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• Luis TP

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TIPOS DE FALLAS EN COLUMNAS El entendimiento del comportamiento sísmico de las estructuras, así como de los esfuerzos que soportan en las diferentes condiciones de cargas y apoyo, ha requerido de la identificación de las características que han conducido a las fallas, o bien, a un buen comportamiento estructural, y también, del análisis de los tipos de daños y de sus causas. Por lo general, estas fallas pueden deberse a:  Inadecuada resistencia al cortante de los entrepisos debido a la escasez de columnas y muros.  Grandes esfuerzos de cortante y tensión diagonal en columnas o vigas  Falla por adherencia del bloque de unión en las conexiones viga-columna y por deslizamiento de las varillas ancladas, o a falla de cortante.  Grandes esfuerzos en muros de corte, sin o con aberturas, solos o acoplados.

TIPOS DE COLUMNAS I.

Columna de acero

Las columnas de acero pueden ser sencillas, fabricadas directamente con perfiles estructurales, empleados como elemento único, o de perfiles compuestos, para los cuales se usan diversas combinaciones, como: 

Viguetas



Canal y tubo



Placa



Angulo de lados iguales o



Solera

II.

desiguales.

Columna de madera

Las columnas de madera pueden ser de varios tipos: maciza, ensamblada, compuesta y laminadas unidas con pegamento. De este tipo de columnas la maciza es la más empleada, las demás son formadas por varios elementos

III.

Columnas de concreto armado

Las columnas de concreto armado pueden ser de tres tipos que son: 

Elementos reforzados con barras longitudinales y zunchos



Elementos reforzados con barras longitudinales y estribos



Elementos reforzados con tubos de acero estructural, con o sin barras longitudinales, además de diferentes tipos de refuerzo transversal

CLASIFICACIÓN DE COLUMNAS Pueden distinguirse estos tipos de columnas: 

Columna aislada o exenta: La que se encuentra separada de un muro o cualquier elemento vertical de la edificación.



Columna adosada: La que está yuxtapuesta a un muro u otro elemento de la edificación.



Columna embebida: La que aparenta estar parcialmente incrustada en el muro u otro cuerpo de la construcción.

FALLA EN LAS COLUMNAS 1. FALLA FRÁGIL DE CORTANTE Y TENSIÓN DIAGONAL Este tipo de falla se origina debido a la gran concentración de refuerzos que se producen precisamente en los extremos de las columnas por las elevadas acciones internas como son una carga axial, fuerza cortante y momento flector, causadas por las fuerzas sísmicas. Muchas estructuras se han colapsado como resultado de un inadecuado confinamiento del núcleo de concreto en columnas. El mismo tipo de falla puede presentarse también en secciones intermedias y superiores de las columnas. El confinamiento del núcleo de concreto evita también la falla por tensión diagonal producida por fuerza cortante. Este tipo de falla está caracterizado por la formación de grietas inclinadas.

2. FALLA POR PANDEO Las variables que la controlan es la altura de la columna y su sección transversal, para garantizar la seguridad de los elementos el coeficiente de seguridad debe ser mayor o igual a 2.10 Cuanto más larga sea la columna menor será la capacidad de aguante a la compresión. No se produce repentinamente al alcanzarse la carga crítica de pandeo, sino que se manifiesta de manera progresiva desde los niveles bajos de carga axial

3. FALLA POR ADHERENCIA DEL BLOQUE DE UNIÓN EN LAS CONEXIONES VIGA-COLUMNA DEBIDA AL DESLIZAMIENTO DE LAS VARILLAS ANCLADAS O A FALLA DE CORTANTE. Con frecuencia, las conexiones entre los distintos elementos estructurales se presentan elevadas concentraciones y complejas condiciones de refuerzos, 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.

4. FALLA FRÁGIL DE CORTANTE EN COLUMNAS ACORTADAS POR EL EFECTO RESTRICTIVO AL DESPLAZAMIENTO ACUSADO POR ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES La intersección entre elementos no estructurales, tales como muros divisorios de mampostería, y las columnas de marcos de concreto, provoca concentraciones de fuerza cortante en los extremos libres de las columnas, mismas que tienden a fallar frágilmente por cortante. Esto conduce a que la porción libre de la columna adquiera mucha mayor rigidez en comparación de las demás columnas del mismo piso, que no están confinadas ni restringidas, en ninguno de sus lados, por elementos no estructurales, generándose así elevados esfuerzos de corte en la columna corta dando lugar a consecuencias desastrosas.

5. FALLAS POR TORSIÓN Las fisuras por torsión también son oblicuas pero continuas y en espiral. Atraviesan completamente la sección de los miembros afectados.

6.

FALLAS POR COMPRESIÓN Si 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. Causando

baja

resistencia

del

hormigón

a

compresión, diseño insuficiente:

7. FALLAS POR RIGIDEZ DEL APOYO Ocurre 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. La fractura ocurre como consecuencia de los movimientos y esfuerzos horizontales que experimenta la zona de apoyo por los ciclos de dilatación y contracción térmica; y/o por la rotación que experimenta el elemento apoyado induciendo un sobre - esfuerzo local de compresión.

8. FALLAS 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 local y no se ha reforzado suficientemente. Cuando el refuerzo principal está compuesto por varillas de gran diámetro que al ser dobladas requieren de un amplio radio de doblado que no se cumple.

9. FALLAS POR APLASTAMIENTO LOCAL Tienen 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. Cuando el aplastamiento se da por una carga concentrada, el patrón de falla se localiza directamente debajo de ésta y tiende a dividir la sección de hormigón localmente