FUENTE BLANCO BLASCO : Si el elemento no tiene refuerzo transversal en el alma Antes de aparecer las primeras fisuras de tracción por flexión, el comportamiento es esencialmente elástico, y al aumentar las cargas, las fuerzas cortantes pueden originar esfuerzos principales que sobrepase la resistencia en tracción del concreto, produciéndose fisuras inclinadas a una altura aproximadamente de medio peralte.
Estas fisuras pueden aparecen en puntos donde no existe una fisura por flexión o frecuentemente pueden presentarse como una continuación de una fisura en flexión, que cambia gradualmente de dirección inclinándolos.
Al aparecer la fisura diagonal y extenderse hacia el bloque comprimido, causa el colapso del elemento obteniéndose la denominada falla por tracción diagonal, puede ocurrir también que la falla por aplastamiento del bloque de concreto comprimido pues este se reduce al prolongarse la fisura denominándose este tipo por cortante. Es importante indicar que no es conveniente que en un elemento se pueda desarrollar estas fallas antes que se presente la fluencia del acero por flexión, puesto que estas fallas se presentan rápidamente a deformaciones pequeñas revelando que la estructura no tiene una ductilidad adecuada. Si el elemento tiene refuerzo transversal en el alma (estribos por ejemplo), se tiene un comportamiento inicial muy parecido al caso anterior con la diferencia que las primeras fisuras que tienden a aparecer son controladas en su espesor por el refuerzo transversal. La cantidad de refuerzo transversal no contribuye en forma apreciable a resistir los esfuerzos inclinados de tracción, hasta que se formen las primeras fisuras inclinadas (de muy pequeño espesor).
FUENTE TEODORO HARSEM: Si la viga no presenta refuerzo en el alma para resistir las solicitaciones de corte, éstas serán soportadas por el concreto solo. Las fuerzas que mantienen el equilibrio en la sección fisurada se muestran en la siguiente figura:
La componente Vcz corresponde a la fuerza de corte aportada por la garganta de concreto ubicada sobre la fisura. Constituye de un 20 a 40% del cortante total. Las fuerzas Va y Vd se generan por el desplazamiento relativo entre los bordes de la fisura. La primera se debe a la interacción entre los agregados del concreto a lo largo de ella y constituye de un 35% a 50% el cortante total. La segunda es generada por el refuerzo longitudinal y se encuentra limitada por la resistencia a tracción del concreto pues el acero se apoya directamente sobre el concreto bajo él. Equivale a un 15% a 25% del total.
Se produce a partir de una rajadura de flexo-tracción. Inicialmente, se presenta un agrietamiento vertical en el centro de la luz, seguido por una pérdida de adherencia entre el acero longitudinal y el concreto cerca del apoyo. En seguida, se desarrollan algunas grietas diagonales que se van extendiendo hacia la zona en compresión de la viga. Conforme avanzan, se van estabilizando hasta que la garganta de concreto no resiste el efecto combinado de VCz y la compresión debida al momento flector actuante. En este momento se produce una falla frágil. Las grietas verticales de flexión no alcanzan el eje neutro y por ende las deformaciones son pequeñas cuando se produce el colapso. Si la viga cuenta con refuerzo en el alma, la fuerza de corte será resistida por las componentes mostradas en la siguiente figura:
Las fuerzas Vcz, Va y Vd son de naturaleza similar a las presentadas en la sección precedente. La última se incrementa debido a la presencia de acero transversal, pues el refuerzo longitudinal se apoya sobre él y ya no sobre el concreto. La fuerza Vs corresponde al aporte del refuerzo transversal o refuerzo en el alma. Antes de la rajadura vertical, el cortante externo es absorbido íntegramente por el concreto a través de Vcz. Cuando ésta se produce, las fuerzas Va y Vd aparecen. La primera crece hasta que se produce la fisura diagonal mientras que la segunda se mantiene casi constante en este intervalo. Al presentarse la grieta diagonal, el refuerzo en el alma comienza a trabajar, portando la fuerza Vs. Esta se incrementa linealmente conforme se ensancha la rajadura. Simultáneamente, la fuerza de fricción Va disminuye pues la interacción entre los agregados se va reduciendo poco a poco. Cuando el acero del alma entra en fluencia, la grieta crece rápidamente y el refuerzo longitudinal pierde adherencia con el concreto que lo rodea. Vd decrece rápidamente al igual que Va. En la falla, estas dos últimas componentes se hacen iguales a cero y Vcz sufre un incremento repentino.
FUENTE OTAZZI: Comportamiento de vigas sin refuerzo en el alma:
Existen tres tipos de falla, la primera tracción diagonal (la grieta se produce súbitamente sin previo aviso y se extiende hasta causar el colapso del elemento), la segunda es la grieta inclinada (normalmente aparece como una extensión de una grieta iniciada previamente por la flexión), y la tercera falla que se denomina adherencia por cortante (se produce cuando el agrietamiento inclinado alcanza el acero de refuerzo y la grieta se vuelve paralela al refuerzo destruyendo la adherencia).
Es malo que el elemento alcance su resistencia debido a algunos de estos tipos de fallas descritos, antes que el acero de refuerzo longitudinal alcance su fluencia. La falla de una viga por cortante si no tiene refuerzo en el alma es súbita y frágil, se produce a deformaciones pequeñas con posibilidad de colapso del elemento.
Debido al agrietamiento inclinado la resistencia de una viga sin refuerzo por corte cae por debajo de su resistencia en flexión. El Vd puede ser mayor en el caso de vigas sin refuerzo en el alma ya que los estribos le sirven de apoyo vertical al refuerzo de tracción.
Comportamiento de vigas sin refuerzo en el alma: Uno de los propósitos del refuerzo por cortante es asegurar que la viga pueda alcanzar su capacidad en flexión desarrollando una falla dúctil. Antes del agrietamiento por flexión el esfuerzo en los estribos es muy bajo ya que su deformación será igual a la del concreto circundante que no está fisurado y el concreto se fisura a deformaciones muy bajas. El esfuerzo por corte empieza a trabajar cuando se produce la fisura diagonal. Los estribos no impiden el agrietamiento diagonal, ellos empiezan a tener un papel importante una vez que aparecen las fisuras inclinadas.
El refuerzo no es efectivo en vigas no fisuradas es por eso que se supone que la magnitud de la fuerza cortante que causa el agrietamiento diagonal en la misma que en una viga sin refuerzo en el alma. Antes del agrietamiento por flexión, todo el cortante es soportado por el concreto no agrietado.
