DISEÑO DE ESTRIBOS EN VIGAS

El comportamiento de las piezas estructurales de hormigón armado sometidas a fuerzas cortantes, es más complejo que su comportamiento bajo solicitaciones flexionantés. La resistencia a la compresión y a la tracción del hormigón simple, la orientación del refuerzo de acero con relación a las fisuras de corte, y la proximidad de cargas concentradas, el nivel dentro de la viga en el que actúan las cargas, son algunos de los factores que definen los mecanismos que se desarrollan dentro de los elementos estructurales para resistir las fuerzas cortantes. La presencia simultánea de todos estos factores determina que las fallas por cortante sean frágiles, lo que es una característica indeseable que debe ser controlada durante el proceso de diseño.Los elementos de hormigón armado afectados por fuerzas cortantes usualmente también están sometidos a la acción de momentos flectores. Es posible que también estén presentes solicitaciones axiales y torsionales que pueden volver aún más compleja la predicción del comportamiento de las estructuras.

I. INTRODUCCION

ESFUERZOS CORTANTES

El esfuerzo mìnimo resistente a corte del hormigón simple se calcula mediante lasiguiente expresión básica [ACI 11.3.2], que por su forma de expresión guarda una relacióndirecta con la resistencia a la tracción del hormigón:

vc = 0.53 f'c Ecuación (8.2)

Donde:f´c: resistencia característica del hormigón a compresión en Kg/cm2

vc: esfuerzo máximo resistente a cortante del hormigón en Kg/cm2

DISEÑO A CORTANTE DE VIGAS DE HORMIGON ARMADO

Una viga de 30 cm de base por 45 cm de altura está solicitada por una fuerza cortante última Vu de 22.5 T. Si el hormigón tiene una resistencia característica de 210 Kg/cm2, y el acero tiene un esfuerzo de fluencia Fy = 4200 Kg/cm2, determinar el espaciamiento al que se deben colocar los estribos rectangulares de 10 mm. de diámetro.

EJEMPLO Nº1

EJEMPLO DE APLICACION

Diseñar las secciones críticas de la viga de la figura, si se conoce que se construirá en zona sísmica, y que:f’c = 210 Kg/cm2 Fy = 4200 Kg/cm2

Solución:

El diagrama de cortes de la viga es:

Las secciones críticas a cortante se encuentran a 44 cm de los apoyos. Por semejanza de triángulos se pueden obtener los cortantes últimos correspondientes.

Solución:

El diagrama de cortes de la viga es:

Las secciones críticas a cortante se encuentran a 44 cm de los apoyos. Por semejanza de triángulos se pueden obtener los cortantes últimos correspondientes.

Se pueden escoger estribos cuyo diámetro es de 10 mm, en cuyo caso el área de corte de cada estribo es:

Cálculo del espaciamiento mínimo:

El espaciamiento mínimo hasta una distancia de 1 m (2h) desde el apoyo es:

El menor espaciamiento, de las expresiones previas, en las proximidades de los apoyos es de 11 cm (d/4), que al compararlo con el sepaciamiento requerido por resistencia es más restrictivo por lo que:

s = 11cm

A continuación se presenta el armado transversal requerido en las proximidades de los apoyos:

Se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 11 cm hasta una distancia de 1 m de los apoyos.

El espaciamiento mínimo para la zona central es:

Es necesario que la viga disponga de estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 22 cm, en el tramo central, como armado básico para cortante.

A continuación se presenta el armado transversal requerido en la zona central:

Armado Mínimo de Cortante:

Los códigos establecen el siguiente requisito mínimo:

En el presente caso el area efectiva de cortante “Av” es 1.58 cm2, por lo que:

En vista de que tanto el espaciamiento de 11 cm en zona de apoyo y el de 22 cm en zona central son más restrictivos que el que se acaba de calcular, se requieren estribos cerrados de 10 mm de diámetro cada 11 cm en la proximidad de los apoyos y cada 22 cm en la zona central.

No se requiere armado transversal para comportamiento dúctil de los nudos por no existir momentos de continuidad en los extremos de barra.

La distribución de los estribos transversales es la siguiente: