Escuela Profesional de Ingeniera Civil

ENSAYOFALLAS EN EDIFICACIONES______________________________________________________AUTOR:

HUANCAS HUANCAS CESAR. ARTURO SANCHEZ SIPION.____________________________________________________ASESOR:

EDULGERIO FERNANDEZ DIAZ____________________________________LNEA DE INVESTIGACIN:

ADMINISTRACIN EN LA CONSTRUCCIN_____________________________

CHICLAYO PER2013

INDICE

INDICE1INTRODUCCIN2OBJETIVOS4PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA5

INTRODUCCINA medida que las ciudades se desarrollan son mayores sus requerimientos de vivienda, transporte y comunicacin, lo que se traduce en la necesidad de nueva y ms moderna infraestructura. Ante este requerimiento, el ingeniero civil debe estar preparado tcnicamente para afrontar los nuevos desafos con la mayor responsabilidad y preparacin posible. En tal sentido, el desarrollo del presente tema de ensayo se torna muy importante porque permite consolidar, reforzar y ampliar los conocimientos bsicos de diseo estructural vertidos al estudiante de Ingeniera civil.Los fuertes terremotos acontecidos en las diversas zonas ssmicas de nuestro planeta, han dejado en evidencia la directa relacin entre los desplazamientos laterales y el nivel de dao estructural y no estructural presentado en las edificaciones.El termino ingeniera estructural se aplica a la especialidad de la ingeniera civil que permite el planeamiento del diseo de las partes que forman el esqueleto resistente de las edificaciones ms tradicionales como edificios urbanos, construcciones industriales, puente, estructuras de desarrollo hidrulico y otras.El esqueleto estructural forma un sistema integrado de partes, denominadas elementos estructurales: vigas, columnas, losas, zapatas de cimentacin y otros.A menudo se requiere resolver problemas de elevada complejidad que se resuelven mediante tcnicas de elementos finitos que obligan a penetrar en los calculo diferencial e integral de diversas variables, temas de algebra lneal, ecuaciones diferenciales y mtodos numricos.La actividad profesional del ingeniero estructural se inicia con un bosquejo arquitectnico de la futura edificacin, en el cual se comienzan a definir las dimensiones generales tanto en planta como en alzado. Compara las alternativas referentes al material bsico de construccin: la conveniencia de usar concreto reforzado o pre esforzado, acero, madera, mampostera confinada o reforzada, aluminio u otras posibilidades ms recientes. Asimismo define previamente las dimensiones longitudinales y transversales de los elementos estructurales. En la ingeniera estructural de las obras urbanas, el trabajo entre arquitectos e ingenieros resulta a menudo inseparable.Definidas las caractersticas geomtricas preliminares se pasa al proceso de pre dimensionamiento de los elementos estructurales: dimensiones de las vigas y columnas, caractersticas de la cimentacin, definicin de escaleras, muros de contencin, posicin de ductos de aire acondicionado. Luego se evala las cargas que soportara la edificacin: cargas muertas que son cargas que no varan dentro de la estructura ni a lo largo del tiempo ; cargas vivas que varan en espacio o en el tiempo, por el ejemplo, el peso de los ocupantes y los muebles.El ingeniero a cargo debe analizar las fuerzas de reaccin y deformaciones que del esqueleto resistente debido a las cargas. Para esto muchos ingenieros. Muchos ingenieros disponen de programas computarizados en sus oficinas para la solucin de los problemas corrientes. Algunos de los programas empleados tienen capacidades graficas que generan dibujos de las fuerzas internas y deformaciones para muchos estados de carga. Si las fuerzas internas (Torsin, momento flexor y cortante) obtenidas del anlisis resultan compatibles con las resistentes y las deformaciones se suponen terminada la primera fase del procedimiento. Se pueden cometer errores al confiar demasiado en los resultados automatizados. Si algo falla y no hay quien revise el producto automatizado puede haber consecuencias como prdidas humanas y de capital. Luego se procede al refinamiento del diseo: se trata de llegar a un modelo que resulte de modo razonable ms econmico y funcional; al decir razonable queremos decir que se tenga en cuenta la facilidad constructiva de lo que se analiza y se disea.La fase de elaboracin de los planos debe ser ejecutada por ingenieros de alta experiencia buscando que en definitiva los planos contengan lo que se debe de construir. Los planos de construccin deben de ser claros, indicando los materiales a usar, detalles de refuerzo, con las indicaciones precisas de las dimensiones y de las etapas previstas. Adems deben de ser elaborados previendo que el constructor no se vea obligado a tomar medidas a escalas ni hacer deducciones.El ingeniero civil maneja diversos materiales en la especialidad estructural. Materiales homogneos como el acero, la madera, el aluminio. El acero es el de mayor uso en perfiles de grandes dimensiones como los de seccin I de alma llena, canal, angulares. Otro material muy utilizado es el resultado de la combinacin del acero y el concreto, llamndose concreto reforzado o armado. El ingeniero estructural debe profundizar sus conocimientos sobre el comportamiento de los materiales con los cuales se construyen las edificaciones.

OBJETIVOSLos Objetivos que se plantean para el desarrollo del siguiente ensayo son: Profundizar los conocimientos acerca de la Ingeniera Estructural. Conocer la aplicacin de la Ingeniera Estructural en la vida cotidiana del Ingeniero Civil, para su correcta aplicacin en su desarrollo profesional. Conocer con profundidad los conceptos y materiales usados en las diferentes estructuras.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La Ingeniera Estructural a es un tema amplio que se debe de llegar a profundizar de una manera muy significante a lo largo del recorrido de la formacin profesional de un Ingeniero Civil, ya que para un buen y correcto desempeo profesional es muy importante conocer esta rama de la Ingeniera Civil.Adems de ser una de las ramas importantes en el Campo de la Ingeniera Civil resulta ser una rama imprescindible en el la formacin ya que toda estructura depende de un buen estudio de Ingeniera. Es as que a lo largo del desarrollo de la presente vamos a ver la Importancia de la Ingeniera Civil.

EDIFICACIONESSegn Dr. Genner Villareal el Per es un pas altamente ssmico y segn la clasificacin mundial le corresponde 9 grados en la escala Mercalli Modificada. Cerca de 18 millones de peruanos viven en zonas ssmicas y estn expuestos a las constantes amenazas de ocurrencias de sismos.Esos nos quieren indicar, que en las investigaciones que se han ido elaborando an estn lejos de resolver el problema. Al mal uso de diseo estructural es por eso que cabe indicar, que en investigaciones ssmicas, an estn lejos de poder resolver el peligro ssmico, el cual seincrementa y al que estnexpuestos cotidianamente.El entendimiento del comportamiento ssmico de las estructuras ha requerido de la identificacin de las caractersticas que han conducido a las fallas, o bien, a un buen comportamiento estructural, y, tambin del anlisis de los tipos de daos y de sus causas.Las construcciones en zonas ssmicas se incrementan a diario en nuestro pas. En consecuencia, la seguridad estructural tiene un valor importante en el desarrollo nacional. La reduccin de los costos, con la consecuente seguridad de las obras en zonas ssmicas es el problema central de la construccin en nuestro pas. La razn fundamental en la solucin de este problema es la elaboracin de metodologas de clculo ssmico de edificaciones con zapatas aisladas, considerando lareal interaccin suelo-estructura.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 tensin diagonal en columnas o en vigas.C) Falla por adherencia del bloque de unin en las conexiones viga-columna debida al deslizamiento de las varillas ancladas, o a fallas de cortante.D) Grandes esfuerzos en muros de cortante, sin o con aberturas, solos o acoplados.E) Vibracin torsional 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) Variacin bruscas de la rigidez a lo largo de la altura del edificio.H) Golpeteo entre edificios.I) Amplificacin de los desplazamientos en la cspide de los edificios.J) Grandes esfuerzos de cortante en columnas acortadas por el efecto restrictivo al desplazamiento causado por elementos no estructurales.

INADECUADA RESISTENCIA AL CORTANTE DE LOS ENTREPISOS DEBIDO A LA ESCASEZ DE ELEMENTOS TALES COMOCOLUMNAS Y MUROS.El colapso de los edificios se debe generalmente a la insuficiente resistencia a carga lateral de los elementos verticales de soporte como son las columnas y muros. Las fuerzas de inercia, cuya variacin de la base hasta la cspide del edificio es progresivamente creciente, generan fuerzas cortantes decrecientes desde la base hasta la cspide, mismas que deben ser resistidas en CORTANTE DE LOS ENTREPISOS DEBIDO A LA ESCASEZ DE ELEMENTOS TALES COMO COLUMNAS Y MUROS.El colapso de los edificios se debe generalmente a la insuficiente resistencia a carga lateral de los elementos verticales de soporte como son las columnas y muros. Las fuerzas de inercia, cuya variacin de la base hasta la cspide del edificio es progresivamente creciente, generan fuerzas cortantes decrecientes desde la base hasta la cspide, mismas que deben ser resistidas en cada nivel por el conjunto de dichos elementos verticales. De esta forma, es necesaria un area transversal de muros y columnas suficiente para resistir adecuadamente las fuerzas cortantes inducidas por el sismo.

FALLA POR ADHERENCIA DEL BLOQUE DE UNION EN LAS CONEXIONES VIGA-COLUMNA DEBIDA AL DESLIZAMIENTO DE LAS VARILLAS ANCLADAS O A FALTA DE CORTANTE.Con frecuencia, en las conexiones entre los distintos elementos estructurales se presentan elevadas concentraciones y complejas condiciones de esfuerzos, mismos que han conducido a distintos y numerosos casos de falla especialmente en las uniones entre muros y losas de estructuras a base de paneles, entre vigas y columnas en estructuras de marcos, entre columnas y losas planas, y entre columnas y cimentaciones.

La vida del hombre se ha visto marcada, a travs de la historia por la ocurrencia de sismos y los efectos que ellos producen. De ah la motivacin de estudiar dichos eventos y tratar de mitigarlos. El escenario de prdidas debido a un terremoto que afecte una ciudad, depende de muchas variables, algunas de las cuales estn asociadas al fenmeno mismo (por ej., caractersticas del sismo, duracin, trayectoria, distancia hipo central, etc.). Tambin existen variables relacionadas con el entorno y ubicacin de las edificaciones como tipo y caracterstica de los suelos, topografa, etc. Y otras variables directamente dependientes de las caractersticas fsicas y dinmicas de las edificaciones existentes como materiales, configuracin estructural y otras. Desde este punto de vista, la evaluacin del posible escenario de prdidas por sismo en un centro urbano depende de la amenaza ssmica y de la vulnerabilidad del escenario a dicha amenaza. Especficamente, la obtencin de la vulnerabilidad requiere la determinacin del grado de susceptibilidad o no de ser afectado por la amenaza. Para escenarios urbanos se debe por lo tanto determinar no solamente el tipo y caractersticas de la amenaza potencial sobre la ciudad, sino tambin la respuesta y el nivel de dao de la misma. AMENAZA SSMICA: La estimacin de la amenaza ssmica se puede realizar mediante mtodos probabilsticos (tambin existen metodologas determinsticas) teniendo en cuenta variables como: - Tipo y caractersticas de las fuentes sismo gnicas que pueden potencialmente producir sismos que afecten la ciudad y estudios geolgicos, sismolgicos y geotectnicos aportan informacin en este contexto. - Sismicidad histrica de la zona.- Aspectos como magnitudes mximas de acuerdo a las fallas y longitudes de ruptura probables. - Distribucin espacio-temporal de los sismos en o cerca de la zona a estudiar. - Atenuacin de las ondas ssmicas. - Registros acelero grficos disponibles. Existen en la actualidad metodologas aceptadas para la evaluacin de la amenaza ssmica que involucran en mayor o menor grado cada una de las variables o caractersticas anteriores. Es importante aclarar en este punto que la intensidad del sismo esperable en el sitio debe ser entendida en trminos generales como los valores de aceleracin, velocidad, desplazamiento o coordenadas espectrales de cualquier variable que permita inducir sobre la estructura solicitaciones que requieran su respuesta ante ella dinmicamente.

Es por eso que se utiliza programas sofisticados para hacer los anlisis ssmicos cmo se comporta la estructura colocando todas las caractersticas que tiene el material que se va a usar pero sin dejar en desuso el criterio analtico y pensante que tiene la labor del ingeniero estructural .A continuacin mencionaremos algunos programas usados en la actualidad por otros han sido desplazados por no ser tan precisos.Se fundamenta en la aplicacin del mtodo de elementos finitos para el clculo ssmico de edificaciones, as como el uso de los programas SAP2000, LIRA y COSMOS, que cuentan con respaldo internacional en obras y proyectos de gran envergadura.

El fundamento tcnico de esta presentacin est basado en el Anlisis de Fallas Estructurales que repercuten en la Construccin del Elemento.Adems de incluir en esta presentacin de Anlisis de Fallas Estructurales, el variable tiempo en los mtodos de diseo mecnico de estructuras de concreto, presentando un ejemplo de diseo por durabilidad de estructuras de concreto. El propsito de esta presentacin es bsicamente el reunir los conocimientos de investigaciones en fallas frecuentes en las estructuras bajo diferentes criterios incluyendo el tema de Diseo por durabilidad de materiales publicado a la fecha y transferirlos para desarrollar un modelo de durabilidad al diseo estructural de concreto. Falla es una condicin no deseada que hace que el elemento estructural no desempee una funcin para la cual existe.Falla es la prdida de funcin de un elemento tanto por deformacin (fluencia) como por separacin de sus partes (fractura).Una falla no necesariamente produce colapso o catstrofe, pero sin embargo, para el Ing. Civil o Arquitecto del rea de Inspeccin, distinguen dos tipos de Fallas.A) Fallas Catastrficas caracterizadas por ser completas y repentinas. B) Fallas por Degradacin, cuya caracterstica principal es la de ser graduales y parciales. Por ello, el Ing. Civil como el Arquitecto del rea de Inspeccin prefieren definir el trmino Conservacin de Estructura que el trmino Falla.Conservacin de Estructura como el conjunto de Operaciones y trabajos necesarios para que la obra se mantenga con las caractersticas funcionales, resistentes e incluso con las estticas originales con las que fue proyectada y construidas. Dividiendo este conjunto de Operaciones y trabajos en tres fases: Inspeccin, evaluacin, mantenimiento.Los mecanismos de Falla dependen de la estructura microscpica del material y de la forma de sus enlaces atmicos. Para predecir La falla de materiales bajo cargas estticas por ejemplo; y poder hacer diseos de elementos de mquinas confiables, se han desarrollados varias teoras para grupos de materiales, basndose en observaciones experimentales. Se mencionaran las Fallas por Corte y por Tensin Diagonal, las cuales se presentan conjuntamente con la flexin, no son acciones aisladas, se ha comprobado que la falla por corte y tensin diagonal es de carcter ms violenta que la falla por flexin; y por esta razn se sobre disea por corte, de modo que alcance la resistencia ltima por flexin primero que por corte.COMO RECONOCER DAOS SIMPLES Y DAOS ESTRUCTURALES:Consideraciones generales:Los sismos someten a las edificaciones a distintas fuerzas para las cuales pueden estar o no preparados. De esta forma pueden generar daos estruturales y daos no estructurales, que pueden ser peligrosos para los ocupantes. El primero compromete el esqueleto del inmueble puede provocar derrumbes parciales o totales, y el segundo, por cada de materiales.Generalmente despus de un sismo se suceden varias rplicas. Aun siendo de menor magnitud, stas actan sobre estructuras o materiales que han sido deteriorados o estn inestables, por lo cual es muy importante hacer una revisin de la edificacin.

Revisin externa:Lo primero es revisar elhundimientoy lainclinacin del inmueble.El inmueble no debe estar hundido, pues indica que el suelo no es resistente. De la misma forma no deben haber grietas grandes en el terreno o movimiento del suelo.Tampoco debe estar inclinado. Para revisar la inclinacin se ata un objeto pegado a un cordel en la parte ms alta del muro, y el cordel cae. En un muro de 2,3 mts de alto la inclunacin no debiera ser mayor a 4 mm. Si la inclinacin es mayor, se debe abandonar el inmueble hasta que sea revisado, sobre todo si es de ms de un piso.

-Revisin interna:Si la inclinacin no presenta problemas, se procede arevisar el interior del inmueble.Es importante saber que hay elementos diseados para soportar el peso de las estructuras y otros que slo sirven para aislaciones o separaciones estticas.Loselementos estructuralesimportantes son los muros, losas, columnas y vigas de hormign armado que la mayora de las casas tiene. Estos elementos no deben estar alterados. Si lo estn, transforman la vivienda en insegura en diferentes grados.Los elementos no estructurales son los tabiques que pueden ser de yeso, volcanita u otros.En caso que no tengan elementos de hormign armado, hay que diferenciar entre casas de albailera, adobe, madera u otros (ver ms adelante).

INMUEBLES DE HORMIGON:Los tabiques suenan huecos al golpear la pared con los nudillos, los muros son slidos, se notan rellenos al golpear. Lasgrietas en tabiquesno importan pues no sostienen nada y no revisten ningun problema para la estabilidad de la estructura. Es imporante saber que es normal que se agrieten, pues ayudan al edificio a disipar la energa. De la misma forma tampoco importan las grietas verticales u horizontales en un muro endonde se divide en muro slido y tabique, sto es debido a la diferencia de flexibilidad de los materiales. Para comprobar sto, golpear con los nudillos o con un martillo (knock knock) a cada lado de la grieta, a 2 cm. A un lado debiera sonar hueco y al otro no.An as, si las grietas son muy pronunciadas, es recomendable no habitar junto a ellas. Las rplicas pueden hacer caer el material y daar a los presentes. Esta misma precaucin debe tomarse con otroselementos de fachada que se vean en peligro de derrumbe, como vidrios, chimeneas, techos falsos o balcones.

Las grietas son importantes cuando estn en elementos o muros estructurales.Cmo se reconoce unmuro estructural?:Conviene buscar el plano estructural del inmueble, ah sale claro. Estos planos normalmente estn en la municipalidad. Si no se tiene este plano, de forma general fjese en lo siguiente:Casas de concreto: Las columnas, vigas, muros y losas de entrepiso.En edificios: Adems de los anteriores, muros que rodean los ascensores y separan departamentos.Lasvigas y columnasno deben estar daadas pues son los elementos que sostienen la estructura. Si estn daadas, el dao puede ser de rajaduras o grietas del concreto o a exposicin del fierro. Si el fierro se ve, indica dao muy severo, sobretodo si estn cortados o doblados. En el caso de una casa de un piso, es conveniente no habitar la zona cercana a la falla, si es de ms de un piso o edificio, es recomendable abandonar el inmueble hasta que sea revisado. En caso de que no se vea fierro a simple vista pero haya una grieta importante, es conveniente revisar con un alfiler a traves de la grieta si el fierro est expuesto.Tampoco es bueno si una columna presenta grietas horizontales en los extremos superior e inferior.En los muros estructurales lasgrietas diagonalesson las ms peligrosas. Una grieta con forma de X necesita una revisin urgente. Este tipo de dao suele ser reparable, a diferencia de los problemas en los enfierrados.Los muros estructurales pueden agrietarse en diferentes magnitudes. Una grieta menor a 2 mm suele no es peligrosa a menos que sea generalizada, en ese caso pedir una evaluacin. Si la grieta es de entre 2 mm y 5 mm se recomienda reparar la grieta rellenndola. Si es generalizada en muchos lugares de la casa, se recomienda no habitarla hasta que sea revisada. Si es de 5 mm a 1 cm, se recomienda no habitar la zona de la casa cercana al dao, y ver si se puede reparar inmediatamente. En caso que la grieta sea mayor a 1 cm, se recomienda abandonar el inmueble hasta que sea revisado.En laslosasde los techos vean si hay grietas oblicuas o diagonales desde las esquinas hacia el centro, eso es tambin mala seal, pero son fcilmente reparables. Si las grietas o fisuras en las losas del techo son paralelas a las ventanas, vigas o cadenas, entonces puede ser estuco, y no representa dao. En el caso de losa radiante, esta suele no estar en elementos estructurales.En el caso de edificios, es imprescindible revisar las cajas de los ascensores, los primeros 5 pisos y los primeros dos subterrneos. Cualquier dao en esos pisos o en los muros de los ascensores debe ser revisado urgentemente. Si hay grietas diagonales en los muros de los ascensores o columnas de los subterrneos y 5 primeros pisos, es conveniente evacuar el edificio de inmediato. En cualquier otro caso, es necesario llamar a una evaluacin lo antes posible. Las grietas en los muros perimetrales que no comprometan otras estructuras como columnas, no son seal de dao estructural porque no estn pensadas para resistir el peso del edificio, solo son muros para espacios. Pero deben ser reparados.

CASAS DE ALBAILERIA Y ADOBE:Para las casas de albailera en general se debe tener las mismas consideraciones que para inmuebles de hormign, en cuanto a dao de vigas, columnas o tamao de grietas en muros.Es importante notar que si los muros de albailera estn bien hechos, las grietas debieran ser verticales y a cierta distancia de los extremos. Si hay grietas diagonales, indica que el muro no ha soportado bien las fuerzas horizontales y debe ser reparado. En el caso de casas de ladrillo tipo princesam tampoco deben haber grietas en las esquias, pues es donde suele estar la armadura.En el caso decasas de adobe, ste suele ser rgido y no resistir bien los distintos tipos de fuerzas que provoca un terremoto. Ms an, es importante mantener en cuenta para futuras rplicas que a diferencia de otros materiales, el adobeno se deforma antes de colapsar, sino lo hace de forma repentina. Es por lo anterior que siempre deben considerarse vulnerables ssmicamente.Si los muros tienen fisuras menores a 0,5 mm (medio milmetro) habitar con precaucin y reparar las fisuras posteriormente. Si los muros tienen fisuras mayores a medio milmetro evitar habitar la zona de la casa involucrada, si la situacin es general no habitar la casa.En el caso de casas de madera, se recomienda no habitar la casa si se ven roturas en vigas o columnas, o si hay daos en ms del 20% de los muros de la casa.

Ensayo de fallas estructurales en edificaciones.Pgina 13