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INTRODUCCIÓN
El acero de refuerzo transversal, estribo en el archivo Terminología ACI en la Carpeta Ayudas para el Diseño y el Detallado, cumple un papel de primerísima importancia en el comportamiento y resistencia de los miembros de concreto reforzado:
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Restringe el crecimiento de la fisuración, logrando una mayor profundidad útil de la zona comprimida.
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Mejora la capacidad de adherencia del acero longitudinal, evitando la falla frágil por desgarramiento.
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Aumenta la ductilidad del conjunto, y si los estribos son cerrados confinan el área de concreto evitando rotura frágil.
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Asegura la necesaria vinculación entre las armaduras principales, de forma que se impide el pandeo del acero longitudinal y a formación de fisura localizadas.
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Absorbe las tensiones de tracción originadas por las tensiones tangenciales.
Las fisuras de tracción producidas en la flexión son verticales y la fuerza cortante produce tensiones diagonales. Como se muestra en la Figura 2, la combinación de los aceros de refuerzo longitudinal y transversal pueden controlar el fisuramiento por flexión y corte (véase también la Figura R.22.5.8.3 del ACI 318-14).
Figura 1. Colocación de estribos
Figura 2. Fisuración por flexión y corte en vigas
Palabras claves o descriptores: acero de refuerzo transversal, estribos, estribos cerrados, diseño y detallado por Nivel de Diseño. Torsión, torsión por equilibrio, torsión por compatibilidad.
DISPOSICIONES NORMATIVAS PARA EL ACERO DE REFUERZO TRANSVERSAL
En el Capítulo 25 del ACI 318-14 se especifica el tipo de refuerzo a usar por corte en toda la longitud del miembro. Este refuerzo por corte abarcará toda la altura útil, d, medida desde la fibra extrema comprimida a la fibra extrema traccionada, y se anclará en ambos extremos para desarrollar la tensión cedente de diseño del acero de refuerzo. Preferentemente los estribos serán cerrados, y son de uso obligatorio en los proyectos sismorresistentes. Ver Figura 3 (preferible a los detalles del Capítulo 18 ACI 318-14 con un gancho a 135° en un extremo y 90° en el otro. Para garantizar que el estribo trabaje, se acota su resistencia a la cedencia (Subsección 22.5.3.3).
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Figura 3. Disposición de estribos cerrados [IITK-BMTPC Tip 18] |
CRITERIO GENERAL PARA EL ANÁLISIS, DISEÑO Y DETALLADO POR CORTE
Según el Artículo 22.5 de ACI 318-14, el diseñó y detallado de los miembros solicitados por fuerza cortante deben satisfacer la condición
Vt³ Vu
Donde Vu es la fuerza cortante mayorada del miembro estructural en la zona en estudio conforme las Secciones 7.4.3, 8.4.3 y 9.4.3, según corresponda; el factor de minoración de la resistencia teórica, = 0.75, según la Tabla 21.2.1 del ACI 318-14, y Vt es la resistencia teórica al corte, calculada con la siguiente fórmula (22.5.1.1):
Vt = Vc + Vs
En las Secciones 22.5.5 a 22.5.7 se establecen límites a los valores de Vc y en la Sección 22.5.10 los valores límites de Vs.
En el Ejemplo 1, Ejemplo 2 y Ejemplo 3 se podrá comprobar que el diseño y detallado sismorresistentes de los estribos (Ejemplo 1, Niveles de Diseño Especial, ND3, del Artículo 18.6 o el Ejemplo 2, Nivel de Diseño Intermedio, ND2, del Artículo 18.4), es mucho más sencillo, y por supuesto mas seguro, que el Nivel de Diseño Ordinario del Artículo 22.5ª (Ejemplo 3, ND1)
Exigencia | Dificultad de cálculo | |||
Menor | ![]() |
ND1 | ![]() |
Más difícil |
Mayor | ND2 ND3 |
Más fácil |
El uso de estribos cerrados es mandatorio tanto en diseño sismorresistente como por integridad estructural (Ver Terminología, en la Carpeta Ayudas para el diseño y el detallado incluida en los Ejemplos).
Figura 4. Disposiciones para estribos en vigas con ND3 y ND2
[Manual para el Proyectos de Estructuras de Concreto Armado. MINDUR, 1985]
ESTRIBOS POR TORSIÓN
El tratamiento de la torsión en concreto reforzado se introduce en el ACI 318-71, y cambia de formato en 1977, y continuó sin cambios hasta 1989. Pero desde el ACI 318-95 se dispone de un nuevo método cuya aplicación se extendió a los miembros de concreto pretensado. En la edición ACI 318-02 se añadieron nuevas fórmulas para los casos en que hay presencia de fuerzas axiales, se extendió el alcance a secciones huecas, y se hicieron consistentes las fórmulas del área mínima de refuerzo con los concretos de alta resistencia. Todo ello redundó en ahorros importantes.
El cálculo del corte por torsión utiliza la analogía de un tubo de pared delgada, en la cual el flujo de corte q = T /2Ao es constante en todas las paredes del perímetro del tubo. Por eso se supone que la resistencia del concreto a torsión es cero, y que la resistencia del concreto, Vc, permanece inalterada ante la presencia del corte por torsión. Esta simplificación elimina la interacción entre Vc y Tc y las fórmulas son mas sencillas y menos conservadoras. Una vez que la sección se ha fisurado, se hace uso de la analogía con una celosía espacial para el cálculo de la resistencia a torsión.
Según el Artículo 22.7 ACI 318-14 en la torsión de estructuras de concreto reforzado debe identificarse dos condiciones:
-
Cuando el momento torsional no puede disminuirse por la redistribución de las fuerzas internas, caso típico de estructuras isostáticas. Es lo que se llama torsión por equilibrio. Ver Figura R.22.7.3a, ACI 318-14.
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Cuando el momento torsional puede ser reducido por la redistribución de las fuerzas internas después que ocurre la fisuración. Se denomina torsión por compatibilidad, y es típica de las estructuras hiperestáticas. Ver Figura R.22.7.3b, ACI 318-14.
El Ejemplo 4 muestra la aplicación de los conceptos de torsión y el correspondiente detallado del acero de refuerzo.
BIBLIOGRAFÍA
- ACI Committee 318 (2014). Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. ACI 318-14. Farmington Hills, MI, 519 p. Debido a la restructuración del contenido con respecto a las ediciones previas, se sugiere al interesado descargar gratuitamente de internet la Transition Key: 318-14 to 318-11, y viceversa 318-11 to 318-14.
- Brufau Vall, F y Oliveros B., M (2006). Las barreras de seguridad tipo New Jersey. Anales de Construcciones y materiales avanzados, Vol. 5. Curso 2005-2006. Universitat Politécnica de Catalunya. Departament d´ Enginyeria de la Construcció. Antonio Aguado y Luis Agulló, editores, Barcelona, mayo, p. 65-74.
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- Gutiérrez, A. Concreto Reforzado I y II, y Proyectos de Estructuras de Concreto. Apuntes de clases Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica Andrés Bello.
- Gutiérrez, A. (2002). Revisión 2002 de la Norma COVENIN –MINDUR 1753-85 Estructuras de Concreto Armado para Edificaciones. Justificación, objetivos y modificaciones. Seminario Técnico SIDETUR Edificaciones Sismorresistentes de Concreto Armado. 26 noviembre, Caracas, p1-30.
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- Priestley, M.J.N (1995). Myths and fallacies in Earthquake Engineering – Conflicts between design and reality. SP 157-11, p. 231-254. Recent developments in lateral force transfer in buildings. Thomas Paulay Simposium. ACI SP-157, 516 pp. Nigel Priestley, Richard P. Collins and Frieder Siable, editors.
- Subcomité 1 Edificaciones (2006). Proyectos y Construcción de Obras en Concreto Estructural. Norma venezolana 1753-06. Fondonorma, Caracas, 326 p.
ANEXOS
- Anexo 1. Acero de refuerzo y estribos
Acero de refuerzo en miembros de concreto - AAD 140
Configuración de estribos en vigas anchas
Documentación sobre barreras viales de concreto:
- Anexo 2. Comportamiento
Acero de refuerzo en barreras de concreto AAD 164
Anales de Construcciones y Materiales Avanzados (páginas 65 a 86)
- Anexo 3. Cálculos
Barrier element hand calculation
Diseño de barrreras vehiculares
- Anexo 4. Detallado
Modos de fallas en barreras viales, ACI Technical Paper 108-S11
Barreras de concreto: Detallado y despiece del acero
- Anexo 5. Normativa
British Columbia University
Cracking report
Norma Colombiana NTC 4083
Norma Peruana 339.222
EJEMPLOS
- Carpeta Ayudas para el diseño y el detallado
Terminología ACI 318
Estática versus Diseño
Cálculo de la fuerza cortante
Aclaratoria sobre las Figuras del Capítulo 18 ACI 318-14
Tabla Gancho estándar para el acero de refuerzo transversal
Estribos de varias ramas
Estribos en zona de empalme
- Ejemplos de diseño y detallado
Ejemplo 1. Diseño y detallado por corte ND3
Ejemplo 2. Diseño y detallado por corte ND2
Ejemplo 3. Diseño y detallado por corte ND1
Ejemplo 4. Diseño y detallado por torsión
Comentarios
alberto casso aldana escribió el Enlace permanente
LECTURA DEL DOCUMENTO
editor escribió el Enlace permanente
Respuesta
JESUS RSMIRO ROMAN escribió el Enlace permanente
BOLETIN
Luis Fernandez escribió el Enlace permanente
Excelente repaso, muy útil
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