LAS SECCIONES DE HORMIGÓN ARMADO
El Ingeniero Carles Romea, Codirector del
Máster Internacional de Estructuras de Edificación con CYPE, presenta en esta
ocasión un artículo enfocado a la revisión histórica del modelo de cálculo del
esfuerzo cortante en las secciones de hormigón armado, tema estudiado en el
Máster Internacional en Estructuras de Edificación con CYPE.
Esperamos que les sirva de ayuda, sus
dudas y / o comentarios los pueden dejar al final del artículo.
Esfuerzo cortante en las secciones
de hormigón armado - Una diferencia de los esfuerzos normales que aparecen
sobre la sección cuando una viga de hormigón armado trabaja en flexión, el
fenómeno del esfuerzo cortantes es mucho más complejo, por tratarse de un
mecanismo resistente espacial, en el cual intervienen muchos factores, y aun
hoy en día estamos lejos de poderlos descifrar todos con claridad.
Sabemos que, Como variación de la ley
de momentos flectores entre dos secciones a lo largo de la dirección de la
pieza, aparece el esfuerzo cortante que actúa sobre la sección transversal de
la pieza.
A lo largo de la historia de la ingeniería
se han ido presentando diversos modelos que, desde finales del siglo XIX, hasta
nuestros días, no se han resuelto la cuestión de manera definitiva.
En cuanto a los fallos por cortante,
en los estados límites, existen cuatro efectos principales, según falle el
acero de armar, o lo haga el propio hormigón: - Rotura por plastificación de la
armadura transversal. - Rotura por deslizamiento o Fallo de anclaje de la
armadura transversal. - Fisuración excesiva por cortante. - Fallo por
compresión excesiva del hormigón. En 1902, Mörsch, propuso el modelo
de distribución de tensiones de corte para una viga de hormigón armado
trabajando a flexión.
Siguiendo la teoría clásica de Colignon,
de la resistencia de materiales, Mörsch cuantificó el valor máximo de la tensión
tangencial sobre la sección, en la posición de la línea neutra, y por estar
fisurada a partir de este punto hasta la armadura de tracción, esta tensión
tangencial permanecía invariable.
A principios del siglo XX, Ritter y
Mörsch, propusieron el modelo de la viga de celosía asociada a la sección
fisurada, suponiendo que las bielas de compresión en los extremos, estaban
inclinadas a 45º. Kani, en 1964, propuso una adaptación del modelo de
Mörsch, conocida popularmente como “peine de Kani”, en donde supuso que una vez
fisurada la sección por efecto del esfuerzo cortante, los dientes que
aparecieron eran como ménsulas que se empotraban en la zona comprimida, algunas
veces a la tracción de la armadura longitudinal.
También Kani, en 1967, presentamos otro factor
para explicar los mecanismos resistentes a cortante, después de comprobar que
aumentar el canto de la viga, disminuir la tensión de corte.
Por tanto, dedujo, que el tamaño de
la pieza tenía una influencia importante. Es decir, al aumentar el canto
de la viga, el ancho de la fisura aumentaba, y esto tenía como efecto que el
grabado del árido, tenían menos influencia al distanciarse más. Siguiendo
esta línea de investigación, ya en 1999 Collins y Kuchma, demostrando que el
efecto “tamaño” desaparece en vigas sin armadura a cortante, si este tiene
armadura horizontal suficiente.
En 1984, Baant y Kim, supusieron que
la consecuencia más importante de alcanzar dificultades más anchas era una
menor tensión de tracción residual en la superficie de la fisura.
Ya en 1989 Shioya pudo probar como el
efecto “tamaño” y el tamaño del árido afectaban a la tensión de corte de
rotura.
Pero otra línea de investigación, la
propuesta del modelo de bielas y tirantes, muy efectivo para explicar los
fenómenos no lineales, tenía en cuenta la mínima armadura necesaria distribuida
en todas las direcciones, para garantizar la ductilidad suficiente que permite
la redistribución de las tensiones que aparecen después de la fisuración.
En 1987, Schlaich mejoró el modelo de
bielas y tirantes, incluidos los tirantes de hormigón traicionado, coincidiendo
con Reineck que propuso el modelo de "dientes". Ya finalmente,
en 2001 Gastebled y May.
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