Uniones viga-columna laterales

En determinadas juntas exteriores de vigas-columnas de marcos planos de plantas múltiples se puede plantear una condición especialmente crítica cuando se las sujeta a cargas sísmicas. La acción externa y las fuerzas correspondiente internas generadas alrededor de ese tipo de junta están indicadas en la figura 2.43 a.

De la posición de las resultantes de esfuerzos es evidente que se inducen esfuerzos de tensión diagonal y compresión (f’c y ft) en la zona del tablero de la junta. La tensión diagonal puede ser elevada cuando se desarrolla la capacidad última de los miembros adyacentes, lo que puede llevar a extenso agrietamiento diagonal. El contenido de acero a flexión y la magnitud de la carga de compresión axial en la columna pueden influir en la severidad de la tensión diagonal.

Hay dos preguntas relativas al comportamiento de la junta que merecen un estudio cuidadoso. Primero, ¿cómo afecta el estado del hormigón circundante al comportamiento

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de adherencia de las varillas? Si ocurre deterioro de la adherencia, ¿cómo se puede desarrollar anclaje total dentro de la junta para permitir que los miembros adyacentes mantengan sus capacidades a flexión durante varias inversiones de momento, de ser necesario? En segundo lugar, si el hormigón en el núcleo de la junta sufre agrietamiento transversal y que por tanto pierde la resistencia a tensión, ¿cómo puede transferir las fuerzas requeridas de compresión y cortante?

De la figura 2.43 b se pueden examinar las condiciones de adherencia para distintos lugares de las varillas dentro de una junta. Del patrón de cargas de la figura a, suponiendo que la compresión axial en la columna sea pequeña, se pueden hacer las siguientes observaciones:

1. Las condiciones de anclaje para las varillas superiores de la viga son sumamente desfavorables cuando entran a la junta. El hormigón que las rodea está sujeto a sedimentación, y está expuesto a tensión transversal. Por lo general se forma una grieta de fisuración a lo largo de estas varillas en una etapa relativamente temprana de la carga. La carga repetida agrava el caso, y puede ocurrir una pérdida completa de adherencia hasta el inicio de la porción doblada de la varilla. En consecuencia, se pueden generar esfuerzos de apoyo en el doblez que sólo se pueden tomar si el hormigón circundante está en buenas condiciones. La porción vertical recta que sigue al doblez debe ser suficientemente larga para que se desarrolle la resistencia total de la varilla superior.

Se puede notar que doblar el acero superior hacia la junta induce fuerzas de aro en el hormigón a lo largo de la dirección “correcta." (Las flechas pequeñas de la figura b indican las fuerzas trasmitidas de las varillas al hormigón por apoyo o adherencia.) Es muy probable que sea mucho menos efectiva una varilla superior doblada hacia arriba, lo que puede ser una proposición tentadora desde el punto de vista de construcción.

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2. Las varillas del fondo de la viga, en compresión, entran a la junta en una región de condiciones ideales de adherencia, ya que el hormigón que las rodea también está en compresión transversalmente a las varillas. Sin embargo, debido a las cargas inversas y subsecuente cedencia posible a tensión de estas varillas, puede ocurrir también un severo deterioro de adherencia, como se describió en el artículo I. La porción recta de las varillas más allá del doblez queda mayormente inefectivo para las cargas de compresión. En consecuencia, después de unos cuantos ciclos de cargas sísmicas inversas pueden ocurrir severas pérdidas de anclaje, especialmente cuando la viga se conecta en una columna poco peraltada.

2. Las varillas externas de la columna están sujetas quizás a las condiciones más severas de adherencia. A lo largo del peralte fi de la viga es necesario transferir al hormigón de la junta una fuerza total de adherencia de C"s + T" ≤ 2AsFy donde:

As = área de las varillas externas de la columna, si se requiere soportar las fuerzas internas en las secciones críticas a través de la columna. Para que se respeten las recomendaciones de los códigos, la longitud h disponible de anclaje es mayormente inadecuada. Más aun, se requiere transferir toda la fuerza de adherencia a la zona de tablero de la junta, y no, como se podría suponer, parcialmente al zuncho y parcialmente al núcleo de la junta. Los esfuerzos sumamente elevados de adherencia a lo largo de las varillas externas de la columna pueden ser motivo de grietas de fisuración vertical, las cuales podrían interconectarse y a su debido tiempo hacer que se desprendiera el recubrimiento. Desafortunadamente los planos de falla a lo largo de las grietas alrededor de estas varillas coinciden durante las cargas alternas.

Las fuerzas cortantes y de compresión resultantes del patrón especifico de cargas se transmiten primordialmente por un puntal diagonal a través de la junta. En realidad, hay varios puntales separados entre sí por grietas diagonales. Sería demasiado optimista suponer que en estos puntales se pudiera alcanzar la resistencia total a compresión f; No solo están sujetos los puntales a excentricidades indeterminables, sino que también están expuestos a deformaciones transversales por tensión. Debido a este estado biaxial de esfuerzo, se produce una apreciable reducción de la resistencia a compresión. Las cargas cíclicas en el hormigón agrietado transversalmente producen una apertura y cierre repetido de las grietas. Debido al dominio de la acción cortante a través de la junta también ocurren movimientos paralelos a las grietas abiertas. Cuando las grietas se hacen grandes, debido a que ha cedido el refuerzo transversal, se inicia el proceso

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de trituración y fisuración progresiva debida a apoyo disparejo del hormigón. Puede resultar una total desintegración del hormigón dentro de la junta. Esto está asociado con un aumento drástico volumétrica del núcleo, a menos que se suministren

elementos confinantes.