INFLUENCIA DE LAS DEFORMACIONES A LARGO PLAZO EN TRABES DE CONCRETO REFORZADO
Leer másTodos los elementos estructurales experimentan deformaciones al recibir cargas; por ejemplo: las columnas se acortan ante cargas de compresión, las vigas se flechan ante cargas de flexión y los puntales se acortan o alargan ante fuerzas axiales. La cantidad de deformación que sufre un elemento estructural debe estar limitada a un valor tolerable, pues aunque una deformación excesiva no implique colapso, puede ocasionar problemas en la operación de una estructura.
En el caso aplicable a las trabes de concreto reforzado, las deformaciones deben ser revisadas con mayor cuidado, debido a que el concreto reforzado experimenta un efecto físico conocido como “flujo plástico”. Dicho efecto (ver figura 1), consiste básicamente en que al recibir una carga en el tiempo cero el elemento se deforma un valor inicial; después, si la carga permanece aplicada constante, la trabe seguirá deformándose aún más con el paso del tiempo.
Figura 1. Flujo plástico típico en elementos de concreto reforzado.
Para ejemplificar lo anterior, tomemos el caso más simple de elemento estructural: una viga simplemente apoyada con carga lineal uniforme (ver figura 2).
Figura 2. Deformación elástica de viga simplemente apoyada con carga uniforme.
Al aplicarse la carga sobre el elemento, éste experimenta una deformación inmediata (conocida también como deformación elástica). De la mecánica de materiales sabemos el valor alcanzado por dicha deformación (Ecuación 1). Ahora bien, ¿cuánto más se deformando la trabe con el paso del tiempo? La mayoría de los códigos de diseño de concreto reforzado dan solución a este punto incrementando la deformación elástica por un coeficiente de largo plazo:
Deformación final= (Deformación elástica) (Factor de largo plazo)
Como la deformación a largo plazo en la mayoría de los casos es mucho mayor que la deformación elástica (figura 1), encontramos que este coeficiente de largo plazo alcanza valores de entre 2 y 3; es decir, que la deformación por flujo plástico puede llegar a ser del orden de 2 veces la deformación elástica.
En trabes de concreto reforzado la deformación final depende mucho de la deformación elástica; la cual, está directamente influenciada por la rigidez a flexión “EI” (ecuación 1). La inercia (I) y el módulo de elasticidad (E) dependen de factores tales como: calidad de los materiales, cuantía del refuerzo longitudinal de la viga y geometría del elemento. Es importante tomar en cuenta que la inercia debe tomarse con un valor reducido por efectos de agrietamiento, presentes en elementos de concreto reforzado a flexión (figura 3).
Figura 3. Agrietamiento de trabe de concreto reforzado ante cargas de flexión.
En conclusión: controlar las deformaciones de elementos de concreto reforzado en una forma satisfactoria, implica la revisión detallada de las deformaciones elásticas más los efectos de largo plazo; sí solo se revisan las deformaciones elásticas se estará incurriendo en un nivel inapropiado de control. Importante es además calcular las deformaciones elásticas tomando en cuenta las condiciones de rigidez a flexión apropiadas para cada caso en específico.
Dr. José María Solano
Gerencia de Ingeniería Estructural
Loes Ingenieros, S.C.
