FALLAS FALLAS Y REPARACIONES REPARACIONES EN SISTEMAS ESTRUCTURALES
1. INTRODUCCIÓN.
Es ampliamente aceptado el hecho que las construcciones son altamente vulnerables frente a fenómenos naturales como los sismos e inundaciones. Su casi nula resistencia a la tracción y la alta inestabilidad de sus propiedades mecán mecánica icass cuando cuando son afecta afectadas das por la humeda humedadd han produc producido ido efecto efectoss desastrosos en incontables construcciones de este tipo a lo largo de la historia. En est este trab trabaajo se de desc scrriben iben dive diverrsos sos tipo tiposs de fall fallaas oc ocur urrridas idas en construccione construccioness cuya tipología arquitectónica arquitectónica corresponde a la utilizada utilizada en el continente americano, es decir construcciones de uno y dos pisos por lo general
2. DAÑOS PRODUCIDOS POR TERREMOTOS TERREMOTOS
a actual documentación sobre los da!os producidos por terremotos intensos es esencial para entender como se han comportado históricamente las edificaciones durante terremotos. "ientras es cierto que algunas partes o la edificación en su totalidad pueden colapsar durante terremotos fuertes, esto no significa que las edificaciones sean inestables. Es necesario hacer previamente una distinción entre muros gruesos y muros delgados, es decir tomar en cuenta la esbeltez de los muros, ya que el comportamiento y la posibilidad de supervivencia ante sismos varía sustancialmente seg#n sea la esbeltez de los muros. 2.1 Daños causados por u!r"as p!rp!#d$cu%ar!s a% p%a#o d!% &uro.
$omo se ha mencionado, las grietas que se originan por fuerzas fuera del plano del muro son por lo general las primeras que se presentan y ocurren a pueden ocurrir a niveles bajos de intensidad sísmica, sin que esto signifique necesariamente la p%rdida de estabilidad. os principales factores que afectan la estabilidad de los muros que son sometidos a fuerzas fuera de su plano son& ' El gros grosor or del del mur muroo y su esbe esbelt ltez ez.. ' a cone cone(ión (ión entre entre el el muro muro y el el techo techo o el sistem sistemaa de piso. piso. ' Si el mur muroo es es por porta tant ntee o no no.. ' a longi longitud tud libre libre del muro muro o dista distanci nciaa entre entre la inte interse rsecci cción ón de los muros transversales.
)nicio de la grieta en la parte superior del tímpano
2.1.1 'r$!(as )!r($ca%!s !# %as !s*u$#as + )o%(!o d!% &uro u!ra d!% p%a#o.
$uando ocurre un movimiento sísmico en viviendas de techo liviano, la vibración fuera del plano de muros ortogonales entre sí genera entonces una concentración de esfuerzos de tracción en la parte superior de las esquinas, generando una grieta vertical que se propaga hacia abajo. Esta grieta vertical hace que el muro quede suelto vibrando libremente en sentido perpendicular a su plano, lo que a la postre causa su colapso fuera del plano.
*rietas verticales en esquina
Co%apso %a(!ra% d! &uro. Las )$,u!(as d!% (!c-o s! apo+a# !# %os &uros (ra#s)!rsa%!s.
2.1.2 'r$!(a por %!$/# u!ra d!% p%a#o.
Este tipo de grieta es típica de los muros libres y se produce por lo general cerca de la base debido a la fle(ión fuera del plano, una vez producida la grieta el muro se balancea como sólido rígido en un movimiento tipo +rocing- en el cual la posibilidad de colapso depende de la estabilidad del muro. Estudios hechos en muros a escala natural sobre una mesa vibradora muestran que los muros gruesos pueden mantener su estabilidad a#n despu%s de agrietarse completamente. 2.1.0 'r$!(a -or$"o#(a% por %!$/# u!ra d!% p%a#o a &!d$a a%(ura d!% &uro.
Este tipo de da!o se puede producir por efecto de volteo lateral, tal como se muestra en la foto , en que la fisura se vuelve diagonal en el e(tremo. 2.2 DAÑOS CAUSADOS POR FUERAS CORTANTES EN EL PLANO DEL MURO.
as grietas que se originan por fuerzas cortantes en el plano del muro ocurren cuando por alguna razón se ha controlado la falla por volteo y a niveles mayores de intensidad sísmica. Esta falla está directamente relacionada con la resistencia de la mampostería a la fuerza cortante. os principales factores que influyen en los muros que son sometidos a fuerzas fuera de su plano son&
El espesor del muro. a calidad de la mano de obra en la construcción del muro. a calidad del mortero. El peso del techo, que es directamente proporcional a la fuerza de inercia. El estado de conservación del muro. continuación se describen los casos más comunes de este tipo de acción. 2.2.1 'r$!(as d$a,o#a%!s por u!r"a cor(a#(! !# !% p%a#o d!% &uro.
$uando la falla fuera del plano está controlada ya sea porque los muros son suficientemente gruesos produciendo un amarre al nivel superior de los muros, se produce, a un nivel mayor de intensidad sísmica las típicas grietas en forma de / debido a la fuerza cortante en el plano del muro. Estas grietas hacen que el muro quede luego dividido en grandes bloques los cuales pueden disipar energía por fricción en las grietas producto de la combinación de carga vertical y fuerza horizontal. El colapso en este caso es por lo general parcial Se concluye entonces que este tipo de grieta se presenta en caso de muros gruesos o en caso de muros delgados siempre y cuando el techo funcione como un diafragma rígido produciendo un movimiento uniforme en la parte superior de los muros.
2.2.2 'r$!(as c!rca d! %os )a#os
Estas grietas son tambi%n causadas por la acción de fuerzas cortantes en el plano del muro y se presentan usualmente en las esquinas superiores o inferiores de las aberturas de puertas y ventanas e(tendi%ndose en forma diagonal hacia la parte superior o inferior del muro respectivamente. Son debidas a la concentración de esfuerzos en las esquinas de las aberturas y a la del material de los dinteles. 2.2.0 'r$!(as !# %as !s*u$#as + d!sp%o&! parc$a%.
Esta grieta comienza en la parte superior del muro y se propaga en forma inclinada aislando un triángulo superior del muro, el cual colapsa por una combinación de fuerza cortante en ambos muros ortogonales y el efecto de la carga vertical. En la foto zz se muestra un caso de falla similar reproducido en laboratorio con fuerza sísmica en una sola dirección.
DAÑOS EN EDIFICACIONES
CASONAS& as casas de adobe o tapial principalmente son las que han sufrido da!os estructurales en $ajamarca como por ejemplo tenemos la casa ubicada en el 0sj. tahualpa , cuya edificación sufrió movimientos sísmicos la cual ocasiono que sufriera una serie de da!os en los muros y en las vigas del segundo piso. I'LESIAS& En la mayoría de las iglesias de $ajamarca han sufrido da!os por sismo como por ejemplo a ocasionando deterioro y falla en las paredes laterales tal es el caso de la iglesia a $atedral donde es notorio en la fachada que da al 1r. malia 0uga.
REPARACIÓN DE EDIFICIOS DE ALAÑILER3A
INTRODUCCIÓN
$on mucha frecuencia se presenta la necesidad de reparar o reforzar edificios con estructura de +alba!ilería reforzada-, ya sea por razones de da!os sufridos en la estructura por una causa e(terna, principalmente sismo, o por necesidades de remodelación o ampliación. Es necesario aclarar, que muchos edificios antiguos no han sido dise!ados con una estructura de alba!ilería reforzada, sino más bien, como estructuras de concreto armado, con algunos muros portantes de cargas e(clusivamente verticales y de sismo, 2horizontales3 como estructuras de alba!ilería reforzada. Es por eso que muchas veces, la configuración estructural y la capacidad sismorresistente de estos edificios son defectuosas. Es el caso com#n de edificios de alba!ilería con estructuras diafragmadas4 sin embargo lo mismo es aplicable a estructuras de alba!ilería reforzada, no diafragmadas, como es por ejemplo el caso de estructuras industriales con techo de acero.
REPARACION Y REFORAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE ALAÑILER3A REFORADA DAÑADA POR SISMOS 5eparación y reforzamiento van siempre juntos y son requeridos por los da!os ocurridos en la estructura a causa de los sismos4 %stos da!os se manifiestan en los muros de alba!ilería, en la forma de rajaduras diagonales cruzadas y6o aplastamiento de ladrillos en las esquinas inferiores del muro. as remodelaciones suelen requerir solamente reforzamiento. 0or lo dicho anteriormente, para los casos de edificaciones antiguas es imprescindible definir primero, cuales de ellas deben ser consideradas estructuras de +alba!ilería reforzada-. as pautas para esta clasificación son las siguientes& Se considera para efectos de clasificación, como estructuras de +alba!ilería reforzada-, los siguientes casos&
Edificios antiguos de alba!ilería con techo de concreto armado os edificios estructurados en concreto armado que tienen muros de alba!ilería, portantes de cargas verticales. os edificos estructurados e(clusivamente con una estructura aporticada de concreto armado4 la cual no es capaz de soportar cargas horizontales originadas por sismos, necesitando para %ste propósito usar muros de alba!ilería como elementos portantes de las cargas horizontales. 27e otra forma el pórtico de concreto armado sufriría deformaciones y esfuerzos incompatibles con la resistencia del concreto armado3 os edificios dise!ados son estructuras de alba!ilería reforzada, en cualquiera de sus formas& alba!ilería confinada, alba!ilería armada y alba!ilería de tipos sand8ich.
En los proyectos y obras de reparación, debemos distinguir los siguientes casos& 0ara estructuras de lba!ilería 5eforzada con 7iafragma. 5eparación y reforzamiento de estructuras da!adas pro sismos 5eforzamiento de estructuras de alba!ilería reforzada, para proyectos de remodelación y6o ampliación4 con el objeto de darles capacidad sismo resistente.
Estructuras de alba!ilería 5eforzada sin 7iafragma.
5eparación y reforzamiento de estructuras da!adas por sismos. $asos especiales de estructuras con techos abovedados.
O4ETI5O DE LA REPARACIÓN
El objetivo de la reparción es trasnformar la estructura en una estructura sana, que además cumpla con las e(igencias de los reglamentos de construcción vigentes y tenga a!adida una capacidad sismo 9 resistente, aquella que cumple los siguientes requisitos&
Ser construida con material estructural resistente. 0oseer ductibilidad :ener buena configuración estructural
a reparación en sí, consiste en definir y dise!ar una nueva estructura que tenga configuración adecuada, o que incluya nuevos muros de refuerzo. a construcción de estos muros nuevos y la reparación de los e(istentes, da!ados, que no requieren ser cambiados por concreto.
PROCESO DE REPARACION
El proceso de reparación implica los siguientes& )nvestigación de planos y análisis de la estructura resistente para llegar a un diagnóstico de los da!os. En caso de no contarse con planos, hay que efectuar un levantamiento arquitectónico y estructural del edificio. 0ropuesta de reparación, que incluye la ubicación de elementos de concreto armado que refuercen la estructura, le proporcionen una buena configuración estructural, y el má(imo de ductilidad alcanzable en t%rminos prácticos. nálisis de la nueva estructura propuesta para definir su idoneidad y proceder al dise!o. $onstrucción de refuerzos y ejecución de la reparación.
ESTRUCTURAS DE ALAÑILER3A REFORADA SIN DIAFRA'MA Estructuras da!adas por sismos. as causas más comunes de da!os en estructuras de alba!ilería sin diafragma son las siguientes& E(cesiva deformación de los muros por falta de rigidez en el sistema de arriostre. os da!os asociados en este punto son& ' 5ajaduras de fle(ión o desplome en los muros. ' 7a!os en los tijerales del techo y sus anclajes. ' 7a!os estructurales en los arriostres de concreto E(cesiva esbeltez de pa!os de alba!ilería simple& :ramos largos o muy altos sin arriostramiento. El da!o más com#n asociado a este punto es el volteo del muro.
;alta de amarre o cone(ión entre los elementos de arriostre. Esta circunstancia genera da!os o causas de los movimientos diferenciales
entre los diferentes arriostre verticales, conectados con la alba!ilería, entre si.
5eparación de los da!os. 0ara la falta de rigidez del sistema de arriostre, la solución es aumentar el peralte de las columnas que lo componen, mediante la construcción de una muro perimetral de concreto que no sólo aumenta las dimensiones sino que contiene nuevo acero de refuerzo.
a e(cesiva esbeltez de los pa!os de alba!ilería, se corrige llenando arriostramiento, verticales y horizontales, seg#n las necesidades de la estructura.
a falta de amarre entre ellos, de los arriostres verticales, se remedia construyendo vigas o soleras desplazamientos relativos importantes entre elementos. "E:<7
:< ES:5?$:?5
$S);)$$)<> [email protected] )ncremento de resistencia& [email protected] al 2A3, 2B3 2C3 $ombinación de resistencia y ductilidad& [email protected], 2D3, 23, 2F3, 2B3 2G3 )ncremento de ductilidad& 2G3, 23, 2F3, 2H3, 2B3 7E:E& [email protected] dición de muros de cortantes ' "uros de concreto vaceados in situ ' "uros prevaceados de concreto Es necesario trabajo e(perimental
Si
>o Estimación de la resistencia adicional 7istribución de los elementos de refuerzo $álculo del comportamiento sísmico Evaluación del efecto del reforzamiento ¿Se alcanzo el objetivo?
Si 7etalles:rabajos del refuerzo y especificaciones de construcción
:rabajos e(perimentales
' '
"uros de bloques de concreto "uros de placas de acero
2C3 ' ' '
dición de contrafuertes o pórticos $ontrafuertes 0órticos con muros 0órticos
2G3 dición de muros laterales a las columnas 2a las de muro3 ' "uros de concreto vaceados in situ ' "uros de concreto prevaceados 2D3 dición de contravientos 2armaduras3 ' Encamisado con malla soldada ' Encamisado con placas de acero 23 5efuerzo de Iigas ' dición de concreto vaceado in situ ' Encamisado con acero estructural 2A3 )ntroducción de holgaduras ' Separación entre columnas y muros no estructurales, especificamente muros cortos 2F3 5educción de carga muerta ' 5emodelación de pisos de concreto ' 5eemplazo de elementos no estructurales por elementos más ligeros 2H3 5eforzamiento de la cimentación ' 5eforzamiento de zapatas ' dición de elementos de cone(ión ' 5eforzamiento de pilotes e(istentes
REPARACIONES Y REFORAMIENTO DE COLUMNAS @.' 5E05$)<>ES <$ES 0ara reparar columnas con grietas ligeras 2con ancho de [email protected] a J. mm3, sin da!o en el concreto ni en el refuerzo, son aplicables inyecciones de resinas epó(icas. En el caso de grandes grietas 2ancho de C a mm.3, es aplicable inyecciones de lechadas de cemento con epó(ico. $omo el concreto está da!ado ligeramente, el concreto suelto es removido, la superficie es picada y el polvo limpiado. 7ependiendo de la cantidad de concreto removido puede a!adirse refuerzos o estribos adicionales.
:emporalmente, el encofrado y el concreto deberá ser colocado más allá de su configuración final, con el fin de obtener un concreto lo suficientemente compactado. ?n día despu%s puede procederse al desenconfrado respectivo y a emparejar el concreto nuevo. $uando el refuerzo longitudinal está pandeado, los estribos son cortado y el concreto es picado Si totalmente se requiere reparar, no se necesita cambiar las dimensiones de la sección de la columna. El concreto suelto y el refuerzo da!ado deben ser removidos, se colocará nuevo refuerzo longitudinal, el que se soldará el refuerzo e(istente, y se colocará estribos adicionales. 7ebe usarse concreto con bajas propiedades de contracción. 7ebe prestarse una atención especial a la adherencia entre el concreto nuevo y el antiguo. 5E;<5=")E>:< 7E $<?">S El propósito de este reforzamiento es mejorar la resistencia sísmica de una edificación aumentado la capacidad sismorresistentes de sus columnas usando uno de los siguientes m%todos& . )ncrementando la ductilidad de las secciones de columnas evitando la falla frágil por ;uerza cortante. Este m%todo puede aplicarse a edificaciones que tienen pocos "uros de corte, y a columnas que tienen una resistencia #ltima al corte menor que Su resistencia #ltima a la fle(ión. K.
$ompensación de las rigideces de las columnas. Este "%todo puede aplicarse a Edificaciones donde la distribución de la fuerza cortante en el nivel de análisis es Significativamente desigual debido a la e(istencia de muros de relleno.
$.
umentando la capacidad de la fle(ión de las columnas.
REFORAMIENTO INCREMENTADO LA DUCTILIDAD DE LAS COLUMNAS E(isten varios procedimientos de tipos de construcción 2ver fig. @.D3& . umentando la sección de la columna a!adiendo una malla de alambres soldados adyacentes a las columnas e(istentes.
. umentando la sección de la columna e(istente a!adiendo estribos soldados adyacentes a la columna e(istente. . Encajar la columna e(istente con una sección de área rectangular o circular. .
Encajar la columna e(istente con correas de acero.
0ara el uso de cualquier tipo de construcción indicado debe considerarse brechas de G cm. En la parte superior e inferior de la columna. En el caso de usarse mallas de alambres soldados, el tipo de unión en $ es más conveniente que la forma en . a longitud de empalme medida entre la separación mayor de alambres transversales de cada malla debe ser mayor que el espaciamiento de los alambres transversales más de @J cm., y mayor que CJ cm. 2ver fig. @.3 Es conveniente que la separación y el ancho de la correa de acero sean de @J cm. El espesor de los perfiles y correas de acero no debe ser menor que G.C mm. 5E05$)<> L 5E;<5=")E>:< 7E I)*S 0ara la reparación de vigas da!adas con grietas ligeras se aplican inyecciones epó(icas o lechadas de cemento. $uando los da!os son mayores se realizarán operaciones de remoción o reposición. 0rimeramente deberan apuntalar temporalmente las vigas da!adas. El proceso de reparación de vigas es similar al de columnas, debiendo prestar mas atención en la compactación del concreto nuevo, lo cual es difícil de conseguir si el llenado si el llenado no se realiza por la cara superior de la viga. a envoltura de concreto armado puede realizarse a!adiendo concreto sobre una, tres o cuatro lados de la viga. ?na cara rugosa del concreto e(istente combinado con anclajes de estribos soldados proporcionan buena cone(ión de corte y de fle(ión entre la envoltura y la viga e(istente. a envoltura en la cara inferior de la viga, se realiza solamente cuando es necesario incrementar la capacidad a fle(ión en el medio de la viga. a cone(ión del refuerzo longitudinal y el nuevo se realiza por medio de barras de cone(ión soldadas. a cobertura del concreto deberá ser picada hasta el refuerzo longitudinal y estribos e(istentes. Estribos adicionales proporcionan la cone(ión entre la viga e(istente y el concreto de envoltura. a barra de acero longitudinal deberá ser ancladas en la región de apoyo, soldando el refuerzo a un collar de acero 2perfil en ángulo3 unido a la parte superior de la columna.
a envoltura en tres lados debe ser ejecutado debajo de la cara inferior de la loza, el procedimiento más conveniente para este tipo de envolturas es el concreto a presión 2shotcrete3. El refuerzo longitudinal adicional se conecta al refuerzo e(istente por medio de barras de cone(ión soldadas diagonalmente. os estribos pasan a trav%s de perforaciones en la loza y soldadas. En caso de usarse concreto convencional pueden utilizarse dichas perforaciones. a envoltura de los cuatro lados aumenta considerablemente la capacidad a fle(ión y corte debido al incremento del refuerzo de la dimensión de la sección. El refuerzo longitudinal adicional deberá ser conectado al refuerzo e(istente por medio de barras de cone(ión soldadas diagonalmente. os estribos pasan a trav%s de las perforaciones de la loza y a trav%s de toda la viga. demás estas perforaciones pueden usarse para colocar concreto en la parte de la envoltura debajo de la loza. El refuerzo negativo adicional deberá a!adirse sobre la superficie de la loza en la zona de la viga y fuera de la columna e(istente. $<>E/)<>ES I)*'$<?"> as cone(iones vigas'columnas son las zonas más críticas debido a la concentración de esfuerzos por la formación de rótulas plásticas en las secciones críticas concurrentes en el nudo. 0ara reparaciones locales de grietas y sin da!o en el refuerzo pueden ser aplicadas inyecciones epó(icas. 0ara reparaciones con remoción o reposición de los materiales se sigue el mismo proceso que el de columnas. 5E05$)<> L 5E;<5=")E>:< 7E "?5ES <$ES Si no hay deterioro ni concreto triturado la aplicación de inyecciones espó(icas es capaz de restituir apro(imadamente la resistencia original4 sin embargo el muro reparado no tendrá la misma rigidez lateral original debido a que no todas las peque!as grietas pueden ser inyectables de epó(ico.
En el caso de grietas grandes, concreto triturado o refuerzo pandeado debe utilizarse la remoción o reposición. 7espu%s de remover el concreto suelto, picar y limpiar la superficie, debe colocarse refuerzo adicional o mallas de alambre soldado. Es recomendable usar un mortero o concreto sin contracción e(pansiva. :)0S:5?$$)<> 05 5E;<5=")E>:< 7E "?5$5E:< 5"7< ' )>$5E"E>: 5ES)S:E>$) $<5:E.' Esto se obtiene incrementando espesor del muro. a aplicación de barras epó(icas con ganchos de BJM es una solución apropiada que contribuye a tener un sistema monolítico. ' )>$5E"E>:5 5ES):E>$) ;E/)<>.' Esto puede obtenerse con elementos de confinamiento en los e(tremos del muro. El anclaje de los elementosde confinamiento puede realizarse soldando barras conectoras inclinadas entre %l nuevo refuerzo y el e(istente. ' )>$5E"E>:5 5ES)S:E>$) $<5:E L ;E/)<>.' Esto se obtiene incrementando el espesor del muro por un costado o los dos costados y a!adiendo elementos de confinamiento en ambos e(tremos. 5E;<5=")E>:< 7E ?> E7);)$$)<> )>:5<7?$)E>7< >?EI:
evitar gran concertación de fuerzas sísmicas en los elementos con peque!a resistencia y6o capacidad de ductilidad, ubicando los elementos nuevos de reforzamiento uniformemente en toda la estructuras.
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"ejorar la distribución de fuerzas laterales reduciendo la torsión en planta 2control horizontal de rigideces3. "ejorar la distribución de rigidez a lo alto de la edificación 2control vertical de rigideces3 0roporcionar suficiente resistencia, rigidez, ductilidad en todos los elementos individuales y a toda la estructura en conjunto. 0roporcionar adecuada resistencia en las cone(iones entre la estructura e(istente y los nuevos elementos. 0roporcionar regidez compatible de los nuevos elementos con los e(istentes&
a e(periencia de sismos pasados han mostrado que edificaciones con una consideración irregular han sufrido da!os severos. 0or lo tanto, muchas veces es necesario introducir nuevos elementos para proporcionar simetría en planta y elevación. lgunos ejemplos de distribución favorable y desfavorable e incorporación de nuevos muros de corte se muestran en la fig. @[email protected] En el caso de estructuras sin muros de corte con insuficiente resistencia lateral, es conveniente incorporar muros de corte y la distancia entre los muros de corte debe ser menor en el caso de pisos no muy rígidos. >?EI::5<7?$$)<> 7E "?5
vertical del muro. os problemas principales que se presentan son conseguir una cone(ión adecuada del muro con la losa e(istente y con la cimentación. a cone(ión debe ser capaz de trasmitir las fuerzas de corte entre la losa e(istente y el nuevo muro de corte. a cone(ión puede realizarse a trav%s de refuerzos en losa colocados diagonalmente 2en planta anclados en la estructura de pisos adicionando losas vaciadas in situ.3 $on el fin de mejorar la ductilidad y, evitar el pandeo lateral, de las barras a compresión, se debe confiar el concreto en zonas de compresión. Se debe tener en cuenta que sólo con estribos a espaciamientos muy peque!os se puede conseguir que el concreto agrietado dentro de la zona posibilidad de rótulas plásticas se mantenga dentro del n#cleo. Es muy importante considerar los tipos de muros de acuerdo a su comportamiento estructural& ' "uros esbeltos 2h86)N3.' El comportamiento es semejante al de una viga normal en voladizo. Es necesario elementos de confinamiento en los e(tremos. ' "uros cortos 2h86)N3.' Es de mayor importancia la falla por contracción lateral debido al cortante. En lo que se refiere a muros cortos, algunos investigadores sugieren que no sean tratados como elementos d#ctiles, debido a que estiman que todavía no se ha investigado lo suficiente sobre el comportamiento d#ctil de esos muros. Sin embargo si se desea un mecanismo de falla d#ctil en un muro de corte, se debe reducir la fuerza cortante 2 Vn @.A f O bd 3 no se debe confiar en la contribución del concreto al corte. =
c
El anclaje de los refuerzos en el e(tremo inferior del muro debe ser lo suficiente para permitir que los refuerzos alcancen la fluencia, con el fin de obtener una mayor ductilidad en las zonas de deformación de rótulas plásticas. a cimentación debe ser dise!ada para resistir la capacidad óptima de fle(ión del muro, considerando las condiciones del suelo y la rotación de la base. 5EE>< 0<5 "?5
a cone(ión puede ser realizada usando refuerzos de do8els, dentaduras de corte. Pay que considerar que la fuerza cortante del muro adicional no tiene un desarrollo normal cuando toda la resistencia a la fle(ión del sistema estructural o la resistencia al volteo del muro es menor que la fuerza cortante del muro. a cimentación y el terreno deberán ser suficientemente seguros al momento de la carga lateral por la incorporación de los muros y la cambio de las fuerzas verticales durante un sismo severo asociado a un nuevo tipo de mecanismo de falta de todo el sistema estructural debido al reforzamiento. a resistencia #ltima de un muro adicional se e(presa en t%rminos del promedio de esfuerzo cortante en el muro. El esfuerzo promedio de cortante debe ser menor o igual a GJ g6cm C. El índice ; de ductilidad de un muro, de acuerdo al tipo. • • •
;alla típica de corte ;alla típica de fle(ión ;alla típica de volteo
; Q @.J ; Q C.J ; Q G.J
7e acuerdo con los procedimientos de cone(ión entre adicional y una estructura e(istente se tiene los tipos& ' :ipo de cone(ión con do8els.' los anclajes deben ser colocados en los agujeros pre'perforados en la loza e(istente. a fuerza cortante entre el muro y la estructura e(istente es trasmitida por los do8els de los anclajes. ' :ipo de cone(ión con dentadura.' El concreto e(istente es cincelado formando dentaduras, las cuales transmiten una fuerza cortante entre el muro y la estructura e(istente. ' :ipo de cone(ión con dentaduras adhesivas&' as dentaduras fabricadas son fijas en la estructura e(istente con adhesivos de resinas epó(icas. a fuerza de corte entre el muro y la estructura e(istente. RECOMENDACIONES PARA EVITAR LAS FALLAS EN EDIFICACIONES
Forma y tamaño de la edificacin!
Elegir formas simples, sim%tricas y compactas en vez de las formas complejas, a sim%tricas y esbeltas. En planta, evitando las formas abiertas e irregulares. $omo son las formas en , :, ? R y buscando en lo posible las
formas cerradas y regulares como las cuadradas, rectangulares, triangulares, circulares, etc. En una elevación debe evitarse los retiros y crecimientos de ola planta con la altura de la edificación. Se debe evitar estructuras muy esbeltas en altura para limitar las fuerzas que se generan en los elementos verticales e(tremos, debido a los momentos de volteo. Esbelteces má(imas recomendables& •
0ara edificios aporticados @&G
•
0ara edificaciones con muros de corte @& , se debe limitar la diferencia entre la dimensión de los lados de plantas rectangulares. a relación má(ima de lados recomendada es de @&G
E"tr#ct#racin$
7ebe estructurarse definiendo caminos continuos, uniformes y directos para la transferencia de fuerzas verticales y horizontales a la cimentación. Son ejemplos de discontinuidad, la interrupción de muros antes de llegar a la cimentación, las aberturas grandes en muros o las aberturas en la elevación del muro, las perforaciones de los diafragmas horizontales. os cambios bruscos de resistencia o de rigidez en los pórticos, muros de corte o diafragmas horizontales, para eliminar la concentración de esfuerzos en algunos elementos4 ejemplos típicos de cambios de rigidez los vemos en los pasos blandos que se producen en edificios cuando la rigidez de un nivel bajo es inferior a la de los superiores, cuando en un mismo nivel ocurren columnas de diferente altura, tal es el caso típico de la columna corta.
a estructura debe contar con diafragmas horizontales rígidos y capaces de distribuir las fuerzas horizontales uniformemente a los elementos verticales.
a disposición y características de los elementos sismo'resientes deben tender a lograr simetría de rigidez y coincidencia de centros de rigidez con el centroide, para minimizar los efectos torsionales. $uando no hay simetría se producen torsiones que llevan comportamientos que son difíciles de predecir y a la magnificación innecesaria de las fuerzas internas en algunos elementos. :)0
elemento. l soportar dichas solicitaciones se generan tambi%n fallas por punzonamiento lo cual genera que la base o la cabeza de la columna se hundan ya sea en el cimiento o en la losa aligerada respectivamente.
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En solicitaciones sísmicas se genera el efecto de talón debido a las fuerzas horizontales, además de presentarse los efectos de columna corta.
6
0andeo *lobal y ocal en vigas y columnas& En las columnas se presenta debido a la solicitación de fuerzas e(c%ntricas, las cuales ocasionan los efectos P%delta 2efecto de deformación tomado en cuenta debido a un momento y una fuerza a(ial actuantes3.
6
En las vigas las fallas por cortante son más considerables que en las columnas. stas se presentan debido a las solicitaciones de las cargas actuantes de dirección normal. :ambi%n se presentan las fallas por torsión 2en vigas que soportan losas de grandes luces o vigas de forma irregulares3.
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Este tipo de falla se observa tambi%n en los miembros de acero. El pandeo global es un modo de deformación aceptable y ha sido observado en diferentes terremotos, así como se ha estudiado e(perimentalmente en laboratorios.
6
El problema principal con el pandeo global es que este usualmente terminan en un pandeo local, el cual despu%s de varios ciclos de inversión de deformación produce la fractura del acero.
