tipos de fallas de elementos sometidos a flexion pura

7/21/2019 Tipos de fallas de elementos sometidos a flexion pura

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UNSM Facultad deIngeniería Civily Arquitectura

Dedicatoria y agradecimientos

A Dios, por brindarnos la dicha de la salud y bienestar físico y espiritual.

A nuestros padres, como agradecimiento a su esfuerzo, amor y apoyoincondicional, durante nuestra formación tanto personal como profesional.

A nuestros docentes, por brindarnos su guía y sabiduría en el desarrollo deeste trabajo.

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Introducción

$n el presente trabajo se desarrollar0n los principios b0sicos del

comportamiento de los elementos de concreto armado sometidos a

fle&ión. $s imprescindible comprender claramente este fenómeno para

luego deducir las e&presiones a usar tanto en el an0lisis como en el

dise1o. $l an0lisis implica fundamentalmente la determinación del

momento resistente de una sección completamente definida. $l dise1o

es el proceso contrario+ dimensionar una sección capaz de resistir el

momento aplicado. 2i bien es cierto ambos usan los mismos criterios, los

procedimientos a seguir son diferentes y ser0n e&puestos por

separados.

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bjeti!os

bjeti!os #enerales

• Identificar los tipos de fallas por fle&ión pura.

bjeti!os $specíficos• Definir el tipo de falla por tensión en elementos causados por fle&ión

pura.• Definir el tipo de falla por comprensión en elementos causados por

fle&ión pura.• Definir el tipo de falla balanceada en elementos causados por fle&ión

pura.

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%le&ión 'ura

Comportamiento de una !iga de concreto armado sometida a fle&ión

a !iga mostrada en la figura a, es de sección rectangular, simplementeapoyada y cuenta con refuerzo en la zona inferior. $st0 sometida a la acción dedos cargas concentradas iguales las cuales generan el diagrama de momentoflector presentado en la figura b. A lo largo de todo el elemento, la fibra superior est0 comprimida y la inferior, traccionada.

)ipos de falla de los elementos sometidos a fle&iónos elementos sometidos a fle&ión casi siempre fallan por compresión del

concreto, sin embargo el concreto puede fallar antes o despu4s 5ue el acerofluya. a naturaleza de la falla es determinada por la cuantía de refuerzo y esde tres tipos+

-. %A A ' 6 )$72I87. %A A ' 6 C 9'6$2I873. %A A /A A7C$ADA

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)ipos de fallas de elementos sometidos a fle&iónpura

%alla por tensión+

2e conoce como falla d:ctil y sucede cuando el acero en tracción a llegadoprimero a su estado de fluencia antes 5ue el concreto inicie su aplastamientoen el e&tremo comprimido. 2e aprecian grandes defle&iones y fisuras antes delcolapso lo cual alerta a los usuarios acerca del peligro inminente. $stas

secciones son llamadas tambi4n sub;reforzadas o bajo armadas.

'ara poder entender mecanismo de falla de un elemento de concreto conrefuerzo de tensión, en la figura se muestra la gr0fica carga de fle&ión de unelemento con un porcentaje de acero usual en la pr0ctica. Al empezar a cargar el comportamiento de la pieza es esencialmente el0stico y toda la seccióncontribuye a resistir el momento e&terior. Cuando la tensión en la fibra m0s

esforzada de alguna sección e&cede la resistencia del concreto a tensión,empiezan a aparecer grietas. A medida 5ue se incrementa la carga, estasgrietas aumentan en n:mero, en longitud y en abertura. 2e puede obser!ar muy claramente la zona de la pieza sujeta a tensión, en la 5ue se presentan lasgrieta y la zona sujeta a compresión.

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<na concentración de tensiones =tambi4n llamadoconcentrador de

tensión > es una localización dentro de un sólido el0stico donde el campo de

tensiones se concentra. <n objeto es m0s resistente cuando la fuerza sedistribuye uniformemente sobre su 0rea, de tal manera 5ue una reducción del0rea efecti!a, por ejemplo causada por una fisura, conduce un aumento de lastensiones cerca del límite de dicho defecto =respecto a la situación en 5uedicho defecto no e&istiera>. <n material puede fallar por propagación de grietacuando una concentración de tensiones e&cede el límite del material a pesar de5ue la tensión media est4 por debajo de límite resistente.

a resistencia real en fractura de un material siempre es m0s baja 5ue el !alor teórico precisamente por5ue la mayor parte de elementos resistentes contienenpe5ue1as fisuras o impurezas 5ue crean un concentrador de tensiones. asfisuras de fatiga siempre empiezan como concentradores de tensiones, asípues eliminar dichos defectos incrementa la resistencia frente a fatiga.

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%alla por compresión+

2e lo conoce como falla %6A#I , sucede si primeramente se inicia elaplastamiento del concreto antes 5ue el inicio de la fluencia del acero entracción, es decir cuando en la falla εs <εy . $stas secciones son llamadassobre reforzados .a resistencia de una sección sobre ? reforzada es mayor 5ue la de otra sub.;reforzada de dimensiones similares. 2in embargo la primera no tienecomportamiento dúctil y el tipo de colapso no es con!eniente. $n el dise1o se

e!ita este tipo de falla.RESISTENCIA A LA COMPRESION

a resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se puede dise1ar detal manera 5ue tengan una amplia !ariedad de propiedades mec0nicas y dedurabilidad, 5ue cumplan con los re5uerimientos de dise1o de la estructura. aresistencia a la compresión del concreto es la medida m0s com:n dedesempe1o 5ue emplean los ingenieros para dise1ar edificios y otrasestructuras. a resistencia a la compresión se mide tronando probetascilíndricas de concreto en una m05uina de ensayos de compresión, en tanto laresistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura di!ididaentre el 0rea de la sección 5ue resiste a la carga y se reporta en megapascales=9'a> en unidades 2I. os re5uerimientos para la resistencia a la compresiónpueden !ariar desde -@ 9'a para concreto residencial hasta 9'a y m0spara estructuras comerciales. 'ara determinadas aplicaciones se especificanresistencias superiores hasta de -@B 9'a y m0s.

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¿Por q ! se deter"ina la resistencia a la co"#resión$

os resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se usanfundamentalmente para determinar 5ue la mezcla de concreto suministradacumpla con los re5uerimientos de la resistencia especificada, Ec, del proyecto.

os resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros moldeadosse pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto opara estimar la resistencia del concreto en estructuras, para programar lasoperaciones de construcción, tales como remoción de cimbras o para e!aluar la

con!eniencia de curado y protección suministrada a la estructura. os cilindrossometidos a ensayo de aceptación y control de calidad se elaboran y curansiguiendo los procedimientos descritos en probetas curadas de maneraest0ndar seg:n la norma A2)9 C3- F'r0ctica est0ndar para elaborar y curar cilindros de ensaye de concreto en campoG. 'ara estimar la resistencia delconcreto in situ, la norma A2)9 C3- formula procedimientos para las pruebasde curado en campo. as probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdoa A2)9 C3 , F94todo est0ndar de prueba de resistencia a la compresión deprobetas cilíndricas de concretoG.

<n resultado de prueba es el promedio de, por lo menos, dos pruebas deresistencia curadas de manera est0ndar o con!encional elaboradas con lamisma muestra de concreto y sometidas a ensaye a la misma edad. $n lamayoría de los casos, los re5uerimientos de resistencia para el concreto serealizan a la edad de días.

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%alla balanceada+

2e produce cuando el concreto alcanza la deformación unitaria ultima de B.BB3simult0neamente al inicio de la fluencia del acero, o sea cuando en la falla εs=

εy .'ara cada sección e&iste una cuantía :nica de acero 5ue ocasiona una fallabalanceada la 5ue se denomina cuantía balanceada o b0sica. 2i la seccióncontiene mayor cantidad de refuerzo fallar0 por compresión y si contiene menor cantidad la falla ser0 por tracción. 'or seguridad.

$n la figura a, se muestra la distribución de deformaciones para cada uno delos tres tipos de falla y en la figura b, el diagrama momento !ersus cur!aturapara cada caso. $n este :ltimo se puede apreciar la ductibilidad 5uedesarrollan las secciones sub;reforzadas y la mayor capacidad resistente delas secciones sobre;reforzadas.

%igura a+

%igura b+

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Conclusiones

• a falla por tensión sucede cuando el acero en tracción a llegado

primero a su estado de fluencia antes 5ue el concreto inicie suaplastamiento en el e&tremo comprimido.

• a falla por compresión sucede si primeramente se inicia el

aplastamiento del concreto antes 5ue el inicio de la fluencia del acero entracción, es decir cuando en la falla εs <εy.

• a falla balanceada se produce cuando el concreto alcanza ladeformación unitaria ultima de B.BB3 simult0neamente al inicio de lafluencia del acero, o sea cuando en la falla Hs Hy.

• os elementos sometidos a fle&ión casi siempre fallan por compresión

del concreto, sin embargo el concreto puede fallar antes o despu4s 5ueel acero fluya, la naturaleza de la falla es determinada por la cuantía derefuerzo y da lugar a estos tres tipos de fallas.

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/ibliografía

• 6)$#A #A6CIA, Juan. FConcreto armado IG• 7I 2 7, Arthur K. FDise1o de estructuras de concretoG• 6. 'A6L M ). 'A< AN. F$structuras de Concreto 6eforzadoG• $. 7AON. FConcreto reforzado un $nfo5ue /0sicoG• CKAP$Q CACKAN, 2antiago. F#uía de concreto armado IG

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