Armado según as solicitacións

Despois de falar dos tipos de solicitacións na estrutura toca explicar como se producen as roturas segundo as solicitacións, e como debería ser o correcto armado para optimizar os recursos. Antes de comezar, cómpre explicar que o formigón armado consiste na debida colocación de barras de aceiro antes de verter o formigón fresco para que despois se endureza dando lugar a un produto monolítico. Este aceiro introdúcese para soportar os esforzos de tracción, mentres que formigón se emprega para os esforzos de compresión que, debido á súa natureza pétrea, garante unha alta resistencia á compresión, e e supón baixa resistencia á tracción.

Para estas explicacións, suporemos materiais homoxéneos e regulares, xa que é evidente que se collemos elementos con perforacións ou con singularidades de deseño, as roturas serán específicas segundo a forma.

Axil

Tracción: O elemento que está traccionado rompe por un plano perpendicular á dirección da forza. É unha rotura bastante intuitiva que podemos apreciar neste video dun ensaio destructivo a tracción dunha barra de aceiro. Non é habitual que se usen piares de formigón armado para elementos sometidos á tracción pura, debido á xa mencionada baixa resistencia á tracción. É habitual que neste tipo de elementos se empreguen materiais como o aceiro ou a madeira xa que teñen unhas resistencia a compresión e a tracción semellantes.

Compresión: Aquí mostro a foto do armado dun piar convencional:

A compresión non é tan simple coma a tracción, xa que en elementos esbeltos aparece un fenómeno denominado pandeo, este fenómeno consiste nun desprazamento transversal á dirección principal da forza pasando de traballar en compresión pura, a traballar en flexocompresión, é dicir, en flexión e compresión simultaneamente.

Tras o desprazamento, nun lado aparecen esforzos de tracción que absorben as barras metálicas, estas traccións producen fendas no formigón debido a que este é un material moi pouco dúctil, é dicir, que a deformación é mínima antes da fractura.

A rotura por compresión de elementos que non pandean comeza por unhas fendas paralelas á dirección da forza, pero o realmente problemático é o pandeo das barras metálicas dentro do formigón. Este pandeo fai que o formigón "salte" e queden as armaduras á vista, esto produce dúas patoloxías: por un lado as armaduras e o formigón deixan de traballar solidariamente, e por outra, a sección de formigón é menor; unha vez chegados a este punto, o formigón tamén rompe e queda a estrutura coma a da fotografía.

Para o pandeo das barras, colócanse os estribos ou cercos, unhas barras máis delgadas cás lonxitudinais que as abrazan evitando que pandeen. Para unha correcta execución dun piar sometido a unha forte compresión é imprescindible a colocación destes estribos a moi pouca distancia.

Cortante

O cortante aparece nas trabes preto dos apoios, como xa dixemos, as gretas preséntanse a 45º, na dirección perpendicular ás traccións. A solución para evitar que isto aconteza volven ser os estribos, pero neste caso a maior acumulación de estribos no aceiro é suficiente con realizala preto dos extremos, aproximadamente nun cuarto da luz -distancia entre apoios-. Estes estribos suxeitan o formigón e minimizan os esforzos das traccións que lle afectan.

Flexión

Para ver a rotura por flexión basta con coller un lápis e apoialo sobre dúas gomas en ambos os dous extremos, facer forza no medio pouco a pouco, e observar como comezan a romper as fibras inferiores. As armaduras principais son as lonxitudinais e colócanse onde se producen as maiores traccións, marcadas na seguinte imaxe polas liñas vermellas. A liña negra fina é a trabe orixinal e a grosa é a deformada -esaxerada- despois de entrar en carga:

As traccións na parte superior aparecen cando a viga está empotrada e polo tanto non se permite o xiro nos seus extremos. A armadura lonxitudinal colócase por norma xeral ao longo das caras superior e inferior da trabe, e auméntase a cuantía de armadura aproximadamente nas zonas marcadas en vermello. Os estribos en flexión pouco fan, pero como a viga tamén está sometida a cortante -porque ten unha carga e dúas forzas debido aos apoios- colócanse espaciados pola parte central, e máis bastos nos extremos.

Torsión

A solución volve estar nos cercos, colócanse abundantes estribos que absorban as traccións producidas polos momentos torsores. A rotura preséntase helicoidal e é moi fácil de ver se collemos un xiz por ambos  os dous extremos, e xiramos cada man nun sentido até que rompa.

A conclusión que debemos sacar disto é que ao contrario do que a xente pensa, os cercos son moi importantes. Encárganse de confinar o formigón e son os que en moitos casos conseguen que este non non rompa debido ás traccións que provocan certos esforzos. 

Imaxes tomadas de aquí e aquí.