El esfuerzo rasante. Conexión en los refuerzos de forjados

El esfuerzo rasante. Conexión en los refuerzos de forjados

Una mala costumbre que ya hemos comentado en ocasiones es pretender reforzar un forjado de viguetas de madera o de acero por la simple adición de una capa de hormigón por encima, sin más.

Como explicamos en los artículo Refuerzo de forjados de madera I y II es indispensable que esa capa de hormigón añadida esté conectada firmemente a las viguetas existentes. En caso contrario, no vale para nada más que añadir carga muerta a un forjado que, si necesitaba ser reforzado, lejos de conseguirlo, se sobrecarga y se debilita más todavía.

Pero nunca hemos entrado en la razón mecánica de los conectores que se han de colocar, en general a través de tornillos en madera y de conexiones soldadas en acero. La razón reside en un esfuerzo interno ligado a la flexión llamado rasante, que tiene en cuenta el efecto combinado del momento flector y del cortante. Este esfuerzo rasante, prescindiendo de formulaciones mecánicas, es fácil de ver del siguiente modo.

El esfuerzo rasante. Conexión en los refuerzos de forjados

Supongamos una viga o forjado actuando a flexión, y formados por distintas capas de material (todo el mismo o distinto en cada capa, da igual), pero colocadas una encima de otra sin conexión alguna. En tal caso, todas las capas se deformarán igual y deslizarán unas encima de otras, de modo que en los extremos del vano sucederán corrimientos de unas capas respecto a otras bastante notables. Entonces, todas las capas trabajan aisladas y cada una aporta su capacidad con independencia de las demás, al no estar ligadas entre sí. En la superficie horizontal entre capas hay deslizamientos relativos de una respecto a otra y no hay ninguna tensión paralela a la superficie que las ligue.

El esfuerzo rasante. Conexión en los refuerzos de forjados

Sin embargo, si ligamos unas capas con otras, se obligará a que las juntas horizontales de separación entre capas se deformen arrastrando cada capa a la adyacente. Es decir, estamos corrigiendo a base de un cierto esfuerzo el que una capa pueda deslizar sobre la contigua. Así hacemos que en los extremos del vano ya no queden los corrimientos anteriores, sino que todas las capas se deformen al unísono sin separarse. Pues ese esfuerzo que las mantiene ligadas y obliga a trabajar a todas las capas conjuntamente es el esfuerzo rasante, que es una tensión tangencial horizontal que se desarrolla en la junta entre capas. Cuanto menores sean el cortante y el momento flector, menor será esa tensión tangencial.

El esfuerzo rasante. Conexión en los refuerzos de forjados

Lo malo es que el esfuerzo rasante -la tensión tangencial sumada en todo el ancho de la pieza- suele ser muy alta. Y por lo tanto los materiales por sí mismos en las juntas lo puedan resistir. Ello obliga a disponer algún elemento de ligazón para transmitir por la junta el esfuerzo rasante que las une. Son los llamados conectores -o también conectadores- que insertos en dos capas sucesivas cada cierta distancia, son capaces de hacer de elemento transmisor del rasante de una capa a otra.

El esfuerzo rasante. Conexión en los refuerzos de forjados

Para las uniones entre madera y hormigón suelen emplearse tornillos -los llamados barraqueros- atornillados en la madera y embebidos en el hormigón. Su definición más técnica es tornillos de la serie DIN 571, con aceros de distinta calidad. Estos trabajan como ménsulas empotradas en las distintas capas de material.

El esfuerzo rasante. Conexión en los refuerzos de forjados

En uniones de madera con madera hay veces que la tensión tangencial es baja y la simple cola de carpintería basta para mantener la unión. Cuando no sucede así, se emplean conectores de acero de distintos tipos (tornillos, pasadores, pernos,…) para resistir el esfuerzo rasante. En uniones entre acero y hormigón es común emplear conectores mecánicos -de chapa plegada en forma de L- colocados mediante disparos de pólvora contra el acero, o soldados a este mismo si son del tipo perno de acero embebido en el hormigón. La separación y cantidad de estos tornillos o conectores dependen ya del cálculo preciso del esfuerzo rasante a lo largo de la pieza.

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