Sobre la necesidad de un tratamiento sostenible y transparente del esfuerzo cortante en normativas basadas en prestaciones: una propuesta prometedora

• Autores: Antonio R. Marí Bernat, Antoni Cladera Bohigas, Jesús Miguel Bairán García
• Localización: Resúmenes de comunicaciones, 2014, ISBN 978-84-89670-80-8, págs. 207-208
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • On the need for sustainable and transparent shear strength provisions in performance-based structural concrete codes: a promising proposal
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• Resumen
  • español

    La resistencia a cortante de vigas de hormigón resulta difícil de predecir debido, fundamentalmente, al carácter frágil de la rotura, al estado multiaxial de tensiones, a la anisotropía inducida por la fisuración inclinada y a la adherencia imperfecta entre hormigón y acero, entre otros factores.

    Este complejo comportamiento ha propiciado la realización de numerosas campañas experimentales, a cuyos resultados se han ajustado expresiones matemáticas, algunas de ellas incluidas en normativas vigentes. Estas expresiones empíricas son frecuentemente opacas, dimensionalmente heterogéneas y no siempre válidas fuera del contexto en que fueron obtenidas. Por ello suelen ser excesivamente conservadoras, en ocasiones inseguras y sus predicciones excesivamente dispersas en relación a los resultados de ensayos, especialmente en elementos construidos con materiales de reciente desarrollo (Fig.1).

    En esta ponencia se plantean una serie de preguntas, que algún proyectista, investigador o docente del hormigón armado se habrá formulado aplicando la normativa, sin obtener una respuesta clara:

    - ¿Es igual el cortante resistido por el hormigón Vcu, en una viga con armadura transversal que sin ella? ¿Le afecta igual un esfuerzo axil de compresión que de tracción? ¿A qué responde su valor mínimo establecido, Vcu,min? - ¿Por qué se considera el cortante en el cálculo de la armadura longitudinal y no el momento concomitante en el cálculo de la armadura transversal?.

    - ¿Cuán importante es el engranamiento entre caras de fisuras cerca de la rotura, con anchos de fisura considerables? - ¿Resiste igual cortante una sección en T que una sección rectangular con igual ancho del alma? - Como influye el tipo de carga (concentrada, repartida) en la resistencia a cortante? (Fig.2) - ¿Por qué no interviene la resistencia a tracción en el cálculo a cortante de vigas fisuradas, cuando juega un papel importante en varios de sus mecanismos resistentes? ¿Qué origen tiene la expresión de la armadura mínima de cortante? Estas y otras muchas cuestiones ponen de manifiesto la necesidad de disponer de modelos conceptuales que, además de predecir correctamente los resultados experimentales, tengan sentido físico y permitan adaptarse a nuevas situaciones sin excesos injustificados de conservadurismo.

    Esta ponencia introduce un modelo conceptual de resistencia a cortante y flexión que, sin pretender ser el único válido, permite responder a muchas de las preguntas anteriores y abre un camino a formulaciones de flexo-cortante acordes con el estado actual del conocimiento.

  • English

    Shear strength of reinforced concrete beams is difficult to predict, mainly due to the failure brittleness, to the multi-axial state of stresses, to the diagonal cracking induced anisotropy and to the partial bond between concrete and steel.

    Trying to understand such a complex behavior, a large number of experimental campaigns has been carried out, and mathematical expressions have been adjusted, some of which are included in current code provisions.

    These semi-empirical formulations are frequently opaque, dimensionally inconsistent and usually not valid outside the context where they were derived. Consequently, they are usually too conservative, sometimes unsafe and their predictions present an excessive scatter with respect to the experimental results, especially in structures made of new materials (see Fig.1).

    In the following, a number of questions are set, that a designer, researcher or teacher of structural concrete could raise when using current concrete codes of practice, without obtaining a clear answer are :

    - Is the shear resisted by concrete, Vc, equal for beams with and without stirrups?. Is Vc equally affected by tensile and compressive axial forces?. What is the meaning of Vc,min? - Why shear is taken into account when designing the longitudinal reinforcement and the concomitant bending moment is not considered when designing the transverse reinforcement? - Is the “aggregate interlock” really significant at high loading levels, near failure, when large crack widths take place? - In I and T beams, why the flanges width is not considered at all when checking the shear strength, while at ULS the concrete head is the most resisting part of the section? - How the type of loading (concentrated or distributed) affects the shear strength? (see figure 2)...