PRINCIPALES TIPOS DE FALLAS O FRACTURAS QUE SUFREN LAS VIGAS:Falla o fractura es la separacin de un slido bajo tensin en dos o ms piezas. En general, la fractura metlica puede clasificarse en dctil y frgil.los mecanismos de fractura suelen clasificarse en frgiles o dctiles segn la deformacin plstica que acompaa a la rotura: una gran cantidad de deformacin plstica suele estar asociada con la fractura dctil, mientras que lo opuesto es sinnimo de fractura frgil. En el caso de los metales la fractura ocurre comnmente por uno de los siguientes mecanismos:[1]

a) Fractura dctilb) Descohesin transgranular (clivaje)c) Fractura intergranular

En la figura 1.1 se muestran de forma esquemtica estos mecanismos. En todos los casos, el proceso de fractura puede ser dividido en varias etapas: nucleacin de micro fisuras o de cavidades, crecimiento a nivel micro estructural de las cavidades o de las micro fisuras, coalescencia y localizacin de la deformacin, y crecimiento de las micro fisuras hasta la rotura final.

Fig. (1.1)FALLA DUCTIL:La fractura dctil ocurre despus de una intensa deformacin plstica y se caracteriza por una lenta propagacin de la grieta. Esta fractura ocurre bajo una intensa deformacin plstica.

Esta fractura comienza con la formacin de un cuello y la formacin de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en direccin perpendicular a la tensin aplicada. Cuando se acerca a la superficie, lagrieta cambia su direccin a 45 con respecto al eje de tensin y resulta una fractura de cono y embudo..[2]

FRACTURA FRAGIL

La fractura frgil se produce a lo largo de planos cristalogrficos llamados planos de fractura y tiene una rpida propagacin de la grieta La fractura tiene lugar sin una apreciable deformacin y debido a una rpida propagacin de una grieta. Normalmente ocurre a lo largo de planos cristalogrficos especficos denominados planos de fractura que son perpendiculares a la tensin aplicada.La mayora de las fracturas frgiles son transgranulares o sea que se propagan a travs de los granos. Pero si los lmites de grano constituyen una zona de debilidad, es posible que la fractura se propague intergranularmente. Las bajas temperaturas y las altas deformaciones favorecen la fractura frgil.Existe un gran nmero de materiales que a temperaturas altas o velocidades de deformacin pequeas se deforman plstica o visco-plsticamente, pero que a bajas temperaturas o velocidades de deformacin elevadas muestran fractura frgil. Este comportamiento es exhibido por metales con estructura cristalina BCC, polmeros en estado vtreo, vidrios y sales inicas[4]

En el caso de los metales BCC, por ejemplo, se encuentra que el lmite elstico aumenta rpidamente al disminuir la temperatura, lo cual coincide con una transicin en la fractura de dctil a frgil.Este comportamiento suele ser descrito de forma tradicional por medio de la variacin de la energa absorbida en el ensayo de resistencia (Fig.2.1). Para temperaturas superiores a latemperatura de transicin, TR, la rotura se produce fundamentalmente por coalescencia de cavidades y la energa absorbida es elevada.Por el contrario, a temperaturas inferiores a TR, la fractura viene dada por un mecanismo frgil (descohesin transgranular, usualmente denominado clivaje, o bien fractura intergranular) y la energa absorbida es pequea.[2]

fig. (2.1)La descohesin transgranular en los materiales cristalinos ocurre a lo largo de planos cristalogrficos bien definidos (Fig. 2.1). Este modo de deformacin es favorecido en materiales que presentan lmites elsticos elevados, de manera que es difcil producir deformacin plstica que reducira las tensiones delante de las micro fisuras responsables del inicio de la fractura.Existen varios mecanismos que conducen a la formacin de micro fisuras bajo la accin de una carga aplicada. En primer lugar, las micro fisuras se pueden generar como consecuencia de un apilamiento de dislocaciones frente a una barrera micro estructural, como por ejemplo un borde de grano. Las dislocaciones en la punta del apilamiento estn empaquetadas de manera muy densa y esto produce una alta concentracin de esfuerzos, de manera que puede llegar a formarse una micro fisura en la barrera, o bien nuclearla en el grano vecino. Si el obstculo es una partcula, por ejemplo un carburo[3]

TIPOS DE ROTURAS:..[5]

ROTURA POR FLEXIONLasvigasoarcosson elementos estructurales pensados para trabajar predominantemente en flexin. Geomtricamente sonprismas mecnicoscuya rigidez depende, entre otras cosas,delmomento de inerciade la seccin transversal de las vigas. Existen dos hiptesis cinemticas comunes para representar la flexin de vigas y arcos:Lahiptesis de Navier-Euler-Bernouilli. En ella las secciones transversales aleje baricntricose consideran en primera aproximacin indeformables y se mantienen perpendiculares al mismo (que se curva) tras la deformacin.Lahiptesis de Timoshenko. En esta hiptesis se admite que las secciones transversales perpendiculares al eje baricntrico pasen a formar un ngulo con ese eje baricntrico por efecto delesfuerzo cortante.

Causas principales:Sobrecargas no previstasDeformacin excesiva con cuantas normales.Cuantas insuficientes.Mala adherencia de las armaduras al hormign.Mala disposicin de armaduras.

ROTURA POR ESFUERZO DE CORTANTE.Enresistencia de materiales, elcentro de cortante, tambin llamadocentro de torsin,centro de cortaduraocentro de esfuerzos cortantes (CEC), es un punto situado en el plano de la seccin transversal de unapieza prismticacomo unaviga tal que cualquier esfuerzo cortante que pase por l no producir momento torsor en la seccin transversal de la pieza, esto es, que todo esfuerzo cortante genera un momento torsor dado por la distancia del esfuerzo cortante al centro de cortante. Se suele denotar por (yC, zC).Cuando existe un eje de simetra el centro de cortante est situado sobre l. En piezas con dos ejes de simetra el centro de cortante coincide con elcentro de gravedadde la seccin y en ese caso laflexinytorsinestndesacopladas y una viga o pilar puede tener flexin sin torsin y torsin sin flexin. Sin embargo, en prismas mecnicos, vigas o pilares con asimetras en su seccin transversal es necesario determinar el centro de cortante para determinar correctamente lastensiones.

Causas principales:Sobrecarga no previstas.Armaduras transversales insuficientes.Baja calidad del hormign.

ROTURA POR COMPRESIN:

Supongamos que a un trozo de piedra la cargamos con un peso grande, representado por la flecha, ver figura 1. La piedra es capaz de resistir la carga sin que se note en ella alteracin alguna.Figura 1Podemos decir que esta comprimida, que esta trabajando a la compresin. La piedra esta siendo presionada por dos fuerzas que actan en sentido contrario y que tratan de achatarla. La segunda fuerza, que no aparece representada en la figura, esta constituida por el apoyo en que ella descansa, en forma de reaccin hacia arriba. En la figura 2 se ven claramente estas dos fuerzas actuando en sentido contrario.Figura 2

Estas fuerza se ven claramente en la figura 3, en una pieza de madera comprimida longitudinalmente (en el sentido de su largo). Estas fuerzas tratan de acortar el madero.Figura 3La mnima deformacin que debe experimentar el cuerpo que esta siendo comprimido seria posible observarlo a simple vista, si en vez de una piedra o un madero, hicieramos la misma experiencia con un trozo de goma. En el caso de la goma, al mismo tiempo que se acorta la pieza se ensancha hacia los lados, figura 4.

Figura 4La capacidad de resistencia deun elemento constructivo esta relacionado con su tamao, especialmente con la superficie de la cara que recibe el esfuerzo, o ms exactamente , con la seccin del elemento comprimido.

Principales causas:Cuantia de armadura a la traccin alta y/o baja resistencia del hormign a compresin.

ROTURAS DE PANDEO DE ALMA (VIGAS DE ALMA MUY DELGADFA T-I)Elpandeoes un fenmeno deinestabilidad elsticaque puede darse en elementos comprimidosesbeltos, y que se manifiesta por la aparicin de desplazamientos importantes transversales a la direccin principal de compresin.Eningeniera civilel fenmeno aparece principalmente enpilares(vigas muy esbeltas)ycolumnas, y se traduce en la aparicin de unaflexin adicional en el pilar cuando se halla sometido a la accin de esfuerzos axiales de cierta importancia.

Diseo insuficiente: tenciones principales de compresin superan la resistencia del hormign.

ROTURA POR DESLIZAMIENTO DE ARMADURAS:Hemos visto que una viga es un elemento estructural que se coloca horizontalmente y sirve de soporte de carga de otros elementos estructurales, y las transmite hacia los elementos verticales de sustentacin.

Procedemos a dividir el volumen o cuerpo de una viga de madera en una cantidad de tablas colocadas de plano una sobre otra, como vemos en al figura 1.

Si aplicamos una carga en el centro de este conjunto de tablas, comprobamos que resiste menos que una viga entera o maciza ( figura 2) de igual volumen, o lo que es lo mismo, el conjunto se flexiona con mayor facilidad.PRINCIPALES CAUSAS:Diseo o construccin inadecuanda: falla de anclajes y/o de armadura transversales.

ROTURA POR TRACCION:Se llamatraccina una forma diferente de trabajo de los materiales, opuesta a la compresin, y en que actan fuerza en direcciones contrarias que tienden a producir su alargamiento, como se ve en la figura.

Pieza sometida a esfuerzos de traccin.

Generalmente, la palabra traccin se utiliza para indicar el acto de tirar de algo para moverlo, especialmente arrastrar carruajes sobre el suelo. Se habla as de traccin animal, traccin a vapor, traccin elctrica, etc. En la figura 2, se ve el caso un caso comn de traccin, una grua que levanta un cuerpo pesado.

Figura 2. La grua ejerce traccin a traves del cable sobre el cuerpo presado.Como ejemplo, en un edificio trabajan a la traccin algunas barras de los tijerales y las cadenas de hormign armado. Interviene este esfuerzo en muchas soluciones de viga compuesta, en torres metlicas y techumbres, y en otros refuerzos o amarras que veremos ms adelante.Se mide la traccin en la misma forma que la compresin, o sea, en kg/cm2. En los laboratorios se preparan muestras de cada material y se les aplican fuerzas en direcciones opuestas, hasta que el material se corta. Se establece as su resistencia a la ruptura por traccin. ..[6]

BIBLIOGRAFIA

Ensayo itescam.edu.[1]LOS AUTORES. Edicion UPC 2002[2]Boletin tecnico.[3]Asesora y construccin RAMVAL.[4]Libro de: Vigas Ing. Jorge R Bernal..[5]Blog de asesoramiento de expertos en construccin .[6]