ADHERENCIA Y ANCLAJE En elementos de concreto reforzado es necesario que exista adherencia entre el concreto y las barras de refuerzo, de manera que ambos materiales estén íntimamente ligados entre sí. En la figura se ilustra la diferencia en comportamiento entre un elemento con refuerzo adherido y otro en el que el refuerzo se encuentra libre dentro de la masa de concreto.
En el primer caso (figura 9.1 a) los esfuerzos en el acero varían a lo largo del elemento, ya que son prácticamente proporcionales a la magnitud del momento flexionante. En cambio, en el segundo caso el esfuerzo en el acero es constante a lo largo del claro, ya que, como las barras están libres, el elemento se comporta como un arco atirantado y no como una viga. En este caso es necesario anclar mecánicamente las barras en los extremos del elemento por medio de placas u otros dispositivos adecuados. Se mencionó que en elementos con refuerzo adherido, los esfuerzos varían a lo largo de las barras de refuerzo. Para que pueda ocurrir esta variación, es necesario que se transmitan esfuerzos del refuerzo al concreto, como puede verse si se analiza un diagrama de cuerpo libre de un tramo de una barra. Por ejemplo, en la figura 9.lc se muestra el diagrama de cuerpo libre de una porción de la barra de la figura 9.1 a. La fuerza de tensión en el extremo de la derecha es mayor que en el extremo de la izquierda, porque ahí es mayor el momento flexionante.
Para que la barra esté en equilibrio, deben existir fuerzas distribuidas en su superficie, que son originadas por esfuerzos de adherencia, u, entre el concreto y el acero. Los esfuerzos de adherencia se presentan en los elementos de concreto reforzado por dos causas: la necesidad de proporcionar anclaje adecuado para barras y la variación de fuerzas en éstas debido a la variación del momento a lo largo del elemento.
ADHERENCIA EN ANCLAJE Las barras de refuerzo deben estar ancladas en el concreto a ambos lados de la sección donde se requieran, de manera que pueda desarrollarse en ellas el esfuerzo requerido.
Para que se conserve el equilibrio, al actuar esta fuerza deberán desarrollarse esfuerzos de adherencia en la superficie de la barra. La ley de variación de estos esfuerzos a lo largo de la barra, como se apreciará en una sección posterior, es compleja, pero puede considerarse un esfuerzo uniforme promedio, u, equivalente a la variación real de la adherencia. Partiendo de consideraciones de equilibrio puede establecerse la siguiente expresión:
ADHERENCIA EN FLEXION Los esfuerzos de adherencia en flexión pueden calcularse teóricamente como se describe a continuación con referencia a la figura 9.3. Considérese una viga con momento flexionante variable (figura 9.3a) y dos secciones a-a y b-b separadas entre sí una distancia Ax. Las fuerzas que actúan en el elemento de viga de longitud Ax, si se supone que el concreto no resiste tensiones, se muestran en el diagrama de cuerpo libre de la figura 9.3b.
NATURALEZA DE LA ADHERENCIA La adherencia o resistencia al deslizamiento tiene su origen en los fenómenos siguientes: a) Adhesión de naturaleza química entre el acero y el concreto. b) Fricción entre la barra y el concreto, que se desarrolla al tender a deslizar la primera. c) Apoyo directo de las corrugaciones de las barras sobre el concreto que las rodea. En la figura 9.5 se muestra en forma simplista el mecanismo mediante el cual se transmiten fuerzas entre el concreto y las barras, cuando éstas tienen corrugaciones. Las componentes normales a las barras de las fuerzas (figura c), originan tensiones que tienden a producir agrietamientos longitudinales con configuraciones semejantes a las ilustradas en la figura 9.6.
ANCLAJE DEL REFUERZO TRANSVERSAL El refuerzo transversal requerido por fuerza cortante o torsión debe estar anclado de manera que se disponga de su capacidad máxima a medio peralte de la viga. Para un comportamiento adecuado, este refuerzo debe llegar tan cerca de las caras de compresión v, de tensión. Las barras longitudinales que se doblan para utilizarlas como refuerzo del alma, deben continuarse como refuerzo longitudinal cerca de la cara opuesta si esta zona está en tensión. Si se trata de una zona en compresión, la barra deberá prolongarse una longitud Ld, más allá del medio peralte de la viga. Las recomendaciones de las NTC-04 son semejantes. En las NTC se especifican estribos cerrados con dobleces de 135 grados en sus extremos.
TENSION DIAGONAL Hay dos tipos: Falla por cortante, cuando la grieta es diagonal y corre sólo a través de las juntas de mortero; y la Falla por tensión diagonal, cuando la grieta es casi recta, rompiendo las piezas. La mayoría de estas fallas se deben a que no se cuida el diseño en la estructura.
