De la evidencia experimental al modelo mecánico y ecuaciones de diseño: La CSCT para el diseño a cortante

Resumen

Desde los inicios del hormigón estructural hasta la fecha se han dedicado muchos esfuerzos de investigación a la cuestión del diseño a cortante de elementos sin armadura transversal. Esto ha permitido una serie de avances notables en la comprensión del fenómeno, que en la actualidad se admite como dependiente de un número de mecanismos de transferencia de cortante en el hormigón fisurado, tales como el engranamiento entre los áridos, relacionado con la abertura de fisura y su deslizamiento, la capacidad remanente a tracción del hormigón tras la fisuración, el efecto pasador de las armaduras y la inclinación de la biela comprimida.
En los últimos años, equipos independientes de investigadores han confirmado esto a través de medidas detalladas llevadas a cabo con Correlación de Imagen Digital (Digital Image Correlation) sobre los ensayos realizados, y mediante la integración de las leyes constitutivas que gobiernan la transferencia del cortante. De acuerdo a la realidad física contemplada, se han desarrollado teorías claras y basadas en la ciencia permitiendo a los investigadores, por un lado replicar la respuesta ante el cortante de una manera realista, y por el otro llevar a cabo predicciones más exactas sobre la capacidad resistente de los elementos.
Una de estas teorías, cimentada en datos experimentales y respaldada por la modelización mecánica, es la Teoría de la Fisura Crítica de Cortante (Critical Shear Crack Theory, CSCT por sus siglas en inglés). En este artículo, se reseñan las leyes fundamentales de la teoría, y se relacionan con la respuesta experimental de vigas sometidas a cortante. Basándose en estos principios, se presenta un modelo físico-mecánico con objeto de implementar los conceptos básicos del CSCT. En función de estos resultados, se justifica la pertinencia de definir un criterio para evaluar los fallos de cortante, que se pueda formular de una manera simplificada y adecuada para el diseño. El objetivo de este criterio es conducir a expresiones de diseño coherentes,
lo suficientemente simples como para ser utilizadas en la práctica.
Es especialmente interesante mencionar que el fundamento mecánico del modelo permite reproducir naturalmente fenómenos físicos, tales como los efectos debidos a la deformación del acero pasivo o el efecto de escala, que pueden ser evaluados de una forma exacta teniendo en cuenta la respuesta no lineal de un elemento de hormigón armado posiblemente fisurado. Este planteamiento es coherente con la física subyacente y es considerablemente más general que los llevados a cabo en el pasado, donde las fórmulas empíricas se corregían con un término debido al efecto de escala, para considerar este fenómeno (teniendo como consecuencia que la fórmula no fuera necesariamente consistente o válida fuera de sus rangos de calibración). En base a la evidencia referida, este artículo responde de una manera científica, detallada y transparente a las críticas realizadas por A. A.Dönmez and Z. P. Bažant en relación a las hipótesis de CSCT.