Comprendiendo las Estructuras: Elementos, Fallas y Causas en la Construcción

¿Qué son las Estructuras?

Las estructuras de un cuerpo son el conjunto de piezas que lo forman y que tienen como misión sustentar, proteger y dar consistencia al resto. Las estructuras deben soportar fuerzas de inercia al acelerar o frenar, la fuerza del viento, del agua, etc.

Definición de Estructura

Una estructura es un conjunto de elementos colocados de tal forma que permanecen sin deformarse ni desplomarse, soportando las fuerzas o pesos para los que han sido proyectadas. Es el armazón que le da forma a un edificio, lo sostiene, lo fija al suelo y hace que las cargas se transmitan a este, lo que confiere resistencia a una edificación ante movimientos sísmicos.

Elementos Estructurales Clave

Definición de Elementos Estructurales

Los elementos estructurales son cada una de las piezas que forman parte de una estructura. Poseen un carácter unitario y se comportan de la misma manera bajo la acción de una o varias cargas aplicadas.

Muros

Los muros son utilizados para dar estabilidad lateral, así como apoyo a los elementos que cubren el claro. Generalmente son elementos a compresión.

Elementos para Cubrir Claros

Funcionan como pisos y techos. Dentro de estos se encuentran una gran variedad de ensambles, desde simples tableros de madera y viguetas hasta unidades de concreto precolado o armaduras de acero.

Viga

Básicamente, una viga es un elemento lineal sujeto a una carga transversal. Debe generar resistencia interna a los esfuerzos cortantes y de flexión, y resistir una deflexión excesiva.

Poste

Un poste es un elemento que trabaja a compresión lineal y está sujeto a aplastamiento o pandeo, dependiendo de su esbeltez relativa.

Fallas Estructurales: Tipos y Causas

¿Qué es una Falla Estructural?

Una falla estructural es un colapso en el cual la estructura se rompe en pedazos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el término incluye otras condiciones, aparte del colapso, que pueden no ser tan drásticas y aun así llevar a pérdidas grandes.

Tipos de Fallas por Deformación o Separación

• Falla por Deformación Elástica Excesiva
• Falla por Deformación Permanente
• Falla por Separación Parcial
• Falla por Separación Total

Falla por Deformación Elástica Excesiva

Tiene que ver con el funcionamiento de la estructura y puede causar al usuario miedo de utilizarla, como el temor de muchos a cruzar puentes colgantes que oscilan considerablemente.

Falla por Deformación Permanente

Se presenta cuando el material se ha sometido a un esfuerzo superior a su límite elástico.

Falla por Separación Parcial

Se refiere a que en algunas partes del elemento estructural el material presenta separaciones considerablemente mayores que las normales entre partículas.

Falla por Separación Total

El más grave desde el punto de vista de la seguridad es la falla por separación total o colapso de la estructura. Al producirse, ocasiona perjuicios económicos considerables y, a veces, pérdida de vidas.

¿Por Qué Fallan las Estructuras?

Las estructuras pueden fallar por diversas razones, incluyendo:

• Fallo de los materiales: Como fatiga elástica o mala elección.
• Fallo en el diseño: Errores de cálculo o dibujo.
• Factores incontrolables: Vientos huracanados, inundaciones, sobrecargas, terremotos, ataques terroristas, etc.

Factores Clave en las Fallas Estructurales

A continuación, se detallan algunas de las causas más comunes de fallas estructurales:

Fatiga

La fatiga es responsable de aproximadamente más del 90% de las fallas por rotura de uniones soldadas y precede, muchas veces, a la fractura rápida.

Creep

Las deformaciones elásticas y plásticas que sufre un material se suelen idealizar asumiendo que las mismas se producen de manera instantánea al aplicarse la fuerza que las origina.

Fractura Rápida

Se puede definir la fractura como la culminación del proceso de deformación plástica; es la separación o fragmentación de un cuerpo sólido en dos o más partes bajo la acción de un estado de cargas.

Mal Diseño

Una de las causas más comunes de la falla es un mal diseño. Esto significa que alguien cometió un error de cálculo al diseñar el edificio.

Cargas Extraordinarias

Los edificios están diseñados para soportar condiciones específicas. Cuando se exceden estas condiciones, pueden ocurrir fallas estructurales. La causa principal de falla estructural son cargas extraordinarias debido a condiciones climáticas.

Construcción Defectuosa

Ocurre cuando se utilizan materiales inadecuados para la construcción. Usualmente, un inspector se dará cuenta de estos problemas y solicitará que sean corregidos.

Malos Cimientos

Si un edificio está sobre cimientos malos, pueden ocurrir fallas. Uno de los ejemplos más conocidos de un edificio con malos cimientos es la Torre Inclinada de Pisa. Los malos cimientos causan que un edificio se hunda o incline mientras la tierra se desplaza debajo de él.