¡Descarga Mensulas de concreto y más Ejercicios en PDF de Metodología de Investigación solo en Docsity!
MENSULAS DE CONCRETO
a. INTRODUCCION
Las ménsulas se utilizan generalmente para soportar cargas puntuales actuando cerca de las caras de las columnas y que provienen de vigas prefabricadas. Definir el comportamiento elástico de tales estructuras es muy complejo.
Existen 2 tipos de ménsulas usadas en la práctica; las que se encuentran pegadas a las columnas para un sistema de conexión viga-columna y las que se encuentran en los extremos de las vigas para un sistema de conexión viga-viga. Para las primeras se tiene algunos reglamentos de diseño como (ACI 318-2005 y PCI 1999). Para las segundas no son tan amplios los estudios que se tienen; por tal motivo no es común encontrar en los reglamentos al procedimiento de diseño para estos elementos.
Las estructuras de concreto reforzado o presforzado tienen una gran resistencia al ser demandadas a cargas grandes, sin embargo uno de sus principales problemas son las conexiones de viga-columna y viga-viga. Los investigadores han realizado numerosos pruebas para reducir el problema, como en el caso de la unión viga-columna y unión viga-dado.
De acuerdo con su geometría las ménsulas de concreto son elementos estructurales que están sometidas a esfuerzos que no cumplen con la hipótesis de Bernoulli. Debido a la importancia de las ménsulas para la conexión de dos o más elementos en una estructura
Las vigas con extremos recortados no pueden ser diseñadas con la teoría de diseño clásica, debido a que en esta región se presentan concentración de esfuerzos muy grandes que impiden ser aplicados los modelos tradicionales. Para este tipo de elementos puede ser usado el método puntal-tensor STM.
b. DESARROLLO
Cuando la intensidad de la carga es suficientemente grande, se formarán fisuras aproximadamente a 90 con respecto a las trayectorias principales de tracción (línea continua). Luego de la fisuración, la armadura trabajará en forma más satisfactoria si está colocada aproximadamente a lo largo de tales trayectorias y si puede resistir el momento con el mayor brazo de palanca interno. Por observación de la figura que muestra la trayectoria de tensiones para una ménsula en comportamiento elástico y evaluación de los estudios respectivos, se pueden sacar las siguientes cinco conclusiones:
1.- Las tensiones de tracción a lo largo del borde superior de la ménsula se mantiene casi constante entre el punto de aplicación de la carga y la cara de la columna. Además, dado que la separación de las trayectorias varía muy poco, la fuerza total de tracción también se mantiene casi constante en ese tramo.
2.- La fuerza de compresión a lo largo del borde libre en pendiente es también aproximadamente constante, indicando que se desarrolla un puntal de compresión.
3.- Las tensiones de tracción inclinadas y que aparecen por el cambio de dirección de la fuerza de compresión, son muy pequeñas. Se ve que la diagonal comprimida se estrecha en el vértice inferior y las tensiones perpendiculares de tracción son pequeñas y en ese sector sólo las tensiones de compresión controlan.
4.- En la columna sin carga aparece sobre el lugar de empotramiento de la ménsula una tracción vertical. La misma es debida a que la columna debe acompañar los acortamientos de la diagonal comprimida. Estas tensiones de tracción, en casos prácticos, resultan compensadas y anuladas por las tensiones de compresión originadas por cargas en la columna por encima de la ménsula. 5.- la forma de la ménsula tiene poco efecto en el estado de tensiones.
Estas observaciones indican que a pesar de la complejidad de la configuración de tensiones, se puede llevar a cabo un procedimiento simple de análisis basado en un mecanismo de arco interno lineal: la carga es soportada por el cordón superior traccionado y una diagonal ideal comprimida.
MECANISMOS DE FALLA
A. La falla de tracción por flexión ocurre si hay exceso de plastificación de la armadura de tracción (flexión) y que causa desintegración del hormigón en la raíz o extremo del puntal. Las fisuras de flexión se pueden volver muy grandes.
B. La separación Diagonal se desarrolla a lo largo de la biela de compresión después que se han formado las fisuras de flexión. Al final, la falla es por compresión por corte.
C. 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 separación de la ménsula de la columna.
D. Cuando la carga es aplicada muy cerca del extremo libre de la ménsula, se puede producir una falla por separación a lo largo de la armadura que escasamente queda anclada. Al rotar el extremo, podría generar una excentricidad no intencional que agrava el problema.
c. RESUMEN
Existen dos tipos de ménsulas muy usadas en la práctica; las que se encuentran pegadas a las columnas para un sistema viga-columna y las que suelen encontrarse en los extremos de vigas, para un sistema viga-viga. Debido a la importancia de las ménsulas para la conexión de dos o más elementos en una estructura, se presenta aquí, la metodología a seguir en un ensaye experimental de ménsulas de concreto reforzado en extremos recortados, así como el diseño del equipo necesario para el ensaye de dichas ménsulas. Los modelos serán diseñados con el método puntal tensor, atendiendo las ecuaciones del Instituto Americano del Concreto y del Instituto del Concreto Presforzado.
d. CONCLUSIONES
-La falla de tracción por flexión ocurre si hay exceso de plastificación de la armadura de tracción (flexión) y que causa desintegración del hormigón en la raíz o extremo del puntal. Las fisuras de flexión se pueden volver muy grandes.
-A pesar de la complejidad de la configuración de tensiones, se puede llevar a cabo un procedimiento simple de análisis basado en un mecanismo de arco interno lineal: la carga es soportada por el cordón superior traccionado y una diagonal ideal comprimida.
