El cono de hormigón es uno de los modos de falla de los anclajes en hormigón , cargado por una fuerza de tracción . La falla se rige por el crecimiento de grietas en el concreto, que forma una forma de cono típica que tiene el eje del ancla como eje de revolución .
Modelos mecánicos
ACI 349-85
Bajo carga de tensión, la superficie de falla del cono de concreto tiene una inclinación de 45 °. Entonces se supone una distribución constante de tensiones de tracción. La carga de rotura del cono de hormigónde un solo anclaje en hormigón no fisurado que no se ve afectado por influencias de borde o conos superpuestos de anclajes vecinos viene dada por: [2]
Dónde:
- resistencia a la tracción del hormigón
- Área proyectada del cono
Enfoque CCD (diseño de capacidad de hormigón) para la fijación al hormigón
Bajo carga de tracción, la capacidad de hormigón de un solo anclaje se calcula asumiendo una inclinación entre la superficie de falla y la superficie del elemento de hormigón de aproximadamente 35 °. La carga de rotura del cono de hormigónde un solo anclaje en hormigón no fisurado que no se ve afectado por influencias de borde o conos superpuestos de anclajes vecinos viene dada por: [2]
,
Dónde:
- 13,5 para sujetadores post-instalados, 15,5 para sujetadores moldeados en el sitio
- Resistencia a la compresión del hormigón medida en cubos [MPa]
- Profundidad de empotramiento del ancla [mm]
El modelo se basa en la teoría de la mecánica de la fractura y tiene en cuenta el efecto de tamaño , particularmente para el factor que se diferencia de esperado del primer modelo. En el caso de falla por tracción del concreto con un tamaño de miembro creciente, la carga de falla aumenta menos que la superficie de falla disponible; eso significa que la tensión nominal en el momento de la falla (carga máxima dividida por el área de falla) disminuye. [3]
Los códigos actuales tienen en cuenta una reducción de la capacidad teórica del cono de hormigón considerando: (i) la presencia de aristas; (ii) los conos superpuestos debido al efecto de grupo; (iii) la presencia de una excentricidad de la carga de tracción. [4]
Diferencia entre modelos
Las cargas de rotura por tensión predichas por el método CCD se ajustan a los resultados experimentales en una amplia gama de profundidades de empotramiento (por ejemplo, 100 - 600 mm). [2] La capacidad de carga del ancla proporcionada por ACI 349 no considera el efecto de tamaño , por lo que se obtiene un valor subestimado para la capacidad de carga para grandes profundidades de empotramiento. [2]
Influencia del tamaño de la cabeza
Para un tamaño de cabeza grande, la presión del cojinete en la zona del cojinete disminuye. Se observa un aumento de la capacidad de carga del ancla. Se propusieron diferentes factores de modificación en la literatura técnica. [5] [6]
Hormigón agrietado y sin fisuras
Los anclajes muestran experimentalmente una menor capacidad de carga cuando se instalan en un miembro de hormigón fisurado. La reducción es de hasta un 40% con respecto a la condición no fisurada, dependiendo del ancho de la fisura . [7] La reducción se debe a la imposibilidad de transferir tensiones normales y tangenciales en el plano de la fisura.
Referencias
- ^ a b Cook, Ronald; Doerr, GT; Klingner, RE (2010). Guía de diseño para conexiones de acero a hormigón . Universidad de Texas Austin.
- ^ a b c d Fuchs, Werner; Eligehausen, Rolf (1995). "Enfoque de diseño de capacidad de hormigón (CCD) para la fijación al hormigón". Revista estructural ACI . 109 (enero): 1–4. ISSN 0889-3241 .
- ^ Ožbolt, Joško; Eligehausen, Rolf; Reinhardt, Hans-Wolf (1999). "Efecto de tamaño sobre la carga de extracción del cono de hormigón". Revista Internacional de Fracturas . 95 : 391–404. ISSN 0376-9429 .
- ^ ACI (2004). "Guía ACI 349.2 para el método de diseño de capacidad de concreto (CCD) - Ejemplos de diseño de empotramiento". Concreto (Ccd): 1–77.
- ^ Ožbolt, Joško; Eligehausen, Rolf; Periškić, G .; Mayer, U. (2007). "Análisis 3D FE de pernos de anclaje con grandes profundidades de empotramiento". Ingeniería Mecánica de Fracturas . 74 (1-2): 168-178. doi : 10.1016 / j.engfracmech.2006.01.019 . ISSN 0013-7944 .
- ^ Nilforoush, R .; Nilsson, M .; Elfgren, L .; Ožbolt, J .; Hofmann, J .; Eligehausen, R. (2017). "Capacidad de tracción de los pernos de anclaje en hormigón no fisurado: Influencia del espesor del miembro y tamaño de la cabeza del ancla". Revista estructural ACI . 114 (6): 1519-1530. doi : 10.14359 / 51689503 . ISSN 0889-3241 .
- ^ Mallèe, Rainer; Eligehausen, Rolf; Silva, John F (2006). Anclajes en estructuras de hormigón . Ernst & Shon. ISBN 978-3433011430.