Unión de barras de refuerzo de acero corrugado y roscado post-instaladas en hormigón considerando la longitud adherida y el tipo de adhesivo

Reparar hormigón fatigado sin demolerlo

En todo el mundo, numerosos puentes, edificios y aparcamientos envejecen más rápido de lo que podemos reemplazarlos. Demoler y reconstruir por completo estas estructuras resulta caro y perturbador, por lo que los ingenieros buscan maneras de reforzar lo que ya existe. Este estudio explora uno de esos métodos de reparación: perforar agujeros en hormigón endurecido, encolar nuevas barras de acero con potentes epóxicos e insertar esas barras “post-instaladas” para dar nueva vida al hormigón antiguo.

Cómo se acoplan el acero y el adhesivo dentro del hormigón

El hormigón armado funciona porque las barras de acero ocultas dentro del hormigón se agarran al material circundante y comparten las cargas. Tradicionalmente esas barras se colocan en el encofrado y se vierte hormigón alrededor. En las tareas de reparación, sin embargo, el hormigón ya está endurecido, por lo que los operarios deben perforar agujeros, inyectar un adhesivo químico e introducir nuevas barras de acero como anclajes. La seguridad de la estructura mejorada depende de cuánto estén “adheridas” esas barras añadidas al hormigón y al adhesivo, y de cuánto deslicen cuando se tiran. Los investigadores se propusieron medir esa unión de manera controlada y ver cómo afectan el rendimiento diferentes formas de barra, diámetros de agujero y tipos de adhesivo.

Ensayando la resistencia a arrancamiento en laboratorio

Para imitar situaciones reales de reparación, el equipo moldeó veintiún cubos de hormigón, cada uno del tamaño aproximado de una pequeña loseta. En tres de ellos, se embebieron barras corrugadas de refuerzo de la forma tradicional durante el vertido para servir como muestras de referencia. En los otros dieciocho, las barras se añadieron posteriormente: se perforaron agujeros verticales, se limpiaron, se rellenaron con uno de dos productos epóxicos comerciales y luego se introdujeron barras corrugadas o completamente roscadas hasta profundidades específicas. Los investigadores variaron tres factores clave: la longitud de barra en contacto con el adhesivo, el diámetro del agujero perforado relativo a la barra y si la superficie de la barra era corrugada (con crestas discontinuas) o roscada (con una espiral continua). Cada espécimen fue sujeto por un gato hidráulico y la barra se tiró lentamente mientras los instrumentos registraban fuerza y deslizamiento.

Qué produce un anclaje fuerte y seguro

Las pruebas mostraron que, en casi todos los casos, la falla se produjo por la barra de acero alcanzando su límite elástico en un clásico escenario de arrancamiento, en lugar de por la fisuración completa del hormigón. Eso significa que la unión del adhesivo y el hormigón circundante fue, en general, más fuerte que la propia barra, un resultado deseable para el diseño. Las barras instaladas con epoxi en agujeros moderadamente mayores que la barra (aproximadamente entre un 60 y un 80 por ciento más de diámetro) alcanzaron capacidades de arrancamiento similares o ligeramente superiores a las de las barras in situ. Los agujeros muy ajustados, solo alrededor de un 20 por ciento mayores, redujeron la resistencia. Las longitudes de adherencia mayores permitieron que la barra soportara más carga total pero distribuyeron esa carga, lo que redujo la tensión media de adherencia a lo largo de la barra. Al comparar las formas de las barras, las barras corrugadas convencionales desarrollaron de forma consistente una mayor resistencia de adherencia que las barras roscadas, principalmente porque sus estrías más rugosas proporcionaron un mejor agarre mecánico sobre el adhesivo y el hormigón.

Cómo trabajan juntas rigidez y flexibilidad

Más allá de la resistencia máxima, el estudio también examinó cuán rígida o flexible era la conexión cuando la barra comenzaba a moverse. Los anclajes encolados con epoxi fueron generalmente más rígidos que las barras in situ al inicio de la carga, lo que significa que resistían el deslizamiento inicial con más fuerza. Sin embargo, para muchas configuraciones, especialmente con longitudes de adherencia mayores, las barras post-instaladas mostraron mayor “ductilidad”: podían deslizarse significativamente tras ceder sin una pérdida súbita de capacidad. Los dos tipos de epoxi se comportaron de forma similar en términos de resistencia, aunque uno tendía a producir conexiones algo más rígidas y menos flexibles y el otro permitía más deslizamiento antes de la falla. Las barras roscadas, aunque más débiles en resistencia máxima de adherencia, a menudo mostraron deslizamientos mayores a cargas elevadas, lo que indica un proceso de fallo más gradual y tolerante.

Convertir los datos de ensayo en reglas prácticas de diseño

Usando el conjunto completo de mediciones, los autores desarrollaron una ecuación simple que predice la tensión máxima de adherencia para barras post-instaladas en función de la resistencia del hormigón, el diámetro de la barra, la longitud adherida, el tamaño del agujero y la geometría de las estrías de la barra. Esta fórmula, verificada contra todos los resultados de ensayo, produjo estimaciones seguras y razonablemente precisas. Para los ingenieros, esto significa que la adición de barras de acero con adhesivos modernos puede diseñarse con confianza, siempre que se elijan de forma adecuada los diámetros de los orificios, las longitudes de empotramiento y los tipos de barra. Para el público en general, la conclusión es que trabajos de laboratorio cuidadosos como este sustentan muchas reparaciones “invisibles”, permitiendo que las estructuras de hormigón envejecidas se refuercen y se mantengan en servicio más tiempo sin el coste y la disrupción de una sustitución total.

Cita: Fayed, S., Alkharisi, M.K., Bayoumi, ES.A. et al. Bond of ribbed and threaded steel reinforcement bars post-installed in concrete considering bonded length and adhesive type. Sci Rep 16, 10762 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42964-4

Palabras clave: anclajes post-instalados, varilla encolada con epoxi, reparación de hormigón armado, resistencia de adherencia, refuerzo estructural