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plano limite para asegurar la ductilidad

Pregunta planteada en el curso Curso de Hormigón armado: Números Gordos
Algunos autores distinguen entre estructuras isostáticas e hiperestáticas a la hora de determinar el plano límite. Para las primeras determinan una posición de la fibra neutra de 0,617d, es decir, el plano limite entre los dominios 3 y 4. 
Para las hiperestáticas indican que el calculo elástico de esfuerzos solo es válido si se garantiza una cierta ductilidad por lo que la fibra neutra la fijan en 0,45d, es decir, plastifican el acero un poco más.
Creeis que ello es correcto es excesivo

6 respuestas

Hola Miquel, creo que se tiene que diferenciar la ductilidad seccional de la estructural (mecanismo de ruina).

Si la estructura es isostática, el mecanismo cinemático de ruina se alcanza en el instante en el que la peor sección de la estructura alcanza el momento de rotura, se forma una rótula. Por lo tanto, la ductilidad estructural depende de la seccional. Si acordamos que el momento de plastificación y rotura de la sección son prácticamente el mismo, podemos concluir que dotar de ductilidad seccional en una estructura isóstatica no aporta nada. No existe redundancia y no se pueden redistribuir esfuerzos, no existe capacidad adicional de toma de carga luego de la carga que agota la primera sección. Por lo tanto, nos vamos al plano límite para economizar el dimensionamiento, 0.617d.

Si la estructura es hiperestática,existe capacidad de redistribución a nivel estructura ya que la formación de la primera rótula no la convierte en un mecanismo. Se requiere, por tanto suficiente capacidad de giro relativo de las rótulas plásticas que se tiene que garantizar con suficiente ductilidad seccional. Por lo tanto forzamos a un plano con fibra neutra alta o por lo menos lo suficientemente alta. Por ello concluimos 0.45d . En este otro post, hemos comentado sobre este tema y sobre ese número.

https://ingenio.xyz/preguntas/20190814-masterclass-ductilidad-prof-fibra-neutra

Saludos,
Manuel

Pues entonces,  para estructuras hiperestáticas el momento limite no es el que dicen en el curso 0,372U0d sino 0,295U0d por lo que deberemos poner armadura de compresión para momentos mucho menores. Por tanto, no entiendo porque en la sección 1 del curso se dice que el momento limite es 0,372 y luego resulta que no vale para asegurar la ductilidad en estructuras hiperestáticas y eso no se menciona. Me lo podéis aclarar por favor?
El momento límite (máximo momento que aguanta la sección de un canto dado, sin armadura de compresión y sin malgastar acero) es inequívoco a la sección y se caracteriza por ser el momento con plano de rotura por el hormigón y acero plastificado a su límite elástico. Osea a 0.617d de profundidad. Este momento además se caracteriza por llevar asociada poca ductilidad.

Si tienes una estructura hiperestática y quieres aplicar redistribución de esfuerzos luego del cálculo elástico tienes que tener una ductilidad superior a la que ofrece el momento límite. Si dejamos fijado el canto, esto lo puedes coneguir poniendo menos armadura que la necesaria para el momento límite y consecuentemente resistiendo un momento inferior o poniendo armadura de compresión. El objetivo es subir el plano de rotura a < 0.45d. Pero ese plano de rotura creo que no se suele llamar en la jerga habitual plano límite, vamos creo. 

Saludos, Manuel 





 



  
Juan Carlos Arroyo Profesor ExpertoActivo 13 jun 20
Hola Miquel:

Manuel lo explica bien.  
Quizás se siembra confusión por la elección del nombre que se le puede dar al momento flector, limite o frontera o... que se elige para "parar" la fibra neutra. 

El concepto es el siguiente y perdona la chanza: 
Elige una posición de la fibra neutra, llámala "x paco" ;))
Hay un momento que responde exactamente a esa posición de la fibra neutra, "M paco", es decir, disponiendo solo armadura de tracción, si se aplica "M paco" a la sección, la fibra neutra de rotura es "x paco"
Si con esa sección quiero resistir un momento de diseño mayor a "M paco" lo que hay que hacer es que, para el incremento desde M paco hasta el momento de diseño, hay que poner armadura simétrica (en tracción y en compresión), es decir, no se moviliza más hormigón, es decir, la fibra neutra para momento de diseño será "x paco" para momentos mayores.

Como criterio de diseño se puede elegir cualquier "M paco", pero nunca mayor que el "momento límite" pues si superas el momento límite con la estrategia de disponer armadura solo armadura de tracción, no te arriendo las ganancias.

Por qué es bueno elegir fibras neutras más pequeñas que la fibra "x límite= 0,617d", pues porque la curvatura última de la sección va a ser mayor y por lo tanto va a tener más capacidad de giro en ELU.

Como corolario, yo no he querido decir que en hiperestáticas hay que usar un momento límite diferente, pues el momento límite es un invariante de la sección. Se puede armar una hiperstática con el "momento límite" y su ley de flectores de rotura será la ley elástica.
Lo que he querido decir, y a lo mejor no lo he dicho bien, es que en hiperestáticas, si quieres redistribuir, tienes que asegurarte una capacidad de giro razonable y eso no lo proporcionas en la sección que quieres que gire si la estás dimensionando para que rompa por la fibra límite 0,617 d.

Como bien dice Manuel, en isostáticas, es menos importante pues la capacidad de giro en ELU solo va a mejorar la capacidad de aviso porque la flecha de rotura será mayor. 
En hiperestáticas es más importante porque la capacidad de giro plástico permite redistribuir y optimizar el armado, aprovechándote de las ventajas de trasladar esfuerzos a secciones menos solicitadas.

Si tienes cualquier comentario, no dudes en seguir el hilo 
Un saludo cordial

 
Gracias Juan Carlos. Mi error viene de confundir el momento frontera con el momento límite.
En la práctica, que fibra neutra eliges si quieres redistribuir, digamos un 15%. Yo he encontrado unos apuntes que la situan en 0,45d para asegurar la ductilidad.
Juan Carlos Arroyo Profesor ExpertoActivo 13 jun 20
Hola Miquel:
Te adjunto una imagen de la EHE, art 21. image.png 114.51 KBUn saludo

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Miquel Muntaner Font
arquitecto
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