hap 11 12 t13 els fisuracion deformacion 2hojas

1TEMA 13:ESTADOS LMITE LTIMOS DE SERVICIO DE FISURACIN Y

DEFORMABILIDAD

Grupo de Construccin

Universidade da Corua

HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO I CURSO 2011/2012

TEMA 13 ELS: FISURACIN Y DEFORMACIN HAP I 2011/2012

2

1.1. Origen de la fisuracin en hormign

Antes del endurecimiento del hormign

Heladas tempranas

PlsticasRetraccin plsticaAsiento plstico

Movimientos durante la ejecucin

Movimientos de los encofradosMovimiento de la subbase

Despus del endurecimiento del hormign

Fsicasridos con retraccinRetraccin de secadoAfogarado

QumicasCorrosin del aceroReaccin lcali-ridoCarbonatacin

TrmicasCiclos de hielo-deshieloContraccin trmica temprana

EstructuralesCargas exterioresDeformaciones impuestas

Cau

sas

de la

fisu

raci

n


3



4



5


Fisuracin por contraccin trmica (choque trmico)


6


Fisuracin por Reaccinlcali - Silicato


7


Daos extensivos producidos por corrosin


8


Fisuras de flexin (corrosin?)


9


Fisuras de cortante


10


Fisuras de traccin


11


Esto no son fisuras!


12

1.2. Fisuracin en proyectos de HAP

Es un ELS, luego se determina para CARGAS DE SERVICIO

Filosofa de diseo: HA: limitar la fisuracin HP: evitar la fisuracin

El ELU garantiza la seguridad frente a ruina, no el comportamiento en condiciones normales


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Verificacin de EL de fisuracin: ELS para garantizar el cumplimiento de las condiciones de:

DURABILIDAD: posible corrosin de armaduras FUNCIONALIDAD: estanqueidad en estructuras de retencin

de agua ESTTICA: evitar inseguridad sicolgica y aspectos

desagradables

Ancho de fisura mximo que garantiza la estanqueidad (Boletn GEHO N 16)


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Fenmenos a cuantificar en cuanto a la fisuracin: Formacin de fisuras: tensin de aparicin de fisuras nuevas Estabilizacin de la fisuracin: aumento de tamao de las

fisuras existentes

Comprobacin del E.L. de fisuracin (EHE) Compresin:

Traccin:

wk Abertura caracterstica de fisura wmax Abertura mxima de fisura que garantiza el

funcionamiento

jckc f ,60,0

maxwwk


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Incertidumbres en determinacin de wk: Desconocimiento del proceso constructivo Alta dispersin intrnseca Valor lmite de comparacin arbitrario

Tratamiento de la fisuracin en proyecto Necesidad de mtodos rpidos aplicacin de mtodos

convencionales Se estudia nicamente la fisuracin posterior al

endurecimiento, de direccin normal a la armadura, suponiendo comportamiento elstico lineal del hormign comprimido y de las armaduras, y despreciando la capacidad resistente a traccin del hormign

Otras fisuras: control de dosificacin, fabricacin, puesta en obra y curado


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Medidas para evitar la fisuracin Drenaje: evitar estancamientos de agua, desages sobre el

hormign o a travs de las juntas Evitar concentraciones de tensiones: cambios bruscos en la

direccin de los esfuerzos, cambios bruscos de seccin Adoptar recubrimiento mnimo ms la tolerancia Dimensionar la armadura pasiva de las zonas de anclaje de

pretensado Cumplir cuantas mnimas Dimensionar acero al alza, para disminuir su deformacin de trabajo Utilizar dimetros adecuados Simplificar armado para que los dimetros se diferencien a simple

vista Colocar armadura transversal de pequeo dimetro, en planos

prximos, con trazado paralelo a direccin principal de traccin Disponer armadura de piel Respetar longitudes de anclaje y solape


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Cuantas geomtricas mnimas: control de temperatura y retraccin en condiciones normales


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1.3. Fisuracin debida a acciones directas

Estudio del tirante a traccin directa Se produce fisuracin cuando el hormign alcanza su

resistencia a traccin fct

nA

N

nAAA

EEAA

EEAA

ANE

cc

cc

s

c

scs

c

sch

hcc

1

11


19


Estudio del tirante a traccin directa Determinacin del axil de fisuracin

Mientras N = Nfis, siguen apareciendo fisuras en la zona fct

LT (longitud de transferencia): longitud en la que aumenta chasta hacerse igual a fct

nAfNf cctfisctc 1


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Estudio del tirante a traccin directa Separacin media de fisuras sm

Periodo de formacin de fisuras

Periodo de fisuracin estabilizada

fct

LT LT sm

c


21


Estudio del tirante a traccin directa Aunque N > Nfis, el nmero de fisuras permanece constante Los aumentos de axil se traducen en aumento de la abertura sm es una variable aleatoria con distribucin log-normal en el

rango LT sm


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1.4. Fisuracin debida a acciones indirectas

Cuando N = Nfis, se produce fisuracin Prdida de rigidez con constante N disminuye

Modificacin de las tensiones en el resto del elemento Estado inmediatamente anterior a la primera

fisuracin: N = Nfis

Estado tras la primera fisuracin: N = N1 < Nfis

cth

fiss

cth

fisc

nfnAN

fAN


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1.4. Fisuracin debida a acciones indirectas

Fisura Zona de transicin Zona en estado I

ss

c

AN1

ss

h

hc

AN

AN

AN

11

10

cth

s

cth

c

nfANn

fAN

1

1

n


25

1.5. Comportamiento real en fisuracin


26



27



28



29

1.6. Tratamiento de la EHE

Comprobacin del E.L. de fisuracin (EHE) Compresin:

Traccin:,0.60c ck jf

maxwwk


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Clculo de wmax segn mtodo del CEB-78

sm alargamiento medio de la armadura (teniendo en cuenta fct)

sm separacin media entre fisuras (mm) coeficiente que tiene en cuenta el que las cargas

sean directas o indirectas Acciones directas: = 1.70 Acciones indirectas: = 1.30

k m smw s


31


Separacin media entre fisuras

c recubrimiento s separacin entre barras longitudinales (15) k1 coeficiente de forma del diagrama de tensiones Ace rea de hormign eficaz (ver figura 49.2.5.b) As Seccin de armaduras situada en Ace

12 0.2 0.4 cems

As c s kA

1

211 8

k


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rea de hormign eficaz


33


Alargamiento medio entre armaduras:

s Tensin de servicio en la armadura (hiptesis de seccin fisurada)

Es Mdulo de deformacin del acero k2 coeficiente de repetibilidad de cargas

Ciclo de carga noval (1 carga) k2 = 1.0Cargas de larga duracin o cclicas k2 = 0.5

sr Tensin en la armadura (hiptesis de seccin fisurada) cuando fisura

Simplificacin para flexin simple

s

s

s

sr

s

ssm E

kE

4.01

2

2

s

ks

s

fissr Ad

MAd

M8.0

;8.0


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2.1. E. L. de deformacin en la EHE

La deformacin de una estructura depende fundamentalmente de su rigidez frente a los determinados esfuerzos que la solicitan.

La EHE considera nicamente la comprobacin de flechas y giros en la estructura

La deformacin por axil suele despreciarse No se tiene en cuenta la flecha aadida por cortante

(deformacin de cizallamiento)

La EHE no seala los lmites de deformacin a respetar, que son fijados por normativas especficas (CTE, IAP, IAPF), aunque presenta recomendaciones en comentario


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2.2. Deformacin por flexin

Se conoce el clculo de la flecha en piezas bajo hiptesis elsticas

Los clculos elsticos no son directamente aplicables puesto que la rigidez EI vara con la fisuracin (I se reduce mucho)

La determinacin rigurosa se realiza un clculo no lineal teniendo en cuenta la variacin de rigidez en cada seccin provocada por el flector

La instruccin EHE admite un clculo simplificado basado en los trabajos de Branson

Por tratarse de un ELS, se determina la flecha bajo cargas de servicio (coeficiente de mayoracin de acciones igual a 1.00)


36



37



38



39

2.3. Recomendaciones de la EHE

Distincin entre tipos de flecha: Flechas instantneas: producidas por cargas que

actan en un periodo de tiempo corto Flechas diferidas: producidas por retraccin y

fluencia Flechas totales: suma de instantneas y diferidas Flecha activa con respecto a un elemento (no

estructural) susceptible de ser daado: producida a partir del instante en que se construye dicho elemento. Su valor es igual,a la flecha total menos la que ya se ha producido hasta el instante en que se construye el elemento


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Edificaciones normales: Flecha total < min { L/250, L/500 + 1 cm } Flecha activa < min { L/400, 1 cm }

Forjados unidireccionales que sustentan tabiques o muros: Flecha activa < min { L/500, L/1000 + 1 cm }

L es la luz del vano o 1.6 veces el vuelo en voladizos


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Puentes de luces importantes: control de rfdifr = max{p, 1-p}


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2.4. Prescripciones de la EHE

Situaciones en que no es necesario comprobar en funcin de la relacin luz/canto (l/d)


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Clculo de la flecha instantnea Momento de inercia equivalente de una seccin Ie :

Ma : Momento flector mximo aplicado hasta el instante en que se evala la flecha

Mf : Momento nominal de fisuracin de la seccin = fct,fl Wb fct,fl : Resistencia a flexotraccin del hormign Wb : Mdulo resistente de la seccin bruta respecto a la fibra extrema

en traccin Ib : Momento de inercia de la seccin bruta. If : Momento de inercia de la seccin fisurada en flexin simple, que

se obtiene despreciando la zona de hormign en traccin y homogeneizando las reas de las armaduras activas adherentes y pasivas multiplicndolas por el coeficiente de equivalencia.

3 3/ 1 /e f a b f a f bI M M I M M I I


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La flecha mxima de un elemento puede obtenerse mediante las frmulas de Resistencia de Materiales, adoptando como E del hormign el habitual y como momento de inercia constante para toda la pieza el que corresponde a la seccin de referencia que se define a continuacin:

En elementos simplemente apoyados o tramos continuos, la seccin central.

En elementos en voladizo, la seccin de arranque En vanos internos de elementos continuos,

En vanos extremos, con continuidad en un solo apoyo,, , ,0.50 0.25 0.25e e centrovano e apoyo1 e apoyo2I I I I

, ,0.75 0.25e e centrovano e apoyoI I I


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Clculo de la flecha diferida Las flechas adicionales diferidas, producidas por

cargas de larga duracin, resultantes de las deformaciones por fluencia y retraccin, se pueden estimar, salvo justificacin ms precisa, multiplicando la flecha instantnea correspondiente por el factor Valor

5 o ms aos 2,01 ao 1,4

6 meses 1,2 3 meses 1,0 1 mes 0,7

2 semanas 0,5

0

/ 1 50

/sA b d


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Clculo de la flecha diferida Para edad j de carga y t de clculo de la flecha,

En el caso en que la carga se aplique porfracciones P1, P2, , Pn,

t j

1 1 2 2

1 2

n n

n

P P PP P P

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