En el diseño de estructuras de hormigón armado, una de las decisiones más importantes es cuánta armadura colocar y cómo distribuirla. No se trata solo de "añadir varillas por si acaso", sino de encontrar un equilibrio preciso entre el hormigón, que resiste la compresión, y el acero, que asume la tracción. Ese equilibrio garantiza seguridad, economía y, sobre todo, un comportamiento estructural predecible y seguro.
El papel de las deformaciones: el diagrama de pivotes
Cuando una viga o losa de hormigón armado se somete a flexión, sus fibras superiores se comprimen y las inferiores se alargan. En medio, existe una línea neutra donde la deformación es nula. Si representamos las deformaciones del acero y del hormigón en distintos puntos de la sección, obtenemos un diagrama lineal que nos dice mucho sobre cómo trabaja la estructura.
Jiménez Montoya, en su clásico libro Hormigón Armado, denomina a este gráfico el diagrama de pivotes, porque a medida que el eje neutro cambia de posición dentro de la sección, la recta de deformaciones "gira" o "pivotea" sobre un punto fijo. Cada posición del eje neutro representa una forma distinta en que el material responde a la carga.
Los cinco dominios de deformación
I Dominio I – Tracción simple
Solo trabaja el acero a tracción; el hormigón está totalmente fisurado. No se usa en flexión.
II Dominio II – Flexión con acero elástico
El acero empieza a deformarse, pero aún no alcanza su límite elástico. El hormigón trabaja sin llegar a su deformación máxima. Es un estado intermedio, elástico-plástico.
III Dominio III – Flexión con acero plastificado
El acero ha alcanzado su deformación de fluencia y el hormigón se encuentra cerca de su deformación máxima (≈3.5‰). Este dominio es el ideal de diseño, porque la rotura es dúctil: el acero se deforma mucho antes de que el hormigón se rompa, avisando del fallo. Es el punto de máximo aprovechamiento de ambos materiales.
IV Dominio IV – Flexo-compresión
El eje neutro sube tanto que parte del acero también entra en compresión. La rotura se vuelve frágil, ya que el hormigón puede aplastarse sin aviso. Se evita en diseño de flexión.
V Dominio V – Compresión pura
Toda la sección está comprimida. Corresponde a pilares o elementos en compresión simple.
Por qué el dominio III es el más deseado
Diseñar una sección de hormigón armado en dominio III significa lograr un equilibrio perfecto: el acero trabaja al máximo de su capacidad (fluye) y el hormigón llega a su límite sin romperse. El fallo, si llega, no es súbito: la estructura da señales claras de aviso, como fisuración y deformaciones visibles.
Por el contrario, si se coloca demasiado acero (cuantía alta), el eje neutro sube, el hormigón se aplasta antes de que el acero fluya y la rotura es frágil. En cambio, si se coloca muy poco acero, la pieza puede fisurarse excesivamente o fallar antes de aprovechar la capacidad resistente del hormigón.
El equilibrio perfecto
Por eso, el dimensionamiento correcto de la armadura no depende solo del momento flector o de las cargas, sino de la cuantía mecánica, que relaciona el área de acero, la resistencia del acero y la del hormigón. Es esta relación la que fija el dominio de trabajo de la sección.
En el límite entre los dominios III y IV, cuando el hormigón alcanza su deformación última (3.5‰) y el acero justo fluye (≈2‰), el eje neutro se sitúa alrededor de 0.63·d (d = canto útil). Ese punto marca el equilibrio perfecto: ni demasiado acero, ni demasiado poco.
En resumen
El diseño de armaduras no es un ejercicio de intuición, sino de comprensión. Conocer los dominios de deformación y usar el diagrama de pivotes permite entender cómo se reparten los esfuerzos internos y cómo interactúan los materiales.
Trabajar en dominio III garantiza una estructura eficiente, segura y con comportamiento predecible, donde el acero fluye antes de que el hormigón se rompa. Esa es la verdadera esencia del hormigón armado: dos materiales que, juntos, compensan sus debilidades para formar algo más resistente que cada uno por separado.