Cortante en RCS - secciones transversales circulares

Para comenzar, recordemos las direcciones de la tensión de cortante en una sección transversal circular. 

Las tensiones de cortante en una sección transversal circular maciza no fisurada tienen una dirección vertical y se supone que son constantes a lo largo del ancho b. Si se produce fisuración por flexión en la sección, la distribución vertical de tensiones de cortante se modificará. Un esquema de dichas distribuciones de tensiones de cortante puede encontrarse en la siguiente figura.

Para determinar las tensiones de cortante en elementos de pared delgada cerrados, se supone que las tensiones de cortante se distribuyen uniformemente sobre todo el espesor t de la pared y actúan paralelas a los contornos de la sección.

Estas hipótesis pueden verificarse mediante análisis por elementos finitos de las secciones transversales. En la siguiente figura se pueden ver los resultados del análisis por elementos finitos para tres tipos de sección transversal: sección circular maciza, sección circular hueca y sección trapezoidal. Los cálculos se realizaron con la herramienta Editor de sección transversal general. Se muestran las tensiones de cortante causadas por la fuerza cortante unitaria V_v, incluyendo las flechas del flujo de tensiones.

Consideremos estribos equidistantes a los bordes de la sección transversal, como se muestra en la figura siguiente. 

Podemos observar que el flujo de tensiones de cortante en la sección circular maciza no sigue la geometría del estribo, lo que provoca una eficacia reducida de la armadura de cortante. Este efecto se tiene en cuenta mediante el factor de reducción χ, que influye en la resistencia a cortante V_Rd,s.

En IDEA StatiCa RCS, el factor de reducción se calcula según la siguiente fórmula.

\[{χ}={{b}_{w}} / {{d}_{h}}\le 0.85\]

Donde b_w es el ancho de cortante y d_h es el diámetro del estribo circular. 

El ancho de cortante b_w se calcula de varias formas.

1. Método

El ancho de cortante b_w se calcula como el ancho mínimo entre los cordones de tracción y compresión en caso de aparición de fisuras por flexión en ELU. Puede observarse en dos ejemplos de sección circular en la siguiente figura.

2. Método

Si se desprecia el estado sin fisuras por flexión - véase la figura:

Y si no existe cordón de tracción ni de compresión en la sección transversal (toda la sección está bajo compresión o tracción),  b_w es el ancho de la sección transversal a una distancia d del borde de la sección transversal. Donde d es el canto útil y se calcula como d=0.9*h para secciones sin cordón de tracción ni de compresión (totalmente comprimidas o totalmente traccionadas).

3. Método

Si se considera el estado sin fisuras por flexión (según EN 1992-1-1 6.2.2(2)) y la sección transversal no está afectada por fisuras por flexión en ELU. El valor de b_w se calcula al nivel de la tensión principal de tracción máxima.

4. Método

Una sección transversal afectada por fisuras por flexión pero en la que solo existe el cordón de compresión o solo el cordón de tracción: el área en la que el programa busca el valor mínimo de b_w está delimitada en un lado por el centro de gravedad existente del hormigón en compresión (o el centro de gravedad de la armadura en tracción), y el otro lado del área está definido por la armadura de cortante.

5. Método

En algunos casos, conviene considerar establecer el valor de b_w manualmente. Esto puede hacerse en el editor de armadura.