 1,2 $ por kg.

Se tiene la siguiente relación

Costo H° / Costo Acero: 100/1,2 = 83,33

Asumiendo que el estribado representa aproximadamente un 20% del peso total y unas perdidas del orden del 10% tenemos :

83,33 x 1,2 x 1,1 = 110 

Siendo este valor, 110kg de acero por metro cúbico de hormigón, uno que está dentro de los rangos usuales de armado en vigas(100-200kg/m3) y que lograría la mayor economía para los datos de precios citados anteriormente.

Armado económico de losas

Para losas en general es interesante mantenerse cerca del armado mínimo dispuesto por las normas.

Un valor aproximadamente estándar que se puede llegar a través de formulaciones de por ejemplo la ACI 318-19, es la de tener una cuantía de:

0,0018 

que es la cuantía mínima de refuerzo por cara traccionada, en la dirección analizada, posteriormente, en base a las siguientes estimaciones:

• mismo armado en ambas direcciones principales (multiplicar por 2)

• armar con un 50% la cara superior por razones constructivas, retracción del hormigón y esfuerzos por variación de temperatura (multiplicar por 1,5)

Tenemos:

0,0018 x 2 x 1,5 =  5,4‰

Lo que corresponde aproximadamente a un índice de aproximadamente  42,4 kg de acero por metro cúbico de losa, que multiplicando por un factor de 1,2 para tener en cuenta el incremento debido empalmes y pérdidas:

42,4 x 1,2 = 50,9 kg/m3

Valor que está en el rango inferior de las cuantías por peso normales para losas( de 50 a 150kg)

Conclusiones

Como se puede apreciar, usualmente los armados más económicos se encuentran en el rango inferior de las cuantías por peso usuales.

Tener una cuantía menor a las citadas anteriormente podría significar un sub-dimensionamiento o estar por debajo de los límites permitidos por la norma.

Estar muy por encima de esos valores podría significar un sobredimensionamiento, o que se tienen particularidades arquitectónicas(grandes luces, voladizos extensos, etc.) que obliguen a un armado bastante mayor de lo usual.

Sin embargo, hay que acotar que las cuantías demostradas y presentadas anteriormente representan valores promedio que sirven para tener una idea general de armados usuales para estructuras convencionales, y que es necesario un análisis especifico en cada caso para tomar las mejores decisiones posibles.