TORSIÓN EN VIGAS DE CONCRETO REFORZADO

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TORSIN EN VIGAS DE CONCRETO REFORZADO. La torsin ocurre en construcciones monolticas de concreto principalmente donde la carga actua a una distancia del eje longitudinal del miembro estructural. Algunos ejemplos de elementos estructurales sujetos a momentos torsionantes son: una viga de extremo en un tablero de piso, una viga de borde cargada en un extremo, vigas perimetrales que circundan una abertura de piso o una escalera helicoidal. Algunas veces estos momentos causan esfuerzos cortantes excesivos. Originan el desarollo de importantes grietas ms all de los lmites permisibles de servicio, a menos que se proporcione refuerzo especial por torsin. En vigas reales de borde en un sistema estructural, el grado de dao debido a la torsin no es por lo general tan crtico, sin embargo, siempre se deber evitar la prdida de la integridad debido al peligro de la torsin realizando un diseo adecuado del refuerzo necesario por torsin. Esta prctica tiene como objetivo observar el tipo de falla que se presenta en una viga de concreto simple, y en una viga de concreto reforzado, sujetas a momento de torsin. Analizar la contribucin del refuerzo en la resistencia a la torsin. Figura 6. Figura 6. Ensaye de torsin en elementos de concreto

La accin de un momento alrededor del eje longitudinal de un miembro produce en l torsin. En una estructura, la torsin se presenta por la excentricidad de las cargas que actan en el elemento o

por compatibilidad de deformaciones de miembros monolticos. Torsin primaria Llamada tambin torsin de equilibrio o torsin estticamente determinada . Se presenta cuando la carga externa no tiene ms alternativa que ser resistida por torsin. Un caso tpco es la

losa en voladizo de la figura 1. Las cargas soportadas por la losa producen momentos torsionales MI. que actan a lo largo de la longitud de la viga de apoyo; stos se equilibran mediante el momento torsor resistente Tquese desarrolla en las columnas. Sin estos momentos de torsin, la estructura entrar en colapso. En este caso, la viga se debe disear para resistir el momento tarsionante externo total. Debido a la losa en voladizos, no existe redistribucinde la torsin. Torsin secundaria Se denomina tambin torsin por compatibilidad o torsin estticamente indeterminada. Se presenta a partir de las exigencias de continuidad, es decir, de la compatibilidad de deformaciones entre elementos adyacentes de una estructura (ver figura 2). En este caso, los momentos torsionales no pueden determinarse nicamente con base en el equilibrio esttico. En el evento de no considerar la continuidad en el diseo, a menudo se presentar un agrietamiento excesivo, pero no se llegar a la falla de la estructura. Cuando las viguetas o losas macizas son monolticas con las vigas extremas o terminales de un panel, presentan momentos flectores. Debido a la continuidad con la viga y la rigidez que estas vigas tienen al giro se produce torsin.

2. METODOS DE DISEO PARA TORSIN Normalmente, la torsin va acompaada por flexin y cortante. La capacidad del concreto simple para resistir torsin cuando se presenta en combinacin con otras cargas puede, en varios casos, ser menor que cuando resiste

nicamente los mismos momentos torsionales externos. As, se deber proporcionar refuerzo por torsin. La inclusin del refuerzo longitudinal y transversal para resistir parte de los momentos torsionales introduce un nuevo elemento en el conjunto de fuerzas y momentos en la seccin. Si: Tn = Resistencia nominal total a la

torsin requerida de la seccin incluyendo el refuerzo. Tc =Resistencia nominal a la torsin del concreto simple. Ts =Resistencia a la torsin del refuerzo.De donde: Tn = Tc + Ts o bien: Ts = Tn - Tc A fin de estudiar la contribucin de las varillas longitudinales y transversales para poder evaluar T" se deber analizar el sistema de fuerzas que actan en las secciones transversales alabeadas del elemento estructural en el estado lmite de falla. En la actualidad se aceptan bsicamente dos teoras: a) Teoria de la flexin asimtrica, la cual se basa en la aproximacin de la distribucin plana de deformaciones de las secciones transversales sujetas a flexin y torsin. Fue desarrollada por Lessig, con contribuciones posteriores de Collins, Zia, Gesund, Mattock y Elfgren, pero fue T. Hsu quien hizo la mayor contribucin experimental en el desarrollo de la teora de la flexin asimtrica. Esta teora sent las bases para el diseo a torsin de las normas del ACI 318-71 hasta el ACI 318-89 Y del Cdigo Colombiano de Construcciones Sismo-Resistentes. Por tratarse de una teora ampliaIngeniera &

DISEO PARA TORSIN El diseo para torsin debe realizarse de acuerdo con 11.6. 11.6.1 Casos en los cuales puede ignorarse la torsin Los momentos torsores que no exceden de aproximadamente la cuarta parte del momento torsor de agrietamiento, Tcr, no producen una reduccin significativa en la resistencia a flexin ni en la resistencia al cortante, por lo que pueden ser ignorados. En consecuencia se permite despreciar los efectos de la torsin si el momento torsor amplificado Tu es menor que:

en elementos no preesforzados: (b) en elementos preesforzados:

(c) Para elementos no preesforzados sometidos a traccin axial o fuerzas de compresin:

Nu es positivo para cargas de compresin y negativo para traccin. En elementos construidos monolticamente con una losa, el ancho sobresaliente del ala usado para calcular Acp y Pcp debe cumplir con 13.2.5 (ver figura 11.6.1). Para una seccin hueca, se debe usar Ag en lugar de Acp en 11.6.1 y los lmites externos de la seccin deben cumplir con 13.2.5. 2 0,083 1 0,3311.6.1.1 Para los elementos aislados con alas y para elementos construidos monolticamente con una losa, el ancho sobresaliente del ala utilizado para calcular Acp y Pcp debe cumplir con 13.2.5 (ver figura 11.6.1), excepto que las alas sobresalientes pueden despreciarse cuando el parmetro calculado para una viga con alas es menor al calculado para la misma viga ignorando las alas. 2 / APcp cp

11.6.2 Clculo del momento torsor amplificado (torsin de equilibrio y torsin de compatibilidad) 11.6.2.1 Si el momento torsor amplificado Tu (figura 11.6.2.1) en un elemento es indispensable para mantener el equilibrio del sistema (torsin de equilibrio) y su valor excede el valor dado en 11.6.1 a), b) c), el elemento debe ser diseado para soportar el ntegro de Tu de acuerdo con 11.6.3 a 11.6.6.