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TEMA 13:
ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO DE
FISURACIÓN Y DEFORMABILIDAD
Grupo de Construcción
Universidade da Coruña
HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO I CURSO 2010/
TEMA 13 – ELS: FISURACIÓN Y DEFORMACIÓN HAP I – 2010/
1.1. Origen de la fisuración en hormigón
Antes del endurecimiento del hormigón
Heladas tempranas
Plásticas
Retracción plástica Asiento plástico Movimientos durante la ejecución
Movimientos de los encofrados Movimiento de la subbase
Después del endurecimiento del hormigón
Físicas
Áridos con retracción Retracción de secado Afogarado
Químicas
Corrosión del acero Reacción álcali-árido Carbonatación
Térmicas
Ciclos de hielo-deshielo Contracción térmica temprana
Estructurales
Cargas exteriores Deformaciones impuestas
Causas de la fisuración
1.1. Origen de la fisuración en hormigón
TEMA 13 – ELS: FISURACIÓN Y DEFORMACIÓN HAP I – 2010/
1.1. Origen de la fisuración en hormigón
1.1. Origen de la fisuración en hormigón
Daños extensivos producidos por corrosión
TEMA 13 – ELS: FISURACIÓN Y DEFORMACIÓN HAP I – 2010/
1.1. Origen de la fisuración en hormigón
Fisuras de flexión (¿corrosión?)
1.1. Origen de la fisuración en hormigón
Fisuras de cortante
TEMA 13 – ELS: FISURACIÓN Y DEFORMACIÓN HAP I – 2010/
1.1. Origen de la fisuración en hormigón
Fisuras de tracción
1.2. Fisuración en proyectos de HAP
Verificación de EL de fisuración: ELS para garantizar
el cumplimiento de las condiciones de:
- DURABILIDAD: posible corrosión de armaduras
- FUNCIONALIDAD: estanqueidad en estructuras de retención de agua
- ESTÉTICA: evitar inseguridad sicológica y aspectos desagradables
Ancho de fisura máximo que garantiza la estanqueidad (Boletín GEHO Nº 16)
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1.2. Fisuración en proyectos de HAP
Fenómenos a cuantificar en cuanto a la fisuración:
- Formación de fisuras: tensión de aparición de fisuras nuevas
- Estabilización de la fisuración: aumento de tamaño de las fisuras existentes
Comprobación del E.L. de fisuración (EHE)
w (^) k Abertura característica de fisura w (^) max Abertura máxima de fisura que garantiza el funcionamiento
c 0 , 60 f ck , j
wk w max
1.2. Fisuración en proyectos de HAP
Incertidumbres en determinación de w k :
- Desconocimiento del proceso constructivo
- Alta dispersión intrínseca
- Valor límite de comparación arbitrario
Tratamiento de la fisuración en proyecto
- Necesidad de métodos rápidos aplicación de métodos convencionales
- Se estudia únicamente la fisuración posterior al endurecimiento, de dirección normal a la armadura, suponiendo comportamiento elástico lineal del hormigón comprimido y de las armaduras, y despreciando la capacidad resistente a tracción del hormigón
- Otras fisuras: control de dosificación, fabricación, puesta en obra y curado
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1.2. Fisuración en proyectos de HAP
Medidas para evitar la fisuración
- Drenaje : evitar estancamientos de agua, desagües sobre el hormigón o a través de las juntas
- Evitar concentraciones de tensiones : cambios bruscos en la dirección de los esfuerzos, cambios bruscos de sección
- Adoptar recubrimiento mínimo más la tolerancia
- Dimensionar la armadura pasiva de las zonas de anclaje de pretensado
- Cumplir cuantías mínimas
- Dimensionar acero al alza , para disminuir su deformación de trabajo
- Utilizar diámetros adecuados
- Simplificar armado para que los diámetros se diferencien a simple vista
- Colocar armadura transversal de pequeño diámetro , en planos próximos, con trazado paralelo a dirección principal de tracción
- Disponer armadura de piel
- Respetar longitudes de anclaje y solape
1.3. Fisuración debida a acciones directas
Estudio del tirante a tracción directa
- Determinación del axil de fisuración
- Mientras N = Nfis , siguen apareciendo fisuras en la zona f (^) ct
- LT (longitud de transferencia) : longitud en la que aumenta c hasta hacerse igual a f (^) ct
(^) c f (^) ct Nfis fctAc 1 n
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1.3. Fisuración debida a acciones directas
Estudio del tirante a tracción directa
- Separación media de fisuras s (^) m
- Periodo de formación de fisuras
- Periodo de fisuración estabilizada
f (^) ct
L (^) T s (^) m L (^) T
c <f (^) ct
s (^) m
m
L
s m
s m 2LT se
pueden formar fisuras intermedias
s (^) m < 2LT NO se pueden formar fisuras intermedias
1.3. Fisuración debida a acciones directas
Estudio del tirante a tracción directa
- Aunque N > Nfis , el número de fisuras permanece constante
- Los aumentos de axil se traducen en aumento de la abertura
- s (^) m es una variable aleatoria con distribución log-normal en el rango LT ≤s (^) m <2LT
Diagrama axil-deformación
Estado I: tirante no fisurado, sección homogeneizada Estado II: armadura desnuda traccionada
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1.4. Fisuración debida a acciones indirectas
Las deformaciones coartadas se traducen en
tensiones
Hipótesis: la deformación se traduce en N centrada
N Ec Ah
1.5. Comportamiento real en fisuración
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1.5. Comportamiento real en fisuración
1.5. Comportamiento real en fisuración
TEMA 13 – ELS: FISURACIÓN Y DEFORMACIÓN HAP I – 2010/
1.5. Comportamiento real en fisuración
1.6. Tratamiento de la EHE
Separación media entre fisuras
- c recubrimiento
- s separación entre barras longitudinales (≤ 15 )
- k 1 coeficiente de forma del diagrama de tensiones
- Ace Área de hormigón eficaz (ver figura 49.2.5.b)
- As Sección de armaduras situada en Ace
ce m s
A
s c s k
A
1
1 2
k
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1.6. Tratamiento de la EHE
Área de hormigón eficaz
1.6. Tratamiento de la EHE
Alargamiento medio entre armaduras:
- s Tensión de servicio en la armadura (hipótesis de sección fisurada)
- Es Módulo de deformación del acero
- k2 coeficiente de repetibilidad de cargas Ciclo de carga noval (1ª carga) k 2 = 1. Cargas de larga duración o cíclicas k 2 = 0.
- sr Tensión en la armadura (hipótesis de sección fisurada) cuando fisura Simplificación para flexión simple
s
s s
sr s
s sm (^) E k E
2
2
s
k s s
fis sr (^) d A
M
d A
M
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2.1. E. L. de deformación en la EHE
La deformación de una estructura depende
fundamentalmente de su rigidez frente a los
determinados esfuerzos que la solicitan.
La EHE considera únicamente la comprobación de
flechas y giros en la estructura
- La deformación por axil suele despreciarse
- No se tiene en cuenta la flecha añadida por cortante (deformación de cizallamiento)
La EHE no señala los límites de deformación a
respetar, que son fijados por normativas específicas
(CTE, IAP, IAPF…), aunque presenta
recomendaciones en comentario
2.2. Deformación por flexión
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2.2. Deformación por flexión
2.3. Recomendaciones de la EHE
Distinción entre tipos de flecha:
- Flechas instantáneas : producidas por cargas que
actúan en un periodo de tiempo corto
- Flechas diferidas : producidas por retracción y
fluencia
- Flechas totales : suma de instantáneas y diferidas
- Flecha activa con respecto a un elemento (no
estructural) susceptible de ser dañado: 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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2.3. Recomendaciones de la EHE
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
