Verificación del ancho de fisura de secciones transversales con un gran recubrimiento

Para el cálculo del ancho de fisura según EN 1992-1-1, capítulo 7.3.4, es necesario evaluar la profundidad del área de tracción efectiva h_c,eff y la cuantía de armadura ρ_c,eff. La profundidad h_c,eff se determina según esta fórmula:

Existen casos en los que la sección transversal está sometida a un momento flector y una fuerza normal de compresión, mientras que al mismo tiempo se diseña un gran recubrimiento de armadura. Esta situación se produce principalmente en subestructuras de puentes, pilas, etc. En este caso, la profundidad del área de tracción efectiva conduce a un valor de cero debido a un gran recubrimiento de hormigón:

La metodología del Eurocódigo no podía aplicarse ya que no se encontró armadura en la zona de tracción. Sin armadura en la zona de tracción, no hay verificación del ancho de fisura. Pero los ingenieros necesitan que se realice esta verificación. ¿Cómo abordamos la satisfacción tanto de las necesidades del ingeniero como de los requisitos normativos?

Dado que se han realizado varias mejoras en la verificación del ancho de fisura a lo largo de las últimas cuatro versiones, revisemos estas mejoras particulares y presentemos la más reciente, por supuesto.

Versión 20.0 y anteriores

Hasta la versión 20.0, la ausencia de armadura en la región A_c,eff se resolvía utilizando el lado derecho de la ecuación (7.3.4) para calcular la diferencia de las deformaciones relativas del hormigón y la armadura:

donde se sustituyó la tensión en la armadura más traccionada.

Y la separación máxima entre fisuras se calculaba según la Ecuación 7.14, es decir:

Si se producía el problema de no haber armadura en la zona de tracción, se aplicaba la solución alternativa mencionada anteriormente.

Versión 20.1

Dado que el cálculo utilizado en la versión 20.0 y anteriores no cumple las hipótesis básicas del modelo de cordón de tracción (barra de armadura embebida en hormigón), decidimos no utilizar la solución alternativa implementada en la versión 20.0 y anteriores. Y si la armadura quedaba fuera de la zona de tracción, se advertía al usuario mediante la no conformidad:

No se encontró armadura a tracción en el área de tracción de la sección transversal. Por lo tanto, la armadura a tracción no puede determinarse y el ancho de fisura no puede calcularse según el apartado 7.3.4.

Versión 21.0

El único cambio respecto a la versión 20.1 es que comenzamos a mostrar todos los valores que somos capaces de calcular, y al mismo tiempo empezamos a mostrar el área de tracción efectiva del hormigón en la escena. Esto permite al usuario ver que toda la armadura está fuera de la región A_c,eff. Nótese que el centro de gravedad de la armadura debe estar dentro del área de tracción para considerarla como armadura embebida. Al mismo tiempo, se mostraba una no conformidad:

No se encontró armadura a tracción en el área de tracción de la sección transversal. Por lo tanto, la armadura a tracción no puede determinarse y el ancho de fisura no puede calcularse según el apartado 7.3.4.

Versión 21.1

Al determinar el área de tracción efectiva, para cada caso de cálculo del ancho de fisura, el cálculo se realiza de la siguiente manera:

• Paso 1 – se realiza un cálculo regular, donde la altura h_c,ef se determina como:

• Paso 2 – si la profundidad efectiva h_c,eff es tan pequeña que toda la armadura queda fuera de esta región, la profundidad se determina como se describe en el paso 3.
• Paso 3 – el cálculo de h_c,eff excluyendo la condición crítica se determina como:

Al mismo tiempo, se muestra la siguiente no conformidad:

El área efectiva de hormigón a tracción que rodea la armadura o los tendones de postensado de profundidad h_c,eff, donde h_c,eff es el menor de 2,5(h – d) o h/2. En el caso de considerar el valor como (h – x)/3, la armadura queda fuera del área efectiva de hormigón a tracción y, por lo tanto, no sería posible calcular el ancho de fisura según el apartado 7.3.4.

Nótese que esta mejora ya fue publicada en el parche de la versión 21.0, es decir, 21.0.4.

Esta mejora conducirá a resultados más coherentes para los cálculos de fisuras en IDEA StatiCa RCS, a pesar de las limitaciones establecidas en la normativa.

La verificación del ancho de fisura de secciones transversales de hormigón armado con un gran recubrimiento está disponible en las ediciones Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert y Prestressing Enhanced de IDEA StatiCa.