Dependiendo de los esfuerzos en la sección, las secciones se dividen en secciones de compensación, por encima de la sección reforzada y por debajo de la sección reforzada.
La sección presenta determinadas zonas de armadura, las cuales se comprueban en función del desarrollo de deformaciones debidas a las cargas aplicadas. Es decir, comprobamos la capacidad de la sección teniendo en cuenta la tensión de la armadura y la tensión del hormigón.
Antes de pasar al tema principal, veamos cómo se desarrolla la tensión en la sección sometida a tensión de flexión.
La siguiente ilustración del libro Estructuras de hormigón armado de Park y Paulay muestra el desarrollo de tensiones y deformaciones de una sección.
La tensión en el hormigón aumenta gradualmente a medida que aumenta el momento flector en la sección. Finalmente, a medida que aumenta la tensión en el acero, éste alcanza su máxima capacidad de carga.
La siguiente figura muestra el bloque de tensión de compresión idealizado bajo compresión (del mismo libro).
Asimismo, también se puede registrar la variación del voltaje amplificado.
Ahora echemos un vistazo a las secciones balanceadas, sobreamplificadas y subamplificadas.
Comencemos con la sección "Saldo".
Ahora calcule el desarrollo de deformaciones de la sección de hormigón según los estándares británicos.
Sección de equilibrio
En estado de equilibrio, el alargamiento del hormigón y del acero alcanza su valor máximo.
El siguiente cálculo se puede utilizar para determinar la relación entre la profundidad del eje neutro (x) y la profundidad efectiva (d). Este cálculo tiene en cuenta una sección simplemente reforzada.
Del diagrama de deformación
x/(dx) = 0,035/0,002
x/d = 0,636
Por lo tanto, cuando la intersección alcanza x/d = 0,636, lo llamamos estado de equilibrio. Más allá de esta condición, la sección falla a medida que aumenta la carga.
Dicen que hay un error de saldo.
Veamos los otros dos tipos posibles de secciones poco reforzadas y excesivamente reforzadas. Los diferentes modos de falla se pueden presentar de la siguiente manera.
Bajo sección reforzada
Como se muestra en la figura anterior, una sección sujeta a falla por tracción se puede identificar debajo de la sección reforzada.
En equilibrio, el acero alcanza su límite elástico cuando el alargamiento es 0,002 y el alargamiento del hormigón es 0,035. A medida que el alargamiento aumenta aún más, el alargamiento del acero alcanza sus valores máximos, lo que conduce a la rotura del refuerzo bajo cargas de tracción.
La falla de la sección transversal debido a la falla del refuerzo cuando el refuerzo es inadecuado se denomina falla por falta de refuerzo.
La tensión máxima del acero se llama tensión de tracción del refuerzo. Puede leer el artículo Resistencia a la tracción de las barras de refuerzo para obtener más información sobre este tipo de error.
Además, durante el diseño se tiene en cuenta el diagrama tensión-deformación simplificado.
Como se muestra en el diagrama tensión-deformación (BS 8110), el acero alcanza su tensión máxima f j /γ M (=460/1,15 = 400; para puertas de acero según BS 8110-1985). Después de eso, el estiramiento aumenta sin aumentar la tensión.
Pero la tensión real del acero reforzado aumenta, como se analiza en el artículo Resistencia a la tracción de las barras de refuerzo .
Si el refuerzo alcanza la resistencia a la tracción y el alargamiento del hormigón es 0,0035 o menos, la sección fallará bajo tensión en el estado poco reforzado.
Lo más importante es que las fallas de las secciones en condiciones severas brindan señales claras de advertencia de falla. Grietas en elementos, deformaciones excesivas, etc. son útiles para comprender fallas de este tipo.
Sección súper reforzada
La falla de la sección bajo compresión se llama condición sobrerreforzada. Esto es simplemente un fracaso de lo concreto.
Como sabemos, no hay advertencias cuando el concreto falla, ya que es una falla frágil. Por tanto, el diseñador debe tener cuidado para evitar fallos de este tipo.
En la región sobreamplificada, se puede observar lo siguiente
- F S < f j La tensión de los elementos de refuerzo es menor que el límite elástico de los elementos de refuerzo.
- La ganancia proporcionada es menor que la proporcionada en el estado equilibrado.
- La armadura no cede y la tensión del hormigón supera 0,0035.
