Principales Tipos de Fallas o Fracturas Que Sufren Las Vigas

PRINCIPALES TIPOS DE FALLAS O FRACTURAS QUE SUFREN LAS VIGAS: Falla o fractura es la separación de un sólido bajo tensión en dos o más piezas. En general, la fractura metálica puede clasificarse en dúctil y frágil. los mecanismos de fractura suelen clasificarse en frágiles o dúctiles según la deformación plástica que acompaña a la rotura: una gran cantidad de deformación plástica suele estar asociada con la fractura dúctil, mientras que lo opuesto es sinónimo de fractura frágil. En el caso de los metales la fractura ocurre comúnmente por uno de los siguientes mecanismos:…[1] a) Fractura dúctil b) Descohesión transgranular (clivaje) c) Fractura intergranular En la figura 1.1 se muestran de forma esquemática estos mecanismos. En todos los casos, el proceso de fractura puede ser dividido en varias etapas: nucleación de micro fisuras o de cavidades, crecimiento a nivel micro estructural de las cavidades o de las micro fisuras, coalescencia y localización de la deformación, y crecimiento de las micro fisuras hasta la rotura final. Fig. (1.1) FALLA DUCTIL: La fractura dúctil ocurre después de una intensa deformación plástica y se caracteriza por una lenta propagación de la grieta. Esta fractura ocurre bajo una intensa deformación plástica. Esta fractura comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada. Cuando se acerca a la superficie, lagrieta cambia su dirección a 45° con respecto al eje de tensión y resulta una fractura de cono y embudo…..[2] FRACTURA FRAGIL La fractura frágil se produce a lo largo de planos cristalográficos llamados planos de fractura y tiene una rápida propagación de la grieta La fractura tiene lugar sin una apreciable deformación y debido a una rápida propagación de una grieta. Normalmente ocurre a lo largo de planos cristalográficos específicos denominados planos de fractura que son perpendiculares a la tensión aplicada. La mayoría de las fracturas frágiles son transgranulares o sea que se propagan a través de los granos. Pero si los límites de grano constituyen una zona de debilidad, es posible que la fractura se propague intergranularmente. Las bajas temperaturas y las altas deformaciones favorecen la fractura frágil. Existe un gran número de materiales que a temperaturas altas o

velocidades de deformación pequeñas se deforman plástica o viscoplásticamente, pero que a bajas temperaturas o velocidades de deformación elevadas muestran fractura frágil. Este comportamiento es exhibido por metales con estructura cristalina BCC, polímeros en estado vítreo, vidrios y sales iónicas…[4] En el caso de los metales BCC, por ejemplo, se encuentra que el límite elástico aumenta rápidamente al disminuir la temperatura, lo cual coincide con una transición en la fractura de dúctil a frágil. Este comportamiento suele ser descrito de forma tradicional por medio de la variación de la energía absorbida en el ensayo de resistencia (Fig.2.1). Para temperaturas superiores a latemperatura de transición, TR, la rotura se produce fundamentalmente por coalescencia de cavidades y la energía absorbida es elevada. Por el contrario, a temperaturas inferiores a TR, la fractura viene dada por un mecanismo frágil (descohesión transgranular, usualmente denominado clivaje, o bien fractura intergranular) y la energía absorbida es pequeña…. [2]

fig. (2.1) La descohesión transgranular en los materiales cristalinos ocurre a lo largo de planos cristalográficos bien definidos (Fig. 2.1). Este modo de deformación es favorecido en materiales que presentan límites elásticos elevados, de manera que es difícil producir deformación plástica que reduciría las tensiones delante de las micro fisuras responsables del inicio de la fractura. Existen varios mecanismos que conducen a la formación de micro fisuras bajo la acción de una carga aplicada. En primer lugar, las micro fisuras se pueden generar como consecuencia de un apilamiento de dislocaciones frente a una barrera micro estructural, como por ejemplo un borde de grano. Las dislocaciones en la punta del apilamiento están empaquetadas de manera muy densa y esto produce una alta concentración de esfuerzos, de manera que puede llegar a formarse una micro fisura en la barrera, o bien nuclearla en el grano vecino. Si el obstáculo es una partícula, por ejemplo un carburo…[3] TIPOS DE ROTURAS:…..[5] ROTURA POR FLEXION Las vigas o arcos son elementos estructurales pensados para trabajar predominantemente en flexión. Geométricamente son prismas mecánicos cuya rigidez depende, entre otras cosas,del momento de inercia de la sección transversal de las vigas. Existen dos hipótesis cinemáticas comunes para representar la flexión de vigas y arcos: La hipótesis de Navier-Euler-Bernouilli. En ella las secciones transversales al eje baricéntrico se consideran en primera aproximación indeformables y

se mantienen perpendiculares al mismo (que se curva) tras la deformación. La hipótesis de Timoshenko. En esta hipótesis se admite que las secciones transversales perpendiculares al eje baricéntrico pasen a formar un ángulo con ese eje baricéntrico por efecto del esfuerzo cortante.

Causas principales: Sobrecargas no previstas Deformación excesiva con cuantías normales. Cuantías insuficientes. Mala adherencia de las armaduras al hormigón. Mala disposición de armaduras.

ROTURA POR ESFUERZO DE CORTANTE. En resistencia de materiales, el centro de cortante, también llamado centro de torsión, centro de cortadura o centro de esfuerzos cortantes (CEC), es un punto situado en el plano de la sección transversal de una pieza prismática como una viga tal que cualquier esfuerzo cortante que pase por él no producirá momento torsor en la sección transversal de la pieza, esto es, que todo esfuerzo cortante genera un momento torsor dado por la distancia del esfuerzo cortante al centro de cortante. Se suele denotar por (yC, zC). Cuando existe un eje de simetría el centro de cortante está situado sobre él. En piezas con dos ejes de simetría el centro de cortante coincide con el centro de gravedad de la sección y en ese caso la flexión y torsión estándesacopladas y una viga o pilar puede tener flexión sin torsión y torsión sin flexión. Sin embargo, en prismas mecánicos, vigas o pilares con asimetrías en su sección transversal es necesario determinar el centro de cortante para determinar correctamente las tensiones.

Causas principales: Sobrecarga no previstas. Armaduras transversales insuficientes. Baja calidad del hormigón.

ROTURA POR COMPRESIÓN:

Supongamos que a un trozo de piedra la cargamos con un peso grande, representado por la flecha, ver figura 1. La piedra es capaz de resistir la carga sin que se note en ella alteración alguna. Figura 1 Podemos decir que esta comprimida, que esta trabajando a la compresión. La piedra esta siendo presionada por dos fuerzas que actúan en sentido contrario y que tratan de achatarla. La segunda fuerza, que no aparece representada en la figura, esta constituida por el apoyo en que ella descansa, en forma de reacción hacia arriba. En la figura 2 se ven claramente estas dos fuerzas actuando en sentido contrario. Figura 2 Estas fuerza se ven claramente en la figura 3, en una pieza de madera comprimida longitudinalmente (en el sentido de su largo). Estas fuerzas tratan de acortar el madero. Figura 3 La mínima deformación que debe experimentar el cuerpo que esta siendo comprimido seria posible observarlo a simple vista, si en vez de una piedra o un madero, hicieramos la misma experiencia con un trozo de goma. En el caso de la goma, al mismo tiempo que se acorta la pieza se ensancha hacia los lados, figura 4. Figura 4 La capacidad de resistencia deun elemento constructivo esta relacionado con su tamaño, especialmente con la superficie de la cara que recibe el esfuerzo, o más exactamente , con la sección del elemento comprimido.

Principales causas: Cuantia de armadura a la tracción alta y/o baja resistencia del hormigón a compresión. ROTURAS DE PANDEO DE ALMA (VIGAS DE ALMA MUY DELGADFA T-I) El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión. En ingeniería civil el fenómeno aparece principalmente en pilares(vigas muy esbeltas) y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de

cierta importancia.

Diseño insuficiente: tenciones principales de compresión superan la resistencia del hormigón. ROTURA POR DESLIZAMIENTO DE ARMADURAS: Hemos visto que una viga es un elemento estructural que se coloca horizontalmente y sirve de soporte de carga de otros elementos estructurales, y las transmite hacia los elementos verticales de sustentación. Procedemos a dividir el volumen o cuerpo de una viga de madera en una cantidad de tablas colocadas de plano una sobre otra, como vemos en al figura 1. Si aplicamos una carga en el centro de este conjunto de tablas, comprobamos que resiste menos que una viga entera o maciza ( figura 2) de igual volumen, o lo que es lo mismo, el conjunto se flexiona con mayor facilidad.PRINCIPALES CAUSAS: Diseño o construcción inadecuanda: falla de anclajes y/o de armadura transversales. ROTURA POR TRACCION: Se llama tracción a una forma diferente de trabajo de los materiales, opuesta a la compresión, y en que actúan fuerza en direcciones contrarias que tienden a producir su alargamiento, como se ve en la figura.

Pieza sometida a esfuerzos de tracción. Generalmente, la palabra tracción se utiliza para indicar el acto de tirar de algo para moverlo, especialmente arrastrar carruajes sobre el suelo. Se habla así de tracción animal, tracción a vapor, tracción eléctrica, etc. En la figura 2, se ve el caso un caso común de tracción, una grua que levanta un cuerpo pesado.

Figura 2. La grua ejerce tracción a traves del cable sobre el cuerpo presado. Como ejemplo, en un edificio trabajan a la tracción algunas barras de los tijerales y las cadenas de hormigón armado. Interviene este esfuerzo en muchas soluciones de viga compuesta, en torres metálicas y techumbres, y en otros refuerzos o amarras que veremos más adelante. Se mide la tracción en la misma forma que la compresión, o sea, en kg/cm2.

En los laboratorios se preparan muestras de cada material y se les aplican fuerzas en direcciones opuestas, hasta que el material se corta. Se establece así su resistencia a la ruptura por tracción. …..[6]

BIBLIOGRAFIA Ensayo itescam.edu….[1] LOS AUTORES. Edicion UPC 2002……[2] Boletin tecnico….[3] Asesoría y construcción RAMVAL….[4] Libro de: Vigas Ing. Jorge R Bernal…..[5] Blog de asesoramiento de expertos en construcción ….[6]