TIPOS DE FALLA DE LOS ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIÓN

Los elementos sometidos a flexión casi siempre fallan por compresión del concreto, sin embargo el concreto puede fallar antes o después que el acero fluya. La naturaleza de la falla es determinada por la cuantía de refuerzo y es de tres tipos:

1.-Falla por tensión.- Es la correspondiente a la viga analizada en la sección 5.1. El acero fluye y el elemento exhibe una falla dúctil. Se aprecian grandes deflexiones y fisuras antes del colapso lo cual alerta a los usuarios acerca del peligro inminente. Estas secciones son llamadas también sub – reforzadas.

Comportamiento de una viga de concreto armado sometido a flexión. fig (5.1)

Refuerzo longitudinal

(a) Viga con refuerzo longitudinal sección trasversal De la viga

(b) Diagrama de momento flector

2.-Falla por compresión.- El acero no tiene oportunidad de fluir y el concreto falla repentinamente. Estas secciones son llamadas sobre – reforzadas. La resistencia de una sección sobre – reforzada es mayor que la de la otra sub – reforzada de dimensiones similares. Sin embargo la primera no tiene comportamiento dúctil y el tipo de colapso no es conveniente. En el diseño se evita este tipo de falla.

3.- Falla balanceada.-se produce cuando el concreto alcanza la deformación unitaria última de 0.003 simultáneamente al inicio de la fluencia del acero (ACI -10.3.2). La falla es frágil y no deseada.

Para cada sección existe una cuantía única de acero que ocasiona una falla balanceada la que se denomina cuantía balanceada o básica. Si la sección contiene mayor cantidad de refuerzo fallará por compresión y si tiene menor cantidad la falla será por tracción. Por

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seguridad, el código del ACI recomienda que todas las secciones se diseñan para fallar por tracción y por ello limita la cuantía de refuerzo a 0.75ρb(ACI – 10.3.3)

En la figura 5.5 se muestra la distribución de deformaciones para cada uno de los tres tipos de falla y en la figura 5.6 el diagrama momento versus curvatura para cada caso. En este último se puede apreciar la ductilidad que desarrollan las secciones sub- reforzada y la mayor capacidad resistente de las secciones sobre – reforzadas.

ᵋ cu=0.003 ᵋcu=0.003

ᵋcu=0.003

ᵋs>ᵋy ᵋs<ᵋy ᵋs=ᵋy

(a) Falla por tensión (b) falla por compresión (c) falla balanceada

Figura 5.5 distribución de deformaciones para los diversos tipos de fallas en flexión.

Momento Resistente (Mn) Sección sobre – reforzada

Sección balanceada

Sección sub – reforzada

Curvatura, ᵩ

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Figura 5.6 diagrama Momento – Curvatura por los diversos tipos de fallas en flexión.