DISEÑO POR FUERZA

CORTANTE

LOS ESFUERZOS CORTANTES

Las fuerzas cortantes transversales externas V, que actúan sobre los elementos estructurales, deben ser resistidas por esfuerzos cortantes internos t, igualmente transversales, pero que por equilibrio también generan cortantes horizontales como se observa en la siguiente figura.

En una estructura, la fisuración de tracción por flexión domina en la zona Central, mientras que la fisuración de tracción por cortante domina la zona cercana a los apoyos.

EL PAPEL DEL ACERO EN LA RESISTENCIA A CORTE DELHORMIGÓN ARMADO

El acero resistente al corte tiene generalmente la forma de estribos transversales, y ocasionalmente de varillas longitudinales dobladas a 45º.

Armadura transversal que cose a las fisuras de cortante.

Armadura doblada diagonal que cose a las fisuras de cortante

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DE LA VIGAS DE CONCRETO REFORZADO

Es necesario tener presente que los máximos esfuerzos cortantes ocurren en aquellos puntos donde el momento flexionante es igual a cero, o sea en los extremos. Lo expuesto se observa en la siguiente figura:

El agrietamiento que se presenta en el centro del claro de la viga se debe a la acción de los momentos flexionantes, dichas grietas son verticales y desplazan el Eje Neutro (EN) hacia arriba a medida que aumentan las cargas. Las grietas por cortante se presentan en los extremos y son inclinadas.

FUNCIONES DEL REFUERZO POR CORTANTE

Soporta parte de la fuerza cortante externa factorizada.

Impide la aparición de grietas diagonales.

Sujeta las varillas longitudinales en su posición.

 Proporciona confinamiento al concreto.

DISEÑO A CORTANTE DE VIGAS DE HORMIGON ARMADO,

CON REFUERZO TRANSVERSAL EN EL ALMA

Las vigas de hormigón armado presentan 2 mecanismos para resistir a las fuerzas cortantes:

 

Resistencia pura del hormigón

Resistencia del acero transversal o diagonal

 

Como consecuencia, la capacidad resistente nominal viene dada por la siguiente

Expresión:

Donde:

Vn: capacidad resistente nominal a corte de la viga de hormigón armado

Vc: capacidad resistente a corte del hormigón simple

Vs: capacidad resistente a corte del acero de refuerzo

ESPECIFICACIONES PARA EL DISEÑO DE VIGAS ANTEFUERZAS CORTANTESa. Capacidad Máxima del Acero de Cortante

 

La fuerza cortante absorbida por el acero no debe superar a cuatro veces la máxima fuerza cortante básica que puede absorber el hormigón simple; fuerzas cortantes superiores a la especificada destruyen la integridad del hormigón.

b. sección crítica a cortante

La sección crítica de diseño ante fuerzas cortantes se ubica a una distancia “d” desde la cara interna del apoyo, si se cumplen simultáneamente las siguientes 3 condiciones:

 

La reacción en el apoyo, en dirección del cortante aplicado, produce compresión en las zonas extremas del elemento.

 

Las cargas son aplicadas en o cerca de la cara superior del elemento.

 

Ninguna carga concentrada se aplica entre la cara interna del apoyo y la sección crítica descrita previamente.

Secciones críticas a cortante cuando se cumplen las 3 condiciones.

 

En caso de no cumplirse alguna de las 3 condiciones, la sección crítica se ubicará en la cara interna del apoyo.

c. Espaciamiento Mínimo de los Estribos

El espaciamiento mínimo de los estribos en las vigas de hormigón armado no debe superar los siguientes valores.

Donde: s: Espaciamiento de los estribos  d: Altura efectiva de la viga

d. Espaciamiento de los Estribos de Confinamiento en Zonas SísmicasEn zonas sísmicas el espaciamiento de los estribos de

confinamiento ubicados en el sector de apoyo no puede superar las siguientes expresiones.

ᶲL: Menor diámetro de las varillas longitudinales ᶲT: Diámetro de los estribos transversales

e. Armado Mínimo de CortanteDebe proporcionarse un armado transversal mínimo de cortante en toda la viga de acuerdo a la siguiente expresión:

Donde:

f’c: Resistencia del hormigón en Kg/cm2

Fy: Esfuerzo de fluencia del acero en Kg/cm

bw: Ancho de la viga rectangular o ancho del alma de las vigas T, L o I

s: Espaciamiento de los estribos en cm

f. Armado Mínimo para Comportamiento DúctilPara asegurar que las estructuras aporticadas puedan desarrollar toda la ductilidad necesaria para reducir la magnitud de las fuerzas sísmicas, los extremos de barra de vigas y columnas, además de resistir los cortantes isostáticos últimos “V”, deberán resistir cortantes de plastificación Vp. Iguales a:

Donde:

Vp: Cortante de plastificación de los 2 extremos de barra 

Mp: Momento nominal (sin factor de reducción de capacidad) de plastificación del primer extremo de barra, empleando un esfuerzo en el acero de 1.25 Fy. 

M’p: Momento nominal (sin factor de reducción) reversible de plastificación del segundo extremo de barra, empleando un esfuerzo en el acero de 1.25 Fy.