Por qué los edificios sufren daños durante los sismos?

Transcripción

1 Por qué los edificios sufren daños durante los sismos? Se entiende que con algún procedimiento se puede llegar a determinar el valor de la aceleración máxima que puede incidir un sismo en el terreno de sustentación de una edificación; por otro lado, a partir de esos valores de aceleraciones del terreno se puede llegar a establecer cuáles serían los valores esperados de aceleración en la masa de las edificaciones, lo que permite definir el valor de las fuerzas a las que estarían sujetas durante el movimiento generado por un sismo. Entonces, se puede llegar a conocer el valor de las acciones que estarían actuando en la estructura, por principio de la física básica se sabe que ante cualquier acción afectando un cuerpo, por equilibrio, corresponderá una reacción de igual valor y de sentido contrario. En el caso de las edificaciones se puede decir que la reacción será la resistencia de los diferentes elementos estructurales (muros, columnas, trabes, losas, etcétera), de modo que si se logra que las resistencias de los elementos sean mayores que las acciones, o fuerzas que provoca el sismo en ellos, no debería presentarse daño mayor y, desde luego, tampoco la falla total. Si esta resistencia resulta menor, ya sea porque no se cumplió con los requisitos de seguridad que marca alguna norma o reglamento vigente, o no hubo una buena supervisión del proceso constructivo, será muy probable que la estructura sufra daño. En este sentido, los reglamentos de construcción cobran vital importancia. Por qué? Estos son los documentos en los que se indican, entre muchas otras cosas, dos aspectos básicos: (1) Cuál es el nivel de aceleración (fuerza) máxima, provocada por las características de todos los sismos posibles de la región, que se puede esperar ocurra en un edificio. (2) Se establecen los procedimientos para determinar las dimensiones y características de los elementos que componen la estructura de una edificación, de modo que pueda tener una resistencia mayor, o al menos igual, al valor de la fuerza que le provoque la incidencia del sismo, de manera que no se presente su falla total, haya la menor cantidad de pérdidas materiales y ninguna humana. Lo expresado en los párrafos anteriores se puede resumir en la filosofía básica para el diseño de estructuras de cualquier tipo, la cual consideran los

2 profesionales de la construcción ante la incidencia de fuerzas generadas por un agente externo, que en este caso se trata del sismo: RESISTENCIA > ACCIÓN Determinación de materiales adecuados y tamaños mínimos de los elementos estructurales para que resulten resistentes Comparación directa Determinación de las acciones o fuerzas máximas probables que provocaría el sismo más importante en la zona de interés Dentro de los mecanismos básicos que generan daño en las edificaciones, se mencionarán los dos más sencillos, tratando de mostrar algún criterio para identificar cuando un daño se puede considerar de importancia. Si un cuerpo, en este caso los elementos que conforman una estructura, es sometido a fuerzas eternas, presenta principalmente dos tipos de comportamientos: (1) Flexión (2) Cortante En el comportamiento de flexión los efectos de compresión (aplastar o empujar) y tensión (alargar o jalar) en los materiales se presentan paralelamente dentro del elemento. Una representación gráfica del mecanismo se muestra en el esquema y a continuación se presentan algunas fotografías de elementos con manifestaciones de daño por el mecanismo de flexión.

3 Representación gráfica de daño por efectos de flexión (generalmente denominado como un fenómeno dúctil) [esquema]. (s.f.). Acervo de fotografías y figuras de la Subdirección de Riesgos Estructurales del Cenapred. Park R. y Paulay T. (1990). Patrón de agrietamiento típico en losas de concreto [fotografía].

4 Fundamentos de concreto reforzado. Editorial Limusa. Sin título Rodríguez, M. (s.f.). Agrietamiento y comportamiento de columnas dominado por flexión [fotografía]. Instituto de Ingeniería de la UNAM. Agrietamiento y comportamiento de trabes dominado por flexión [fotografía]. (s.f.). Acervo de fotografías y figuras de la Subdirección de Riesgos Estructurales del Cenapred. Agrietamiento y comportamiento de trabes dominado por flexión [esquema]. (s.f.). Acervo de fotografías y figuras de la Subdirección de Riesgos Estructurales del Cenapred. Algunos ejemplos de daños en elementos estructurales generados por el fenómeno de la flexión, todos son denominados como comportamientos dúctiles. En el comportamiento de cortante los efectos de compresión y tensión en los materiales se presentan casi perpendicularmente uno del otro dentro del elemento. A continuación, en el esquema, se representa gráficamente del mecanismo de cortante y se muestran fotografías de elementos con manifestaciones de daño por cortante. Representación gráfica de daño por efectos de cortante (nótese que son grietas relativamente diagonales, generalmente denominado como un fenómeno frágil) [gráfica]. (s.f.).

5 Patrón de agrietamiento típico por cortante en trabes de concreto [fotografía]. (s.f.). Patrón de agrietamiento típico por cortante en muros de mampostería de vivienda [fotografía]. (s.f.). Patrón de agrietamiento típico por cortante en muros de mampostería de edificación de concreto [fotografía]. (s.f.). Patrón de agrietamiento típico por cortante en columnas de concreto de edificaciones del sector salud y educación [fotografía]. (s.f.). Acervo de fotografías y figuras de la Subdirección de Riesgos Estructurales del Cenapred. Algunos ejemplos de daños en elementos estructurales generados por el fenómeno de cortante, son denominados como comportamientos frágiles (todos los casos son severos).