FUNDACION UNIVERSITARIA DEL AREA ANDINA
ESTRUCTURAS SISMORRESISTENTES
En los últimos años el mundo ha sido sorprendido por distintos movimientos sísmicos que han dado origen a una gran variedad de desastres estructurales, como por ejemplo: la ruptura o desvanecimiento de ciertas edificaciones. edificaciones. Por esta razón es evidente que los edificios más resistentes contra movimientos sísmicos son aquellos que tienen una verdadera plan ificación, con un diseño y una configuración estructural, los cuales son propicios a obtener la resistencia suficiente para soportar las fuerzas generadas por un sismo. El desempeño sísmico insatisfactorio de algunas estructuras diseñadas conforme a reglamentos modernos ha preocupado al medio de la ingeniería estructural. Esto ha cobrado importancia a partir de las grandes pérdidas materiales y económicas consecuencia de eventos sísmicos recientes. Las pérdidas excesivas han remarcado la necesidad de desarrollar metodologías innovadoras de diseño que permitan un mejor control del daño que sufren las edificaciones que se construyen en las zonas de alta sismicidad. En notable contraste con el pasado, el desempeño de las edificaciones modernas debe trascender la prevención de fallas estructurales catastróficas durante sismos severos. Cada edificio que se construye en la actualidad debe satisfacer múltiples y complejas necesidades socioeconómicas, lo que implica que el daño en sus elementos estructurales y no estructurales, así como en sus contenidos, también deben ser cuidadosa y explícitamente controlados.
La sismorresistencia es la ciencia que se encarga de que las edificaciones sean capaces de resistir la acción de las fuerzas causadas por sismos frecuentes aunque se presenten daños. Las edificaciones sismorresistentes son construcciones que se diseñan y construyen con una adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de las fuerzas causadas por sismos frecuentes. Aun cuando se diseñe y construya una edificación cumpliendo con todos los
requisitos que indican las normas de diseño y construcción sismo resistente, siempre existe la posibilidad de que se presente un terremoto aún más fuerte que q ue los que han h an sido previstos y que deben ser resistidos por la edificación sin que ocurran daños, por ese motivo no existen edificios absolutamente sismorresistentes. Sin embargo una edificación sismorresistente no colapsará y contribuirá a que no haya pérdidas de vidas y pérdida total de la propiedad. La respuesta sísmica de un edificio depende tanto de las propiedades mecánicas y dinámicas del edificio como de las características del movimiento de terreno al que se ve sometido. Para lograr una estructura sismorresistente se tiene que cumplir con algunos principios, es decir, la geometría debe ser sencilla en planta y en elevación, ya que las formas complejas, irregulares o asimétricas causan un mal comportamiento cuando la edificación es sacudida por un sismo. Una geometría irregular favorece a que la estructura sufra torsión o que intente girar en forma desordenada. La falta de uniformidad facilita que en algunas esquinas se manifiesten concentraciones de fuerza, tanto así que se no resisten y pueden torcerse. Además un edificio debe contar con bajo peso, ya que siendo más liviana la estructura, menor es la fuerza que tendrá que soportar, también hay que tener en cuenta que “variar la masa de una estructura no es sencillo por efecto de costos y por el peso intrínseco de los materiales utilizados en construcción”(Gomes, 2008). Mayor rigidez, buena estabilidad, suelo suelo firme y una buena cimentación, también son un buen aporte a la resistencia de una edificación. Cabe destacar que la cimentación de una estructura sismorresistente es una parte muy importante en la cual no debe ahorrarse ni materiales ni cuidado, ya que las cimentaciones son las encargadas de transmitir al suelo las cargas dinámicas y estáticas, para una buena cimentación se requiere de un buen terreno, este puede ser arenoso o arcilloso ya que cuidando que las cargas estén bien repartidas en la planta del edificio se puede lograr una muy buena estabilidad, por el contrario, el terreno vegetal no será nunca un buen lugar para asentar un edificio ya que es muy inestable. Para que una estructura sea más estable, proteja la vida de las personas que se encuentran en su interior y no se vea afectada durante un sismo es recomendable cumplir los siguientes principios de la sismo resistencia: •
Forma regular: La estructura debe tener una forma sencilla porque de lo contrario la estructura frente a un sismo puede ser más vulnerable y sufrirá graves daños.
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Bajo peso: Si la estructura es de menor peso podrá soportar más tiempo un sismo ya que no se verá sometida a tanta fuerza que la pueda afectar.
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Mayor rigidez: Para que la estructura sea rígida se deben emplear materiales que cumplan con esta función.
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Buena estabilidad: Toda estructura debe tener buena estabilidad y ser firme para que ante las vibraciones de un sismo esta no sea deformada.
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Suelo firme y buena cimentación: Este es un principio muy importante porque la estructura debe poder transmitir las cargas al suelo fácilmente para que esta conserve su estabilidad.
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Materiales competentes: Se deben usar los materiales adecuados para hacer una estructura sismo resistente ya que estos hacen a la estructura más fuerte ante las sacudidas de un sismo.
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Capacidad de disipar energías: La estructura debe soportar las deformaciones que sufrirá durante un sismo sin perder su resistencia y estabilidad ya qu e puede colapsar fácilmente.
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Fijación de acabados e instalaciones: Todos los componentes no estructurales deben estar bien conectados pero no deben interactuar con la estructura ya que esta se ve sometida a distintas fuerzas durante un sismo y estas pueden afectar gravemente a los componentes no estructurales. Los componentes no estructurales como tabiques divisorios, acabados arquitectónicos, fachadas, ventanas e instalaciones deben estar bien adheridos o conectados y no deben interactuar con la estructura. Si no están bien conectados se desprenderán fácilmente en caso de un sismo.
Los suelos blandos amplifican las ondas sísmicas y facilitan asentamientos nocivos en la cimentación que pueden afectar la estructura y facilitar el daño en caso de sismo. Basándonos en el tipo de estructura, una edificación tiene mayor resistencia sísmica si su estructura es sólida, simétrica, uniforme y continua; se recomiendan las estructuras de concreto armado o las de acero, construidas con verdaderas armaduras que tengan mayor rigidez. La mayoría de las
estructuras sismorresistentes se caracterizan por las uniones de sus elementos, es decir, los empotramientos de sus viguetas en cada una de sus columnas. Es importante destacar que el edificio no se ve afectado por el movimiento del suelo sino por las fuerzas de inercia generadas internamente, esas fuerzas se generan a causa de la vibración del edificio durante un sismo. Creixell, J. (1968) define las fuerzas de inercia como “el producto de la masa por la aceleración (F=m*a)”. (F=m*a)”. La masa es una característica del edificio, sin embargo, la aceleración es una función de la naturaleza del temblor, debido a que es una fuerza, por lo general, un aumento de la masa produce un aumento de la fuerza.
Una edificación debe tener una planificación sismorresistente, la cual debe someterse a una serie de pruebas para poder calcular de manera concreta las diferentes respuestas del edificio al momento de un sismo; estas respuestas son cada vez más favorables si la edificación posee las características más adecuadas para una construcción sismorresistente, es decir, si se utilizan materiales de buena calidad, se construyen los edificios por secciones, se construyen en terrenos firmes con una buena cimentación y se construyen estructuras sólidas, simétricas y uniformes. Sin embargo, como se había mencionado antes, los sismos son impredecibles, por lo tanto, las edificaciones no siempre respondes según los cálculos realizados, es por esto que siempre se debe hacer un mantenimiento habitual en la edificación y así, ésta ésta esté preparada para propiciar la suficiente resistencia ante un sismo en cualquier momento. Durante un sismo intenso, las estructuras sufren violentas sacudidas en distintas trayectorias. En ese movimiento el sistema estructural sufre distintas deformaciones y daños por acciones de flexión. Cada daño a la estructura rígida genera su su relativo esfuerzo que al actuar sobre el volumen del mismo o de los los diferentes elementos estructurales, depositan y liberan energía a través del movimiento sísmico, si los elementos de la estructura consiguen liberan un gran cantidad de energía de la cual absorben será muy favorable para ella ya que podrá resistir resistir el efecto del sismo intenso. Por otro lado si no logra liberar tal energía puede resultar ruinoso para la construcción ya que la liberación de esta energía se consigue a través de daño, que de alcanzar altos niveles puede llevar al colapso de la estructura. La energía sísmica sísmica que se desplaza en el terreno por medio de ondas, llega a la estructura en términos de la superposición. Y su Angulo de llegada de las ondas superficiales coincide o son similar a la línea vertical y en caso de suelo blando la edificación
recibe impulsos en todas direcciones lo que si conlleva a la destrucción de la estructura si no se toman en cuenta los procedimientos adecuados para la construcción de la estructura, por lo que al diseñar las uniones de las columnas y vigas deben hacerse cuidadosamente, para que éstas éstas lleguen a ser lo más simétricas posible, ya que si combinamos los ingredientes básicos del concreto (cemento, agregado, arena, agua) en proporciones adecuadas se produce un material relativamente frágil que presenta comportamientos inelásticos ( no regresa a su sitio de origen después de ser sometido a una carga) y al ser combinado con acero adquiere una resistencia muy alta a lo que se le llama concreto armado. La técnica para lograr diseños de construcción resistentes a la acción de los sismos intensos son las de reforzamiento de su estructura, base, uniones de columnas y vigas porque es allí donde ocurre la mayor inercia o fricción, fricción, por lo que estas son las que le dan su estabilidad y firmeza al momento de un sismo intenso. Otra parte fundamental es la resistencia de los materiales utilizados para la construcción de estructuras sismorresistentes. La resistencia de los elementos se define, como la capacidad de resistir esfuerzos sin deteriorarse, es decir, resistir fuerzas aplicadas exteriores sin romperse o adquirir deformaciones permanentes (Mercedez, R. 2008). La resistencia de los materiales es el desarrollo de herramientas analíticas que procesan los distintos tipos de sólidos deformables, estas herramientas se usan para un mayor desempeño en edificaciones o cualquier tipo de construcción. A partir de estas herramientas se han creado distintos tipos de soluciones para los problemas de las deformaciones, como por ejemplo los métodos de aislación en estructuras para aumentar el nivel de seguridad y operabilidad después de un sismo. Los materiales deben ser de buena calidad para garantizar una adecuada ad ecuada resistencia y capacidad de la estructura e structura para absorber y disipar la energía que el sismo le otorga a la edificación cuando se sacude. Materiales frágiles, poco resistentes, con discontinuidades se rompen fácilmente ante la acción de un terremoto. Muros o paredes de tapia de tierra o adobe, de ladrillo o bloque sin refuerzo, sin vigas y columnas, son muy peligrosos. Los materiales deben ser de excelente calidad, pues esta propiedad responde a una buena resistencia de la edificación en construcción. El hormigón puede ser uno de los materiales más resistentes a los sismos y a mucho s tipos de solicitaciones, pero eso siempre que esté acompañado de un buen diseño. El punto más débil de las estructuras de Hormigón Armado son las columnas, por lo que para evitar el colapso es fundamental un adecuado diseño y construcción de pilares.
Una estructura debe ser capaz de soportar deformaciones en sus componentes sin que se dañen gravemente o se degrade su resistencia. Cuando una estructura no es dúctil y tenaz se rompe fácilmente al iniciarse su deformación por la acción sísmica. Al degradarse su rigidez y resistencia pierde su estabilidad y puede colapsar súbitamente. Las prescripciones referentes a las construcciones sismo resistentes de hormigón armado se fundamentan y ordenan considerando tres tipologías básicas con relación al sistema estructural: •
Sistemas de pórticos: Son aquellas estructuras constituidas por vigas y columnas, en las que la acción sísmica es soportada mediante su resistencia a flexión y corte.
•
Sistemas de tabiques: Son aquellas estructuras en las que la acción sísmica es completamente
soportada
por
planos
verticales
constituidos
por
tabiques
sismorresistentes de hormigón armado, simples o acoplados. •
Sistemas mixtos de pórticos y tabiques: Son aquellas estructuras en las que la acción sísmica es soportada por una combinación de las dos tipologías estructurales definidas precedentemente. Los elementos o zonas de conexión entre pórticos y tabiques deben poseer una resistencia adecuada para permitir que ambas tipologías estructurales se comporten según los criterios y prescripciones que respectivamente les correspondan. Todos los componentes que contribuyen a soportar la acción sísmica deben satisfacer separadamente los criterios y prescripciones establecidas para su propia tipología estructural.
En conclusión, las estructuras sismorresistentes son un tema de gran relevancia hoy día, y a diario se buscan nuevos métodos y sistema de las misma, así como también el mejoramiento de los métodos ya existentes, esto con el fin de que cada vez menos se corra el riesgo de perder vidas humana y evitar al máximos los desastres estructurales ya antes mencionados.
BIBLIOGRAFIA - http://bdigital.uncu.edu.ar/4036
- http://www.imcyc.com/ccid/pdf/jul-dic10_1.pdf - http://www.buenastareas.com/ensayos/Edificaciones-Sismorresistentes/40346575.html -http://sismorresistenciacivilunet.blogspot.com/2012/10/caracteristicas-elementales-de-una.html - http://sismorresistenciacivilunet.blogspot.com/ - http://jbrt.blogspot.com/2009/04/norma-de-sismoresistencia.html -http://www.buenastareas.com/ensayos/Estructuras-Sismoresistentes/3805622.html - http://jbrt.blogspot.com/2009/04/norma-de-sismoresistencia.html - http://www.terremotosismoresis.blogspot.com/
