La Armadura transversal en las secciones de hormigón armado

Ya desde los tiempos de los pioneros, uno de los puntos de mayor interés en el diseño del hormigón armado, fue el conocimiento de su comportamiento real una vez sometido a esfuerzos. En éste sentido, trabajando a nivel de probeta, cuando se la somete a compresión, es decir, la forma natural y óptima de trabajar de éste material, comprobamos que aparecen en el centro perimetral de la probeta fisuras verticales debidas a la deformación de acortamiento. Sin duda, la resistencia de materiales nos indica que durante la deformación vertical, unidireccional, por efecto del principio de Poisson, aparecen tensiones transversales que implican un hinchamiento, un aumento de volumen proporcional al acortamiento de la pieza comprimida. El hormigón en masa, un material frágil a tracción, fisura con facilidad, lo cual indica, como paradoja que, una pieza de hormigón sometida a compresión pura, “rompe” ¡por tracción transversal! Los ingenieros franceses que colaboraron en la primera edición de la norma francesa de 1906 ya fueron conscientes de éste fenómeno.

Armand Considère (1841  Port-sur-Saône (Haute-Saône) – 1914 à Paris), Ingeniero de caminos, fue uno de los autores de la primera norma francesa y ya en 1901, cuando se empezó a interesar por este nuevo material escribía, fruto de sus estudios en el laboratorio lo siguiente, en la revista Annales des ponts et Chaussées : “Gracias a las armaduras de zunchado (armadura transversal), he podido obtener una resistencia cuatro veces mayor en la rotura de un cubo de hormigón…”

Lo que nos estaba diciendo Considère, es que la tensión uniaxial sobre el hormigón comprimido, induce una tensión transversal, y que si limitamos la deformación transversal, mediante la utilización de cercos perimetrales (zunchado), podremos hacer trabajar el hormigón de forma confinada en dos direcciones, lo cual le permite trabajar en compresión biaxial, y así mejorar su comportamiento frente a las compresiones. Las normas actuales recogen este fenómeno, aumentando la tensión de resistencia a compresión, en estado biaxial, hasta el doble del valor uniaxial.

En diciembre de 1901, patenta su método de hormigón zunchado, demostrando, en sus estudios técnicos, conjuntamente con Mesnager y el profesor Bach de Stuttgard, que los postes armados con estribos de zunchado perimetral en espiral, ofrecían resistencias a compresión tres veces mayores. Según Considère, “combattre le gonflement, c’était combattre l’écrasement”, es decir, combatir el hinchamiento implica combatir el aplastamiento. A partir de ésta constatación, y de manera habitual, será una práctica de buena construcción en el hormigón armado colocar armadura secundaria transversal respecto de la armadura principal. Una regla clásica, todavía bastante utilizada, nos indica que la armadura transversal, representa una cuarta parte del área equivalente de la armadura principal.

Fig 2.- Puente de Hardi de la chocolatería Menier (1906) en Noisiel en Seine et Marne, obra de Considère
Fig 3.- Patente del sistema Hennebique en donde se introducen los estribos de armado transversal

Por tanto, vemos como la aparición de zonas traccionadas que inducen en el hormigón, un material frágil no lo olvidemos, fisuras, se pueden controlar zunchando, esto es “cosiéndolas” mediante una armadura especifica. A partir de ésta constatación, primero empírica, los teóricos alemanes ensanchan su aplicación a la resistencia del esfuerzo cortante sobre las secciones. El modelo de la celosía equivalente de Ritter-Mörsh, se basa en la restitución del equilibrio interno a partir de la colocación de la armadura transversal.

Fig 4.- Modelo asociado de Ritter-Mörsch
Fig 5.- Trayectoria de tensiones principales de compresión en una viga no fisurada y las correspondientes en una viga real fisurada.

Y ya finalmente para entender la importancia de la armadura transversal, y su aplicación en el concepto de zunchado y de confinamiento del hormigón, como mejora de las prestaciones del hormigón trabajando a compresión, rescatamos dos diseños clásicos de juntas articuladas en donde la compresión del hormigón, en palabras de Eugène Freyssinet, podría llegar a ser infinita.

Fig 6.- Diseño de juntas articuladas mediante zunchado a compresión en la zona de apoyo, el primero de Considère y el segundo debido a Freyssinet.

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