Los fallos del hormigón… ¡GRAFICAMENTE! www.prontubeam.com

Los fallos del hormigón… ¡GRAFICAMENTE! Parte 1

Ejemplo de rotura de una viga. Fallo a cortante. Fuente: referencia [2]

En este artículo vamos a describir los distintos tipos de fallos en el hormigón pero vamos a ir un poco más lejos, vamos a mostrar mediante imágenes como se producen estos fallos, y como es el resultado después del colapso. Intentaremos describir muy brevemente el mecanismo de rotura y el “nivel de peligrosidad” del fallo, es decir si el colapso es inmediato o se produce poco a poco dando tiempo a la reacción.

Fallo por compresión

Vamos a comenzar por uno de los más sencillos pero no por ello no peligroso, la rotura a compresión simple. Como se puede ver en la siguiente foto, este modo de fallo es característico ya que las fisuras por fallo a compresión son paralelas a la dirección de aplicación del esfuerzo.

Ejemplo de rotura de una probeta. Fallo a compresión. Fuente: referencia [2]

La separación entre ellas es muy variable, su trazado es irregular debido a la heterogeneidad del hormigón y son función de las condiciones de contorno (si tiene impedido la deformación en algún punto). Las piezas muy esbeltas sometidas a compresión pueden presentar fisuras muy peligrosas en la parte central de las mismas y sólo en una de sus caras. Estas fisuras, que suelen ser finas y estar muy próximas unas a otras, pueden ser índice bastante claro de la iniciación de un fenómeno de pandeo.

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Hay una diferencia esencial entre las fisuras de compresión y las de tracción: las fisuras de tracción aparecen repentinamente mientras que las de compresión empiezan a hacerse visibles con esfuerzos inferiores a los de rotura y van aumentando de tamaño de forma continua. Sin embargo, si la columna/elemento sometido a tracción no tiene cercos que aseguren un confinamiento del hormigón, el fallo se produce muy bruscamente, siendo a veces en ensayos parecido a una “explosión” de la probeta.

En la siguiente imagen se cree que el motivo de fallo ha sido la compresión en el hormigón. Podría darse por una mala actuación de la columna ante un sismo que la ha llevado, primero, a comprimirse y después traccionarse por partes como efecto del mismo.

Colapso de una columna. Fallo a compresión. Fuente: Civil Engineers (twitter).

Fallo por flexión

En la siguiente imagen se ve el fallo a flexión de la viga, particularmente por fallo a tracción de las fibras inferiores en la zona de momento máximo. Este fallo, si se cuenta con el armado a cortante suficiente, se suele considerar dúctil ya que la viga falla por el acero, material con dichas propiedades.

Ejemplo de rotura de una viga. Fallo de tracción máxima del hormigón en flexión. Fuente: referencia [2]

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El estado final de la viga tras el colapso es el siguiente:

Estado tras el colapso de rotura de una viga. Fallo de tracción máxima del hormigón/acero traccionado en flexión. Fuente: referencia [2]

En la siguiente imagen se puede ver también un fallo a flexión de la viga pero esta vez el motivo del fallo es la compresión máxima en el hormigón, la cual se ha producido en la parte superior de la viga:

Ejemplo de rotura de una viga. Fallo de compresión máxima del hormigón en flexión. Fuente: referencia [2]

De acuerdo al diagrama de pivotes de la siguiente figura, el fallo de la viga de la primera imagen se produce por el pivote de rotura A, tracción máxima de la armadura, mientras que en la segunda imagen la rotura se produce por el pivote B. En nuestra web, www.prontubeam.com, encontrareis una explicación más detallada del diagrama de pivotes y una herramienta para calcular dicho diagrama de interacción de una sección rectangular de hormigón.

Diagrama de pivotes de una sección rectangular de hormigón. Fuente: referencia [4]

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Diagrama de interacción de una sección de hormigón rectangular con nuestra herramienta en www.prontubeam.com

Fallo por cortante

Producidas por las tensiones principales de tracción en la viga. La siguiente imagen muestra la dirección de las mismas y se puede ver que la fisura de cortante viene dada por estas tracciones. Si las cuantías de armadura de cortante son insuficientes, la cabeza de compresión de la viga debe resistir una parte grande del cortante haciendo que la fisura progrese hasta el borde superior de la viga.

Ejemplo de rotura de una viga. Fallo a cortante. Fuente: referencia [2]

Este modo de fallo es fácilmente detectable de forma visual ya que las fisuras son muy características, con una inclinación de 45º progresando hacia el centro de la viga. Es muy importante saber que si no se cuenta con armadura de cortante o con escasa cuantía (típico en viguetas pretensadas) este fallo es muy frágil y peligroso. Es importante apuntalar el elemento para proceder con los refuerzos o con la sustitución/restauración de la capacidad portante.

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Estado tras el colapso de rotura de una viga. Fallo a cortante. Fuente: referencia [2]

Observad en la imagen de arriba como las fisuras han progresado horizontalmente en la parte de arriba.

Hay 4 motivos principales por el que pueda fallar nuestra viga a cortante:

Compresión oblicua del alma Fallo de anclaje de la armadura transversal Agotamiento por tracción de la armadura transversal Fisuración por cortante y flexión.

En el próximo artículo veremos los fallos de torsión, punzonamiento, anclaje de armaduras e intentaremos ver algunos fallos del pretensado, entre otros. Agredecemos la colaboración del lector si dispone de fotografías donde se muestren estos tipos de fallos. Estamos abiertos a ideas/opiniones sobre la segunda parte de este artículo (modos de fallos que queráis que tratemos). Recordad que en Prontubeam el lector puede participar e incluso subir su propio artículo. Contactad mediante el formulario o escribiendo a prontubeam@gmail.com

Referencias:

[1] Shear test beams carried out in Universidad Politécnica de Madrid. www.he-upm.com

[2] www.youtube.com. Imagen capturada de diversos videos de Youtube.

[2.1] Prueba de resistencia de cilindro de concreto, de Jesús Marquez: https://www.youtube.com/watch?v=829Ki6IIN34[2.2] Ensayo viga flexión de concreto reforzado, de Carlos Artetahttps://www.youtube.com/watch?v=4ni2oWDNgAA[2.3] Ensayo a cortante, de Ciencias Escolapios https://www.youtube.com/watch?v=HgpGObmvAEg[2.4] Ensayo Viga Rotura por Corte Cátedra Hormigón 1 FI-UBA 1C2013 (1) https://www.youtube.com/watch?v=l6S7NMkdE2s[2.5]Ensayo viga de concreto por Daniela Calderonhttps://www.youtube.com/watch?v=uf0Zk2-FUOo

[3] https://es.wikibooks.org

[4] Universidad Politécnica de Coruña (UPC). Ejercicio de diagrama de interacción