Fallas en las estructura 2015

introducción La estructura de un cuerpo es el conjunto de piezas que lo forman, y que tienen como misión sustentar, proteger y dar consistencia al resto. Las estructuras deben soportar fuerzas como su propio peso, otros pesos (cargas), fuerzas de inercia (al acelerar o frenar), la fuerza del viento, del agua etc. sin romperse ni deformarse excesivamente. Un ejemplo de estructura natural es el esqueleto de los vertebrados. Con los nuevos materiales y las modernas técnicas constructivas se ha mejorado la calidad y el tamaño de las estructuras artificiales.

ESTRUCTURA Son conjuntos de elementos colocados de tal forma que permanecen sin deformarse ni desplomarse soportando las fuerzas o pesos para los que han sido proyectadas. Es el armazón que le da forma a un edificio (Esqueleto). Sostiene a un edificio, lo fija al suelo y hace que las cargas se transmitan a éste lo que hace resistente a una edificación ante movimientos sísmicos.

Elementos estructurales Los elementos estructurales también llamados miembros estructurales o piezas estructurales , es decir, son cada una de las piezas que forman parte de un estructura, poseen un carácter unitario y se muestran de la misma manera bajo la acción de una o varias cargas aplicadas. Al diseñar debemos tener en cuenta las deformaciones permisibles y los esfuerzos admisibles Se clasifican en:

Tipos de sistemas estructurales MUROS ESTRUCTURALES: Se utiliza tiene dos elementos distintivos en la estructura general del edificio: Elementos para cubrir claros:  Funcionan como pisos y techos. Dentro de estos se encuentran una gran variedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero. Muros: Utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro. Generalmente son elementos a compresión. SISTEMA DE POSTES Y VIGAS: Los dos elementos básicos son: Poste: es un elemento que trabaja a compresión lineal y esta sujeto a aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa. Viga: básicamente es un elemento lineal sujeto a una carga transversal; debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexión y resistir deflexión excesiva.

Falla estructural Una falla estructural se refiere a un colapso en el cual la estructura se rompe en pedazos. Sin embargo, en la mayoría de los casos el término incluye otras condiciones aparte del colapso, que pueden ser no tan drásticas y aun así llevar a pérdidas grandes.

Falla estructural Cuando una estructura deja cumplir con su función de una manera adecuada, se dice que ha fallado. Al hablar de falla es preciso aclarar dicho concepto, pues existen diferentes tipos. En general, se clasifican de la siguiente manera: - Falla por deformación elástica excesiva. - Falla por deformación permanente. - Falla por separación parcial. - Falla por separación total. Los cuatro primeros modos de falla pueden ser atribuidos fundamentalmente a falencias en el diseño del elemento estructural (excepto en el caso en que la falla se produzca como consecuencia de una carga superior a las máximas previstas en el diseño).

Falla por deformación elástica excesiva La falla por deformación elástica tiene que ver con el funcionamiento de la estructura. Puede causar al usuario miedo de utilizarla; piénsese, Ejemplo, en el temor de muchos a cruzar puentes colgantes que oscilan considerablemente, o a caminar sobre redes o placas muy delgadas. También puede ocasionar problemas constructivos como rotura de vidrios, grietas en los cielos rasos y desajustes de puertas y ventanas. En el caso de piezas de maquinaria puede causar roces que aceleran e desgaste, e incluso puede impedir totalmente el funcionamiento de la máquina. Además, hay ocasiones en que dicha deformación excesiva origina esfuerzos secundarios que ocasionan fallas más graves.

Falla por deformación permanente Es en la que se presenta cuando el material se ha sometido a un esfuerzo superior a su límite elástico. En máquinas, dichas deformaciones impiden su funcionamiento normal la mayoría de las veces. Lo mismo puede ocurrir en las estructuras propias de la Ingeniería civil, haciendo necesaria su reparación. Sin embargo, el efecto más notorio para un lego en la materia tiene que ver con el aspecto estético que presenta.

Falla por separación parcial Se refiere a que en algunas partes del elemento estructural el material presenta separaciones considerablemente mayores que las normales entre partículas. Se dice, entonces, que se han presentado fisuras o grietas. Las primeras son, en muchos casos, imposibles de evitar en algunos materiales como el hormigón y pueden tener importancia o no, dependiendo del fin de la estructura. Si se las descuida, sin embargo, pueden adquirir una gravedad que inicialmente no era muy obvia. Ejemplo estructuras de hormigón reforzado localizadas en zonas costeras o en ambientes industriales corrosivos han fallado por la reducción en el área del acero de refuerzo, producida por la oxidación que facilitan las grietas.

Falla por separación total El más grave desde el punto de vista de la seguridad, es la falla por separación total o colapso de la estructura. Al producirse ocasiona perjuicios económicos considerables y aun pérdida de vidas. Por esta razón sólo es permitida en el laboratorio, pues conocer el comportamiento estructural hasta la rotura incide en la formulación de las normas de diseño. Es claro que un material o estructura que falla de un modo súbito o explosivo, requiere mayor margen de seguridad que cuando el tipo de falla permite tomar a tiempo medidas correctivas.

Entonces ¿Por que? fallan las estructuras Por fallo de los materiales (fatiga elástica, mala elección). Por fallo en el diseño (errores de cálculo, de dibujo). Por factores incontrolables (vientos huracanados, inundaciones, sobrecargas, terremotos, ataques terroristas etc.)

Otro tipo de fallas estructurales FATIGA: El fenómeno de fatiga es considerado responsable aproximadamente de mas del 90% de las fallas por rotura de uniones soldadas y precede muchas veces a la fractura rápida. Una discontinuidad que actúa como concentrador de tensiones puede iniciar bajo cargas cíclicas una fisura por fatiga que puede propagarse lentamente hasta alcanzar un tamaño crítico a partir del cual crece de manera rápida pudiendo conducir al colapso casi instantáneo de la estructura afectada.

Creep y creep-fatiga. Las deformaciones elásticas y plásticas que sufre un material se suelen idealizar asumiendo que las mismas se producen de manera instantánea al aplicarse la fuerza que las origina. La deformación que puede desarrollarse posteriormente en algunas situaciones y que progresa en general con el tiempo, se conoce con el nombre de creep

Fractura rápida Se puede definir la fractura como la culminación del proceso de deformación plástica. En general se manifiesta como la separación o fragmentación de un cuerpo sólido en dos o más partes bajo la acción de un estado de cargas.

Fallas sísmicas

Hay muchas razones por las cuales los edificios experimentan fallas estructurales. Algunas de estas fallas pueden evitarse, mientras que otras están fuera del control del constructor. Muchas veces la causa de una falla estructural no puede determinarse hasta que no se realiza una investigación exhaustiva. La causa puede entonces ser evitada en las construcciones futuras.

MAL DISEÑO Una de las causas más comunes de la falla estructural es un mal diseño. Esto significa que alguien cometió un error de cálculo al diseñar el edificio, los datos fueron imprecisos, se utilizaron los materiales incorrectos o alguien ignoró el modo en el cual el estrés impulsivo afecta la construcción. Los ingenieros son los responsables de este tipo de fallas ya que son los que crean y diseñan los planos.

Cargas extraordinarias Los edificios están diseñados para soportar condiciones específicas. Cuando se exceden estas condiciones, pueden ocurrir fallas estructurales. La causa principal de falla estructural son las cargas extraordinarias debido a las condiciones climáticas o a otros fenómenos naturales. Algunos ejemplos de cargas extraordinarias incluyen la fuerza de los vientos huracanados, los terremotos, y la acumulación de hielo y nieve. Los edificios que están construidos en áreas que son propensas a sufrir estos problemas están diseñados para soportar estas fuerzas y se construyen de manera muy sólida. Sin embargo, algunos tipos de cargas extraordinaria no pueden anticiparse y suceden fallas estructurales.

CONSTRUCCION DEFECTUOSA La construcción defectuosa ocurre cuando se utilizan materiales inadecuados para la construcción. Usualmente, un inspector se dará cuenta de estos problemas y solicitará que sean corregidos. Las fallas que resulten en fallas estructurales incluyen malas soldaduras, pares de torsión inadecuados en tuercas y tornillos, arena demasiado salobre para el hormigón, remachado malo y acero de calidad inferior.

Malos cimientos La estructura puede estar diseñada y construida de manera adecuada, pero si está sobre cimientos malos, pueden ocurrir fallas. Uno de los ejemplos más conocidos de un edificio con malos cimientos es la Torre Inclinada de Pisa. Los malos cimientos causan que un edificio se hunda o incline mientras la tierra se desplaza debajo de él. Este desplazamiento altera la distribución del edificio de modo que la construcción y el diseño cambian, sin cumplir con las especificaciones necesarias.