Hasta el momento de fisuración, las secciones involucradas en la resistencia a flexión de la estructura, serán las secciones brutas de las mismas. Pero, a partir de este valor, en aquellas zonas de flexión negativa, la losa superior se irá agrietando, y conformemente estas fisuras se hagan más profundas su aportación resistente irá menguando hasta que no sea considerada en el cálculo.
A partir de este momento la inercia de cálculo será el de la sección fisurada, y la posición de la fibra neutra bajará ostensiblemente, hasta los 200 mm de la fibra inferior en el caso de la viga CCG y hasta los 120 mm en el caso de la viga con doble acción mixta.
Este dato es importante. La presencia de doble acción mixta provoca una menor altura de la posición de la fibra neutra en zonas de momento negativo, con lo que habrá menor parte de chapa metálica de alma que sufra compresiones, y por tanto tenga peligro de abolladura.
En las siguientes gráficas se representa la deformación de las secciones transversales del apoyo intermedio ante los siguientes escalones de carga:
17 | I I I 1,0 · = 260 1,4 · = 364 1,7 · = 442 2,0 · = 520 800 1.000
Fuente: estudio de Chen Xu “et. al.” [5]
Las chapas que conforman los modelos ensayados tienen distintos valores de límite elástico y tensión última, según el ancho de chapa y otro factores, como se muestra en la siguiente tabla:
18 | I I I Pero aún así, se tomará la deformación de ±1.742 como la deformación correspondiente al escalón de cedencia de la sección metálica, aunque no sea realmente lo que ocurra en cada chapa. Después de haber estudiado los resultados del ensayo en profundidad, asumo que los diagramas no dan mayores valores de la deformación a partir de los ±1.742 ya que las galgas extensométricas no tienen mayor rango de medida, ya que de otro modo no se cumpliría la hipótesis de Navier, y las fibras que llegasen al régimen plástico no se seguirían deformando.
Del estudio de los diagramas se ve claramente como la sección de apoyo de la viga CCG forma una rótula plástica al cargar los centros de vano con sendas cargas de 800 kN. En los distintos escalones de carga representados en el gráfico, se refleja claramente como ante la carga de 260 kN la sección trabaja en régimen elástico, pero a partir de los siguientes escalones de carga, va entrando en régimen elasto-plástico, siendo las fibras traccionadas las primeras en llegar al escalón de cedencia.
En todo caso, en el modelo CCG, la sección centro de vano forma una rótula plástica, esto es porque la rigidización de las chapas de ala inferior y almas, permite que la sección sea, por lo menos, clase 2. No será clase 1, ya que poco después de estos valores, al llegar a 1.000 kN la sección colapsará por abolladura, lo cual indica que su capacidad de rotación no es todo lo necesaria para permitir la formación de nuevas rótulas plásticas en la sección de centro de vano.
Hay otro detalle en la formación de la rótula plástica, y es una ligera bajada de la posición de la fibra neutra. Esto pasará igualmente en el modelo DCG.
Estudiando el diagrama carga-deformación del modelo DCG en la sección de apoyo, resulta evidente que la posición relativa de la fibra neutra, en estas fases de carga, será mucho menor que en el modelo CCG, por incluirse la losa de hormigón de fondo.
Por otra parte, en el desarrollo de las fases de carga, el estudio de la deformabilidad de las fibras, la sección da respuesta estructural hasta la carga última aplicada, de 1.000 kN, pero no desarrolla rótula plástica, sino que su fallo se debe a la rotura de la losa superior al tener que aguantar excesivas tracciones los refuerzos embebidos en ella.
El régimen elástico se mantiene hasta la aplicación de la carga de 2,0 · = 520, ya que el diagrama de deformaciones no alcanza el valor de plastificación, pero a partir de este momento, las fibras superiores empiezan fluir lo cual indica que han superado su límite elástico.
Pero no deja de ser llamativo, un cambio brusco de la posición de la fibra neutra entre las cargas de 800 kN y 1.000 kN. La posición de esta pasa de estar a 85mm de la
19 | I I I fibra inferior (con lo cual toda la losa inferior trabajaba a compresión y por tanto no existía fisuración) a situarse a sólo 58mm de la fibra inferior, con lo cual, la losa inferior sufrirá tracciones, se fisurará, el momento de inercia resistente se verá reducido y los refuerzos longitudinales de la losa inferior, trabajarán a tracción.
A los 1.000 kN, la estructura colapsa pero sin haber formado las rótulas plásticas necesarias para una rotura completamente dúctil. No obstante, las secciones alcanzan el régimen elasto-plástico, pero no desarrollan toda su capacidad. Bajo mi punto de vista, creo que estos resultados son reveladores a la hora de diseñar la doble acción mixta de una estructura mixta. La viga debería haber sido diseñada de otra manera, bien colocando más refuerzos en la losa superior, o con un mayor canto de la chapa de alma, de modo que la losa inferior se mantuviera solicitada a compresión y no se redujera la capacidad resistente de la sección.
Por tanto, el diseño de la doble acción mixta debe de ser cuidadoso, este ensayo nos sirve como ejemplo de un mal diseño, donde el colapso se produce por una rotura frágil al bajar la fibra neutra elasto-plástica hasta la losa de hormigón inferior. En caso de que esto llegue a ocurrir, la estructura deja de trabajar del modo en que fue concebida primeramente, con la idea de disponer una losa inferior en las zonas de la viga sensibles de inestabilizarse por abolladura, debido a la aparición de tensiones de compresión. Este aspecto estructural, negativo, de las estructuras mixtas con doble acción mixta, puede derivar en la aparición de una rotura frágil, que colapse la estructura.