Flexion uniaxial y carga axial



Flexión uniaxial y carga axial (cargas y respuesta en dos dimensiones)

Durante los últimos 20 años, se han producido una cantidad considerable de trabajos experimentales relacionados con el comportamiento inelástico de miembros prismáticos cargados axialmente bajo conexión cíclica.

Los elementos ensayados, generalmente son representativos de columnas diseñadas y detalladas, de acuerdo con las actuales provisiones de los códigos de diseño sismorresistente.

Es decir:

1) el re fuerzo longitudinal de los elementos, está distribuido simétricamente alrededor de la sección transversal,

2) la cuantía de acero longitudinal no es muy alta,

3) los estri bos son cerrados y con una distancia de separación pequeña, proporcionando de esta forma un buen confinamiento,


4) el acero es dúctil y cuenta con una plataforma de cedencia grande y bien definida y 5) el valor de la fuerza de compresión normalizada, F= N/N, es relativamente bajo; N es la fuerza axial y Nes el producto del transversal de la columna, A, y la resistencia máxima a compresión del hormigón, f.

Por lo tanto, puede decirse que la verdadera ausencia de resultados experimentales, es precisamente sobre los elementos que no cumplen con las provisiones de los códigos de diseño, esto es, aquellos que utilizan:

  • Aceros poco dúctiles, como es el caso del acero B 500 ampliamente utilizado en Europa,
  • Separaciones grandes entre los estribos o aros en zonas de máxima solicitación,
  • Niveles de fuerza de compresión excesivamente altos y, 4) porcentajes de acero longitudinal muy altos o muy bajos.

Se han realizado estudios experimentales sobre el comportamiento de miembros cargados axialmente bajo conexión uniaxial o biaxial cíclica muy importantes, en los cuales, se ha hecho énfasis en el dominio del modo de fallo a conexión sobre el modo de fallo a cortante.

Para que esto suceda, la resistencia a cortante debe ser significativamente mayor que la resistencia a conexión, porque bajo condiciones cíclicas, normalmente la resistencia y la rigidez a cortante se deterioran mucho más rápido que la de exión y, por lo tanto, las deformaciones por cortante pueden llegar a ser dominantes, provo cando el fallo mediante grietas inclinadas.

El comportamiento del hormigón armado a exión cíclica bajo carga axial, varía si la carga es constante o variable.

Complementos para un correcto estudio de las cargas.

A continuación se describen ambos casos:

Flexión uniaxial baja fuerza axial constante: a partir de los ensayos realiza dos por Park et al. (1982), Rabbat et al. (1986), Priestley y Park (1987), Saatcioglou y Ozcebe (1989), Ang et al. (1989) y Bousias et al. (1992), entre otros, se ha podido observar que la degradación de la resistencia con los ciclos, aumenta considerablemente con el valor de la fuerza axial normalizada F especialmente cuando ésta se aproxima al valor de carga balanceada, la cual, se toma como aproximadamente igual a 0.4.

Flexión uniaxial bajo fuerza axial variable: los momentos de volcamiento in ducidos en los pórticos bi-dimensionales por las cargas laterales, son traslada dos a las columnas en fuerzas axiales compresivas en un lado del pórtico y de tracción en el lado opuesto.

Estas fuerzas son mayores en las columnas externas de los pórticos y en el nivel inferior. El límite superior de las fuerzas axiales debidas a los momentos de volcamiento, corresponden al momento en el cual todas las vigas del pórtico han cedido. Sin embargo, dependiendo de la magnitud relativa de las cargas laterales y gravitatorias y, de la proporción de los elementos del pórtico, la variación de las fuerzas axiales en la columna durante la respuesta cíclica, puede afectar considerablemente su comportamiento inelástico.

Por esta razón, durante los últimos años se han realizado varios trabajos experimentales sobre columnas bajo conexión uniaxial cíclica, variando simultáneamente la carga axial (Ristic et al., 1986; Saatciaglou y Ozcebe, 1989; Abrams, 1987; Bousias et al., 1992).

Sin embargo, debido a las dificultades de tales ensayos, el volumen de los resultados disponibles, no es proporcional a su importancia y relevancia.

A partir de los diagramas de interacción momento ector – carga axial y, con siderando los resultados de los ensayos bajo carga axial constante, se concluye que tanto los momentos decendencia y último, bajo carga monotónica, como las ordenadas de la curva envolvente de los lazos de histéresis bajo cargas cíclicas, aumentan con el valor de la fuerza axial, al menos mientras ésta no exceda la carga balanceada.

De igual forma sucede con la rigidez de la curva inicial y de la rigidez de las curvas de descarga y recarga. Flexión biaxial con fuerza axial (carga y respuesta tridimensional)

El comportamiento de los miembros de hormigón armado cargados axialmente bajo historias de momento de exión biaxial es muy importante, no sólo porque la res puesta de las columnas de los pórticos de hormigón armado frente a acciones latera les es generalmente tridimensional, sino principalmente porque el efecto biaxial de la carga de momento cíclico produce una reducción de la capacidad de las columnas e incrementa el deterioro de su rigidez y resistencia con los ciclos.

Al mismo tiempo, el carácter tridimensional de la respuesta de las estructuras aporticadas ante movimientos sísmicos, no induce un efecto de deterioro similar en las vigas. Así, el efecto biaxial de los momentos en las columnas y la tridimensionalidad de la res puesta traba ja para satisfacer el requerimiento de los actuales códigos de diseño, que consiste en evitar el colapso de las estructuras aporticadas bajo acciones laterales cíclicas, concentrando la inelasticidad y el daño en las vigas en vez de las columnas.

El interés en la respuesta tridimensional inelástica de los miembros cargados axialmente bajo historias de momento de exión biaxial, es relativamente reciente y la disponibilidad de resultados experimentales es limitada.

Así, cuando se considera la combinación de historias de momentos de conexión en las dos direcciones, se incorpora una complicación del problema, que hace que el cono cimiento actual del comportamiento inelástico de columnas de hormigón armado bajo exión biaxial esté muy por debajo del comportamiento bajo exión cíclica uniaxial con carga axial (ASCE, 1996).

Con todo, existen algunos ensayos de este tipo, como los realizados por Takizawa y Aoyama (1976), Otani et al. (1980), Kobayashi et al. (1984), Saatcioglou y Ozcebe (1989) y Bousias et al. (1992). La gran mayoría de estos ensayos han sido realizados con la carga axial constante y, algunos, bajo carga axial variable.

Para citar este articulo en formato APA: Revista ARQHYS. 2012, 12. Flexion uniaxial y carga axial. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido , de https://www.arqhys.com/arquitectura/flexion-uniaxial-axial.html.





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