Análisis de mecanismos resistentes a cortante mediante optimización de modelos de bielas y tirantes considerando los patrones de fisuración

• Jesús Miguel Bairán García ^[1] ; Antonio Marí Bernat ^[1] ; Antoni Cladera Bohigas ^[2]
  1. [1] Universitat Politècnica de Catalunya

     Universitat Politècnica de Catalunya

     Barcelona, España

     
  2. [2] Universitat de les Illes Balears

     Universitat de les Illes Balears

     Palma de Mallorca, España

     
• Localización: VII Congreso Internacional de Estructuras: [resúmenes publicados en la revista Hormigón y Acero (ISSN 0439-5689), v. 68, especial Congreso, junio 2017], 2017, págs. 289-290
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Analysis of shear resisting actions by means of optimization of strut and tie models and accounting for of crack patterns
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• Resumen

  • El cortante en estructuras de hormigón ha sido estudiado durante varias décadas sin alcanzar consenso sobre el modelo resistente para diseño. Aunque existe acuerdo en que la resistencia involucra, al menos, las componentes de la zona no fisurada, el engranamiento de áridos, la tensión residual de la zona fisurada, la armadura longitudinal y la transversal, la contribución de éstas es difícil de cuantificar y muchos modelos poseen componente empírica. Más aún, aparentemente, distintos modelos que consideran diferentes acciones como determinantes, producen resultados igualmente razonables. Históricamente, ello ha motivado debates que, lejos de acercar el consenso y complementariedad en las similitudes de cada método, presentan los modelos como incompatibles.

    En esta comunicación, se trata esta problemática con un enfoque relativamente simple, mediante el análisis de esquemas de bielas y tirantes (ByT) de ensayos a cortante, evidenciando el equilibrio interno y externo. Schlaich (1987) sugirió que existencia de tirantes de hormigón. Estos pueden explicar la resistencia a cortante sin armadura transversal, el anclaje de las armaduras y la colaboración de zonas no fisuradas. Se analiza el desarrollo físico de las tensiones de tracción después de la fisuración, encontrando que la inclinación de las fisuras y su abertura controlan la resistencia de los tirantes de hormigón. Se proponen relaciones basadas en el modelo de Walraven (1980) para valorar este efecto.

    Dada la capacidad variable de los tirantes (fig. 1), un mismo esquema de ByT no puede explicar todo el proceso hasta la rotura. En este estudio, se optimiza la geometría del sistema de ByT mediante el método de descenso por gradientes para encontrar una solución satisfactoria para la carga aplicada y la fisuración observada. La metodología se aplica a un caso experimental de elemento sin armadura transversal.

    Se encuentra que la relevancia de cada mecanismo resistente cambia en cada nivel de carga y en diferentes zonas de la viga. Existen zonas la que es posible resistir el cortante exclusivamente mediante engranamiento de áridos. Sin embargo, para la misma carga, en la zona de momentos flectores bajos, se produce una fisura crítica inclinada donde la acción resistente es mixta, involucrando una importante componente de la cabeza de compresión (fig. 2). La coexistencia temporal y espacial de las diferentes acciones explica, en parte, la diversidad de hipótesis en los modelos existentes. Sin embargo, también evidencia que algunos modelos son visiones parciales del mismo proceso y que, si se plantean con la visión adecuada, pueden complementarse.