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Ejemplo de rotura de una viga. Fallo a cortante. Fuente:
referencia [2]
En
este artículo vamos a describir los distintos tipos de fallos en el hormigón
pero vamos a ir un poco más lejos, vamos a mostrar mediante imágenes como se
producen estos fallos, y como es el resultado después del colapso. Intentaremos
describir muy brevemente el mecanismo de rotura y el “nivel de peligrosidad” del
fallo, es decir si el colapso es inmediato o se produce poco a poco dando
tiempo a la reacción.
Fallo por
compresión
Vamos a comenzar por uno de los más sencillos
pero no por ello no peligroso, la rotura a compresión simple. Como se puede ver
en la siguiente foto, este modo de fallo es característico ya que las fisuras por
fallo a compresión son paralelas a la dirección de aplicación del esfuerzo.
Ejemplo de rotura de una probeta. Fallo a compresión. Fuente:
referencia [2]
La separación entre ellas es muy variable,
su trazado es irregular debido a la heterogeneidad del hormigón y son función
de las condiciones de contorno (si tiene impedido la deformación en algún punto).
Las piezas muy esbeltas sometidas a compresión pueden presentar fisuras muy
peligrosas en la parte central de las mismas y sólo en una de sus caras. Estas
fisuras, que suelen ser finas y estar muy próximas unas a otras, pueden ser
índice bastante claro de la iniciación de un fenómeno de pandeo.
Hay una diferencia esencial entre las
fisuras de compresión y las de tracción: las fisuras de tracción aparecen
repentinamente mientras que las de compresión empiezan a hacerse visibles con esfuerzos
inferiores a los de rotura y van aumentando de tamaño de forma continua. Sin
embargo, si la columna/elemento sometido a tracción no tiene cercos que
aseguren un confinamiento del hormigón, el fallo se produce muy bruscamente,
siendo a veces en ensayos parecido a una “explosión” de la probeta.
En
la siguiente imagen se cree que el motivo de fallo ha sido la compresión en el
hormigón. Podría darse por una mala actuación de la columna ante un sismo que
la ha llevado, primero, a comprimirse y después traccionarse
por partes como efecto del mismo.
Colapso de una columna. Fallo a compresión. Fuente: Civil
Engineers (twitter).
Fallo por
flexión
En
la siguiente imagen se ve el fallo a flexión de la viga, particularmente por
fallo a tracción de las fibras inferiores en la zona de momento máximo. Este
fallo, si se cuenta con el armado a cortante suficiente, se suele considerar
dúctil ya que la viga falla por el acero, material con dichas propiedades.
Ejemplo
de rotura de una viga. Fallo de tracción máxima del hormigón en flexión.
Fuente: referencia [2]
El
estado final de la viga tras el colapso es el siguiente:
Estado
tras el colapso de rotura de una viga. Fallo de tracción máxima del hormigón/acero
traccionado en flexión. Fuente: referencia [2]
En
la siguiente imagen se puede ver también un fallo a flexión de la viga pero
esta vez el motivo del fallo es la compresión máxima en el hormigón, la cual se
ha producido en la parte superior de la viga:
Ejemplo
de rotura de una viga. Fallo de compresión máxima del hormigón en flexión.
Fuente: referencia [2]
De
acuerdo al diagrama de pivotes de la siguiente figura, el fallo de la viga de
la primera imagen se produce por el pivote de rotura A, tracción máxima de la
armadura, mientras que en la segunda imagen la rotura se produce por el pivote
B. En nuestra web, www.prontubeam.com, encontrareis
una explicación más detallada del diagrama de pivotes y una herramienta para
calcular dicho diagrama de interacción de una sección rectangular de hormigón.
Diagrama
de pivotes de una sección rectangular de hormigón. Fuente: referencia [4]
Diagrama
de interacción de una sección de hormigón rectangular con nuestra herramienta
en www.prontubeam.com
Fallo por
cortante
Producidas por las tensiones principales de tracción en
la viga. La siguiente imagen muestra la dirección de las mismas y se puede ver
que la fisura de cortante viene dada por estas tracciones. Si las cuantías de
armadura de cortante son insuficientes, la cabeza de compresión de la viga debe
resistir una parte grande del cortante haciendo que la fisura progrese hasta el
borde superior de la viga.
Ejemplo
de rotura de una viga. Fallo a cortante. Fuente: referencia [2]
Este
modo de fallo es fácilmente detectable de forma visual ya que las fisuras son
muy características, con una inclinación de 45º progresando hacia el centro de
la viga. Es muy importante saber que si no se cuenta con armadura de cortante o
con escasa cuantía (típico en viguetas pretensadas) este fallo es muy frágil y
peligroso. Es importante apuntalar el elemento para proceder con los refuerzos
o con la sustitución/restauración de la capacidad portante.
Estado
tras el colapso de rotura de una viga. Fallo a cortante. Fuente: referencia [2]
Observad
en la imagen de arriba como las fisuras han progresado horizontalmente en la
parte de arriba.
Hay
4 motivos principales por el que pueda fallar nuestra viga a cortante:
·
Compresión oblicua del alma
·
Fallo de anclaje de la armadura transversal
·
Agotamiento por tracción de la armadura transversal
·
Fisuración por
cortante y flexión.
En el próximo artículo veremos los fallos de torsión, punzonamiento, anclaje de armaduras e intentaremos ver
algunos fallos del pretensado, entre otros. Agredecemos
la colaboración del lector si dispone de fotografías donde se muestren estos
tipos de fallos. Estamos abiertos a ideas/opiniones sobre la segunda parte de
este artículo (modos de fallos que queráis que tratemos). Recordad que en Prontubeam
el lector puede participar e incluso subir su propio artículo. Contactad
mediante el formulario o escribiendo a prontubeam@gmail.com
Referencias:
[1] Shear test beams carried out in Universidad Politécnica de Madrid. www.he-upm.com
[2] www.youtube.com. Imagen capturada de
diversos videos de Youtube.
[4] Universidad
Politécnica de Coruña (UPC). Ejercicio de diagrama de interacción
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