Machine Translated by Google
Publicado por:
http://www.ijert.org
Revista Internacional de Investigación y Tecnología en Ingeniería (IJERT)
ISSN: 2278­0181
Vol. 9 Número 02, febrero­2020
Investigaciones sobre esquinas de hormigón armado
Articulaciones bajo momento flector
Señor Manjit Kaur1, Señor Hema Rani2
Is. Parry Anees Ahmad
Investigador Académico, Departamento de Ingeniería Civil.
1,2Profesor Adjunto Dpto. de Ingeniería Civil,
Grupo Global Indo de Colegios,
Grupo indo­global de colegios.
Abhipur, Mohali, India
Abhipur, Mohali, India.
Resumen:­Se presentan y discuten los resultados de la
Según el tamaño de los elementos estructurales, se recomendaron dos tipos
investigación del comportamiento de juntas de esquina de
de arreglos de detallado para esquinas de apertura ligeramente reforzadas
abertura de hormigón armado plano compuestas de hormigón simple y de acero.
(contenido de acero <1%). Para las esquinas, donde la profundidad de
Se ha demostrado que las disposiciones convencionales para el detallado de las
barras de refuerzo de esquinas son estructuralmente inadecuadas, por lo que se
ha propuesto un detallado innovador pero sencillo para las esquinas de apertura,
que proporciona eficiencias de esquina de entre el 90 y el 95 %. Se estudió la
mecánica de las esquinas de apertura con la ayuda de una longitud estimada de
cualquiera de los elementos estructurales era de hasta 500 mm, se
recomendó un detallado consistente en barras en U superpuestas en la
esquina, similar al sugerido por Nilsson (1973). Para las esquinas, donde la
profundidad de cualquiera de los elementos estructurales era superior a 500
la fisura diagonal crítica y una distribución simplificada de la tensión de tracción
mm, se recomendó proporcionar aros radiales a lo largo de la diagonal de
en caso de fisuración inminente. Se demuestra que, para un rendimiento óptimo,
las esquinas de apertura. Singh y Chaturvedi (1997) informaron que la
las juntas de esquina deben mantenerse ligeramente reforzadas, preferiblemente
eficiencia de las juntas mal detalladas sujetas a momentos de apertura
con una cantidad de refuerzo inferior al 0,47 %. Sin embargo, por razones
puede ser tan baja como 30%, sin embargo, cuando se detallan
prácticas, se ha demostrado que incluso con un contenido de acero del 0,76 %,
se pueden obtener eficiencias de esquina de aproximadamente el 90 % con el
detallado recomendado. Un número limitado de ensayos indica que el diámetro
del refuerzo de tracción tiene un efecto insignificante en la eficiencia de las
esquinas.
correctamente, la eficiencia de las juntas mejora significativamente.
Sugirieron que el método del modelo de bielas y tirantes (STM) puede
usarse satisfactoriamente para el detallado adecuado del refuerzo en las
juntas de esquina. Pillai y Menon (1998) propusieron un sistema de detallado
para esquinas de apertura donde el refuerzo de flexión de uno de los
elementos del marco se llevaba hasta el interior de la esquina y se anclaba
Palabras clave: Esquinas abiertas, Detallado convencional,
Detallado recomendado.
INTRODUCCIÓN
en la zona de compresión del elemento adyacente, y viceversa. Este
detallado se proporcionó con acero adicional (50% del acero principal) en la
esquina entrante y aros radiales a lo largo de la esquina. Sin embargo, este
detallado resultaría en una congestión del refuerzo en la junta. Abdul­Wahab
Las vigas y columnas de una estructura arqueada se diseñan con base en
y Salman (1999) investigaron el efecto del ángulo de la esquina en la
teorías de elementos simples, ya que los principios de diseño de estos
elementos básicos son bien comprendidos. Esta misma teoría se aplica
eficiencia de las juntas de hormigón armado bajo momentos flectores de
invariablemente al diseño de las uniones que conectan estos elementos
apertura. Se probaron doce especímenes con dos detalles de refuerzo y el
ángulo incluido variaba de 60 grados a 180 grados. Se concluyó que la
básicos. La cara de la viga de una unión se diseña como una viga y la cara
eficiencia de la esquina estaba significativamente influenciada por el ángulo
de la columna como una columna. Suponer que la unión es rígida es
de la esquina. La eficiencia mínima se observó para el ángulo de esquina
probablemente una simplificación excesiva y podría haberse hecho por
de 120 grados. Además, el uso de acero adicional en la esquina mejoró
conveniencia de diseño. De hecho, el comportamiento de las uniones es
significativamente la eficiencia de la esquina en el rango de 56 a 100 grados
bastante complejo y, por lo tanto, el detalle del refuerzo en ellas es crucial
para diferentes ángulos de esquina. Dhar y Singh (2004)
para su correcto funcionamiento estructural. Un diseño y un detalle inseguros
en la región de la unión ponen en peligro toda la estructura, incluso si otros
elementos estructurales cumplen con los requisitos de diseño. Estudios
previos han confirmado que el rendimiento de las uniones de apertura se ve
más afectado por el detalle del refuerzo que el de las uniones sujetas a
momentos de cierre. Este artículo aborda la modificación de la disposición
Se investigó el efecto del chaflán y del detalle del refuerzo en la resistencia
del detalle de las esquinas abiertas para mejorar la eficiencia.
y el comportamiento de las esquinas de apertura. Se estudiaron cuatro
probetas con un sistema de detallado compuesto por acero en bucle y
barras inclinadas, con diferentes tamaños de chaflán en la esquina interior.
La primera probeta no tenía chaflán, mientras que las demás se ajustaron a
tamaños de chaflán de 60 mm, 120 mm y 180 mm. Se observó que el
agrietamiento en la zona de la esquina se reducía al aumentar el chaflán. La
Palabras clave: Comportamiento de articulaciones, Momento de cierre.
REVISIÓN DE LITERATURA
Prakash Rao (1995) ha enfatizado la influencia crítica del detalle en el
comportamiento de las esquinas de apertura. Dependiendo
IJERTV9IS020185
carga de rotura y la eficiencia de la unión aumentaron con el aumento del
chaflán.
La barra inclinada en la esquina entrante obtiene mayor brazo de palanca y
el acero de bucle obtiene un anclaje adicional debido a la presencia del
chaflán. También estudiaron la variación de la tensión en la junta mediante
www.ijert.org
(Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.)
372
Machine Translated by Google
Publicado por:
Revista Internacional de Investigación y Tecnología en Ingeniería (IJERT)
ISSN: 2278­0181
http://www.ijert.org
Vol. 9 Número 02, febrero­2020
El análisis lineal de elementos finitos concluyó que el nivel de tensión
general en la esquina disminuía al aumentar el tamaño del chaflán. Se
Se utilizó un arreglo consistente en un par de placas de apoyo rígidas de
acero dulce firmemente atornilladas a cada uno de los miembros verticales
sugirió que se podría utilizar un chaflán de tamaño igual al espesor del
del marco, en sus extremos libres. Se utilizaron relojes comparadores Baty
elemento estructural en juntas de esquina sujetas a momentos de apertura.
con base magnética para medir las deflexiones en los miembros verticales
del marco en los puntos de aplicación de la carga. El recuento y la carrera
mínimos de estos relojes comparadores fueron de 0,01 mm y 25 mm
respectivamente. Se utilizaron galgas extensométricas DEMEC de 100 mm
OBJETIVO DEL ESTUDIO
Investigación experimental del rendimiento de las juntas de esquina de apertura
de longitud para medir las deformaciones superficiales del hormigón en
lugares seleccionados a lo largo de la diagonal de la esquina de la muestra.
reforzadas con tres configuraciones de detallado comúnmente utilizadas.
El recuento mínimo del medidor fue de 0,0001 pulgadas. El medidor se
Con base en el comportamiento observado, se ha sugerido un detallado
utilizó junto con pernos de acero dulce de 16 mm de diámetro y con una
mejorado, pero práctico, de las esquinas de apertura, y también se ha
marca de punzón en una superficie. La superficie lisa de cada perno se
evaluado su rendimiento estructural.
pegó a la muestra con Araldite, una solución de fijación rápida. La marca
investigado.
de punzón en el perno era para acomodar la perilla cónica del medidor de
deformación.
• Investigación exhaustiva del desempeño de la disposición de detallado
propuesta en términos del efecto de la cantidad de refuerzo de tensión,
refuerzo de compresión y refuerzo de separación en el comportamiento de
la esquina de apertura.
• Predicción analítica de la respuesta estructural de juntas de esquina abiertas y
comparación de resultados experimentales y teóricos.
METODOLOGÍA
El colado de las distintas probetas se realizó en condiciones de laboratorio
con equipo estándar. Cada lote de colado consistió en una probeta tipo
pórtico y probetas de control en forma de tres cubos de 150 mm para
determinar la resistencia a la compresión del cubo de hormigón, tres
cilindros de 150 mm x 300 mm para determinar la resistencia a la tracción
por rotura y vigas de 100 mm x 100 mm x 500 mm para determinar la
resistencia a la flexión del hormigón.
Para cada lote, se mantuvieron listas las cantidades de cemento, árido fino,
árido grueso y agua en la proporción requerida. Las probetas se
desencofraron tras 24 horas de hormigonado y, dado que, debido a su gran
(Todas las dimensiones están en mm)
Figura: Plano de la muestra de prueba
tamaño, no fue posible sumergir la probeta de tipo portal en agua dulce
para su curado, se curaron en el laboratorio cubriéndolas con sacos de
yute, que se mantuvieron húmedos rociándolos periódicamente con agua.
Para mantener las mismas condiciones de curado que las probetas de tipo
portal, las probetas de control también se curaron de forma similar.
El curado se realizó durante 28 días después del día del colado.
Antes de la prueba, las muestras se limpiaron a fondo y se blanquearon
para que su superficie fuera visible y se pudieran observar grietas durante
la prueba. La carga se aplicó mediante un cilindro hidráulico, compuesto
por un gato conectado a una bomba. Dado que el momento de apertura en
la esquina debía generarse mediante una carga aplicada en el extremo
Patrón de agrietamiento por falla de la muestra
libre del elemento vertical del marco, se utilizó un dispositivo de carga
especialmente fabricado.
IJERTV9IS020185
www.ijert.org
(Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.)
373
Machine Translated by Google
Publicado por:
Revista Internacional de Investigación y Tecnología en Ingeniería (IJERT)
ISSN: 2278­0181
http://www.ijert.org
Vol. 9 Número 02, febrero­2020
RESULTADO Y DISCUSIÓN
Ancho de grieta
Muestra
en
Designación
Ancho
Último
Teorético
Fallo de prueba
de grieta
Carga (kN)
Último
Momento MUT (kN­m)
0,5 MUC
Antes
Momento, MUC
(servicio
Carga
(kN­m)
de falla )
(milímetros)
Eficiencia en las esquinas
MUT/MUC x100(%)
SP1
­
0,40
6.50
10.23
5.40
52,78
SP2
0,20
0,95
8.60
10.24
7.14
69.74
SP3
0,25
1,05
10.40
10.22
8.58
83.97
SP4
0.30
1.15
11.50
10.21
9.55
93.52
Resultados de pruebas de muestras con diferente disposición de detalles
Una comparación del comportamiento de deflexión de carga y los
factores de eficiencia de las muestras SP1, SP2, SP3 y SP4, que se
muestran en la Figura respectivamente, muestra que el rendimiento de
la muestra SP4 fue considerablemente mejor en comparación con otras.
Por lo tanto, se seleccionó este sistema de detallado para futuras
investigaciones.
CONCLUSIÓN
La curva de carga­deflexión de la muestra SP1, presentada
Se obtuvieron factores de eficiencia significativamente menores al valor
en la Figura, indica una falla frágil típica. El modo de falla de la muestra
ideal del 100% en las juntas de esquina detalladas con dos disposiciones
SP1 sugiere que un mecanismo para reforzar la diagonal de la esquina,
de refuerzo seleccionadas aleatoriamente, de uso común en la práctica.
absorbiendo la fuerza de tracción diagonal, resultaría en una mayor
Tras una investigación más profunda, se obtuvo un factor de eficiencia
eficiencia.
relativamente mejor, del 84%, en la muestra detallada con barras
superpuestas en forma de U empalmadas con el refuerzo longitudinal
de los elementos que se integran en la esquina.
Se obtuvo un factor
de eficiencia ligeramente
superior al 90% en la muestra de esquina detallada con una disposición de
refuerzo concebida como una modificación del detallado comúnmente
utilizado en obras de construcción. En este detallado, el refuerzo principal
de tracción de los elementos de la estructura se extendió hasta el
extremo de la esquina y luego se dobló en la junta de la esquina como
una extensión en gancho de 90 grados.
El análisis de una junta de esquina típica muestra que, en ausencia de
cualquier confinamiento de hormigón, la capacidad estructural de la
junta de esquina está controlada por la resistencia a la tracción del hormigón.
IJERTV9IS020185
www.ijert.org
(Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.)
374
Machine Translated by Google
Publicado por:
Revista Internacional de Investigación y Tecnología en Ingeniería (IJERT)
ISSN: 2278­0181
http://www.ijert.org
Vol. 9 Número 02, febrero­2020
Hormigón. La eficiencia de las esquinas disminuyó del 94 % al 82 % a
medida que la cantidad de refuerzo de tensión en los detalles
recomendados en esta investigación aumentó del 0,76 % al 1,18 %.
Esta observación reitera la importancia de mantener las juntas de
esquina ligeramente reforzadas.
ÁMBITO FUTURO DEL ESTUDIO
El comportamiento estructural de las juntas de esquina abiertas se puede
investigar utilizando hormigón reforzado con fibra de alto rendimiento
(HPFRC).
Se puede realizar la evaluación comparativa del desempeño de las
esquinas de apertura detalladas según las recomendaciones de varios
códigos de práctica nacionales para explorar la posibilidad de utilizar
hormigón fibroso en las esquinas, donde sea necesario.
REFERENCIAS
[1] Abdul­Wahab, HMS y Ali, WM (1989), “Resistencia y comportamiento de esquinas
obtusas de hormigón armado bajo momentos de flexión de apertura”, ACI
Structural Journal, V.86, n.º 6, noviembre de 1989.
Diciembre, págs.679­685.
[2] Abdul­Wahab, HMS y Al­Roubai, AAM (1998), “Resistencia y comportamiento de
esquinas de hormigón reforzado con fibra de acero bajo momento flector de
apertura”, Revista de Investigación en Hormigón, V.50, N.º 4, diciembre, págs.
305­318.
[3] Abdul­Wahab, HMS y Salman, SAR (1999), “Efecto del ángulo de esquina en la
eficiencia de las juntas de hormigón armado bajo momento de flexión de
apertura”, ACI Structural Journal, V.96, No.1, enero­febrero, págs. 115­121.
[4] Comité ACI 544 (1994), “Consideraciones de diseño para hormigón reforzado con
fibras de acero”, Manual ACI de prácticas de hormigón, Parte 1, ACI 544.4R­88.
[5] ACI 315­92 (1997), “Detalles y detallado del refuerzo de hormigón”, Manual de
prácticas del hormigón de ACI, Parte 3, págs.
32­33.
[6] Babut, R. y Brandt, AM (1978), “El método de prueba y análisis de elementos de
hormigón reforzado con fibra de acero en flexión”, Simposio RILEM ­ Pruebas y
métodos de prueba de compuestos de fibrocemento, Documento n.º 7.11, págs.
479­486
IJERTV9IS020185
www.ijert.org
(Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.)
375
0
