na Falla Estructural

7/25/2019 na Falla Estructural

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QUE ES UNA FALLA ESTRUCTURAL?

El trmino falla estructural no es tan preciso como podemos imaginar. En sentido restringido,

una falla estructural se refiere a un colapso en el cual la estructura se rompe en pedazos. Sin

embargo, en la mayora de los casos el trmino incluye otras condiciones aparte del colapso,que pueden ser no tan drsticas y aun as llevar a prdidas grandes.

onsideremos lo que dicen los autores sobre esto!

"na falla no necesariamente significa el colapso total, pero tambin puede aplicarse a una

limitaci#n, como cuando una construcci#n no puede desempe$arse de acuerdo con la

intenci#n original %&SE, pp. '().

*ara ser ms provec+osa, la discusi#n de fallas debe incluir problemas de desempe$o que

son menos catastr#ficos. uc+as deficiencias en el desempe$o no atentan contra la vida pero

conducen a prdidas econ#micas significativas para la sociedad %arper, -/, pp. /0).

"na falla de un elemento estructural ocurre cuando cesa de desempe$ar su funci#n en forma

satisfactoria %1aminetz2i, /((/, pp. '-).

3a falla 4de materiales en ingeniera5 puede definirse como la incapacidad de una

componente de funcionar adecuadamente, y esta definici#n no implica fractura %6roo2s and

+oud+ury, --, pp. -).

7ote que las palabras clave en la mayora de esos comentarios son desempe$o y funci#n.

7uestra definici#n operativa ser la provista por &SE 8ec+nical ouncil on 9orensic

Engineering!

9alla es una diferencia inaceptable entre el desempe$o esperado y observado.

:e acuerdo con esta definici#n, +ay desempe$os esperados y observados, y +ay diferencias

entre ellos. &lguien debe especificar lo que es aceptable y lo que no lo es. & menudo en ;uicios

legales, las partes no se ponen de acuerdo en que es una diferencia aceptable.

CUALES SON LAS FORMAS MAS COMUNES DE FALLA?

onsideraremos varias formas de fallas estructurales!

Colapso:omo se mencion#, aqu una construcci#n se rompe en partes.


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forma de decir eso es! 3a estructura colapsa porque no +ay un camino para direccionar las

cargas aplicadas +asta los apoyos.

&mbos enunciados se refieren a nuestra forma de pensar acerca de la estructura,

enfatizando lo que no pudo lograr la estructura y que ocasion# el colapso.

olapso progresivo! En un colapso progresivo, +ay un efecto domin#. *rimero colapsa parte

de la estructura, a consecuencia de eso, las fuerzas se redireccionan +acia otras partes. Sin

embargo, esto ocasiona un nuevo colapso parcial y una nueva redistribuci#n de fuerzas, +asta

que no e?iste un camino alternativo que las cargas pueden seguir en la estructura.

Falla funcional:>curre cuando el uso normal de la estructura no puede continuar. *or

e;emplo, deformaciones e?cesivas pueden causar que una construcci#n deba abandonarse,

aunque no se prevea una forma de colapso.

QUE ES UN ANLISIS DE FALLA?

7o toda investigaci#n de falla tiene los mismos ob;etivos y es posible distinguir entre dos

reas generales de traba;o!

En una investigaci#n de falla estructural, se espera que el investigador e?plique las razones

detrs de la falla. 3a pregunta final que debe responder es


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CUALES SON LOS PRINCIPALES CONCEP(OS IN)OLUCRADOSEN UN ANALISIS DE FALLA?

*ara llevar a cabo un anlisis de falla puede ser de utilidad distinguir entre varios conceptos

claves que aparecen. Eso nos permite establecer categoras conceptuales.

M#canis*o %# falla+Se refiere a las consecuencias de eventos que ocurrieron y que llevaron

a la falla o colapso de la estructura. 7ormalmente esto se describe en forma secuencial. *or

e;emplo, El viento indu;o esfuerzos de compresi#n muy altos en la zona & y esto condu;o al

pandeo local de esta parte de la estructura

odo de falla. Se refiere a la deformada o a la configuraci#n que adopta la estructura al inicio

de la falla, o en un estado avanzado o final de la falla. odos tpicos de falla pueden incluir

grandes deformaciones, vibraciones con grandes amplitudes, temperaturas altas, etc. *or

e;emplo, *ropagaci#n de fractura en modo tipo A. > *andeo localizado del rigidizador

1aminetz2i %/((/) clasifica los modos de falla en! pandeo elstico, fractura, deformaci#n

plstica, creep, desgaste, corrosi#n e inestabilidad %falta de equilibrio).

ausas de falla. Esta es la raz#n por la que se inici# un modo de falla. Este concepto apunta a

alguna deficiencia en el sistema estructural. *or e;emplo, on un espesor de .-Bm, la

estructura no pudo soportar los vientos fuertes como los que ocurrieron ese da.

Fu#n$#s %# las causas %# falla+3as estructuras no se construyen a si mismas, as que debe

+aber una causa por la que la estructura estuvo en una situaci#n vulnerable. Este concepto

apunta a una acci#n +umana! que parte del dise$o, construcci#n, mantenimiento u operaci#n

fue deficiente de modo que permiti# que ocurriera un modo de falla. *or e;emplo, una falladebido a una falencia en la construcci#n! El espesor de la cscara fue especificado

correctamente en los documentos de dise$o, pero no fue construido de acuerdo a las

especificaciones. > la falla debido a un dise$o deficiente! 3as dimensiones de las

componentes estructurales & y 6 no fueron dise$adas apropiadamente de acuerdo a los

estndares actuales.

R#sponsa,l# %# una falla+&lguien tom# algunas decisiones equivocadas durante alguna

etapa, o tiene responsabilidades en este caso. Este tema es a+ora parte del sistema legal y le

concierne a los ingenieros fornsicos. *or e;emplo! 3a empresa constructora decidi# disminuir

el espesor debido a que supona que eso no iba a afectar las rigideces.

Cazones detrs de malas decisiones. Este concepto apunta a una acci#n personal. *or

e;emplo, falta de e?periencia, negligencia, falta de conocimiento, incompetencia, falla de

destrezas de comunicaci#n.

LO QUE FALLA ES UN SIS(EMA ES(RUC(URAL- NO SIMPLEMEN(EUNA ES(RUC(URA


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ualquier discusi#n sobre fallas estructurales debe considerar no solo la estructura, sino

tambin otros subsistemas que en con;unto forman el sistema estructural. Estas componentes

incluyen!

La #s$ruc$ura+Sin embargo, cuando usted llega al lugar de una falla va a encontrar la

construcci#n en mal estado, porque fall# %o quizs colaps#). Entonces


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esas observaciones, se formula una +ip#tesis de traba;o que las e?plique. Se +acen

e?perimentos u

observaciones adicionales para c+equear la +abilidad predictiva de las +ip#tesis de

traba;o.Este procedimiento se denomina prueba de +ip#tesis y se crea que era el mtodo

apropiado para llevar a cabo investigaci#n cientfica durante el primer tercio del Siglo II. Sin

embargo, +ay una enorme controversia entre fil#sofos de la ciencia acerca del papel que

desempe$a un mtodo en la ciencia.

7oon %-/) aplica este mtodo cientfico a la ingeniera fornsica. 7#tese que la

transferencia de conocimientos desde la ciencia a la investigaci#n fornsica tiene el sesgo del

mtodo especifico que se +a elegido para representar la manera que los cientficos llevan a

cabo su investigaci#n.

7uestra postura es que no +ay tal cosa como una teora general de fallas estructurales, y

que no +ay un mtodo para llevar a cabo una investigaci#n y descubrir las causas. *or otra

parte, +ay una colecci#n de casos que fueron investigados en el pasado y lecciones que+emos aprendido de ellos que son de gran utilidad ;unto con los principios generales de la

mecnica estructural.

UNA ME(ODOLO3IA DE IN)ES(I3ACION O UN ME(ODO DEINFORME?

El informe AA %/(FG) sobre el colapso de una torre de enfriamiento en Escocia es un buen

e;emplo de una investigaci#n muy bien realizada. *ero cuando leemos el informe escrito por el

comit de investigaci#n, encontramos lo que los fil#sofos de la ciencia denominan el conte?to

de ;ustificaci#n, o sea el conte?to en el cual todo se e?plica en la forma ms sistemtica yl#gica y que no necesariamente coincide con la forma en la que se llev# a cabo la

investigaci#n durante su desarrollo.

*or supuesto, los informes de la investigaci#n de esta torre de enfriamiento siguieron pasos

l#gicos, que se reportan en los siguientes captulos!

istoria de la construcci#n %localizaci#n, contratos, dise$o, construcci#n)

istoria de la estructura en operaci#n %condiciones de viento, fisuraci#n)

ondiciones en el momento del colapso

:escripci#n de los restos despus del colapso

E?amen de las posibles causas de falla

onclusiones y recomendaciones


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&pndices, incluyendo estudios del material y ensayos de laboratorio, ensayos inJsitu

de las columnas, clculos de esfuerzos, etc.

3a conclusi#n es que cuando los investigadores informan sobre los +allazgos en un colapso,

siguen una secuencia que tiene una l#gica cuando se la mira retrospectivamente, pero esto no

refle;a la manera en la que formularon sus +ip#tesis. omprender y e?plicar una fallaestructural es un proceso creativo, y el mtodo no conduce obligadamente a una buena

e?plicaci#n. Esto debe venir de otras fuentes.

COMO SE FORMULAN 0IPO(ESIS DE FALLA?

uando un e?perto realiza anlisis y clculos, lo que est tratando de +acer es probar por

e;emplo, que los esfuerzos eran demasiado altos en algDn punto crtico, la carga alcanz# un

nivel de pandeo, los esfuerzos no se pudieron redistribuir. *ara +acer eso necesita una

+ip#tesis en primer lugar, una que pueda probar mediante clculos.

"na buena +ip#tesis debera representar y e?plicar el modo de falla y conducirnos a las

causas de falla.

La 2ip"$#sis

:ebera refle;ar el comportamiento ob;etivo de la estructura. :ebera ser posible verificar la

+ip#tesis usando evidencia.

7o debera refle;ar nuestras propias creencias y pre;uicios. 7uestro pensamiento sub;etivo no

debera ser la Dnica raz#n que apoye una +ip#tesis. Esas se denominan +ip#tesis a priori.

3legado este momento, nuestra principal preocupaci#n debera ser!


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"n mtodo comDn que se encuentra en la literatura es la analoga. El investigador identifica un

caso similar con respecto a las consecuencias y supone que las causas tambin fueron las

mismas. *or eso, la ense$anza en este campo se +ace mediante estudio de casos, en lugar

de usar principios bsicos %:elatte, -().

Siempre que +aya varios investigadores involucrados en un caso, puede usarse el torbellino

de ideas %brain storming). Esto aumentara el nDmero de casos y e?periencias previos que

pueden recuperarse como candidatos a analoga.

&lgo que es especial acerca de las fallas estructurales en ingeniera civil es que esas

construcciones no son productos manufacturados que se producen en grandes cantidades

%como mquinas) o en peque$os nDmeros %como grandes aviones), sino que cada dise$o es

Dnico porque se +ace para lugares y condiciones especficos. Esa caracterstica de ser Dnico

dificulta la formulaci#n de +ip#tesis de naturaleza general para identificar las causas de falla.

*arecera que la Dnica fuente de identificaci#n de causas es el conocimiento de casos previos.Sin embargo, los e?pertos no confan sus e?periencias pasadas de manera ciega. El colapso

de la torre de enfriamiento de &rdeer en Escocia es un buen e;emplo en esa direcci#n. El

colapso ocurri# unos a$os despus que varias torres colapsaran en la Estaci#n 9errybridge en

Anglaterra, de manera que el colapso de &rdeer se benefici# del estudio detallado de

9errybridge. 3as +ip#tesis de traba;o incluidas en la investigaci#n de 9errybridge fueron

tambin incluidas en el caso de &rdeer %mediante analoga)M sin embargo, se encontr# que la

causa principal del colapso de &rdeer no +aba sido siquiera considerado en el caso anterior.

&s, la analoga fue solo Dtil para producir una lista inicial de +ip#tesis, pero no fue adecuada

para identificar la causa del nuevo colapso.

SE PUEDE PRO4AR UNA 0IPO(ESIS?

3a reconstrucci#n de una falla estructural sera algo as!

N Se propone una +ip#tesis de traba;o %basada en la evidencia disponible)

N 3a +ip#tesis se pone a prueba mediante realizar una predicci#n. Se considera que una

+ip#tesis es una reconstrucci#n completa cuando!

:a cuenta de todas las observaciones verificadas.

*redice la e?istencia de evidencia adicional no conocida anteriormente.

&s, necesitamos evidencia para apoyar una +ip#tesis. 3a evidencia puede provenir de

observaciones estructurales, ensayos de materiales, anlisis estructural, entrevistas con

testigos, etc.


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7oon %-/, pp. /-) afirma que parte de la evidencia generalmente se destruye durante la

falla estructural. 8ambin acciones +umanas posteriores a la falla pueden cambiar el escenario

original, alterando evidencia y aumentando la confusi#n.

COMO RESOL)EMOS UN ROMPECA4E5AS?

3a mayora de las personas resuelven rompecabezas en alguna etapa de sus vidas. *ara

resolverlo,


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9acilities, vol. -/ %/), pp. 'J/-.

7oon, C. 1. %-/), 9orensic Engineering Anvestigation, C *ress, 6oca Caton, 93.

Catay, C. 8. %-), 9orensic Structural Engineering andboo2, cOraQ ill, 7eQ Ror2.

&utor! Luis A+ 3o%o6

9acultad de iencias E?actas, 9sicas y 7aturales

"niversidad 7acional de #rdoba

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