Revisión de las teorías de campo de compresiones en hormigón estructural

Abstract

De entre las teorías desarrolladas para estudiar la respuesta de un elemento de hormigón estructural frente a cortante cabe destacar las denominadas teorías del campo de compresiones. Aunque estas teorías se desarrollaron años atrás, recientemente se han introducido algunas modificaciones en relación al efecto de tensorrigidez del hormigón. La Tesis plantea una revisión teórica de los modelos de campo de compresiones más importantes en el diseño a cortante de elementos de hormigón armado; dicha revisión se centra en dos aspectos clave: el primero de ellos es la denominada hipótesis EPA (también conocida como hipótesis de Wagner), según la cual la dirección del campo principal de tensiones en el hormigón coincide con la del campo principal de deformaciones. El segundo aspecto a tratar es la cuantificación del área de rigidez tensional del hormigón dentro del modelo constitutivo del acero.

La experimentación desarrollada hasta la fecha confirma la hipótesis EPA como una simplificación razonable. No obstante, esta Tesis analiza las diferencias potenciales entre los ángulos de los campos principales de tensión y deformación en el hormigón para casos de diseño concretos, y evalúa la influencia de algunos parámetros mecánicos, tales como la cuantía de armado o la resistencia del hormigón, sobre el efecto de divergencia de tales ángulos.

La segunda línea de trabajo de esta Tesis está dedicada al estudio del comportamiento del acero; las actuales normativas de hormigón estructural plantean la resistencia a cortante de un elemento de hormigón armado como la suma de la contribución del hormigón más la contribución del acero, de tal forma que ambas componentes son invariantes frente a la solicitación a cortante. Dado que se produce una degradación del hormigón cuando aumenta el nivel de deformación de la pieza, es importante que las teorías de cortante expliquen la variación de la resistencia a cortante en función de la deformación en el hormigón. La Teoría Unificada del Campo de Compresiones (TUCC) establece que, una vez se alcanza la tensión de cedencia en grieta, las tensiones de tracción en el hormigón afectan únicamente a una determinada parte del área de tensorrigidez; asimismo, en esta Tesis se ha probado que la solubilidad del sistema de ecuaciones de cortante propuesto por las teorías de campo de compresiones viene controlada por la cuantía del área de tensorrigidez del hormigón. Sobre la base de la TUCC, y a partir de la aplicación de un método de análisis que permita discriminar la solubilidad del modelo de cortante, se ha formulado un parámetro de degradación del hormigón.

El resultado final de la tesis es, en primer lugar, un conocimiento más integral de los modelos de campo de compresiones para el diseño a cortante en hormigón, y en segundo lugar, un modelo de comportamiento de la armadura más coherente con el fenómeno real de adherencia entre hormigón y acero.