INTRODUCCION La gran mayoría de elementos estructurales de concreto armado no pueden escapar de tener que resisitir fuerzas cortantes. Estas fuerzas rara ves actúan por si mismas, sino en combinación con flexion, carga axial o quisa torsión. Además de identificar el efecto de fuerzas cortantes que actúan por si solas. Los mecanismos que resisten el cortante interactúan íntimamente con la adherencia entre el concreto y el refuerzo y el anclaje a este. El estudio del efecto de la fuerza cortante en los elementos de concreto armado se remonta a más de 75 años y ha tomado mayor fuerza desde 1946 hasta la fecha. Este fenómeno es sumamente complejo y en él entran en juego numerosas variables. Se han desarrollado modelos matemáticos que buscan explicarlo, sin embargo, no se ha conseguido un planteamiento teórico que sea totalmente compatible con lo observado experimentalme experimentalmente. nte. Por ello, la mayoría de códigos en el mundo basan sus requerimientos para el diseño en parámetros semi-empíricos. En la mayoría de los casos, los elementos de concreto armado se dimensionan para resistir las solicitaciones de flexión y posteriormente se verifica su resistencia al corte. En caso que la sección no resista el corte aplicado, se le refuerza con acero transversal. Sólo en el caso de vigas cortas, en las que predomina el peralte a la luz libre, las dimensiones del elemento se definen en función a las solicitaciones de corte. En ellas, los esfuerzos originados por la flexión no dominan el diseño. El efecto de la fuerza cortante varía si se trata de elementos esbeltos, vigas peraltadas, consolas o losas. Los mecanismos de resistencia también varían en las estructuras enumeradas como se mostrará a lo largo del capítulo. La falla debida a esfuerzo cortante es frágil y siempre se debe tomar provisiones para evitarla.
ANÁLISIS DE UNA VIGA DE CONCRETO ARMADO ARMADO SOMETIDA A FUERZA CORTANTE Si el elemento no tiene refuerzo transversal en el alma, se puede observar el siguiente comportamiento: Antes de aparecer las primeras fisuras de tracción por flexion, el comportamiento es esencialmente elástico, y al aumentarse las cargas la fuerza cortante puede originar esfuerzos que sobrepasen la resistencia en tracción del concreto, produciéndose fisuras inclinadas a un altura aproximada de medio peralte.
Estas fisuras pueden aparecer en puntos donde no existe una fisura por flexion o, frecuentemente, pueden presentarse como una continuación de una fisura en flexion, que cambia gradualmente de dirección inclinándose. Al parecer la fisura diagonal al extenderse hacia el bloque comprimido, causa el colapso del elemento, obteniéndose la deniminada falla por tracción diagonal; puede ocurrir también que la falta sea por aplastamiento del bloque de concreto comprimido pues este se reduce al prolongarse la fisura, denominándose este tipo como compresión por cortante.
DISENO POR CORTANTE GENERALIDADES El diseño de las secciones tranversales de los elementos sujetos a fuerza cortante deberá basarse según lo indicado en la norma peruana en la siguiente expresión:
Donde Vu es la resistencia requerida por corte en la sección analizada y Vn es la resistencia nominal. La resistencia nominal Vn estará conformada por la contribución del conceto Vc y por la contribución del acero Vs de tal forma que:
“
”
La fuerza de corte Vu se puede tomar a una distancia d del apoyo para los siguientes casos:
Elementos apoyados sobre la parte superior del elemento de apoyo
Elementos conectados monolíticamente con otros.
La sección crítica en la cara del apoyo siguientes casos:
debe tomarse para los
Elementos que forman pórticos y que descansan en elementos que están en tracción.
Elementos cargados de tal manera que en el corte en las “
”
secciones entre el apoyo a una distancia d , difiere “
”
radicalmente el corte a la distancia d , como en el caso de brauetes y vigas con cargas concentradas cercanas a los apoyos.
CONTRIBUCION RESISTENCIA AL CORTE
DEL REFUERZO
Cuando la fuerza cortante ultima Vu exceda la resistencia al corte del concreto cumpla:
, deberá proporcionarse refuerzo de manera que se
REQUERIMIENTOS MÍNIMOS DE REFUERZO(ACI) La falla por corte es frágil y debe ser evitada siempre. Por ello, el código recomienda colocar una cantidad mínima de refuerzo transversal para b rindar mayor seguridad al diseño y para garantizar que el elemento sea capaz de resistir los esfuerzos que se presentan después de producirse el agrietamiento diagonal. El refuerzo m ínimo sugerido por el código ACI debe colocarsesiempre que y es igual a:
pero no será menor que:
donde: s: separación del refuerzo transversal Av: área de acero transversal provisto para resistir corte Cuando se trabaja con secciones trapezoidales o circulares el valor de b w es el mostrado en las siguientes figuras:
Los requerimientos minimos de refuerzo indicados anteriormente deben ser cumplidos en todos los casos excepto para: 1. Losas macizas y cimentaciones 2. Losas aligeradas y losas nervadas 3. Vigas cuyo peralte es menor que: 25 cm, 2.5 veces el espesor del ala o 0.5 veces el ancho del ala.
APORTE MÁXIMO DEL REFUERZO TRANSVERSAL A LA RESISTENCIA AL CORTE El refuerzo longitudinal tiene una cuantía máxima que no debe superarse para garantizar el comportamiento dúctil del elemento. Del mismo modo, el refuerzo transversal tiene una limitación similar que busca evitar la falla del concreto comprimido, ubicado en el extremo superior de las fisuras diagonales, antes de la fluencia del acero transversal. Esta limitación también provee un efectivo control del ancho de las rajaduras inclinadas. El código del ACI recomienda que:
En caso que se requiera un aporte mayor del refuerzo transversal es necesario incrementar las dimensiones de la sección del elemento o aumentar la resistencia del concreto.
