Vigas De Gran Peralte

VIGAS DE GRAN PERALTE

Las vigas de gran peralte son aquellas cuya relación claro-peralte total es del orden de tres o menor. También se conocen estas vigas con los nombres de vigas pared o vigas fragma.

En las vigas de gran peralte, la distribución de esfuerzos normales debidos a flexión difiere mucho de una distribución lineal, inclusive cuando las vigas son de material lineal, homogéneo y elástico. En la figura 12.1 3 se muestran algunas distribuciones de esfuerzos obtenidas por la Teoría de la Elasticidad para vigas con varias relaciones En vigas de concreto reforzado, las distribuciones de esfuerzos son más o menos similares a las teóricas antes de que ocurra el agrietamiento del concreto en tensión. Sin embargo, tan pronto como ocurre este agrietamiento, las distribuciones cambian por completo.

Se ha podido comprobar experimentalmente que Resulta conservador diseñar las vigas de concreto de gran peralte de acuerdo con los resultados de la Teoría de la Elasticidad. Además, se ha encontrado que la magnitud de los esfuerzos debidos a flexión no es factor Importante en el diseño. Resultan más significativos, en general, los detalles de dimensionamiento de los apoyos y los detalles de anclaje de las barras de refuerzo (12.12).

Más adelante se presentan recomendaciones específicas sobre estos aspectos del diseño.

COMPORTAMIENTO Y MODOS DE FALLA

Las primeras series completas de ensayes fue- ron realizadas por Leonhardt, en la Universidad de y por De Paiva y Siess, en la Universidad de (12.12) En fechas más recientes se han llevado a cabo otros ensayes para estudiar variables como la relación claro-peralte, la resistencia del concreto, el efecto de refuerzo vertical y horizontal, y la influencia de la continuidad 12.1 5, 12.1 La siguiente descripción de los principales modos de falla está basada fundamentalmente en estas series de ensayes.

1. Rotura del acero longitudinal

Debido al gran peralte de estas vigas, en el diseño se obtienen muchas veces relaciones relativamente pequeñas de refuerzo por flexión. En las figuras 12.1 4a y 12.146 se muestran dos vigas que fallaron por rotura del acero de tensión. El porcentaje de refuerzo de ambas era de 0.12 por ciento. Las vigas diferían entre sí por la colocación de las barras longitudinales; la viga mostrada en la figura 12.14ª tenía las barras dobladas y la de la fi- gura 12.146, rectas. En la primera viga, el acero se rompió en la sección en que se doblaron las barras, mientras que en la segunda se rompió aproximadamente en el centro del claro. La carga que resistió la segunda viga fue 23 por ciento mayor que la que resistió la primera. Esto indica que no es conveniente doblar las barras, ya que se debilita la viga en la sección del doblez. Además, la configuración de agrietamiento indica que la viga trabaja aproximadamente como un arco atirantado, por lo que la fuerza de tensión en el acero es constante en todo el claro y no disminuye de acuerdo con el diagrama de momentos flexionantes, como en las vigas largas.

La carga de rotura de la viga de la figura 12.1 fue 4.5 veces la carga calculada con la Teoría de la Elasticidad, lo que demuestra lo conservador que resulta diseñar con esta teoría.

2. Aplastamiento de los apoyos

En las figuras 12.1 5a y 12.1 se muestran dos vigas que fallaron por aplastamiento de los apoyos. En la primera, el esfuerzo de aplastamiento, obtenido dividiendo la reacción de apoyo entre el área del apoyo, resultó de 405 valores 45 por ciento mayor que la resistencia del concreto, determinada en cilindros. La viga de la figura 12.1 tenía una ampliación de los apoyos para disminuir los esfuerzos de aplastamiento. En esta viga, la falla ocurrió al formarse súbita- mente una grieta casi vertical en la intersección del apoyo derecho, y se inició por arriba del refuerzo longitudinal. Esta falla indica la conveniencia de colocar refuerzo horizontal en esta zona.

En la figura 12.1 6 se muestra otro tipo de falla por aplastamiento de los apoyos. La viga de esta figura tenía la carga aplicada en la parte inferior. Puede verse que la configuración de agrietamiento fue completamente diferente de las vigas anteriores, que tenían la carga aplicada en la parte superior. La falla ocurrió por aplastamiento del apoyo derecho bajo la acción de fuerzas inclinadas de compresión en el arranque de los arcos definidos por las grietas. Este tipo de falla indica también la conveniencia de colocar el refuerzo horizontal adicional, mencionado en el párrafo anterior.

b)

3. Falla por cortante

En las fallas de este tipo, se forman grietas inclinadas antes de la falla, las cuales, como se indicó en el inciso a, hacen que la viga trabaje como un arco atirantado (figura 12.1 7). Posteriormente se forman otras grietas inclinadas que definen una zona de concreto que trabaja

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