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Breve caracterización

Diseño a cortante de secciones compuestas

En la construcción moderna se utilizan frecuentemente secciones fabricadas por etapas. De esta forma se aprovechan las ventajas del prefabricado y la capacidad resistente de secciones como la T. Por ejemplo, es muy común construir secciones T a partir de una viga prefabricada que proporcione el nervio, y una vez colocada esta se fabrique la losa, que se constituirá en el ala superior de la sección T; así la viga es más fácil de fabricarla y colocarla y se aprovecha la gran capacidad portante de la sección compuesta.

La sección compuesta, construida por etapas, soporta los esfuerzos cortantes verticales como una sola. Sin embargo, se crea una junta en la unión de ambas partes, zona en la que debe chequearse la resistencia al cortante horizontal. En elementos compuestos, tal chequeo transita por tres situaciones diferentes:

1er. caso: cuando el cortante horizontal es resistido por la fricción en la superficie de contacto, para lo que esta debe tener una adecuada rugosidad, o si hay refuerzo mínimo pero la superficie es lisa y no brinda resistencia al cortante.

2do. caso: al combinarse resistencia a fricción en la superficie de contacto con refuerzo transversal.

3er. caso: cuando el cortante horizontal es muy elevado y se requiere de un tratamiento específico para evaluar la resistencia al cortante por fricción de la junta.

La condición que garantiza que la sección compuesta está en el 1er. caso es cuando se asegura que la tensión en la superficie de contacto no supera los 0,55MPa. Tal condición puede plantearse como:

Donde:

Vnh resistencia al cortante horizontal.

bv ancho de la superficie de contacto

Entonces el comportamiento conjunto de la sección compuesta se garantiza si:

• Las superficies de contacto están limpias y libres de lechada de cemento. Las superficies se pueden hacer intencionalmente rugosas estriando las superficies con un rastrillo de alambres rígidos. Ranurar intensamente las superficies puede ser suficiente para lograr la “amplitud total de las protuberancias” de aproximadamente 6mm, requisito para que la superficie sea rugosa.

• La superficie no cumple con la condición anterior, por lo que se considera lisa y que no aporta resistencia al deslizamiento ; hay que colocar refuerzo mínimo cuyo espaciamiento debe cumplir lo estipulado para soportar el cortante vertical, cuando se requiere refuerzo por cálculo o la menor de las condiciones siguientes:

- 4 veces la menor dimensión de la sección soportada.

- 60cm.

Cuando Vu > ϕ0,55bvd se presenta el 2do caso, y debe combinarse una superficie intencionalmente rugosa con la colocación de refuerzo transversal; resistencia al cortante horizontal se calcula como:

Donde se expresan los esfuerzos en MPa, las dimensiones de la sección en milímetros y se obtiene en N la fuerza cortante. Además ρv = Av/bvs para el área y el espaciamiento de los estribos utilizados.

Sin embargo los esfuerzos que surgen en la superficie de contacto no deben sobrepasar los 3,5MPa, por lo que si:

Entonces se presenta el 3er. caso, y es obligatoria una comprobación utilizando el Método de Cortante por Fricción.

Facultad de Construcciones
Universidad Central Marta Abreu de Las Villas