30 Dic EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE EDIFICIOS/ PARTE 1

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Ing. Manuel Francisco Briseño 30 de diciembre de 2021. Hermosillo, Sonora, México.

Resumen

Se presenta una metodología para evaluar la seguridad estructural en su primera fase, desde una manera técnica como Arquitecto, Ingeniero y director responsable de obra. Esta evaluación será mediante un formato de captura de datos lo cual tendrá la función de un pre- dictamen, para estructuras de grupo B clasificadas según su destino, lo cual será revisado por un especialista estructural. En esta primera parte definiremos comportamientos, geometrías y patrones de fallas.

Objetivo

La evaluación estructural tiene la finalidad de conocer las condiciones actuales del conjunto de elementos y materiales que conformen a la edificación, con el objetivo de minimizar los riesgos garantizando la seguridad de los ocupantes.

Antecedentes

Durante nuestra evolución en las edificaciones se han determinado aspectos de peligro sísmico y vulnerabilidad estructural, que han sido marcados por acontecimientos a lo largo del tiempo, como por ejemplo el sismo del ángel en 1957, el sismo de la Ibero en 1979, el sismo del México en 1985, por mencionar a algunos, los cuales se han tenido daños importantes tanto como edificios dañados, colapsados, así como pérdidas de vidas.

La regulación de las edificaciones por cumplir especificaciones técnicas que la determinen como segura se encuentra desde 1920 con el Reglamento de Construcciones de la Ciudad de México en donde ya se contaba con una figura conocida como Constructor Responsable.

Las modificaciones a los reglamentos están asociadas a acontecimientos de peligro no previstos para las edificaciones, como pudiera ser el sismo, el viento, hundimientos y vida prolongada por mencionar algunos.

1. Descripción técnica

En aspectos de peligro sísmico y vulnerabilidad estructural podemos identificarlos como:

• Piso débil
• Interacción de elementos no estructurales en la estructura
• Columna corta
• Impacto entre edificios adyacentes
• Exceso de masa
• Irregularidad en planta
• Irregularidad en elevación

Estos puntos antes mencionados tienen importancia con la vulnerabilidad de los edificios por los comportamientos que se genera en ellos mismo, provocando fallas importantes en los elementos de la estructura.

Cada uno de ellos presenta un fenómeno de comportamiento de la estructura al momento de un sismo, y que, para nosotros como técnicos no especialistas estructurales, podamos identificar al momento de hacer una captura de datos para la evaluación estructural del especialista, este mismo se encuentre interpretado de la manera correcta.

En los sistemas estructurales en edificios podemos identificar vigas, columnas, losas, armaduras como elementos que transmiten la carga de un edificio a sus apoyos. Pueden identificarse 3 tipos de elementos estructurales: elementos verticales o de soporte, elemento que forman el sistema de piso/ techo y elementos de cimentación.

1.1 Comportamiento de edificaciones de mampostería.

En observaciones sobre el comportamiento de edificaciones de mampostería en zonas sísmicas se identifican geometrías y patrones típicos de agrietamiento en muros con aberturas no confinadas, a lo que, como técnicos, podemos describir el fenómeno al igual que las causas, como en la siguiente imagen que muestra su desempeño sísmico de mampostería no confinada.

El patrón de agrietamiento en X es un tipo de agrietamiento inclinado producto de segmentos de muro entre aberturas. La acción del sismo en una dirección genera el agrietamiento inclinado hacia un lado, y al momento de invertirla la genera del lado contrario. Ejemplo de daño ante fuerzas horizontales a distintos niveles de distorsión en la siguiente imagen.

Un muro de mampostería consiste básicamente en un paño de mampostería rodeado en todo su perímetro por elementos esbeltos de concreto reforzado vaciado en sitio. El refuerzo horizontal incrementa significativamente su resistencia a corte y su capacidad de desplazamiento lateral.

Para el comportamiento de edificaciones de mampostería se cuentan con requisitos y reglamentación para su confinamiento, como se muestra en la siguiente imagen.

Estas mismas fisuras serán medidas en el proceso de la evaluación mediante la recopilación de datos para el llenado de formato para su evaluación estructural por medio de un fisurómetro que tendrá su función como un testigo colocado en una grieta que se moverá con esta y nos indicará el movimiento en un valor real de la misma para un periodo determinado de tiempo. Suelen constar de dos partes que se mueven entre sí.

1.2 Requisitos para mampostería confinada.

Requisitos mampostería confinada:

• castillos en los extremos, intersecciones y puntos intermedios no mayor que 1.5 H ni 4 m.
• Bordes verticales de muro deben dentarse.
• Dala/ cadena en todo extremo horizontal de muro.
• Los castillos y dalas tendrán como dimensión mínima el espesor de la mampostería del muro.
• Castillos y dalas con una resistencia no menor a 150 kg/cm2

1.3 Fallas en uniones viga- columna.

Las juntas viga-columna son muy importantes en el desempeño global de la estructura. Una buena conexión será un aporte para garantizar la estabilidad de la edificación, por eso debe ser capaz de soportar los efectos del sismo.

Fallas pueden deberse a:

• Inadecuada resistencia al cortante de los entrepisos debido a la escasez de elementos tales como columnas y muros.
• Grandes esfuerzos de cortante y tensión diagonal en columnas o en vigas.
• Falla por adherencia del bloque de unión en las conexiones viga- columna debido al deslizamiento de varillas ancladas, o falla por cortante.
• Golpeteo entre edificios.
• Variación brusca de rigidez lo largo de la altura del edificio.
• Punzonamiento de la losa de edificios construidos a base de losas planas.

1.3 Fallas en columnas.

El efecto de columna corta consiste en la restricción parcial del desplazamiento lateral del fuste de una columna, que obliga a concentrar toda la demanda de deformaciones y tensiones en su porción libre. Es una de las causas más comunes de daños catastróficos en caso de sismos.

Los fallos por adherencia se presentan por aberturas paralelas a las barras, su diferencia con las fisuras de corrección radica en que estas últimas son continuas y aquellas son en general más concentradas y de trazos más cortos.

Falla por cortante. Este tipo de falla se origina debido a la gran concentración de esfuerzos que se producen precisamente en los extremos de las columnas por las elevadas acciones internas como son carga axial, fuerza cortante y momento flector, causadas por las fuerzas sísmicas.

Falla por flexión. Este tipo de falla se presenta cuando la capacidad de resistencia a la fuerza cortante (proporcionada por el refuerzo horizontal y el concreto) supera a la de flexión (generada por el refuerzo vertical y la carga axial).

Falla por compresión. Esta es una de las fallas en columnas de concreto armado más comunes y se presenta cuando las columnas de concreto armado tienen una carga axial, el acero de refuerzo y el concreto experimentan tensión. La columna de concreto se tritura y colapsa, esto es debido a la falla del material.

Falla por pandeo de placas. Este tipo de falla se presenta en columnas cortas de paredes delgadas, cuando todos sus elementos de placa han desarrollado su capacidad de carga total, misma que está definida por la resistencia al post-pandeo de cada uno de los elementos atiesados.

Es importante señalar la importancia de la supervisión, para que la obra se encuentre sana, cuidando los procesos constructivos y que este mismo se refleje en tu economía.

El impacto que generamos en nuestro entorno con nuestros servicios requieren como prioridad promover la salud, seguridad y bienestar de la sociedad.

En el Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C (CICS), se cuenta con especialistas en diversas disciplinas, que brindan asesoramiento y desarrollo de tu proyecto.

Fuentes:

• Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural; Edificaciones de mampostería / SMIE 2021

• CENAPRED: Centro Nacional de Prevención de Desastres.

MANUEL FRANCISCO BRISEÑO

*Ingeniero Civil egresado de la Universidad de Sonora, con cédula profesional estatal 05720 y federal 10599527. con Maestría en Estructuras Urbanas en posgrados de Universidad La Salle Noroeste. Actualmente Director Responsable de Obra ante H. ayuntamiento de Hermosillo con registro DGDU-DRO-106, miembro del Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C, miembro del grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C. y emprendedor PYME.

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