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DISEODEUNASECCINRECTANGULARCONREFUERZOENTENSIN
Si la cantidad de acero excede la cuanta mxima, elproblema se
puede solucionar de tres maneras:incrementando el peralte de la
seccin, mejorando lacalidad del concreto o utilizando refuerzo en
compresin.Las dos primeras opciones son las ms econmicas.
n em argo, es poco pr c co cam ar a res s enc a a acompresin de
un elemento a otro de una estructura y nosiempre es posible
incrementar el peralte de las seccionespor cuestiones
arquitectnicas. En estos casos, esconveniente utilizar refuerzo en
compresin. En lassecciones de momento negativo, se suele utilizar
el aceropositivo que se ancla en el apoyo como refuerzo
encompresin
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
En muchas circunstancias, las dimensiones de loselementos por
calcular estn limitadas por cuestionesajenas al diseo. No es extrao
que en alguno de stoscasos, la seccin predimensionada no sea capaz
de resistirel momento aplicado aunque se le provea de la cuanta
.
En estas situaciones es posible incrementar la
capacidadresistente del elemento aadindole refuerzo en la zona
decompresin.
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
En las figuras siguientes se puede apreciar la distribucin
deesfuerzos en dos secciones: una sin refuerzo en compresin
y otra provista de l, ambas con igual cantidad de acero
entensin.
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ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
El primer caso corresponde a la situacin de una
vigasubreforzada. El concreto solo equilibra la tensin en
elrefuerzo. La distancia entre la fuerza de compresin y la detensin
es igual a j,d.
En el segundo caso, tanto el concreto como el acero encompresin
equilibran la fuerza ocasionada por el refuerzo en
.de compresin es igual a j2d . Para secciones que, como en
estecaso, tienen igual cuanta de acero en tensin, se cumple que
j2d > j1d. Esto se debe a que la presencia del refuerzo
encompresin reduce el rea de concreto requerida paraestablecer el
equilibrio y por lo tanto, la resultante decompresin tiende a
subir.
Al incrementarse la distancia entre C y T, el momento
resistentede la seccin aumenta. Por otro lado, el ascenso del eje
neutro
disminuye la deformacin en el concreto, siendo posible
resistirmayores cargas antes que ste se aplaste.
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
El efecto anteriormente descrito es casi imperceptible
ensecciones poco peraltadas. El acero en compresin trabaja
mseficientemente cuanto ms alejado se encuentra del eje neutro.Por
ello, su uso no es recomendado en losas y vigas chatas o depoco
peralte.
Ensayos con secciones doblemente reforzadas muestran queaunque
el concreto se aplaste, la viga no colapsar si el acero encompresin
es sujetado por refuerzo transversal cerrado.Cuando el concreto
alcanza la deformacin de aplastamiento, lacobertura de concreto se
desprende pero las varillas no pandeanpues se apoyan en el refuerzo
transversal. Recprocamente, elrefuerzo en compresin sujeta el
refuerzo transversal durantelas operaciones de vaciado y vibrado.
El refuerzo transversalpuede estar constituido por estribos o malla
de alambre
electrosoldada de rea equivalente.
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
Uno de los efectos ms importantes generados por la presenciadel
acero en compresin, es el incremento en la ductilidad delelemento.
Este comportamiento es adecuado en zonas de altories o ssmico o si
se es era redistribucin de esfuerzos en laestructura. El refuerzo
en compresin tambin disminuye lasdeflexiones a largo plazo, pues
evita el acortamiento en eltiempo o creep (una deformacin
plstica).
Anlisisdeunaseccinrectangularconrefuerzoencompresin
El comportamiento de una seccin rectangular con refuerzo
encompresin puede considerarse como la superposicin de dosefectos,
tal como se muestra en la figura:
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Anlisisde
una
seccin
rectangular
con
refuerzoencompresin
El primero corresponde a una viga rectangular simple. Para
garantizar elcomportamiento dctil del elemento, se asume que el
acero fluye. Lascondiciones requeridas para verificar este supuesto
se presentan masadelante. Haciendo uso de las expresiones, se
tiene
Anlisisde
una
seccin
rectangular
con
refuerzoencompresin
DeterminacindelacuantabsicaEn la figura siguiente se muestra las
fuerzas que actan sobre laseccin balanceada y su diagrama de
deformaciones. Como sepuede apreciar, el segundo es igual al
mostrado para la deduccinde la cuanta balanceada de una seccin
rectangular con acero entensin. El valor de Cb, es el mismo en
ambos casos ya que stedepende nicamente de consideraciones
geomtricas.
DeterminacindelacuantabsicaLa resultante de la compresin en el
concreto es igual a:
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DeterminacindelacuantabsicaComo en el caso de las secciones con
refuerzo en tensin, el cdigodel ACI recomienda una cuanta mxima
(pmax) para seccionescon acero en compresin (ACI10.3.3). Esta se
calcula a partir de laexpresin anterior, afectando el primer trmino
del lado derechode la igualdad por un factor igual a 0.75, es
decir:
El trmino reducido corresponde a la porcin del refuerzo entensin
que equilibra la compresin en el concreto.
DISEODEUNASECCINRECTANGULARCONREFUERZO
ENCOMPRESIONEl procedimiento de diseo de una seccin rectangular
conrefuerzo en compresin consta de dos etapas. En la primera,
sedetermina el momento resistente nominal de la seccinconsiderando
que sta cuenta nicamente con refuerzo enens n y s e es un porcen a
e e a cuan a s ca. n a
segunda etapa del diseo, se determina la diferencia entre
laresistencia requerida y la calculada en la primera fase.
Estadiferencia deber ser asumida por el acero en compresin.
Finalmente,elrefuerzoentensincorrespondealasumadelaceroconsideradoenlasdosprimerasetapas.
