La comprobación
a punzonamiento es similar a la realizada para el cortante en vigas.
En este caso el ancho de la pieza no es el ancho de la viga, sino un perímetro
(perímetro crítico) equidistante al contorno del área cargada o del soporte a
una distancia 2d de esta, siendo d el canto útil de la losa. El canto útil de
la losa d se calcula como la semisuma de los cantos útiles correspondientes a
las armaduras en dos direcciones ortogonales.
No será necesaria armadura de punzonamiento
si se verifica que la tensión actuante en el perímetro crítico es menor que la
resistencia del hormigón. Esta resistencia viene dada por la siguiente fórmula:
β es un coeficiente para tener en cuenta la
interacción del momento con el cortante. El EC-2 da unos valores utilizables si
la estabilidad lateral no depende del efecto pórtico dado por la unión
losa-columna (véase la zona de cálculo más adelante).
En el caso de zapatas, VEd puede reducirse descontando
la fuerza neta vertical que actúa en el interior del perímetro crítico. Dicha
fuerza es igual a la fuerza ejercida por la presión del terreno menos el peso
propio del elemento de cimentación, dentro del perímetro crítico.
En cualquier caso debe comprobarse que el esfuerzo máximo
de punzonamiento cumple la limitación:
Siendo el esfuerzo máximo de punzonamiento:
Esta limitación corresponde a la máxima resistencia a
punzonamiento del hormigón en el perímetro de la zona cargada u0 (perímetro
de la columna) que es distinto al perímetro crítico explicado anteriormente,
situado a 2d de la columna.
Cuando el esfuerzo máximo es mayor que la resistencia
máxima se debe cambiar la geometría de la columna (añadiendo una transición
del pilar a la losa agrandando gradualmente la cabeza para aumentar el perímetro).
En el caso de que falle la tensión en el perímetro crítico se debe añadir refuerzo de
punzonamiento.
Refuerzo de punzonamiento
La resistencia del hormigón armado con refuerzo de punzonamiento
viene dada por:
Desglosemos esta fórmula:
El primer término 0.75*VRdc corresponde a la resistencia
del hormigón sin armadura de punzonamiento reducida por un 0.75.
El segundo sumando corresponde a la aportación de la armadura. La primera parte (1.5*d*Asw/Sr)
corresponde a la cantidad de acero disponible en torno a nuestra columna en una zona de 1.5d de
ancho. Esto es semejante a la cantidad de cercos verticales que se encuentran dentro de la biela
comprimida en una viga (por buscar una analogía con el modelo de bielas y tirantes).
Se multiplica por la resistencia efectiva del acero
(Fywd,ef=250+0.25d en MPa) para obtener términos de fuerza, y se divide entre
el perímetro*d para convertirlo a tensiones (mismas unidades que VRd,c).
Por otro lado, se define el perímetro Uout, que es el perímetro donde
el hormigón es capaz de resistir por sí solo los esfuerzos, sin armado, por lo
que el armado se debe disponer hasta estar a una distancia k.d (k=1.5) de dicho
perímetro. El primer perímetro de refuerzo se debe poner a menos de 0.5d de la zona cargada y la
separación entre perímetros debe ser menor de 0.75d como indica la siguiente figura:
Constructivamente la armadura de refuerzo vertical se puede elaborar mediante cercos,
horquillas o barras dobladas. En mercado el hay otras soluciones prefabricadas específicas para este tipo de refuerzos como los que se muestra a continuación:
