Fallas en Las Estructuras Metalicas

8/18/2019 Fallas en Las Estructuras Metalicas

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ESTRUCTURAS METALICAS

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PRESENTACIÓN

En el presente trabajo se pone en manifiesto las características principales que se

tienen que tener en cuenta en Falla estructural en las construcciones de acero

fundamentalmente en el empalme de dos elementos de acero, que sea capaz de

resistir y absorber los esfuerzos a los que va ha ser sometido la estructura.

Lo anteriormente dicho se refiere a que la estructura disponga principalmente de

una alta resistencia lateral (capacidad resistente horizontal que es capaz de

desarrollar una estructura antes de colapsar), y un comportamiento dúctil (capacidad

de absorción y disipación de energía que una estructura puede ofrecer antes de

colapsar.). En la medida que la estructura se diseña con mayor resistencia lateral,

menor es la necesidad de ductilidad, y viceversa. Ambas características que

intervienen en el diseño están relacionadas, y los colapsos que se producen están

generalmente asociados a una deficiente provisión de ductilidad para la resistencia

lateral que se ha considerado en el diseño.


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1. FALLAS ESTRUCTURALES EN CONSTRUCCIONES DE ACERO

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.

El fundamento técnico de esta presentación está basado en el Análisis de Fallas

Estructurales que repercuten en la Construcción del Elemento.

Se dará una breve presentación sobre los Mecanismo, Modos, Parámetros Críticos

y Criterios de Falla frecuentes en elementos estructurales, así como también las

Fallas bajo Cargas Estáticas referidas a las Fallas de Materiales Dúctiles y a las

Fallas de Materiales Frágiles, siguiendo las Teorías, del Esfuerzo Cortante Máximo

(Teoría de Tresca), de la Energía de Distorsión (Teoría de Von Misses) y de la

Fricción Interna (Teoría de Coulomb-Mohr Dúctil) para las fallas dúctiles y las

Teorías del Máximo Esfuerzo Normal (Teoría de Rankine) y de Coulomb-Mohr

Frágil para las fallas frágiles. Otra acciones, de la cuales se hablarán en esta

presentación son las “Fallas por Corte y Tensión Diagonal”.

Además de incluir en esta presentación de Análisis de Fallas Estructurales, el

variable tiempo en los métodos de diseño mecánico de estructuras de concreto,

presentando un ejemplo de diseño por durabilidad de estructuras de concreto.

El propósito de esta presentación es básicamente el reunir los conocimientos de

investigaciones en fallas frecuentes en las estructuras bajo diferentes criterios

incluyendo el tema de Diseño por durabilidad de materiales publicado a la fecha y


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transferirlos para desarrollar un „modelo de durabilidad‟ al diseño estructural de

concreto.

2. FALLA EN LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN CONSTRUCCION

2.1 FALLA EN LOS CONECTORES

2.1.1 Falla por Tracción en los pernos (Acción en palancas)

El aprieto de las tuercas de los pernos, así como el enfriamiento de los

remaches luego de su colocación origina fuerzas de pre tracción en estos

medios de unión. Si a estos esfuerzos iniciales se suman los debidos a las

fuerzas exteriores de tracción sobre los conectores y se supera su resistencia

al agotamiento a tracción, sobreviene la falla indicada.

Sin embargo, los esfuerzos adicionales debido alas fuerzas exteriores

aplicadas, son generalmente reducidos y no se llega a exceder el límite de

resistencia. Esto es debido a que las normas limitan los esfuerzos de tracción


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a valores relativamente bajos y con ello ser protege también su capacidad

para resistir corte.

Por lo tanto, las pre tracciones en los pernos no reducen su resistencia a

tracción, si bien en algunos casos es necesario tomar en cuenta la acción de

palanca que incrementa la magnitud de las fuerzas de tracción en los

conectores. A este efecto se le conoce también por acción separadora.

La acción de palanca se origina porque las fuerzas P no se aplican

directamente sobre los pernos, sino a través de ángulos de conexión o alas

de perfiles T y doble T, los cuales pueden sufrir deformaciones por flexión que

modifican la distribución de los esfuerzos de aplastamiento entre las cabezas

del conector y las planchas. Por ello, parecen fuerzas de palanca Q que se

suman a las fuerzas F de tracción en cada conector, dando por resultado las

fuerzas T.

T = F + Q

Si existe simetría:

F = P / Ƞ

Siendo Ƞ el número de pernos solicitados a tracción. Las rigideces de las alasy de los pernos son los factores de mayor importancia en la magnitud que

alcanza la fuerza de palanca Q. cuando Q es pequeña, puede despreciarse,

pero en algunos casos representa una parte importante se la tracción en los

conectores, reduciendo la resistencia de la conexión.


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Luego de numerosos ensayos de laboratorio, se han propuesto las siguientes

relaciones empíricas para valorar la magnitud Q:

Para pernos A-325:

Para pernos A-490:

Las distancias a y b se muestran en la figura. L' es la longitud tributaria del ala

por cada perno y es el espesor del ala. Es el diámetro del perno, si Qresulta negativa se adopta Q = 0.


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La figura muestra como los bordes externos dela conexión se comportan

como volados de longitud a, en cuyo extremo se haya aplicado la fuerza Q. por

lo tanto, el ala de la T flexa según un diagrama de momentos donde Y son los momentos máximos de signos opuestos, el mayor de los cuales

controla el diseño.

El diagrama de momentos en el ala de la T de la figura es lineal y debe

verificarse que los momentos críticos no superen la capacidad flexional del ala

que se analiza. La distancia a debe cumplir:

{

Y se adopta generalmente:

b: es la distancia entre los ejes del perno y la cara interna del ángulo de

conexión o alma de la T, dejando una luz de . Sobre ese eje setoma el momento

, por ser la línea de carga. La fuerza de palanca obtenida

mediante las ecuaciones:

y


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Supone que las ecuaciones se hallan aplicadas a un medio rígido, como

muestra la figura.

Si el medio se considera flexible, el valor de Q se incrementa notablemente.

Algunos autores aplican Q en la mitad del volado a, disminuyendo con ello la

magnitud del momento

. Aquí se ha tomado su punto de aplicación en el

extremo del volado, en una solución más conservadora.

Al tomar en consideración la acción de palanca se ha supuesto la fuerza F

igual en todos los pernos. Pero si además de la fuerza de tracción P se aplica

un momento exterior. La fuerza F debe incrementarse por efecto dela flexión.

Al mayor delos momentos mayorados, se le designa por . Parasoportar la flexión impuesta en el ala del perfil conectado, el espesor de esta

ala debe cumplir:

Cuando los pernos de alta resistencia están solicitados por fuerzas de tracción

repetidas, o en régimen de fatiga, las fuerzas de palanca Q que se originan

producen un alargamiento de los pernos y una pérdida de la acción de apriete

de tuercas, que favorece la fractura de la conexión en un tiempo breve.

Cuando se tienen dos líneas de conectores en cada lado de la conexión, los

exteriores no son muy efectivos, pues casi no colaboran en la resistencia a la


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tracción, si no solamente al corte, pues los ensayos indican que la fuerza de

palanca Q aliviana el trabajo de los pernos exteriores, aplastando la plancha

contra la unión.

Al flexionar el ala de la conexión, se trata de almacenar primero los pernos

más cercanos al eje de acción de la fuerza P, y estos protegen a los exteriores.

De esta manera, manera no fallan los cuatro simultáneamente. Este tipo de

conexión resulta poco eficiente, excepto que se le rigidice con planchas

intermedias o rigidizadores laterales como muestran los esquemas.

2.1.1.1 Capacidad resistente para la Falla en los Conectores

La capacidad resistente a tracción en cada uno de los pernos de una conexión

se obtiene:

Para:


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√ √ Insuficiente.

Por lo tanto para rigidez la conexión se colocara una plancha intermedia de

refuerzo de 5mm como muestra la figura

2.1.2 Falla por corte en los pernos

Se produce cuando el desplazamiento entre las planchas origina elevados

esfuerzos de corte en uno o más planos del conector. La figura esquematiza

este tipo de falla.

2.1.2.1 Capacidad resistente para la Falla por Corte

La condición de deslizamiento crítico implica que el deslizamiento está

impedido, es decir que no puede existir ningún tipo de corrimiento relativo entre

las planchas conectadas, debido a la gran fricción producida por el estricto

ajuste de los pernos con las llaves calibradas.

La capacidad resistente de los pernos en conexiones tipo deslizamiento crítico

se verificara para:


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El estado limite bajo cargas de servicio.

El estado limite en agotamiento resistente.

Caso I) Deslizamiento critico bajo carga de servicio

y P= ∑ . Se debe cumplir:

Donde:

P = Es la carga de servicio actuante en la conexiones.

= El número de pernos.N = Numero de planos de corte.

= Es el esfuerzo admisible a corte en régimen de servicio.

Para los pernos de alta resistencia, que se indica en la última columna de la

tabla 1. En forma similar, para:

Se obtiene:

Caso II) Deslizamiento critico en agotamiento resistente

La resistencia teórica a deslizamiento critico en agotamiento resistente referida a las cargas mayoradas, debe cumplir:


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En agujeros standard : y la capacidad resistente nominal resulta :

Donde:

= Es la tracción mínima en el conector, dada en la tabla 3. Y representa lafuerza normal aplicada entre las partes conectadas.

= El número de pernos.

n = Numero de planos de corte de la conexión.

= Es el coeficiente de fricción estática, o factor mediode deslizamiento para superficie A, B y C, cuya clasificación se detalla a

continuación.

en superficies clase A.

Son las superficies libres de cascarilla de laminación, no pintadas o superficies

a limpias, sometidas a tratamientos con chorros de arena y alas que se ha

aplicado un protector clase A.

en superficies clase B. Son las superficies limpias, sometidas a tratamientos con chorros de arena y

no pintadas, o superficies limpias sometidas a tratamiento de chorros de arena

y a las que se ha aplicado un protector clase B.

en superficies clase C. Son las superficies galvanizadas en caliente y las superficies rugosas.

En la generalidad de los casos se considera que las superficies son de clase A,

lo cual da mayor margen de seguridad a la conexión. Sin embargo, el


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proyectista puede determinar la clase de superficie que considere conveniente,

si bien las de clase B o C exigen una inspección cuidadosa de la terminación

de las superficies de contacto.

2.1.2.2 Ejemplo de Aplicación

La conexión indicada de tres planchas que soportan tracción, consiste en 4

pernos A 325 trabajando a corte por deslizamiento crítico. Verifique el diámetro

necesario de los pernos bajo las cargas de servicio y las cargas factorizadas,

para superficies clase B. las cargas de servicio son: CM = 22 t , CV = 14.8 t

Caso I) Comportamiento bajo cargas de servicio

P = 22 + 14.8 P = 36.8 tn

De la ecuación se despeja el valor de 1.195 * 4 * 2 ≥ 36.800 Kg

Resulta:

≥ 3.85 Por tanto, de la tabla 2, se escogen los pernos: 7/8” (con 3.879 ).


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Caso II ) Comportamiento bajo cargas factorizadas

= 50 tn

De ecuación y

Por ser superficie clase B. La capacidad resistente nominal

se obtiene

Debe cumplirse:

En consecuencia, se selecciona de tabla 3, el perno a 325 cuyo sea igual osuperior al requerido, y resulta el ¾” con De las dimensiones de pernos obtenidos se deduce que controla el diseño el

estado límite bajo cargas de servicio, por lo cual los pernos a colocar serán los

de 7/8”

2.1.3 Falla por Aplastamiento de los pernos

En la práctica este tipo de falla tiene una sola remota posibilidad de ocurrencia,

debido a que el acero de los pernos o remaches es de calidad superior al del


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as planchas que conectan y el confinamiento dentro de las perforaciones

incrementa su ductilidad.

Pero en el caso que por error se materializara unja conexión con pernos a

A307 y planchas y perfiles de acero de alta resistencia, trabajando al

aplastamiento podría ocurrir este tipo de falla. Ejemplo:

En la figura se muestra los pernos en conexiones por aplastamiento

2.1.3.1 Capacidad resistente para falla por aplastamiento de los pernos

La capacidad resistente a corte por aplastamiento, para cargas factorizadas y , se obtiene:

Donde:

: es la capacidad teórica a corte dada en tabla 1 : es el área nominal del perno, es decir el área de la sección transversal delvástago no roscado, indica en tabla 2.

: es el número de pernos de la conexión.n: es el número de planos de corte adoptado:


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Se obtiene:

Los valores de se leen en la tabla 22.1.3.2 Ejemplo de Aplicación

Verifique si los 6 pernos A490 de 1” trabajando a corte por aplastamiento CR

(con rosca incluida en los planos de corte) son suficientes para resistir las

siguientes cargas de servicio: CM = 50 Tn y CV = 80 Tn.

Solución

Las cargas factorizadas resultan:

Reemplazando en la ecuación:


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2.2 FALLA EN LOS MIEMBROS CONECTADOS

2.2.1 Falla por aplastamiento de las planchas

En las conexiones tipo aplastamiento, esta falla es el resultado de la

compresión del vástago del conector contra las paredes de la perforación.

Debido al desplazamiento de las planchas, comienza gradualmente a

aumentar el tamaño del agujero, incrementando su diámetro en la dirección de

la fuerza aplicada.

Esta falla se muestra en la figura y es usual en miembros en estado de

agotamiento resistente (AR) dado que el acero delas planchas o perfiles

laminados es generalmente de calidad inferior al de los pernos.

2.2.1.1 capacidad resistente para falla por aplastamiento de las planchas

La capacidad resistente al aplastamiento en los agujeros de las planchas se

debe verificar tanto en las conexiones tipo deslizamiento crítico, como en las

de tipo aplastamiento. La capacidad resistente al aplastamiento será para .La capacidad resistente teórica se obtiene para 2 casos diferentes:


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CASO I

Cuando o con 2 o más pernos en la línea de acción de lafuerza.

Dentro de este caso se deben considerar a su vez dos condiciones diferentes:

a) Cuando la deformación alrededor de los pernos sea una consideración de

diseño.

b) Cuando la deformación alrededor de los pernos no sea una consideración de

diseño.

Para los pernos cercanos al borde:

Para el resto de los pernos:

CASO II

Cuando o para una sola fila de pernos en la línea de acciónde la fuerza.

Dentro de este caso se deben considerar 2 condiciones diferentes:


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a) Para el agujero de un perno o para el agujero más cercano al borde cuando 2

o mas pernos están en la línea de la fuerza:

b) Para los agujeros restantes:

Dónde:

: es el diámetro nominal del perno (de la parte no roscada del vástago).: es el paso o distancia entre centros de agujeros medida en la dirección de lafuerza.

: es la resistencia mínima de agotamiento en tracción especificada para elacero de las planchas o miembros, como se muestra en la figura.


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Verifique si la unión de las planchas solapadas de la figura en acero AE35 con

bordes contados a la flama y 6 pernos de ⁄ es resistente al aplastamiento,bajo la acción de una carga factorizada: Resistencia mínima de agotamiento en tracción del acero AE 35 ⁄ (ver tabla 4)Diámetro delos pernos:

Distancia al borde: Paso: hay más de dos pernos en la dirección de las fuerzas.Corresponde en consecuencia al (caso I ). Se analizarán las consideraciones A

y B.

a) La deformación de las perforaciones alrededor de los pernos es una

consideración de diseño.


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En cualquiera de los pernos se debe cumplir la ecuación . Comoamabas planchas son de la misma calidad de acero basta solo con verificar en la más delgada. En cada perno:

b) La deformación en las perforaciones alrededor de los pernos no es una

consideración de diseño.

Paraca perno cercano al borde, según ecuación .

Para los demás pernos según ecuación

Por lo tanto

2.2.2 Falla por desgarramiento del material

Este tipo de falla ocurre cuando la distancia de la perforación al borde cargado

es insuficiente. Para evitar este efecto, deben respetarse las distancias

mínimas especificadas en las normas para los bordes cizallados o sopleteados

(cortados a la flama), que se indican en la figura.


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2.2.2.1 Capacidad de resistencia para Falla por desgarramiento del

material

La capacidad resistente a desgarramiento de las planchas a lo largo de un

plano de corte, será igual a:

Por lo tanto, se debe cumplir, para las cargas factorizadas:

Es el área neta sometida a corte, donde puede desgarrar el material.Esta capacidad resistente se usara para determinar la resistencia del bloque

de corte.


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2.2.3 Falla por tracción en el área gruesa

Generalmente las estructuras metálicas fallan en sus condiciones. Por lo tanto,

el diseño de las mismas debe prever que su resistencia sea igual o mayor que

la de los miembros que conectan.

Cuando la falla se produce por tracción en el área total o el área gruesa, la

cendencia será como la indicación en la FIGURA. Si bien este tipo de falla no

es muy usual, ocurre con mayor frecuencia cuando el ancho de las planchas

disminuye cuando se muestra en el esquema b).

Falla por tracción en área gruesa.


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La capacidad resistente para el área gruesa del perfil resulta:

0.9*22.7*4200=85.806kg

2.2.4 Falla por tracción en el área neta

Esfuerzo es la sección transversal de un miembro traccionado aumenta por la

presencia de una perforación, aun cuando es ella se haya colocado un

conector ajustado.

Esto se debe a la reducción del área sobre el cual se debe distribuir la carga, y

a la concentración de tensiones en los bordes de la perforación.

Se designación por área neta resultante de la sección transversal definida por

una trayectoria recta o quebrada que atraviesa una o más perforaciones, y de

la cual se resta el área de los caos agujeros.

La fractura por área neta se muestra en la FIGURA.

2.2.4.1 Capacidad resistente para Falla por tracción


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La capacidad resistente a tracción en el área neta se debe verificar para

, siendo el área total gruesa del miembro conectado.Cuando se coloca pernos en todos los elementos del miembro, y eneste caso, el área neta coincide con el área neta efectiva es:

En este caso, para hallar la capacidad resistente a tracción de debe usar el

área neta efectiva:

Siendo


Hallar la capacidad resistente tracción en el área neta de la conexión del

ejemplo anterior, con pernos de 5/8”. Para el acero del canal: y para el acero de la plancha: .

El diámetro del agujero es:


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El área neta para el canal en la trayectoria 1 es:

No cumple

Por lo tanto, se adopta:

De la figura se obtiene

Por lo tanto

Controla

El área neta para la plancha en la trayectoria dos resulta:


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No cumple

Se adopta:

En este caso:

Por lo tanto

2.2.5 Falla por Bloque de Corte

La falla por bloque de corte, o bloque de cortante, se produce a lo largo de una

trayectoria que implique tracción en un plano y corte en otro plano

perpendicular, como muestra la figura sin embargo, es poco probable que la

fractura ocurra en ambos planos simultáneamente.

En la figura, los bloques de cortante mostrados son los sombreados, para los

cuales la falla por cortante se produce a lo largo de la sección longitudinal

paralela a la fuerza de tracción aplicada, y la falla por tracción se evidencia en

la sección transversal, normal a la dirección de la carga.

El procedimiento se basa en la hipótesis de que una de las dos superficies de

falla se fractura y la otra cede. Por lo tanto, la fractura sobre la superficie de


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corte es acompañada por cedencia en la superficie de tracción, o bien la

fractura sobre la superficie de tracción es acompañada por cedencia sobre la

superficie de corte.

Ambas superficies constituyen a la resistencia total, de modo que la resistencia

final del bloque de cortante será la suma de las resistencias de las dos

superficies.


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2.2.5.1 Capacidad Resistente para Falla por Bloque de Corte

La capacidad resistente por bloque de corte en los miembros traccionados

está determinado por el mecanismo que controla el modo de falla.Estos mecanismos pueden ser:

a. Cedencia por corte y fractura por tracción.

Cuando:

En este caso:

( )

b. Cedencia por tracción y fractura por corte

Cuando :

En este caso :


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( ) Donde :

= Área total sometida a corte. = Área neta sometida a corte. = Área total sometida a tracción

= Área neta sometida a tracción

En cada caso :

[

]

[ ]t



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Determine la capacidad resistente del bloque de corte para la conexión de un

ángulo 100*100*8 de acero A25 con una plancha de nodo, usando pernos de

5/8” como muestra la figura.

Para los pernos:

Para el Angulo:

A = 15.5 cm m

Reemplazando datos.

= 11.4

[ ]t =


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Por lo tanto, se aplicará la ecuación:

( )

( )

La máxima carga que puede resistir la conexión por bloque de corte es de

18.054 Kg, para el caso de cedencia por tracción y fractura por desgarramiento

en corte.

3. MODOS DE FALLA EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES MAS FRECUENTES

Los modos de falla más frecuentes son:


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Plasticidad,

Fractura,

Fatiga,

Desplazamientos,

Creep y Corrosión.

A. Plasticidad

Manifestación: mecanismos, grandes deformaciones son posibles.

Origen: estructura microscópica (i.e. deslizamiento de cristales).

Plasticidad local: redistribución de tensiones a zonas con menores

tensiones.

Materiales dúctiles: capaces de desarrollar deformaciones

grandes.

Propagación de plasticidad: Fluencia de una parte considerable del

objeto estructural.

Caracterización: Límite de fluencia, superficies de fluencia, strain

hardening.

Factores que influyen: Procesos de carga/descarga, ritmo de

carga, estados

Mult iaxiales, temperaturas altas.

Modelos: constitutivas no lineales, cinemáticas lineales.

B. Fractura


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Manifestación: Se rompe el material antes de tener deformaciones

grandes.

Origen: Defectos locales en el material a nivel micro estructural.

Fractura repentina en materiales “frágiles”: rocas, fundición, etc.

Fractura de materiales: "dúctiles" con defectos (fisuras, concentración

de tensiones, ranuras, etc.). En materiales dúctiles puede haber rotura

frágil.

Propagación de fisuras: extensión de una fisura de manera continuada.

Inestabilidad de fisuras.

Modo de falla: Iniciación de superficies interiores. Separación de la

estructura en partes.

Factores que influyen: bajas temperaturas, cargas dinámicas, habilidad

del material para absorber energía.

Caracterización: Resistencia a fractura (fracture toughness), longitud

critica.

Modelos: deformaciones plásticas pequeñas.

C. Fatiga

Manifestación: Fractura progresiva.

Causa: Estados tensiónales repetidos o cíclicos.

Falla sin aviso previo visual.

Factores que influyen: concentración de tensiones, cambios abruptos

de sección, fisuras, etc.

Caracterización: Número de ciclos límite, resistencia a la fatiga.


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Desplazamientos instantáneos

Origen: esbeltez del objeto estructural.

Modo 1: Desplazamientos grandes con equilibrio estable.

Modo 2: Pandeo (equilibrio inestable), falla en la forma estructural. No

se consideran aquí fallas por modos de pandeo, que están dominados por

la geometría y no por el material. Modo 3: Vibraciones.

Consecuencias: Ruido, golpes entre partes que se mueven, grandes

desplazamientos transitorios.

Modelos: constitutivas elásticas, cinemáticas no lineales.

Reducción de desplazamientos: modificación de la forma,

redimensionar secciones. No influye tanto cambiar el material.

Factores que influyen: relaciones geométricas.

Consecuencias: problemas operativos, colapso, inseguridad del

usuario.

D. Creep

Manifestación: Desplazamientos diferidos en el tiempo.

Origen: en metales y cerámicos ocurre una difusión de vacancias, con

cambio de forma en los granos. Deslizamiento de granos, formación de

cavidades a lo largo de los bordes de granos.

Causa: tensiones actuando durante tiempos largos.

Factores que influyen: temperaturas, Problemas de material

Corrosión

Manifestación: Pérdida de material en el espesor de un elemento.


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Reducción de dimensiones de una sección.

Origen: acción química o ambiental.

Factores que influyen: agresividad del medio.

Cambios en el material pueden modificar el modo de falla. Ejemplo:

reforzar un puente con material compuesto reforzado con fibras puede

cambiar un modo de falla flexional por una en compresión, que es mas

frágil.

E. sss

Descripción de fallas en estructuras de acero

4. DESCRIPCION DE FALLAS EN ESTRUCTURAS DE ACERO

En la figura se detallan las fallas más comunes que puede provocar la acción de unsismo en una estructura de acero. Se complementa la información con un esquema

y un código por cada falla.

Código Elementos Descripción de falla Esquema

4.1 Columnas Columna inclinada o fuera de plomo.

4.2

Columnas

Columna que se muestre arqueada.

4.3 Columnas Desgarramiento de la soldadura en la platina

de apoyo.

4.4 Columnas Deformación de los pernos de anclaje en el

apoyo de la columna.


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4.5 Columnas Corte de los pernos de anclaje en el

apoyo de la columna.

4.6 Columnas Aplastamiento de la columna. Falla por

compresión.

4.7 Columnas Pandeo en la platina de apoyo y daño

en el pedestal de apoyo.

4.8 Uniones

viga-

columna

Grietas en soldaduras de las uniones

y/o en las vigas o columnas.

4.9 Uniones

viga-

columna

Deformación en los patines cerca de la

junta viga-columna.

4.10 Uniones

viga-

columna

Pernos cortados o deformados y defor-

maciones en la placa conectora.

4.11 Arriostres Arriostres arqueados o deformados.


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4.18 Armaduras Pernos de apoyo rotos o defor-

mados.

4.19 Armaduras Tensores del diafragma horizontal

rotos o excesivamente deforma-

dos.

4.20 Gradas Desgarramiento en soldaduras de

unión a elementos de acero.

4.21 Gradas Grietas en platinas conectoras.

4.22 Gradas Corte de pernos de anclaje o

deformaciones en los mismos.

4.23 Gradas Desgarramiento de soldadura entre

la estructura de gradas y peldaños.


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4.24 Cables Desgarramiento o separación de

los alambres o torones que lo con-

forman.

4.25 Cables Cables que presenten deforma-

ciones excesivas y que manifiesten

una pérdida de tensión.

4.26 Cables Conexión o piezas de unión falla-

das que presenten desgarramien-

to.


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5. CONCLUSIONES

Se concluye que describió los tipos de fallas en los elementos estructurales

de acero.

Se concluye que se puede clasificar los tipos de falla de una estructura de

acero.

Se concluye que se puede verificar el tipo de falla mediante cálculos que

están en la parte teórica.


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6. BIBLIOGRAFIA

- Maria Graciela Fratelli. (2003)DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS

- William segui. (1999)DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

- Jack McCormac. (2002)DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO METODO LRFD, 2da edición


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7. ANEXO

Tabla 1

Tabla 2

Tabla 3


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GRUPOS DE LA TEORIA DE FALLA.

Por otro lado la teoría de falla se divide en dos grandes grupos:

1. Falla de Materiales Dúctiles.

En los materiales dúctiles la falla se presenta cuando el material empieza

a fluir.

2. Falla de Materiales Frágiles.

En los materiales frágiles la falla se presenta cuando el material se

disgrega y/o sufre de separación de sus partes. (Falla por Fractura).

La Falla de materiales dúctiles se estudia por las siguientes teorías entre

otras:

3. Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo.

También conocida como Teoría de Tresca, que establece “Que la

fluencia del material se produce por el esfuerzo cortante”.

La Teoría dice: “La falla se producirá cuando el esfuerzo cortante máximo

absoluto en la pieza sea igual o mayor al esfuerzo cortante máximo absoluto

de una probeta sometida a un ensayo de tensión en el momento que se

produce la fluencia”.

4 Teoría de la Energía de Distorsión.

Teoría propuesta por R. Von Misses al observar que los materiales

bajo esfuerzos hidrostáticos soportan esfuerzos mayores que sus esfuerzos

de fluencia bajo otros estados de carga.


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La Teoría dice: “La falla se producirá cuando la energía de distorsión por

unidad de volumen debida a los esfuerzos máximos absolutos en el punto

critico sea igual o mayor a la energía de distorsión por unidad de volumen de

una probeta en el ensayo de tensión en el momento de producir la fluencia”.

5 Teoría de Coulomb-Mohr Dúctil.

Conocida también como la Teoría de la Fricción Interna.

Esta teoría tiene en cuenta que el esfuerzo de fluencia a tensión es

diferente al esfuerzo de fluencia a compresión.

La Teoría se basa en los ensayos de Tensión y Compresión, y establece que

en el plano Deformación vs Corte, la línea tangente a los círculos de Mohr de

los ensayos de tensión y compresión al momento de la fluencia es la

localización de la falla para un estado de esfuerzos en un elemento.

La Falla de materiales frágiles se estudia por las siguientes teorías entre

otras:

6 Teoría del Máximo esfuerzo Normal.

Esta teoría enunciada por W. Rankine dice: “La falla se producirá cuando

el esfuerzo normal máximo en la pieza sea igual o mayor al esfuerzo normal

máximo de una probeta sometida a un ensayo de tensión en el momento

que se produce la fractura”.

7 Teoría de Coulomb-Mohr Frágil.

Esta teoría se deriva de forma similar a la teoría Coulomb-Mohr Dúctil

solo que, al tratarse de materiales frágiles, se tiene en cuenta las resistencias


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últimas del material a tensión y compresión en lugar de los esfuerzos de

fluencia.

ESTUDIO DE CORTE Y DE TENSION DIAGONAL

Consideremos una viga de sección rectangular (Ensayo), simplemente

apoyada, con dos cargas concentradas, aplicadas simétricamente.

La falla de la viga se puede presentar de tres maneras:

• Falla por Flexión.

• Falla por Compresión por Corte.

• Falla por Tensión Diagonal.

En la “Falla por Flexión” predomina los esfuerzos debidos a momentos

actuantes, las grietas se inician en la parte traccionada y progresan de abajo

hacia arriba, verticalmente. La Falla se produce por aplastamiento del

concreto en la zona comprimida.

En la “Falla por Compresión por Corte”, las grietas se originan inicialmente

debido a la “Falla por Flexión”, se desarrollan hacia arriba hasta un punto

donde se detienen; al aumentar la carga, aparecen grietas inclinadas, unas

como continuación de las grietas producto de la “Falla por Flexión” y otras

grietas aisladas que aparecen a la mitad de la altura de la viga, si se sigue

aumentando la carga, las grietas inclinadas progresan en dirección al centro

del tramo (hacia arriba) y en dirección de los apoyos (hacia abajo).


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La Falla se produce cuando el concreto se aplasta en la zona de

compresión, justamente encima de la mayor grieta inclinada. Esta Falla es

más frágil que la producida por flexión.

La “Falla por Tensión Diagonal” es similar a la “Falla por Compresión por

Corte”, pero las grietas inclinadas aparecen súbitamente, provocando el

colapso de la viga. Debido a esto, la “Falla por Tensión Diagonal” es mas

peligrosa que la “Falla por Compresión por Corte”, por ser esta más violenta.

Fallas en Las Estructuras Metalicas

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