Flujo plástico en estructuras de concreto reforzado

Abstract

El presente reporte se enfoca al comportamiento de estructuras de concreto reforzado sometidas a cargas mantenidas constantes en el tiempo. Se presenta un procedimiento que combina el comportamiento lineal a corto tiempo del concreto con funciones lineales y no lineales de flujo plástico en el análisis de pórticos planos. El flujo plástico produce redistribución de esfuerzos y deformaciones en el tiempo en una sección transversal de concreto reforzado. En el caso de estructuras indeterminadas estáticamente, esta redistribución produce una variación en los diagramas de fuerzas finales. También, el flujo plástico relaja los esfuerzos inducidos por el movimiento de un apoyo con el tiempo como se muestra más adelante. Pero, en estructuras comunes el flujo plástico está más relacionado al control de deflexiones. Por tal razón, se analizaron algunas estructuras típicas usando un método simplificado y paso a paso propuesto por Ghali & Favre. Los resultados muestran que no hay un cambio significante en los diagramas de fuerzas de las estructuras en cuestión. Sin embargo, se aprecia que la deflexión en la sección central de una viga simple se incrementa hasta 4 veces en 5 años. Además, estas deflexiones se compararon con las obtenidas con fórmulas propuestas por el Instituto Americano de Concreto (ACI) y por el Comité Europeo de Concreto (CEB), encontrándose resultados del mismo orden de magnitud. Como resultado, se encontró que la formula de Branson es más exacta, aunque solo toma en cuenta la cuantía en compresión. Otros estudios numéricos muestran que columnas con cuantías mínimas iguales a 1% podría producirse la fluencia del acero bajo esfuerzos elevados y que columnas con cuantías tan altas como 6%, los esfuerzos llevados por el acero se incrementan aproximadamente en un 80% en 30 años, mientras los esfuerzos en compresión del concreto se reducen en un 40% para columnas bajo compresión pura y 50% para vigas sometidas a momento flexionante o a una acción combinada.

The present report focuses on the behaviour of reinforced concrete structures under loads maintained constant in time. A procedurefor combining linear short-time behaviour of concrete with nonlinear and linear creep functions is presented for analyzing plane frame structures. Creep produces stresses and strains redistribution over time in a reinforced concrete cross- section. In the case of statically indeterminate structures, this redistribution produces a variation in the final force diagrams. Also, creep relaxes induced stresses by a movement of a support with time as it is shown later. In common structures, creep is more related to the control of deflexions, however. For that reason, some typical structures were analyzed by using a simplified and step-step methodproposed by Ghali & Favre. The results show that there is not significance change in the final forcé diagrams of the structures in question. Nevertheless, it is appreciated that the deflexión in the middle section of a simple beam increases up to 4 times in 5 years. Meanwhile, these deflexions were compared with those obtained with formulas supported by American Concrete Institute (ACI) and Committee European of Concrete (CEB) finding results of the same order of magnitude. As a result, Branson formula was found to be more accurate although it simply considers Steel ralio in compression. Other numerical sludies show that columns with Steel mínimum ratio equal to 1% could achieve fluency of Steel under high stresses and that columns with Steel ratios as high as 6%, the stresses carried by Steel increases approximately 80% in 30 years whi'le concrete compressive stresses reduces approximately 40% for columns under puré compression and 50% for beams subjected to bending moment or to a combined action.