Comparación de esfuerzos cortantes en vigas de concreto reforzado de gran altura, mediante el método de los elementos finitos y el modelo puntal – tensor (2014)
El comportamiento de los elementos estructurales de concreto reforzado sometidos a esfuerzos cortantes es más complejo que su comportamiento bajo solicitaciones flexionantes. La resistencia a compresión y a tensión del concreto simple, la orientación del refuerzo de acero con relación a las fisuras de corte, la proximidad de cargas concentradas, y el nivel dentro de la viga en el que actúan las cargas son algunos de los factores que definen los mecanismos que se desarrollan dentro de los elementos estructurales para resistir los esfuerzos cortantes. La presencia simultánea de todos estos factores determina que las fallas por cortante sean frágiles, lo que es una característica indeseable que debe ser controlada durante el proceso de diseño. Las vigas de concreto reforzado de gran altura presentan zonas discontinuas donde la hipótesis de BERNOULLI de distribución lineal de deformaciones no es válida con trayectorias de tensiones turbulentas, por lo tanto, las teorías tradicionales de flexión, corte y torsión no son aplicables. El modelo Puntal-Tensor es un método racional para el diseño de discontinuidades geométricas y/o de carga, basado en el teorema del más bajo límite de plasticidad que consiste en la idealización de los campos de esfuerzos internos mediante un reticulado hipotético. Puntales de concreto representan los campos a compresión y tensores de acero representan los campos a tracción, los cuales se encuentran conectados por nodos. El concreto se fisura a tensiones relativamente bajas y la viga de gran altura deja de ser un continuo. En estos casos suele usarse un modelo de bielas o reticulado (RITTER-MÖRSCH). La resistencia de la viga se interpreta como el trabajo de un reticulado formado por bielas comprimidas (puntales) y traccionadas (tensores). Los cálculos con elementos finitos basados en un análisis lineal elástico del material son útiles para determinar el flujo de fuerzas en las regiones discontinuas donde la hipótesis de BERNOULLI no es válida. Por tal razón, se presentará la comparación de los esfuerzos principales y de corte luego de realizar una simulación numérica bidimensional a una viga de gran altura con el programa comercial de Elementos Finitos ANSYS® v14.0.