Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental
Diseño en Madera y Mampostería
Patologías y Vulnerabilidad en la Construcción David Bonilla Sánchez
Fecha de Entrega: 2015-05-21
ÍNDICE
1. Objetivos………………………………………………………………………………………. 1 2. Introducción…………………………………………………………………………………….1 3. Patologías……………………………………………………………………………………….2 3.1. Columna Corta y Pared Corta…………………………………....………………………… 2 3.1.1. Columna Corta………………………………………………………………………2 3.1.1.1. Fotos…………………………………………………………………….......3 3.1.2. Pared Corta…………………………………………………………………………..6 3.1.2.1. Fotos………………………………………………………………………...6 3.2.
Piso
Blando
y
Efecto
Domino
(Volcamiento
de
Paredes)
3.2.1.
Piso
………………………………….9 Blando…………………………………………………………………………..9 3.2.1.1. Fotos………………………………………………………………………...9 3.2.2.
Efecto
Domino
(Volcamiento
de
Paredes)
………………………………………….12 3.2.2.1. Fotos……………………………………………………………………….13 3.3. Torsión en Planta……………………………………………………………………...…..15 3.3.1. Fotos………………………………………………………………………………..16 3.4. Incompatibilidad dinámica de materiales………………………………………………… 18 3.4.1. Fotos………………………………………………………………………………..18 3.5. Efecto Panqueque…………………………………………………………………………20 3.5.1. Fotos………………………………………………………………………………..20 3.6. Martilleo…………………………………………………………………………………..22 3.6.1. Fotos………………………………………………………………………………..22
4. Conclusiones y Recomendaciones…………………………………………………………….25 5. Referencias…………………………………………………………………………………….25
1. Objetivos - Reconocer el peligro o amenazas en las construcciones y tratar de prevenirlo. - Diagnosticar las construcciones y observar sus patologías. - Determinar la vulnerabilidad de las construcciones para poder dar un posible tratamiento. - Observar el riesgo en los sistemas estructurales convencionales. - Tratar de innovar para crear sistemas estructurales más seguros. 2. Introducción El Ecuador es un país de muy alto riesgo sísmico, en el cuál solo ha ocurrido un evento de gran magnitud el cual ocurrió en Bahía de Caráquez en 1998, con una magnitud de 7.1 grados en la escala de Richter. 17 años más tarde no se ha presentado un evento sísmico grande. Los sismos son el principal riesgo para las edificaciones. -
Teoría del silencio sísmico: “En los lugares donde o han existido movimientos sísmicos
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es en donde con más probabilidad ocurrirán”. Profecía de Marianita de Jesús: “Quito no será destruido por sismos sino por malos gobiernos”.
Los sismos no discriminan atacan a todas las edificaciones de la zona por igual. Otra característica es que todo apesta en un sismo, primero por las instalaciones sanitarias que se rompen y segundo por las personas muertas que quedan bajo los escombros. El riesgo en sí se divide en dos: el peligro o la amenaza y la vulnerabilidad. La amenaza se refiere al diagnóstico de la situación y el cómo prevenirla, la vulnerabilidad se refiere al tratamiento para la situación, el cómo curarla. Lo que debemos hacer es reconocer la amenaza y alejarnos, sino hay como tenemos que lidiar y tratar con la vulnerabilidad. El sistema aporticado no es bueno en la construcción, este no se asemeja a la realidad, es casi imposible conseguir nudos sismoresistentes. Se debe tratar de utilizar otro sistema estructural. La construcción en el Ecuador va empeorando, se sigue construyendo igual que siempre con sistemas aporticados y con la implementación de estructura metálica que no es buena por su flexibilidad además de que la soldadura debe ser muy buena. 1
3. Patologías Las edificaciones son vulnerables por problemas que existen en su configuración espacial, en la interacción de los elementos y los materiales usados. Las patologías son: -
Columna Corta y Pared Corta Piso Blando y Efecto Domino Torsión en Planta Incompatibilidad dinámica de materiales Efecto Panqueque Martilleo
El daño en edificios, especialmente daños arquitectónicos, se reduce haciendo edificios más rígidos, no flexibles ya que siéndolo actúan como látigos destruyendo toda la arquitectura: instalaciones, paredes, ventanas, puertas, etc… Se debe tomar en consideración el tipo de suelo, ya que en un suelo rígido la estructura tampoco puede ser muy rígida. El objetivo principal es evitar que la estructura colapse, por lo tanto, los planos de falla nunca deben ser horizontales, más bien debemos producir planos de falla verticales los cuales pueden disipar energía sin el colapso de la edificación. 3.1. Columna Corta y Pared Corta 3.1.1. Columna Corta
La columna corta se produce debido a una modificación accidental en la configuración estructural original de una columna. Se presenta cuando en una estructura sometida a fuerzas o solicitaciones horizontales, la luz libre de la columna (distancia libre vertical entre vigas o losas que son soportadas por la columna) se ve disminuida por un elemento, generalmente no estructural, que limita la capacidad de la columna de deformarse libremente en el sentido lateral
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Desplazamiento lateral restringido de columnas 3.1.1.1. Fotos - Patrimoniales
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3.1.2. Pared Corta El efecto de pared corta es el mismo que el efecto de columna corta, la diferencia es que el caso de la pared es más crítico. Es más crítico ya que la pared no tiene ningún refuerzo (estribos), a diferencia de la columna. Por lo general se la encuentra entre dos cubiertas. 3.1.2.1. Fotos - Patrimoniales
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Contemporáneo
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3.2. Piso Blando y Efecto Domino (Volcamiento de Paredes) 3.2.1. Piso Blando En los edificios de piso blando se encuentra una diferencia en la rigidez entre pisos de la misma estructura, este cambio en la rigidez está dada por el aporte de la mampostería a la estructura, la diferencia de rigidez que se produce en la estructura ocasiona que los edificios con esta característica tenga un mal comportamiento sísmico al ser una construcción sin aislación. Pero si se los construye con aisladores de base se reducen notablemente los momentos generados en la base de las columnas del piso blando. 3.2.1.1. Fotos
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3.2.2. Efecto Domino (Volcamiento de Paredes) El efecto domino tiene el mismo efecto que el piso blando solo que en este caso hablamos de paredes. Por lo general las paredes no son continuas ni están sujetas por otras paredes, esto provoca el volcamiento de las mismas. Las paredes también pueden volcarse debido a efectos de flexión cuando estas son muy altas o muy largas, cuando no tienen apoyos laterales ni verticales para restringirla, y evitar que se deslice. El volcamiento de paredes se produce debido a la acción de fuerzas laterales en la misma, fuerzas de sismo, por lo cual deben estar preparadas para soportar estas fuerzas.
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3.2.2.1. Fotos
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3.3. Torsión en Planta La asimetría en la distribución en planta de los elementos estructurales resistentes de un edificio causa una vibración torsional ante la acción sísmica y genera fuerzas elevadas en elementos de la periferia del edificio. La vibración torsional o torsión en planta ocurre cuando el centro de masa de un edificio no coincide con su centro de rigidez. Ante esta acción el edificio tiende a girar respecto a su centro de rigidez, lo que causa grandes incrementos en las fuerzas laterales que actúan sobre los elementos perimetrales de soporte de manera proporcional a sus distancias al centro de ubicación.
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3.3.1. Fotos
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3.4. Incompatibilidad dinámica de materiales Se produce un fenómeno de salsa-bolero, es cuando un tipo de material, debido a fuerzas sísmicas, vibra de una manera dada y otro tipo de material junto a este, vibra de otra manera, se produce un efecto de incompatibilidad dinámica de estos materiales. Existen materiales que no pueden vibrar juntos en un sismo, esto puede provocar volcamientos de paredes y daño de uno de los tipos de materiales. 3.4.1. Fotos
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3.5. Efecto Panqueque El efecto panqueque ocurre por la ausencia de paredes en los pisos, por malas conexiones en los elementos estructurales y por losas planas. Lo que produce el efecto panqueque es que todo el piso falle y caiga sobre el piso siguiente, aplastando el interior. 3.5.1. Fotos
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3.6. Martilleo El martilleo se produce cuando se tiene dos edificaciones unidas en la cual una es de menor altura que la otra, debido a esto ocurre un efecto de martillo del edificio más pequeño sobre el más alto. Este efecto daña al edificio alto y puede llevarlo incluso a colapsar. 3.6 .1. Fotos
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4. Conclusiones y Recomendaciones - Con el presente trabajo se pudo observar la vulnerabilidad en las construcciones en el Ecuador principalmente en la ciudad de Quito, capital de la República. - La presencia de columna corta ofrece un plano de falla horizontal por el cual el sismo puede hacer colapsar al edificio. Se debe evitar este elemento tan peligroso. - La presencia de piso blando en la estructura ocasiona que se tenga unos momentos muy altos en la base de la estructura, lo que genera q esta pueda colapsar ante un sismo. Se debe hacer el primero piso tan rígido como los demás pisos. - El sistema aporticado no es bueno para la construcción por lo cual se debe tratar de implementar sistema de paredes portantes. - Se debe tratar de construir edificios simétricos para evitar la torsión en planta, y para edificios con distinta configuración, C, L, E, I, H, etc… separar el edificio. - Se debe dejar juntas entre edificios colindantes para evitar el martilleo. - Para vivienda se puede innovar con sistemas de paredes portantes con materiales más baratos como el adobe y el carrizo, el cual puede llegar a ser un sistema sismoresistente. - Se recomienda que el gobierno implemente una política para construcción sismoresistente antes de que ocurra un evento grande. - Se debe crear consciencia en la gente de la vulnerabilidad en las edificaciones con sistemas estructurales convencionales. 5. Referencias - Scribd, Efecto Columna Corta, http://www.scribd.com/doc/131557354/Efecto-ColumnaCorta#scribd - ESPE, Aisladores de Base Elastoméricos en Estructuras con Piso Blando, http://publiespe.espe.edu.ec/articulos/ing_estructural/Articulo5_Piso_Blando.pdf - Academia, Excentricidad y Torsión, http://www.academia.edu/7031155/EXCENTRICIDAD_Y_TORSION
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