Torsión en vigas de Hormigón Armado

Torsión en Elementos de Hormigón Armado

Para resistir la torsión, el refuerzo debe estar conformado por estribos poco espaciados y por barras longitudinales. Diversos ensayos evidencian que las solas barras longitudinales aumentan muy poco la resistencia a la torsión, lográndose incrementos de un 15% como máximo. Esto es comprensible puesto que la única forma en que las barras longitudinales pueden contribuir a la resistencia a la torsión en vigas es mediante la acción de dovelas que, en particular, es débil y poco confiable si el fracturamiento longitudinal a lo largo de las barras no está restringido por estribos. Así que, la resistencia a la torsión de elementos armados únicamente con aceros longitudinales puede estimarse en forma satisfactoria y algo conservadora, con las ecuaciones siguientes:

   (1)

  

  (2)

Cuando los elementos se arman en forma adecuada, como se muestra a continuación, las fisuras en el hormigón aparecen para un momento torsor igual o un poco mayor que el de un elemento de hormigón simple (ecuación 2). Las fisuras forman un patrón en espiral, como aparece a en la figura (1-b), para una sola fisura.

Fisura de torsión en vigas de hormigon armado (1).

En realidad se desarrollan una gran cantidad de fisuras similares en forma de espiral con muy poco espaciamiento entre si. Después de la fisuración, la resistencia a la torsión del hormigón disminuye hasta casi la mitad de la resistencia del elemento no fisurado y el resto de la torsión ahora la resiste la armadura. Esta distribución en la resistencia interna se refleja claramente en la curva de momento torsor versus ángulo de torsión (figura siguiente), que al nivel del momento torsor de fisuración genera rotación continua para momento torsor constante, hasta que la armadura toma la porción del momento torsor que el hormigón ya no es capas de resistir.

Curva momento torsor-ángulo de torsión en vigas de hormigón armado

La armadura debe resistir, entonces, cualquier incremento adicional del momento torsor aplicado. La falla ocurre cuando en alguna zona a lo largo del elemento se presenta el aplastamiento del hormigón en una línea como la a-d de la figura (1). En un elemento bien diseñado, este aplastamiento ocurre después que los estribos comienzan a fluir.

La resistencia a la torsión puede analizarse teniendo en cuenta el equilibrio de las fuerzas internas que se transmiten a través de la superficie de falla potencial como aparece en la parte sombreada de la figura (1-b). Se observa que está limitada por una grieta de tracción a 45º a través de la cara más ancha, dos grietas en la cara mas delgada con una inclinación φ, ángulo que generalmente está entre 45º y 90o, y la zona de aplastamiento del hormigón a lo largo de la línea c-d. Al igual que para las vigas de hormigón simple, la falla se presenta básicamente por flexión con una zona de compresión en el concreto que se produce al lado de la línea b-c.

Fuente: Facultad de ciencias exactas, físicas y naturales

               Universidad nacional de Córdoba