Longitud de anclaje reducida para mitigar tendencia a la fractura de las barras de refuerzo en elementos de hormigón armado sometidos a intensa solicitación sísmica

Abstract

El presente trabajo experimental es parte de un conjunto de memorias sobre el comportamiento sísmico de elementos de hormigón armado con armadura transversal inclinada, desarrolladas en el Departamento de Obras Civiles de la UTFSM. Mediante una reducción de la longitud de anclaje, se estudia aquí la posibilidad de evitar la fractura de las barras longitudinales, que suele ocurrir en elementos de hormigón armado sometidos a intensa solicitación sísmica. Se ha visto en trabajos previos, que una reducción moderada de la longitud de anclaje ha afectado poco la resistencia y ductilidad de estos elementos cuando sus barras de refuerzo están suficientemente confinadas, mientras que ha retardado la aparición de la falla por compresión diagonal. La falla por fractura de las barras longitudinales ha ocurrido en el laboratorio especialmente en elementos con armadura transversal inclinada. Se construyeron y ensayaron seis probetas, consistentes en uniones viga-columna, las cuales se sometieron a cargas cíclicas y alternadas simulando solicitación sísmica. En las probetas, algunas vigas tenían estribos a 90° y otras estribos inclinados. En tres de ellas la longitud de anclaje fue la recomendada por el código ACI-318 y fue sólo un 70% de esta longitud en las otras tres. En todas estas probetas la armadura longitudinal fue con barras de acero CAP A630-420H de 8 [mm] de diámetro. Las dimensiones de las vigas fueron de 50[cm]x13,5[cm]x7,5[cm], y los segmentos de columnas fueron de 51,5[cm]x30[cm]x11,1[cm]. Estas probetas de pruebas podrían considerarse como modelos a escala 1/3 de la estructura real. Se encontró que, reducir la longitud de anclaje a un 70% de lo recomendado no mostró mayor efecto en cuanto a la resistencia alcanzada por las probetas, ni tampoco en las curvas de histéresis esfuerzo-deformación obtenidas en comparación con las probetas con el 100% de la longitud recomendada. En cuanto a reducir el riesgo de fractura, los resultados mostraron que, mientras ninguna de las probetas con estribos a 90° cortó sus barras, dos de las tres probetas con armadura transversal inclinada, cortaron al menos una barra en la etapa final del ensayo. Los mejores resultados los obtuvo la probeta BS6, con armadura transversal inclinada y longitud de anclaje de un 70%, ya que no cortó ninguna barra longitudinal. Al parecer el programa de carga con ciclos intermedios que se usó en esta probeta, llevó a que tuviera un mayor deterioro del hormigón, consiguiendo así que las barras tomaran menos carga y evitando su fractura. La conclusión fue que el potencial efecto favorable de reducir la longitud del anclaje no compensa el riesgo que ello implica, siendo entonces necesario tener un mayor control del pandeo de las barras que se produce en la zona de arranque de la viga lo cual, al parecer, es la principal causa de la fractura.