fallas en estruccturas

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN PORLAMARESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

FALLAS EN ESTRUCTURAS DE OBRAS CIVILES Integrantes:Rafael RosasC.I. 20.324.617Osmel SánchezC.I. 15.612.742Hasan RajabC.I. 24.766.247María GodonesC.I. 20.538.012

Porlamar, Noviembre de 2015

PATOLOGIA ESTRUCTURAL

Es el estudio del comportamiento de las estructuras cuando presentan evidencias de fallas o comportamiento defectuoso (enfermedad), investigando sus causas (diagnóstico) y planteando medidas correctivas (terapéutica) para recuperar las condiciones de seguridad en el funcionamiento de la estructura.

FALLAS ESTRUCTURALES

Deformación, desplazamiento o ruptura de los elementos que conforman la estructura, que son sometidos a fuerzas que sobrepasan los limites para los cuales estos han sido diseñados. La falla de una estructura tiene generalmente una manifestación externa de cuyo análisis se podrá deducir la importancia, origen y posibles consecuencias. De lo anterior, se puede apreciar la importancia que representa el saber reconocer estos daños, clasificarlos y describirlos.

CARACTERISTICAS DE LA FALLAS

Deterioro superficial: Se caracterizan en general, por su pequeña profundidad en relación con una extensión relativamente grandes. Se incluyen aquí todas las fallas cuyo espesor es inferior a 5 cm y/o alcanza a afectar sólo el recubrimiento de las armaduras.

Discontinuidad local y profunda: Su extensión puede ser grande o no, siendo su profundidad mayor que 5 cm, afectan el hormigón detrás de las armaduras; un ejemplo típico son los nidos de piedra.

Grietas: Se deben a que las tensiones internas en el hormigón, han sobrepasado la resistencia de éste, produciendo la rotura del elemento. Si la causa que la originó ha desaparecido, dicha grieta se puede considerar sin movimiento (grieta muerta) y por lo tanto susceptible de ser reparada devolviendo el monolitismo a la estructura. En cambio si la causa persiste, por ejemplo variaciones de temperatura, la grieta seguirá moviéndose como si se tratara de una verdadera junta de dilatación. Para hacer una clasificación según el tamaño, puede distinguirse entre fisura o grieta, según que su ancho sea menor o mayor que 0,5 mm, respectivamente.

CARACTERISTICAS DE LA FALLAS

Fractura de un elemento: Corresponde a una o varias de las fallas mencionadas, manifestándose con mayor intensidad y cortando o deformando la encerradura original. Generalmente se hace necesario un reemplazo total o parcial del elemento.

Corrosión de las armaduras: La primera manifestación de corrosión en las armaduras es la aparición de fisuras sobre las barras debido al aumento de volumen del fierro al oxidarse; puede verse acompañada de manchas de óxido, lo que va intensificándose a medida que el proceso avanza. En una etapa posterior cae el recubrimiento y las armaduras quedan a la vista, apreciándose también la reducción de la sección útil del fierro.

CAUSAS DE LAS FALLAS

Para poder determinar el procedimiento de reparación es indispensable conocer las causas que lo originan y sus efectos, tales como:Diseño: Corresponde a una falta o insuficiencia en los estudios preliminares, como condición de suelos, ambiente, etc., errores de dimensionamiento o calidad, cantidad y disposición de las armaduras, especificaciones incompletas, etc.Ejecución: Pueden presentarse defectos por materiales y procedimientos. En el primer caso se trata de la elección inadecuada de los componentes del hormigón o incumplimiento de las normas de calidad. El segundo caso corresponde a la utilización de malos procedimientos, especialmente en el vaciado, colocación, compactación y curado del hormigón. Algunos ejemplos típicos muy frecuentes son los nidos de piedras y las juntas de hormigonado mal ejecutadas.

CAUSAS DE LAS FALLAS

Uso: Los daños debidos al uso aparecen cuando la estructura está en servicio y después de un tiempo más o menos largo según el caso. A veces las condiciones de uso no fueron bien previstas, pero muchas veces se deben a que las condiciones cambian después. Entre las causas de daño por el uso se pueden mencionar: sobrecargas, deformaciones, medio ambiente, ataque químico, desgaste, cavitación y efecto de los incendios.Efectos: El daño en una estructura puede tener efectos sobre la estabilidad, o sobre la durabilidad y seguridad de la obra, además de aspectos de orden estético. Entre estos últimos, pueden influir también razones psicológicas; un ejemplo típico es una grieta en una vivienda, la cual puede no influir estructuralmente, sin embargo, produce una sensación de inseguridad en el usuario. Desde el punto de vista de la durabilidad la falla original puede favorecer fallas menores; es el caso de corrosión debido a una grieta o nido de piedras. Cuando el daño influye en la seguridad de la estructura, requiere atención y reparación inmediata. Conocido el problema y determinados la causa y su efecto, es necesario ordenar y clasificar las fallas para luego seleccionar el procedimiento y racionalizar las faenas de reparación.

FISURAS POR TRACCION Y FLEXION

Fisuras Por Tracción PuraSe forman a lo largo de la dirección de las barras de refuerzo principal. Estas Son provocadas por el exceso de tracción longitudinal. Fisuras Por Flexión PuraSuelen ser perpendiculares a la dirección del refuerzo longitudinal dispuesto en la dirección de la tracción principal. La existencia de armadura transversal (estribos) puede hacer que las fisuras se alineen con ella e incluso favorezcan el inicio o la propagación de las mismas fisuras.

FISURAS POR TRACCION Y FLEXION Causas de grietas por

flexión y tracción

• Sobrecargas no previstas.• Mala adherencia de las

armaduras al hormigón.• Mala disposición de

armaduras.• Armaduras transversales

insuficientes.• Baja calidad del hormigón.

Alternativas de reparaciónEvaluar la situación del elemento y determinar:a) Recuperar monolitismo:- Inyección de epoxi. b) Refuerzo del elemento:- Verificar armadura existente.- Reforzar en caso necesario, para lo cual se debe:• Colocar insertos (tipo anclajes) a través de perforaciones; relleno con epoxi.• Picar y colocar armadura adicional, hormigonar o rellenar con mortero epoxi.• Reforzar con armadura externa (platabandas adheridas con epoxi).c) Eventual demolición y reemplazo


Fisuras por adherencia (longitudinales)

Son aquellas que se forman a lo largo de la dirección de las barras longitudinales. Se pueden inducir como consecuencia de los fenómenos de retracción o asentamiento plástico. También pueden formarse grietas longitudinales por falta de adherencia entre el hormigón y el acero de refuerzo. Fisuras Por Cortante Los esfuerzos cortantes y de tracción provocan fisuras oblicuas que también son transversales a la dirección del acero longitudinal principal.Aparecen inclinadas en zonas cercanas a los apoyos (cortante máxima) o bajo cargas puntuales elevadas.


Causas de grietas por cortante

• Sobrecargas no previstas.• Mala adherencia de las

armaduras al hormigón.• Mala disposición de

armaduras.• Armaduras transversales


Alternativas de reparaciónEvaluar la situación del elemento y determinar:a) Recuperar monolitismo:- Inyección de epoxi.b) Refuerzo del elemento:- Verificar armadura existente.- Reforzar en caso necesario, para lo cual se debe:• Colocar insertos (tipo anclajes) a través de perforaciones; relleno con epoxi.• Picar y colocar armadura adicional, hormigonar o rellenar con mortero epoxi.• Reforzar con armadura externa (platabandas adheridas con epoxi). c) Eventual demolición y reemplazo


Fisuras Por TorsiónLas fisuras por torsión también son oblicuas pero continuas y en espiral.Atraviesan completamente la sección de los miembros afectados. Fisuras Por Punzonamiento Es propio de losas con deformaciones impuestas locales y ocasiona fallas con geometría tronco piramidal cuya directriz es el área cargada. Se alcanza en elementos que experimentan tracciones que se originan por esfuerzos tangenciales que a su vez son motivados por una carga o una reacción localizada en un área relativamente pequeña.


Causas de grieta por punzonamiento

Concentración de tensiones. Diseño inadecuado: armaduras

y/o espesores insuficientes; sobrecargas no previstas.

Baja calidad del hormigón

Alternativas de reparación Inyección con epoxi. Reducir concentración de

tensiones mediante aumentos de sección del pilar y capiteles de acero y hormigón.

Traspasar carga a elementos inferiores.


Fisuras Por CizalladuchaSe presenta en secciones compuestas de hormigón reforzado que se conforman por un elemento de hormigón prefabricado y una sobre-capa o torta de hormigón vaciada “in situ”. Causas de grietas por

cizalladuras Junta de hormigonado defectuosa

Alternativas de reparación Reconstituir monolitismo: reparar mediante inyección o mortero epóxico. Refuerzos en nudo: Perforaciones verticales o inclinadas. Relleno epóxico. Colocar insertos.


Fisuras Por CompresiónSi se rebasa la capacidad resistente del elemento en compresión, entonces ocurre una fisuración que es paralela a la dirección de carga del elemento. Cuando el patrón de fisuración es oblicuo, puede estar indicando que el hormigón está seco. Causas de grietas por compresión• Baja resistencia del hormigón a

compresión• Diseño insuficiente:• Tensiones principales de

compresión superan la resistencia del hormigón.

Alternativas de reparación• Analizar resistencia del hormigón y

estado tensional de las armaduras.• Refuerzo exterior con platabandas.• Posible demolición y reemplazo


Fisuras Por Rigidez Del ApoyoOcurre cuando la conexión entre el elemento que se apoya y el elemento de apoyo no tiene una transición adecuada mediante el uso de amortiguamiento como un cojín de neopreno.

Causas de grietas por rigidez de apoyo

• Diseño o construcción inadecuados• Falla de anclajes y/o de armaduras

transversales.

Alternativas de reparación• Reconstituir monolitismo.• Grieta limpia: inyectar epoxi.• Junta con suciedades: picar por

sectores, rellenar con mortero epoxi.• Revisar anclajes de armaduras,

reforzar.• Eventual demolición.


Fisuras Por Falta De Refuerzo En El Borde

Ocurre cuando el borde del extremo de una viga que se apoya sufre esfuerzos de compresión y/o tracción locales y no se ha reforzado suficientemente. Fisuras Por Aplastamiento LocalTienen su origen en la alta concentración de cargas que a veces se dan en las zonas de apoyo de elementos simplemente apoyados o en las zonas de anclaje de torones y cables.


Causas de grietas por aplastamiento local

• Sobrecargas no previstas.• Armaduras transversales


Alternativas de reparación Evaluar la situación del elemento y determinar:a) Recuperar monolitismo:- Inyección de epoxi.b) Refuerzo del elemento:- Verificar armadura existente.- Reforzar en caso necesario, para lo cual se debe:• Colocar insertos (tipo anclajes) a través de perforaciones; relleno con epoxi.• Picar y colocar armadura adicional, hormigonar o rellenar con mortero epoxi.• Reforzar con armadura externa (platabandas adheridas con epoxi). c) Eventual demolición y reemplazo


Fisuras Durmientes: Pueden ser provocadas por la retracción. Después de un cierto periodo de tiempo, este tipo de fisuras deviene estable (cantidad y tamaño de las fisuras). Estas fisuras se pueden reparar utilizando un material de llenado rígido.

Fisuras Activas: Tienen un tamaño variable, son función de los ciclos de carga y de los ciclos de temperatura. Se reparan utilizando un material de llenado flexible que permita el movimiento y evite la ruptura del elemento en otro lugar.

Hay dos tipos de fisuras activas: las aisladas y las fisuras en red. Las fisuras en red no se deben, en general, a un exceso de esfuerzos. Sería entonces inútil,

reforzar el elemento. Cuando la fisura es aislada y activa, reestablecer la resistencia en tracción de la parte fisurada conduce a desplazar el problema y hacer fisurar otra parte diferente del elemento. Como consecuencia de esto, se debería estudiar la distribución de esfuerzos, reforzar e instalar juntas a proximidad de la fisura.

Fisuras Evolutivas Tienen un tamaño que aumenta si los fenómenos que las producen no son eliminados. Movimientos del suelo. Corrosión del acero de refuerzo. Una fisura evolutiva no se puede reparar sin antes eliminar el fenómeno que la produce.

FALLAS EN PRESENCIA DE EVENTOS SISMICOS

los tipos de fallas más importantes que se registran en estructuras de concreto reforzado y mampostería, tras la ocurrencia de eventos sísmicos.Por lo general, estas fallas pueden deberse a:a) Inadecuada resistencia al cortante de los entrepisos debido a la escasez de elementos tales como columnas y muros.b) Grandes esfuerzos de cortante y tensión diagonal en columnas o en vigas.c) Falla por adherencia del bloque de unión en las conexiones viga-columna debida al deslizamiento de las varillas ancladas, o a falla de cortante.d) Grandes esfuerzos en muros de cortante, sin o con aberturas, solos o acoplados.e) Vibración torsional causada por la falta de coincidencia en planta del centro de masas con el centro de rigidez.f) Punzonamiento de la losa de edificios construidos a base de losas planas,g) Variación brusca de la rigidez a lo largo de la altura del edificio.h) Golpeteo entre edificios.i) Amplificación de los desplazamientos en la cúspide de los edificios.j) Grandes esfuerzos de cortante en columnas acortadas por el efecto restrictivo al desplazamiento causado por elementos no estructurales.

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