Evaluación de las acciones que contribuyen a la resistencia a cortante en elementos de hormigón mediante métodos numéricos

Abstract

La resistencia a cortante de elementos de hormigón armado es un tema abierto en el estado del arte, por esta razón las normativas utilizan formulaciones empíricas o semi-empíricas que tienen una gran dispersión de resultados. Una de las razones que dificultan el desarrollo de formulaciones manuales para cortante de tipo racional es la existencia de múltiples mecanismos que interactúan entre sí para aportar a capacidad resistente de una sección. Además de la acción de las armaduras transversales, se aceptan las siguientes contribuciones a la resistencia cortante: la capacidad elástica del hormigón en la zona no fisurada, el engranaje de los áridos entre las caras de las fisuras en la zona fisurada, tensiones residuales transmitida entre fisuras y el efecto dovela de la armadura longitudinal, todos estos mecanismos se agrupan dentro del término conocido como “contribución del hormigón” (Vc), que debido a la complejidad de cuantificar estos mecanismos suele obtenerse de forma empírica, a pesar de ser significativo en el valor de la resistencia total. En este estudio se aplicarán modelos numéricos y una metodología racional que permite separar las diferentes acciones que colaboran a la resistencia a cortante y cuantificarlas para realizar un análisis crítico de la metodología y de la descomposición de resistencias. Se evaluará la idoneidad de la metodología en desarrollo, se identificarán posibles mejoras a implementar. Así mismo, la metodología será aplicada a resultados numéricos obtenidos con modelos no lineales capaces de describir la respuesta seccional ante esfuerzos transversales, específicamente TINSA y RESPONSE 2000. De los resultados de estos modelos no lineales es posible obtener de cada elemento diferencial su campo de tensiones y mediante la metodología aplicada es posible descomponer la resistencia a corte de una sección de hormigón armado en la contribución de la armadura transversal (Vs), la capacidad elástica del hormigón sin fisurar (Vc) y la capacidad de transmisión de corte a través de las fisuras del hormigón (Va), que incluye el engranaje de los áridos y las tensiones residuales en zona fisurada. En base a los resultados de la metodología se evidencio que la evolución de mecanismos a lo largo de toda la puesta en carga hasta la ruptura inicia con la activación del mecanismo Vc, antes de llegar a su valor máximo se activan los otros mecanismos gracias a la fisuración. Una vez que Vc ha agotado su resistencia se descarga en los otros mecanismos. Va tiende a crecer más rápido que Vs por lo que su resistencia se agota primero. Cuando Va ha llegado a su valor máximo se descarga en los otros mecanismos que son capaces de absorber esfuerzos. Y el último mecanismo en agotarse es Vs. La falla debida a corte en una sección ocurre cuando un mecanismo se agota y no puede descargarse en los otros. Además se ha identificado la influencia en los mecanismos resistentes de los siguientes parámetros: la sección transversal, el armado transversal, el armado longitudinal, el axil aplicado y el modelo de reblandecimiento.