MNSULAS

A las mnsulas se le cataloga como vigas de gran altura y son aquellas en donde la relacin luz/profundidad de vigas simplemente apoyadas es menor de 2 o en vigas continuas menor de 2,5. Las vigas de gran altura son aquellos elementos cargados en un borde y apoyados en el opuesto de tal forma que puedan generar bielas de compresin entre las cargas y los apoyos, y que se de alguna de las siguientes condiciones:

a) que las luces libres, ln, sean iguales o menores que 4 veces la altura efectiva d, o bien b) que las zonas cargadas con cargas concentradas estn ubicadas a una distancia igual o menor que 2d a partir de la carga del apoyo.

Las mnsulas se utilizan generalmente para soportar cargas puntuales actuando cerca de las caras de las columnas y que provienen de vigas prefabricadas. Definir el comportamiento elstico de tales estructuras es muy complejo. El mtodo de elementos finitos o foto-elasticidad son tcnicas que pueden ayudar a comprender las lneas de trayectorias de las tensiones. En la figura se muestra la trayectoria de tensiones para una mnsula en comportamiento elstico.

Cuando la intensidad de la carga es suficientemente grande, se formarn fisuras aproximadamente a 90o con respecto a las trayectorias principales de traccin (lnea continua). Luego de la fisuracin, la armadura trabajar en forma ms satisfactoria si est colocada aproximadamente a lo largo de tales trayectorias y si puede resistir el momento con el mayor brazo de palanca interno. Por observacin de la figura y evaluacin de los estudios respectivos, se pueden sacar las siguientes cinco conclusiones:

(i) las tensiones de traccin a lo largo del borde superior de la mnsula se mantiene casi constante entre el punto de aplicacin de la carga y la cara de la columna. Adems, dado que la separacin de las trayectorias vara muy poco, la fuerza total de traccin tambin se mantiene casi constante en ese tramo.

(ii) la fuerza de compresin a lo largo del borde libre en pendiente es tambin aproximadamente constante, indicando que se desarrolla un puntal de compresin.

(iii) Las tensiones de traccin inclinadas y que aparecen por el cambio de direccin de la fuerza de compresin, son muy pequeas. Se ve que la diagonal comprimida se estrecha en el vrtice inferior y las tensiones perpendiculares de traccin son pequeas y en ese sector slo las tensiones de compresin controlan.

(iv) en la columna sin carga aparece sobre el lugar de empotramiento de la mnsula una traccin vertical. La misma es debida a que la columna debe acompaar los acortamientos de la diagonal comprimida. Estas tensiones de traccin, en casos prcticos, resultan compensadas y anuladas por las tensiones de compresin originadas por cargas en la columna por encima de la mnsula.

MECANISMOS DE FALLAS

El ACI-318 tiene recomendaciones de diseo basadas en un extenso plan de ensayos que identifican los siguientes mecanismos de fallas:

(a) Traccin por Flexin: La falla de traccin por flexin ocurre si hay exceso de plastificacin de la armadura de traccin (flexin) y que causa desintegracin del hormign en la raz o extremo del puntal. Las fisuras de flexin se pueden volver muy grandes.

(b) Separacin Diagonal: La separacin Diagonal se desarrolla a lo largo de la biela de compresin despus que se han formado las fisuras de flexin. Al final, la falla es por compresin por corte.

(c) Deslizamiento de Corte: La falla por deslizamiento puede ocurrir si se forman una serie de fisuras diagonales cortas y en pendiente pronunciada que se puedan interconectar, pudiendo ocurrir la separacin de la mnsula de la columna.

(d) Separacin de Anclaje: Cuando la carga es aplicada muy cerca del extremo libre de la mnsula, se puede producir una falla por separacin a lo largo de la armadura que escasamente queda anclada. Al rotar el extremo, podra generar una excentricidad no intencional que agrava el problema.

(e) Desintegracin debido a falla de soporte: Si la placa de apoyo y transmisin es pequea o flexible, o si la mnsula es demasiado angosta, el hormign puede fallar por aplastamiento bajo la placa.

(f) Traccin Horizontal: Varios de estos mecanismos se acentan si est presente una carga horizontal Nu en adicin a la carga de gravedad Vu. La fuerza horizontal puede provenir de efectos dinmicos en vigas de puentes gras, o puede ser inducida por contraccin, fluencia lenta, acortamiento por temperatura de una viga prefabricada que tenga el desplazamiento restringido en la mnsula. El problema se agrava si la cara externa de la mnsula tiene poca altura.

HIPTESIS DE CORTE POR FRICCIN

Hay varios casos necesarios a considerar la transmisin del esfuerzo de corte a travs de un plano dado, fisura potencial, sea por superficie de contacto entre materiales diferentes o superficie de contacto entre hormigones colados en distintas etapas. La Figura inferior se muestra varios casos, y entre ellos el de las mnsulas.

A menor relacin a/d mayor es la tendencia a que ocurra una falla de corte puro esencialmente en planos verticales. Este problema se acenta si est la posibilidad de falla entre dos hormigones distintos.

La suposicin es que en el plano vertical desarrollado por la fisura se puede producir un deslizamiento entre las partes una vez alcanzado el estado lmite de falla.

Se utiliza un coeficiente de friccin para transformar las fuerzas horizontales resistentes, que son suministradas por bien ancladas armaduras, en fuerzas resistentes verticales nominales que deben ser mayores que la fuerza externa demanda de corte.

APLICACIONES: