Breve caracterización
Diseño a torsión
Cuando el momento torsor externo, Tu, sobrepasa el momento torsor fisurado, ϕTcr, la sección requiere para su resistencia del aporte, no solo del hormigón, sino también del empleo de armaduras, transversales y longitudinales, en un mecanismo resistente. Para el cálculo del aporte de las armaduras, el ACI 318 considera que estas trabajan a su capacidad máxima, por tanto: σt = fyt y σl = fy. Evaluando el aporte de cada componente:
Comprobación de las dimensiones de la sección.
Buscando evitar un gran agrietamiento de la sección y un fallo a compresión de las bielas de hormigón, el Reglamento del ACI 318 establece las recomendaciones siguientes para el chequeo de las dimensiones de la sección:
- Secciones macizas
Donde:
Aoh área encerrada por el eje de la armadura transversal cerrada más externa, como se muestra en la siguiente figura
ph perímetro del eje de la armadura transversal cerradas dispuesta para resistir torsión, ver figura
Vc resistencia a la fuerza cortante que aporta el hormigón
Expresión en la que deberán respetarse la siguiente convención de unidades: Tu en kN.m, Vu, Vc en kN, Aoh en m2, pcp, d, bw en m y fc’ en kN.m
- Secciones huecas
Debido a las características del accionar de la torsión en secciones tubulares como se muestra en la figura siguiente, si el espesor de la pared, t≤(Aoh/ph) , el segundo término de la expresión deberá sustituirse por Tu/(1,7Aoh∙t)
Refuerzo transversal
Se ha demostrado que:
Y como:
Para el caso que nos ocupa σt = fyt
Pudiéndose plantear para el diseño:
Donde el término Ao se calcula por medio de:
Entonces las ecuaciones de cálculo serían:
Refuerzo longitudinal
Tomando en cuenta las ecuaciones obtenidas en el epígrafe 7.1.3:
Como σl = fy
Finalmente puede plantearse que:
Y entonces para el diseño:
Esta expresión puede ponerse en función del área de refuerzo transversal calculado, quedando:
Si considera que se empleará refuerzo de la misma resistencia y considerando α = 45º
Este refuerzo longitudinal, distribuido perimetralmente en la sección, se debe adicionar al calculado para la flexión compuesta.