8.7
Comportamiento de las vigas con refuerzo del alma
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En unidades del SI, los valores máximos de esfuerzo de Àuencia de diseño que se pueden usar son 420 MPa para refuerzo común de cortante y 550 MPa para malla de alambre corrugado soldada.
8.7
COMPORTAMIENTO DE LAS VIGAS CON REFUERZO DEL ALMA El comportamiento real de las vigas con refuerzo del alma no se ha llegado a entender hasta ahora, aunque se han propuesto diversas teorías a través de los años. Una teoría que se ha usado ampliamente por casi 100 años es la llamada analogía de la armadura, en donde una viga de concreto reforzado con refuerzo por esfuerzo cortante se comporta como una armadura estáticamente determinada de cuerdas paralelas con nudos articulados. El concreto de la zona de compresión por Àexión se identi¿ca con la cuerda superior de la armadura y el acero de refuerzo por tensión con la cuerda inferior. El alma de la armadura está constituida por los estribos actuando como miembros verticales a tensión y por las porciones de concreto entre las grietas de tensión diagonal aproximadamente a 45° actuando como miembros diagonales a compresión.3,4 El refuerzo por cortante usado es similar en su acción a la celosía de una armadura. Por esta razón suele usarse el término refuerzo de alma con referencia al refuerzo por cortante. Una “armadura” del tipo descrito aquí se muestra en la ¿gura 8.4. Aunque la analogía de la armadura se ha usado por muchos años para describir el comportamiento de las vigas de concreto reforzado con refuerzo en el alma, no describe exactamente la manera en que se transmiten las fuerzas cortantes. Por ejemplo, el refuerzo del alma aumenta la resistencia a cortante de una viga, pero tiene poco que ver con la transferencia del corte en una viga antes de que se formen las grietas inclinadas. El código requiere refuerzo del alma en casi todas las vigas importantes. En la sección 11.4.6.1, se requiere un área mínima de refuerzo en el alma para todos los miembros de concreto que trabajen a Àexión excepto (a) zapatas y losas sólidas, (b) ciertas unidades de núcleo hueco, (c) viguetas de piso de concreto, (d ) vigas de poco peralte con h no mayor que 10 plg, (e) vigas integradas a las losas con h menor que 24 plg y h no mayor que el mayor de 212 veces el espesor del patín o la mitad del ancho del alma, o ( f ) vigas construidas con concreto de peso normal reforzado con ¿bra de acero con fc no excediendo de 2 6 000 lb/plg , h no mayor que 24 plg y Vu no mayor que 2f f苵苵c bw d. Varias pruebas han mostrado que las fallas por esfuerzo cortante no ocurren antes que las fallas por Àexión en miembros poco peraltados. Las fuerzas cortantes se distribuyen a través de estas secciones anchas. En las viguetas, la redistribución se da a través de las losas hacia las viguetas adyacentes. Las ¿bras de acero en forma de gancho o bayoneta en dosis 100 lb por yarda cúbica exhiben resistencias al corte mayores en las pruebas de laboratorio. Sin embargo, no se recomienda el uso de estas ¿bras cuando el concreto está expuesto a cloruros, tales como las sales de descongelamiento. Los estribos inclinados o diagonales que están alineados aproximadamente con las direcciones de los esfuerzos principales, son más e¿cientes para resistir el cortante e impedir o atrasar la formación concreto entre grietas inclinadas (diagonales)
estribos (verticales)
acero de tensión (cuerda inferior)
concreto a compresión (cuerda superior)
grietas de tensión diagonal
Figura 8.4 Analogía de la armadura. 3
Ritter, W., 1899, Die Bauweise Hennebique (Schweizerische Bauzeitung, XXXIII, no. 7). Mörsch, E., 1912, Der Eisenbetenbau, seine Theorie und Anwendung (Stuttgart: Verlag Konrad Witttwer).
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DISEÑO DE CONCRETO REFORZADO - MCCORMAC
Cap_08_McCormac-Brown.indd 225
ALFAOMEGA
5/24/11 9:45 AM