sábado, 2 de mayo de 2020

5 DAÑOS ESTRUCTURALES MÀS FRECUENTES EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO A CAUSA DE EVENTOS SÌSMICOS

A lo largo de los años una de las prácticas que más ha nutrido el establecimiento del diseño sismorresistente es la observación del comportamiento de las estructuras que han sufrido terremotos severos. Esto ha conducido a la identificación de las características que han dado lugar a fallas y al análisis de los tipos de daño y sus causas. A continuación, se destacan algunos tipos de falla presentes en la mayoría de los eventos sísmicos importantes en estructuras modernas.


1. Falla por piso blando. La siguiente figura muestra una de las causas más comunes de falla en edificios sometidos a acción sísmica, el mecanismo de piso blando. Dónde uno de los niveles, generalmente el más bajo, es singularmente más débil que los niveles superiores. En este caso puede notarse que la causa de esta diferencia en rigidez y resistencia es la discontinuidad de los muros laterales, generando lo que se llama una planta baja libre. Al actuar el sismo se producen grandes fuerzas inerciales en los niveles superiores del edificio, que luego al transmitirse a la planta baja se encuentra con una insuficiente resistencia a la carga lateral, menor área transversal en los elementos verticales, lo cual se traduce en poca capacidad resistente a las grandes fuerzas cortantes producidas. Aunado a esto, el pobre confinamiento por la cantidad insuficiente de refuerzo transversal produce un mecanismo de colapso parcial. Daño importante en la base y el tope de las columnas de planta baja.


2. Falla en vigas. En la figura se presenta el daño ocurrido en un extremo de viga
de uno de los edificios afectados durante el terremoto de 1985 en México. El acero longitudinal resistió los momentos debido a las cargas gravitatorias y sísmicas. Sin embargo, debido a que los estribos estaban muy separados, no funcionó el confinamiento y grandes piezas de concreto cayeron fuera del núcleo de la viga. La viga es mucho más débil de lo que era antes del terremoto y el edificio está en peligro de colapso ya que tendrá muy poca capacidad para absorber una nueva carga. Este tipo de falla es indeseable en un sistema resistente a sismos.



3. Falla en columnas. Ante la presencia de un sismo, en las columnas deben esperarse grandes deformaciones latereles por la combinación de los efectos de carga axial y momento flector. Es necesario un buen detallado y adecuada cantidad del acero transversal cuya funciòn principal será contener el nucleo de concreto en la columna. En la figura se muestra una falla típica en columnas, debida a la escasa cantidad de ligaduras, las cuales no fueron suficientes para confinar el núcleo de concreto y restringir el pandeo del acero longitudinal.


4. Falla por columna corta. El efecto columna corta se produce cuando se impide hasta cierta longitud el desplazamiento lateral en una columna, obsérvese en la figura adjunta que este efecto es producido por las paredes que llegan hasta cierta altura, quedando libre sólo un segmento pequeño de la columna. Cuando esto ocurre, ese pequeño segmento tiene mayor rigidez que las otras columnas con toda su longitud libre, haciendo que pueda absorber niveles de fuerza cortante mayores y por lo tanto presentar daños severos durante un terremoto.


5. Falla en conexión viga-columna. Las fuerzas laterales producidas durante un terremoto son transmitidas hacia las columnas a través de las vigas. Cuando el diseño sismorresistente se ha realizado apropiadamente la falla ocurre primero en las vigas, lo cual permite que el edificio exhiba un comportamiento dúctil siendo capaz de deformarse cierto rango sin colapsar. Si las columnas se diseñan de tal forma que resultan débiles con respecto a las vigas, entonces ocurrirán daños severos en las mismas, generando un mecanismo inadecuado de respuesta que puede conducir al colapso de la estructura. En la figura se muestran parte de los daños ocurridos en el terremoto de Cariaco - Venezuela en 1997.




Para finalizar adjunto una serie de libros que servirán de complemento para el diseño de estructuras sismorresistentes y como llevar a cabo reparación de daños estructurales:


   



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