¿Cómo afecta la presencia de una grieta a la fuerza de una viga simplemente apoyada?

Al hablar sobre estructuras de concreto y el agrietamiento de miembros, muchos puntos importantes son críticos. Capacidad de momento, capacidad de corte y verificación de servicio. Ahora hablemos primero sobre la capacidad del momento.

La capacidad de momento se calcula sobre la base de la tensión de acero y hormigón en compresión por encima del eje neutro. Suponga que su sección está agrietada hasta una distancia “d” desde la parte inferior que todavía está por debajo del eje neutral, por lo que apenas afectará la capacidad de carga del rayo en el momento. Entonces por un momento estarás bien. Pero si penetra en el eje neutral y viaja más arriba, enfrentará la reducción en la capacidad de carga del momento.

En caso de cizallamiento, hay muchos casos sobre lo que puede suceder. La proporción de la capacidad de corte del concreto y de los estribos de corte afectará mucho a su viga. Suponga que la grieta no penetró en el eje neutral y todavía está debajo de él, pero ¿qué pasaría si su viga fuera tal que apenas necesitara estribos de corte y la mayor parte de la capacidad fuera de la sección de concreto? Podría reducir sustancialmente la capacidad de la viga para resistir el corte y su viga puede fallar en el corte en poco tiempo. Pero imagina lo contrario. Necesitabas muchos más estribos y la proporción de capacidad de concreto en el corte era del 25%, mientras que la de los estribos era del 75% (esto es muy extremo). En ese caso, incluso si la profundidad de la grieta llega a la mitad de la profundidad de la viga, también le queda el 85% de la resistencia al corte en su viga. Entonces, a partir de esto, puede ver qué pasos tomar en cualquiera de los casos para resistir el corte y cómo una grieta puede afectar la resistencia al corte.

Ahora pasemos a los criterios de desviación. ACI recomienda que verifique la viga en busca de desviaciones a largo plazo, lo que significa específicamente grietas o rigidez reducida. Cuando haces grietas, la rigidez del haz se reduce y, por lo tanto, su capacidad para resistir las deflexiones. Debido al agrietamiento, la viga se desviará aún más para la misma cantidad de cargas, lo que lleva a verificaciones de servicio. Por lo tanto, es posible que el rayo falle en esas comprobaciones después de la grieta y es posible que deba tomar medidas posteriores para eso.

En la cara de tensión, una pequeña grieta tendrá un impacto mínimo en la capacidad del momento ya que se supone que el concreto está agrietado en esta área de todos modos, por lo tanto, no hay cambios en las ecuaciones de flexión. No esperamos que el concreto brinde resistencia a la tracción, por lo tanto, siempre que su grieta no se extienda al eje neutral, no habrá cambios.

Para la capacidad de corte, depende de la profundidad de la grieta, si solo se extiende hasta el refuerzo de tensión, no habrá pérdida, ya que la capacidad de corte se calcula para d (profundidad al refuerzo) no para la altura total de la sección (h).

Si la grieta se extiende más, puede tomar un área de corte reducida.

Sin embargo, el agrietamiento sigue siendo malo, ya que expone el refuerzo y promueve la corrosión.

Lo que debemos hacer primero es descubrir la razón de las “grietas capilares”. Todos los hormigones se rajan, la razón es la contracción. Idealmente, las profundidades de estas grietas varían de 0.01 mm a 0.05 mm. Si más, el asunto es preocupante.
Ahora, si el asunto es preocupante (es decir, sus profundidades exceden los 0.05 mm), entonces hay buenas posibilidades de que la grieta sea una grieta estructural. Incluso si no es así, su presencia afectará el comportamiento de la estructura en esa ubicación en particular, local o globalmente.
Dado que puede decir con firmeza que la viga es simplemente apoyada, existe una alta probabilidad de que la grieta que encontró se encuentre en el lado inferior de la viga (suave o inferior de la viga) alrededor de la mitad del espacio. Ahora, cuando los diseñadores estructurales diseñan la viga RC, ignoran la capacidad de tensión del concreto, lo que significa que el concreto en la mitad inferior de la viga no tiene valor (en términos de diseño). Por lo tanto, las grietas solo significarían que el acero de tensión está jugando su papel y se está utilizando la capacidad de la viga.
Si ha encontrado grietas en el lado superior de la viga, le sugiero que haga arreglos para proporcionar soportes intermedios para la viga, ya que el concreto se está comprimiendo más allá de su capacidad de compresión. Pídale a un profesional que visite el sitio y le muestre las grietas.
Si la grieta que ha encontrado está en la cara de la unión de la columna y la viga, entonces es esencial que se proporcione un soporte intermedio, ya que puede ser una indicación de grieta de corte.

Quora User, Jinal Doshi y Quora User tienen excelentes respuestas.

Estoy particularmente de acuerdo con Jack al decir que en un material donde el estrés se transfiere a través del material que se agrietó. La conexión se pierde en la grieta, lo que conduce a una superficie efectiva más baja para la transferencia de estrés y también a efectos de concentración de estrés.

Sin embargo, en concreto reforzado, asumimos que el concreto ya se ha agrietado y el diseño es tal que es el acero el que soporta toda nuestra carga de tensión, por lo que el agrietamiento del concreto no parece tener un efecto perjudicial.

Si se trata de una viga de hormigón armado, no tendrá un efecto apreciable. Se supone que la tensión en la parte inferior de una viga de hormigón simplemente apoyada es soportada completamente por el refuerzo de acero al dimensionar la viga.

Sin embargo, si está hablando de un material ideal simple, la capacidad de resistir la flexión es proporcional al cubo de la profundidad. Supongamos que la viga tiene 10 unidades de profundidad y la grieta tiene 1 unidad de profundidad, la nueva resistencia sería 9 ^ 3/10 ^ 3 o la resistencia original o aproximadamente el 73%.

Además, el estrés tenderá a concentrarse en la base de la grieta, haciendo que continúe agrietándose.

La grieta capilar no debe afectar la fuerza de la viga. La viga es simplemente compatible. Las barras de refuerzo están en la parte inferior con una cubierta generalmente de 2 pulgadas. La grieta capilar es superficial y no afecta el refuerzo que está haciendo el trabajo de tracción. El hormigón no es bueno en tensión. El concreto realmente solo mantiene el acero en su lugar para que pueda hacer su trabajo, de modo que la grieta fina no tenga un efecto de debilitamiento real en la viga.

La profundidad efectiva de la viga en la ecuación de momento se define hasta los cgs del acero. Usted descuida el concreto debajo de él y lo trata como una cubierta (en realidad todo el concreto en tensión se descuida). La capacidad proviene del acero y el hormigón sobre el eje neutro. La única forma en que la grieta reducirá la capacidad de la viga es si expone el acero y lo corroe y, a su vez, reduce su capacidad de carga.