El tipo de falla de la columna depende del tipo de sistema estructural y las columnas pueden fallar de diferentes maneras, como se analiza en este artículo.
El pilar es el elemento principal que transfiere cargas verticales a la cimentación. El fallo de un soporte puede provocar el fallo de toda la estructura. Por tanto, se debe evitar el fallo de los soportes, como de cualquier otro elemento.
Además, la falla del pilar puede provocar el colapso gradual de la estructura. Por lo tanto, es muy importante identificar el pilar crítico y prestarle atención durante la planificación y construcción.
Se han identificado los siguientes tipos de fallas de columnas.
- Error de compresión pura
- Combinar errores de estrés
- Fallo de pandeo
- falla por corte
- Fallo por falta de refuerzo de contención
- falla torsional
- Fallas por defectos de construcción.
- Fallos por errores de diseño.
Errores de compresión puros
Una columna es un elemento que transfiere el peso de una estructura como esfuerzo axial a la cimentación o elemento de soporte.
El hormigón es capaz de soportar cargas de compresión y predomina en la capacidad de carga, mientras que en otros elementos como las vigas, los esfuerzos de compresión son absorbidos sólo por una parte de la sección.
También se proporciona refuerzo para soportes donde el hormigón no puede soportar toda la carga o sirve sólo como refuerzo nominal.
La columna puede fallar durante la compresión si el esfuerzo axial excede su capacidad. Este tipo de fallas pueden deberse a las siguientes razones.
- El refuerzo y el hormigón tienen una cierta capacidad de carga, que depende de la cantidad y del área de la sección transversal. Si el esfuerzo axial es mayor que esta capacidad de carga, la columna fallará bajo compresión.
- Además, las armaduras y el hormigón tienen sus propias cargas que pueden soportar. Según los estándares británicos, el hormigón puede soportar una carga de hasta 0,0035 y el acero comienza a combarse con una carga de 0,002, y esta puede ser mayor que la del hormigón. Cuando la tensión axial excede un cierto valor, lo que resulta en una tensión del concreto superior a 0,0035, el concreto falla repentinamente. El hormigón se rompe de repente.
- Si la sección está suficientemente reforzada, advertirá contra dichos fallos de apoyo. El artículo fue publicado como Grietas estructurales en el hormigón. También se puede consultar información adicional sobre grietas.
Fallo por estrés combinado
Además de las fuerzas axiales, las columnas de hormigón están sujetas a momentos de flexión debido al momento excéntrico creado por cargas desequilibradas.
Se suman el esfuerzo de flexión y el esfuerzo de compresión axial para obtener el esfuerzo final en la sección.
No es una tensión uniforme. Sin embargo, la rotura del soporte se basa en los criterios explicados anteriormente bajo rotura pura por compresión.
Lo más importante que el diseñador debe considerar al diseñar son las posibles combinaciones de carga y efectos de carga alternativos. Si hay desviaciones significativas en los tramos, se debe tener cuidado durante la construcción.
Fallo de pandeo
Principalmente, la falla por pandeo se puede identificar como un defecto de diseño porque consideramos el efecto del pandeo en el diseño. Si el diseñador es consciente de este tipo de defecto en la columna, puede solucionarlo.
En el diseño se tienen en cuenta el momento flector adicional de la columna y la esbeltez de la columna.
Además, la altura efectiva de la columna se considera en función de su patrón de pandeo.
Fallo de pandeo. El propio nombre proporciona información sobre la naturaleza del fallo. Por eso, lo tenemos en cuenta a la hora de diseñar. Además de la falla por compresión de las columnas, la falla por pandeo es el otro tipo básico de falla de la columna.
Realizamos conexiones con soportes para evitar pandeo. Ésta es la idea básica de crear conexiones a soportes que no sirven como refuerzo de corte.
falla por corte
Las cargas laterales en una estructura están soportadas por miembros verticales como columnas y muros de corte.
Cuando no existen muros de corte, los apoyos soportan estas cargas laterales. Si no hay conexiones de corte adecuadas, pueden ocurrir este tipo de fallas en las columnas.
Las cargas laterales surgen del viento, terremotos, estructuras de soporte, etc.
Los pilares están provistos de conexiones de corte adaptadas a las fuerzas de corte que actúan sobre ellos. Además, el tamaño de los soportes aumenta en la dirección de corte para aumentar la capacidad de corte.
En general, la falla de una columna debido a fuerzas cortantes puede identificarse como un defecto de diseño. Los diseñadores deberían haber proporcionado suficientes juntas o secciones de corte para acomodar las fuerzas de corte.
Fallo por falta de refuerzo de contención
Los elementos verticales sujetos a cargas cíclicas son susceptibles a fallas de este tipo.
La causa del fallo se debe principalmente a la falta de conexiones en la zona de mayores fuerzas cortantes.
Los elementos estructurales como vigas y columnas experimentan mayores tensiones cerca de las juntas. La falta de conexiones en estas áreas conduce a defectos estructurales bajo carga cíclica.
El artículo publicado como Detalle sísmico de vigas y columnas proporciona una guía clara sobre cómo debemos diseñar el refuerzo en detalle para que pueda soportar cargas cíclicas.
falla torsional
Existe la probabilidad de que los apoyos estén sujetos a momentos de torsión.
Normalmente, los soportes están diseñados para fuerzas axiales, de flexión y de corte. Sin embargo, debido a irregularidades en la estructura se puede observar un comportamiento torsional del soporte.
En comparación con la viga, los soportes son rígidos a la torsión porque tienen refuerzo alrededor de la sección y las conexiones se realizan a intervalos más pequeños.
Sin embargo, si el par excede los límites, puede ocurrir una falla torsional de los soportes.
El artículo apareció como 6 causas de falla de vigas Discute la falla por torsión de vigas y sus patrones de agrietamiento.
Fallo por defectos de diseño.
Los soportes pueden fallar debido a errores de diseño. Por ejemplo, un panal mal tratado en una columna puede provocar fallas cuando se aplican cargas. Este tipo de fallos de la columna se pueden evitar si se tiene mucho cuidado.
Los huecos dentro de la columna que no se han llenado adecuadamente con tierra reducen el área de presión de la columna. Esto reduce su capacidad de carga axial.
Además, los huecos dentro de la columna pueden provocar grietas en el hormigón. Esto expone el refuerzo al medio ambiente, provocando la corrosión del refuerzo.
Casos similares pueden dar lugar a errores.
Fallo por defectos de diseño.
Durante la construcción pueden ocurrir muchos errores, que también se pueden dividir en diferentes tipos de fallas de columnas. Al emplear ingenieros calificados en el proyecto y monitorear de cerca el trabajo de construcción, se pueden minimizar este tipo de fallas en los pilares.
- Reducir accidentalmente el diámetro de la varilla
- Crea una columna falsa en su lugar
- Cambios en la calidad del hormigón.
- Falta de resistencia del concreto debido a fallas del proveedor de concreto.
