Cálculo de la resistencia a punzonamiento con definición de perímetros

Aquí se debe mencionar un artículo técnico anterior, donde se ha explicado en general el cálculo de la resistencia a punzonamiento según [1] y [2], así como las características del módulo adicional RF-PUNCH Pro.

Modelo de ejemplo

La prueba de punzonamiento se realiza para una losa de hormigón armado de 25 cm de espesor de calidad de hormigón C30/37. Las dimensiones del pilar son 25 x 25 cm.

Beispielmodell

En el proceso posterior, solo se realiza la comprobación de cortante a punzonamiento para la columna interior en la conexión con el techo por encima del primer piso. Vea también el punto de resistencia a punzonamiento coloreado en la figura 01. La determinación de los esfuerzos internos da como resultado un esfuerzo axil de N_d = 442,21 kN en el cabezal del pilar interno en el primer piso.

Normalkraftverlauf in den Stützen

Análisis con los perímetros calculados

Si se realiza un cálculo de la resistencia a punzonamiento en RF-PUNCH Pro, se crean los perímetros necesarios para el cálculo (perímetro de control, perímetro interior y exterior) de forma automática en el módulo adicional. Por lo general, se pueden conservar los ajustes predeterminados para la "carga de punzonamiento aplicada" o el "factor de aumento de carga ß".

La carga de punzonamiento también se debe usar a partir del esfuerzo axil del pilar. Sin embargo, el factor de incremento de carga ß se va a determinar en base a los "factores constantes" según 6.4.3 (6). Para esta situación (pilar interior), esto da como resultado un factor de incremento de carga ß = 1,10.

También desviándose de las especificaciones estándar, se especifica una armadura longitudinal existente para el cálculo de la resistencia al corte por punzonamiento. Esto significa que el módulo adicional ajusta automáticamente una armadura cortante tan pronto como la armadura longitudinal definida en la superficie superior de la placa no sea suficiente y ν_Rd,c < ν_Ed.

Además, la armadura longitudinal existente en el lado superior de la losa (lado opuesto a la carga) se especifica en ambas direcciones de armadura con Ø 12 - 10, lo que corresponde a un contenido de armadura de 11,31 cm²/m.

Detalles del nudo de punzonamiento para el diseño con perímetros diseñados

En este punto, nos gustaría señalar la posición de la armadura longitudinal (Ø 12 - 10). En este caso, la armadura a considerar para el cálculo debe mantener una cubierta de hormigón de c_nom = 3,5 cm. Esto se debe definir en la tabla "1.4 Armadura longitudinal" antes de realizar el cálculo. Con este propósito, la posición de la dirección 1 de la armadura se va a definir con d₁ = c_nom + d_s/s = 3,5 + 1,2/2 = 4,1 cm. El recubrimiento de hormigón en la dirección 2 da como resultado d₂ = d₁ + d_s = 5,3 cm. La definición de la cubierta de hormigón en la tabla "1.4 Armaduras longitudinales" determina la dimensión de la profundidad estática d y se debe ajustar en consecuencia antes de iniciar el cálculo.

Una vez realizado el cálculo para las entradas especificadas, los criterios de cálculo se muestran en la ventana de resultados "2.1 Cálculos de punzonamiento". Se produce una resistencia a cortante básica ν_Rd,c = 612,05 kN/m². Esto da como resultado un criterio de diseño del 110%. Por lo tanto, la resistencia al cortante por punzonamiento sin armadura al cortante por punzonamiento no es suficiente.

Desde que ν_Rd,c = 612,05 kN/m² < ν_Ed = 674,80 kN/m², se va a comprobar la resistencia a punzonamiento máxima ν_Rd,max. Según 6.4.5 (3), [2] ν_Rd,max da como resultado:
ν_Ed,u1 ≤ ν_Rd,max = 1,4 · ν_Rd,c,u1
ν_Ed,u1 = 674,80 kN/m²
ν_Rd,max = 1,4 · 612,05 kN/m² = 856,87 kN/m²
Este cálculo se mantiene con ν_Ed = 674,80 kN/m² < ν_Rd,max = 856,88 kN/m² con una razón de 79% para que el módulo comience automáticamente con el cálculo del perímetro interior y los perímetros exteriores.

Según 6.4.5 (4), ecuación 6.54, la posición para el perímetro exterior da como resultado:
u_out = ß · V_Ed / (ν_Rd,c · d)
Nota: ν_{Rd, c} para resistencia al esfuerzo cortante sin armadura por esfuerzo cortante según 6.2.2 (1)

Con esta fórmula, es posible determinar el diámetro del perímetro exterior, y de este modo la distancia I_w,a del perímetro exterior al borde la superficie de carga. De este modo, es posible determinar el "porcentaje de armadura de punzonamiento". Según 9.4.3 [1], el primer perímetro interior se puede disponer con una distancia de 0,5 d desde la superficie de carga. El último perímetro interior es 1,5 d antes del perímetro exterior. Ver también la figura 2.36 en [3].

Con estos enfoques, el módulo ahora puede determinar automáticamente el número y el espaciado de los perímetros internos requeridos. Este es también el caso en RF-PUNCH Pro según la configuración predeterminada, que siempre resulta en un criterio de cálculo de 1,00 en la tabla "2.1 Cálculo de punzonamiento" para el cálculo de la biela diagonal y el perímetro exterior.

Criterios de cálculo para el cálculo con perímetros calculados

En la ventana de resultados "2.2 Armadura de punzonamiento necesaria", se muestra la armadura longitudinal y de estribo asociada a los criterios de cálculo. Las tablas de detalles muestran, por ejemplo, la distancia de los perímetros interiores individuales (series de armadura de cortante) desde el borde de la introducción de carga.

Detailtabellen mit dokumentierter Lage der Schubbewehrung

Cálculo con los perímetros definidos

Para este ejemplo, el cálculo con la posición automatizada del perímetro interior da como resultado una distancia de 10 cm desde el borde de la aplicación de carga para la primera fila de estribos. Este valor (ver figura 05) está documentado en los detalles del resultado con I_w para cada perímetro calculado. Para el segundo perímetro interior, da como resultado l_w,2 = l_w,1 + s_r = 0,10 m + 0,14 m = 0,24 m.

En RF-PUNCH Pro, el usuario también tiene la opción de especificar la posición de los perímetros exterior e interior como opción. Para ello, active la opción "Perímetro" en la ventana de entrada "1.5 Nodos de punzonado" antes de iniciar el diseño. De esta forma, como se muestra en este ejemplo, se puede especificar el número y la posición del "perímetro interior".

Como alternativa a los dos perímetros interiores diseñados automáticamente, ahora es posible, por ejemplo, calcular con tres perímetros interiores. Aquí es posible definir el número y distancia de la superficie de carga para todo el perímetro interior I_w,1 y las distancias entre los perímetros interiores s_r.

Definición de los perímetros interiores en la tabla 1.5

Después del cálculo, la ventana de resultados "2.2 Armadura de punzonamiento necesaria" también muestra la armadura de punzonamiento y longitudinal necesaria con las secciones transversales de armadura necesarias calculadas para cada perímetro.

Gráfico de resultados con perímetros internos especificados

Si los requisitos según 9.4.3 [1] se refieren a la posición de los perímetros interiores individuales o del perímetro exterior, por ejemplo, la distancia radial s_r de los perímetros interiores entre sí ((≤ 0,75 d) o la distancia desde el último perímetro interior hasta el perímetro exterior (≤ 1,5 d) no se han cumplido, aparecerá un aviso correspondiente en la tabla de resultados "2.2 Armadura de punzonamiento necesaria". De esta forma, las entradas incorrectas se pueden identificar y corregir rápidamente.

Aplicaciones y más información

En la mayoría de los casos, el cálculo de punzonamiento con RF-PUNCH Pro se realiza de tal manera que la armadura longitudinal se incrementa hasta un grado de construcción práctico para evitar la armadura de punzonamiento en forma de estribos de cortante. Si la armadura longitudinal requerida, incluso si no se ha logrado aún la relación máxima de armadura longitudinal φ₁, ya no se puede implementar en la práctica de la construcción, RF-PUNCH Pro ofrece la posibilidad de calcular la armadura de punzonamiento necesaria automáticamente en forma de estribos de cortante (vertical o inclinado). Como alternativa a esto, el planificador también tiene la opción de exportar la carga de punzonamiento y la geometría de punzonamiento al programa de diseño Halfen HDB, en el que las tiras de pasador se pueden diseñar como una alternativa a las barras de corte.

Independientemente de esto, puede que se deba analizar la armadura de cortante ya calculada en una situación de carga modificada. Para habilitar este tipo de "nuevo cálculo" o elaborar un concepto de armadura alternativo para la planificación de armaduras, RF-PUNCH Pro ofrece las opciones ya mencionadas de "Definición de perímetros".

Respecto a esto, se hace referencia a la Sección 2.2.1.5 en el manual de RF-PUNCH Pro. Los diagramas de flujo para la comprobación de cortante con punzonamiento con armadura de cortante están documentados allí, de modo que se puedan entender los pasos individuales para el cálculo de la armadura de cortante necesaria.