Sobre el cortante en secciones en T y sus mecanismos resistentes

• Autores: Ulric Celada Blesa, Jesús Miguel Bairán García, Antonio R. Marí Bernat, Mireia Pujol Sánchez, Eva Oller Ibars
• Localización: Resúmenes de comunicaciones, 2014, ISBN 978-84-89670-80-8, págs. 205-206
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • About shear strength in T-cross sections and its resisting mechanisms
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• Resumen
  • español

    En la comprobación de la resistencia a cortante, las normativas vigentes prescriben que las secciones de geometría genérica deben asimilarse a una rectangular equivalente. Ello conlleva, en el caso de las secciones en T frente a momento positivo, a despreciar las alas comprimidas en la resistencia a cortante.

    Tras realizar una campaña experimental sobre vigas con sección en T sometidas a cortante, en el Laboratorio de Tecnología de Estructuras de la UPC, se pudo observar que la resistencia de las vigas era muy superior (en torno a 50%) a la predicha considerando la geometría rectangular definida por la instrucción.

    En este artículo se presenta un estudio detallado del comportamiento de la pieza considerando la geometría real de la pieza. Para ello se empleo el modelo de análisis no lineal TINSA-EVO (“Total Interaction Non-linear Sectional Analysis-Evolutive”), que permite analizar las interacciones entre los esfuerzos en una sección con comportamiento no lineal del material. Este modelo se basa en la consideración explícita de la distorsión y alabeo de la sección, lo cual lo hace especialmente adecuado para estudiar este tipo de problema.

    Las deformaciones de alabeo y distorsión se obtienen mediante un procedimiento de equilibrio interno y se combinan con las de deformación plana de Navier-Bernoulli, permitiendo manejar tensores tridimensionales de tensión y deformación con un análisis seccional.

    Una vez reproducida la experimentación con el modelo numérico, se analizaron las distribuciones de tensiones dentro de la pieza y su evolución a lo largo de las diferentes etapas de carga y tipo de daño observado. Pudo observarse que, a medida que la carga iba aumentando y en función de la cuantía de armadura transversal dispuesta, la zona de concentración de tensiones de cortante, inicialmente en el alma, migra hacia la cabeza comprimida y una parte importante de ellas penetra a las alas. Se extiende el daño en la zona del alma, alcanzando anchos de fisura muy importantes y observándose, en algunos casos, descargas de la armadura transversal previamente plastificadas. Se constata así la existencia de varias etapas en los que los mecanismos resistentes, o al menos las zonas resistentes, varían en función del daño producido.

  • English

    Current code provisions require that, when design in shear, cross-sections of arbitrary geometry should be treated as equivalent rectangular sections. In the case of T sections with positive moments and I beams this implies that the compression flanges are not considered in shear resistance. After an experimental campaign on T-sections subjected to shear, conducted in the Structural Technology Laboratory of UPC-BarcelonaTECH, it was observed that the shear resistance of these T-sections was far bigger (around 50%) than the one expected with the equivalent rectangular geometry.

    A study about the behavior of T beams with compression flanges, considering the real geometry of the cross-section, is presented in this paper. To this aim, the non-linear model TINSA-EVO (“Total Interaction Nonlinear Sectional Analysis-Evolutive”) was used.

    The basis of this model is that the distortion and warping of the section is important for the accurate prediction of the behavior with tangential forces along the different load stages, hence it is especially suitable for this type of problems. The model computes warping-distortion distribution by means of a particularly-derived internal equilibrium equation, the new strain components are added to the plane-section displacement field, considered of Navier-Bernoulli type, to produce distributions of the 3D tensors of stresses and strains.

    The experimental evidence was reproduced with the model and the role of the distribution of stresses in the section, its evolution along the different load stages and type of damage was investigated. It was observed that, while the load was incremented, shear stresses that initially were concentrated in the web tend to migrate to the compression head and an important part of them penetrate into the flanges. In this process, damage in the web increased producing significant crack width; in some cases, unloading of previously yielded stirrups was observed. It is evidenced the existence of several stages in which different load resistance mechanisms produces the main contribution as function of the damage produced.