Comportamiento de vigas en concreto reforzado

COMPORTAMIENTO
REFORZADO

DE

VIGAS

DE

CONCRETO

Las vigas de concreto simple son ineficientes como elementos sometidos
a flexión debido a que la resistencia a la tensión en flexión es una
pequeña fracción de la resistencia a la compresión. En consecuencia,
estas vigas fallan en el lado sometido a tensión a cargas bajas mucho
antes de que se desarrolle la resistencia completa delconcreto en el lado
de compresión.
En una viga de concreto así reforzada, el acero de refuerzo resiste la
tensión causada por los momentos flectores, mientras que el concreto
usualmente es capaz de resistir sólo la compresión correspondiente. En la
figura 3.2 se presenta un ejemplo sencillo de una viga reforzada de esta
manera y se indica la nomenclatura usual para las dimensiones de lasección transversal.
Cuando la carga en dicha viga se incrementa de modo gradual desde
cero hasta la magnitud que producirá su falla, claramente pueden
distinguirse diferentes estados en su comportamiento. Para cargas bajas,
mientras que el máximo esfuerzo de tensión en el concreto sea menor
que el módulo de rotura, todo el concreto resulta efectivo para resistir los
esfuerzos de compresión aun lado y de tensión al otro costado del eje
neutro. Además, el refuerzo, que deforma la misma cantidad que el
concreto adyacente, también está sometido a esfuerzos de tensión. En
esta etapa, todos los esfuerzos en el concreto son de pequeña magnitud y
proporcionales a las deformaciones. La distribución de las deformaciones
unitarias y de los esfuerzos en el acero y en el concreto en laaltura de la
sección aparece en la figura 3.2

Cuando la carga se aumenta un poco más, pronto se alcanza la resistencia
a la tensión del concreto y en esta etapa se desarrollan las grietas de
tensión. Éstas se propagan con rapidez hacia arriba y muy cerca del nivel
del plano neutro, que a su vez se desplaza hacia arriba con agrietamiento
progresivo. En vigas bien diseñadas la amplitud de estasgrietas es tan
pequeña (grietas capilares) que no tienen objeción desde el punto de vista
de la protección contra la corrosión o de la apariencia. Su presencia, sin
embargo, afecta profundamente el comportamiento de la viga sometida a
carga. Evidentemente, en una sección fisurada, es decir, en una sección
transversal localizada en una grieta, el concreto no transmite ningún
esfuerzo detensión; de ahí que, al igual que en los elementos sometidos a
tensión, al acero le corresponde resistir toda la tensión. Para cargas
moderadas, si el esfuerzo en el concreto no excede aproximadamente
f22, los esfuerzos y las deformaciones unitarias continúan siendo
proporcionales. La distribución de deformaciones unitarias y esfuerzos
en la sección fisurada o cerca de ella es, en consecuencia, laque aparece
en la figura 3.2
Cuando la carga se incrementa aún más, el esfuerzo y las deformaciones
aumentan en forma correspondiente y desaparece la proporcionalidad. La
relación no lineal entre esfuerzos y deformaciones unitarias que sigue es
la determinada por la curva esfuerzo-deformación unitaria del concreto.
En algún momento se alcanza la capacidad de carga de la viga. La falla
sepuede presentar de dos maneras. Cuando se emplea una cantidad de
refuerzo relativamente moderada, el acero alcanza su punto de fluencia
con determinado valor para la carga. Para este esfuerzo, el acero de
refuerzo fluye en forma súbita y se alarga de manera considerable,
entonces las grietas de tensión en el concreto se ensanchan de manera
visible y se propagan hacia arriba, presentándosesimultáneamente una
deflexión significativa de la viga. Cuando esto ocurre, las deformaciones
unitarias en la zona de compresión restante del concreto se incrementan
hasta tal punto que sobreviene el aplastamiento del concreto, o sea una
falla por compresión secundaria con una carga sólo ligeramente superior
que la carga que causó la fluencia en el acero. En consecuencia, la
realización...