Anchura previsible o admisible de las fisuras

La denominación de la anchura previsible de fisuras es un problema complejo y de naturaleza aleatoria, por entrar en fuego entre otros factores, la resistencia en tracción del hormigón, el problema se complica además de la retracción del hormigón que al ser cuartadas por la armadura pone a estas en compresión y provoca tracciones en el hormigón.

Por todo ello los cálculos en fisurasión no son nuca precisos.

Formación sistemática de fisuras

Sea la cabeza inferior de una viga compuesta por una barra se acero de sección As, envuelta por una área Ac, de hormigón adherido el esforzó que desarrolla el acero es As fs, siendo σs la tensión en la armadura.

Si sucede:

 

Donde:

= Es la resistencia en tracción del hormigón. Donde aparecerá una primera fisura, trasversal a la pieza, en la sección de menor resistencia.

Donde la cuantía geométrica es:

La condición de fisurasión sistemática es:

Aparición sucesiva de grietas

En cuanto aparece la primera fisura las tracciones que antes se repartían entre el acero y el hormigón, se transmiten ahora únicamente por el acero que cose la fisura, con ello las barras experimentan un aumento brusco de tensión y el alargamiento consistente, al que se opone la adherencia entre ambos materiales. Por este mecanismo la tensión en el hormigón, que es nula junto a la fisura, va aumentando a medida que nos alejamos de ella en tanto que la del acero disminuye ver la figura.

Fig. Aparición sucesiva de grietas

A una cierta distancia s _min. La tensión en el hormigón alcanzara, al crear la carga el valor de su resistencia a tracción fct, con lo que surgía ahí una segunda fisura. Pero si de cualquier razón, hubiese existido antes una fisura separada de la primera 2s_{min ,} la fisura en B no se habría formado ya que se abría llegado a ese punto partiendo de ambas fisuras con tensión menor de fct por lo que la separación esta comprendida entre estas, en la practica la distancia media entre fisuras viene a ser 1.8 beses la distancia mínima.

Una vez alcanzado el esquema estable de fisurasión, las fisuras progresan en anchura a medida que aumenta la carga:

 

Donde:

sm = Distancia media entre fisuras

εsm = Alargamiento medio del acero

εcm = Alargamiento medio del hormigón

Control de ancho de grietas

El código ACI menciona que el control de grietas estará de acuerdo a una adecuada distribución del esfuerzo; para lo cual indica que el acero de refuerzo en tensión, cercano a una superficie no debe exceder a:

 

Y no mayor a:

 

Donde:

c = es el recubrimiento en cm.

A_s = Área del acero en tracción

M = Es el momento bajo carga de servicio

jd = d-c/3 Es el brazo de momento interno

Las formulas anteriores han sido evaluados para un ancho de grieta 0.041 cm. por lo que se puede modificar estas formulas dadas por el ACI para otras anchos permisibles de grietas w.

 

y no mayor a:

 

Calculo del alargamiento del acero ante agrietamientos

El alargamiento del acero es el cociente entre su tensión y su modulo de elasticidad; pero como se ha visto la tensión del, acero no es constante: alcanzara su valor máximo entre los labios de la fisura y disminuye después por efecto de la colaboración del hormigón figura por consiguiente el valor medio del alargamiento responde a una expresión del tipo:

 

 

(mm)

Fig. Ancho máximo de grietas a nivel de refuerzo

Consideraciones básicas del hormigón

Los elementos que más influyen en la durabilidad del hormigón armado son el agua y el mecanismo de transporte a través de los poros y fisuras, de gases, agua y agentes agresivos disueltos.

Los poros de hormigón se ubican en la pasta de cemento que constituye los distintos granos de árido, y en términos generales se pueden clasificarse en microporos, poros apilares y macroporos. Los primeros también denominados poros de gel tienen un radio medio de orden de una centésima de micra y no influyen prácticamente a la durabilidad, en cambio los poros apilares (cuyo radio medio es del orden de una milésima de milímetro), y sobre todo los macroporos (cuyo radio medio de orden de un milímetro), influye en la durabilidad de forma decisiva.

La durabilidad de hormigón viene a menudo determinada por la velocidad de la que se descompone, como resultado de una reacción química, para que esta tenga lugar es necesario que las sustancias agresivas (iones y moléculas, normalmente provenientes del ambiente exterior), se trasladen por la red de poros del hormigón hasta encontrar la sustancia reactiva en el hormigón, si no hay transporte no hay reacción.

La degradación del hormigón depende por tanto de que sea posible o no el transporte por su interior de gases y agua con sustancias agresivas. El aumento de la humedad ambiente produce un llenado de agua de poros mayores, lo que produce el espacio disponible para la difusión de los gases. Por consiguiente ambos factores (difusión de agua y difusión de los gases), se contraponen entre si hasta tal punto que en hormigones saturados de agua la difusión de los gases (oxigeno, dióxido de carbono, etc.), se reduce a valores despreciables.

Por tanto cuando se moja la superficie de hormigón a causa de la lluvia o de salpicaduras, las sustancias disueltas en agua son transportadas por el agua y la difusión de los gases esta prácticamente impedida, pero al cesar el transporte de agua la difusión de los gases comienza a fugar otra vez un papel dominante. Por ello las zonas de hormigón sometidos a ciclos de humedad, sequedad son muy vulnerables desde el punto de vista de la durabilidad.

Fig. Factores influyentes en la estructura