Modificación de la rigidez del hormigón en RFEM según ACI 318-14 y CSA A23.3-14

Artículo técnico

Según la secc. 6.6.3.1.1 y secc. 10.14.1.2 de ACI 318-14 y CSA A23.3-14, respectivamente, RFEM tiene en cuenta la reducción de la rigidez de la barra y superficie de forma eficaz para varios tipos de elementos. Los tipos de selección disponibles incluyen muros fisurados y sin fisurar, placas planas y losas, vigas y pilares. Los factores de multiplicación disponibles dentro del programa se toman directamente de la tabla 6.6.3.1.1(a) y de la tabla 10.14.1.2.

Rigidez reducida según ACI 318 y CSA A23.3

En referencia a la secc. 6.6.3.1.1 y secc. 10.14.1.2, se admite el área de la sección bruta Ag y el momento de inercia Ig para el análisis elástico con los coeficientes de carga factorizados aplicados. La determinación de los niveles de carga factorizados se realiza utilizando la tabla 6.6.3.1.1(a) de ACI 318-14 [1] y la tabla que se encuentra bajo la secc. 10.14.1.2 en ACI CSA A.3.3-14 [2], donde se tiene en cuenta el tipo de elemento y su condición. Los factores multiplicadores reducen el momento de inercia mientras que el área de la sección bruta se mantiene constante. Estos factores se aplicaron de forma conservadora por las diversas normas de hormigón para tener en cuenta la pérdida de sección debida a la fisuración del hormigón.

Según ACI 318-14 secc. 6.6.3.1.1, el momento de inercia y el área bruta de barras/superficies se deben calcular según las tablas 6.6.3.1.1 (a) o 6.6.3.1.1 (b), a menos que se necesite un análisis más riguroso. Del mismo modo, CSA A23.3-14 enumera una tabla que incluye los factores multiplicadores correspondientes aplicados a cada momento de inercia.

Las diferentes condiciones como "fisurada" y "sin fisurar" sólo afectan a elementos de hormigón clasificados como "muro". Al calcular el momento y cortante para un muro fisurado, se aplica un factor de 0,70 al momento bruto de inercia Ig. Si se indica que el muro se fisura, en base al módulo de ruptura, el momento de inercia se calcula como 0.35Ig para análisis posteriores.

A diferencia de los muros, al analizar otros elementos como pilares, vigas, placas planas y losas planas, los momentos de inercia no cambian en base a las hipótesis de fisura o sin fisura. El valor reducido se basa en un único factor de reducción enumerado a continuación.

Pilares: Ig = 0,70Ig
Vigas: Ig = 0,35Ig
Placas y losas planas: Ig = 0,25Ig

Para todos los elementos de hormigón, incluyendo los muros, se aplica un factor de 1,0 al área de sección bruta Ag. Por lo tanto, el área bruta de la sección de hormigón permanece sin cambios. Respecto a ACI 318-14, los valores del momento de inercia tomados de MacGregor y Hage (1977) [3] se multiplican por un factor de reducción de la rigidez de φk = 0,875 a partir de R6.6.4.5.2. Por ejemplo, el momento de inercia se puede calcular como tal:

0,875(0,80Ig) = 0,70Ig

Adopción de RFEM

RFEM permite al usuario modificar a la perfección la rigidez a flexión o axial de cualquier barra o superficie de hormigón que se considere para el análisis y el cálculo. Los tipos de componentes se pueden configurar para cada elemento en las opciones "Modificar rigidez" dentro del programa.

Al hacer clic dos veces en una o varias barras/superficies, se abre el cuadro de diálogo "Editar barra/superficie". Dentro de esta ventana, las opciones de rigidez modificadas se encuentran en la pestaña "Modificar rigidez". Aquí el usuario tiene la opción de seleccionar múltiples "Tipo de definición" como ACI 318-14 Tabla 6.6.3.1.1 (a) y CSA A23.3-14 Tabla 10.14.1.2. Las figuras 01 y 02 muestran las normas mencionadas anteriormente y sus factores relacionados con las reducciones de rigidez directamente de ACI 318-14 y CSA A23.3-14.

Figura 02 - Selección del tipo de definición para la modificación de la rigidez del hormigón según CSA A23.3-14

Figura 01 - Selección del tipo de definición para la modificación de la rigidez del hormigón según ACI 318-14

Palabras clave

Rigidez Barra Superficie Pilar Reducción

Referencia

[1]   ACI 318-14, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary
[2]   CSA A23.3-14, Design of Concrete Structures
[3]   MacGregor, J. G.; Hage, S. E.: Stability Analysis and Design of Concrete Frames, Journal of the Structural Division 10, Pages 1963 - 1970. 1977

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