Propuesta de normativa para la rehabilitación símica de edificaciones patrimoniales

Con el fin de aportar a la solución del problema sísmico de las edificaciones en tierra, se han realizado investigaciones en las mejores universidades de Colombia sobre las propiedades de los materiales y el comportamiento de los sistemas estructurales en tierra ante fuerzas sísmicas. Estas investigaciones han sido innovadoras y se han apoyado en estudios a nivel internacional. Sin embargo para que estos estudios tengan un real impacto deben incluirse en la norma sismo resistente (NSR-10), la cual actualmente no incluye apartados específicos sobre la manera de rehabilitar sísmicamente las construcciones en tierra. Por esta razón los autores, que han trabajado por más de una década en rehabilitación y restauración de edificaciones en tierra, presentan en este documento un borrador de propuesta de normativa para la rehabilitación de edificaciones en tierra para que sea incluida en las siguientes actualizaciones de la Norma Sismo Resistente de la República de Colombia.

El presente documento es un borrador de una propuesta de normativa que los autores quieren, en un futuro próximo, poner a consideración de la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, de la Sociedad Colombiana de Ingenieros y de la Asociación Colombiana de Ingeniería Estructural para ser estudiada, analizada y trabajada como una base de desarrollo que reglamente la rehabilitación sísmica de las construcciones patrimoniales en tierra en Colombia. Asimismo, los autores desean agradecer a la Pontificia Universidad Javeriana y en especial a las Facultades de Arquitectura y Diseño e Ingeniería por el apoyo brindado para la realización de la presente propuesta.

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Las construcciones en tierra constituyen una parte fundamental del patrimonio construido de nuestro país. De la mano del adobe y de la tapia pisada se desarrolló la arquitectura urbana y residencial en Colombia durante cuatro siglos. De acuerdo con el listado de la Dirección de Patrimonio del Ministerio de Cultura, se han declarado 1.133 Monumentos Nacionales y 47 Centros Históricos, de los cuales el 80% se encuentra construido en tierra. Dentro de estos Centros Históricos se encuentra La Candelaria en Bogotá, Zipaquirá, Villa de Leyva, Popayán, Barichara, Salento, etc. Dentro de los Monumentos Históricos se puede nombrar la Casa de la Moneda, el Colegio Mayor del Rosario, el Colegio Helvetia, Hacienda Montes (Museo Antonio Nariño), el Convento del Santo Ecce Homo (Boyacá), entre otros.

En la actualidad este patrimonio se ve amenazado y deteriorado por diversos factores medio ambientales, destacándose entre ellos los procesos de deterioro por humedad y los eventos sísmicos. Con respecto a este último es importante mencionar que terremotos dentro del ámbito colombiano, el sismo del eje cafetero del 25 de enero de 1999, el sismo de Popayán de 1983, o el sismo de Cúcuta de 1875 (Figura 1) han ratificado la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones en tierra.

Los terremotos pueden derrumbar en unos pocos segundos las edificaciones patrimoniales en tierra que llevan siglos de haber sido construidas. En relación a lo anterior es importante resaltar que el hecho de que algunas edificaciones lleven varios siglos en pie (como algunas del Barrio La Candelaria en Bogotá) no es garantía de que sean sismo resistentes. Prueba de ello es el sismo ocurrido en 1rán a finales de 2003 (magnitud de 6.5 en la escala de Richter), el cual prácticamente destruyó Arg-é-Bam (véanse las fotografías de la Figura 2) que era patrimonio histórico de la humanidad según la UNESCO. Esta fortificación tenía más de 2.500 años de antigüedad y era la mayor construcción de adobe del mundo, colapsó en pocos segundos.

Con el fin de aportar a la solución del problema sísmico de las edificaciones en tierra, se han realizado investigaciones en algunas de las mejores universidades del país en torno al conocimiento de las propiedades de los materiales y del comportamiento de los sistemas estructurales en tierra ante fuerzas sísmicas. Ejemplo de esto son los estudios realizados por los grupos de investigación Estructuras (Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería) y GR1ME de la Pontificia Universidad Javeriana (PUJ) en conjunto con el grupo G1MEC1 de la Escuela Colombiana de 1ngeniería (EC1), haciendo ensayos como los que se muestran en la Figura 3. Asimismo el grupo C1MOC de la Universidad de los Andes (Uniandes) ha realizado investigaciones importantes al respecto.

El Secreto de las Construcciones Sismoresistentes de Chile

El norte de Chile se remeció el martes pasado con un fuerte terremoto y, sin embargo, la destrucción que produjo en la infraestructura fue bastante menor en relación a su magnitud: 8,2 grados en la escala de Richter.

Las imágenes del palacio presidencial de Haití desplomado después del terremoto de 2012 o, más atrás, de Ciudad de México hecha ruinas en 1985 llevan a preguntarse cómo es posible que en Chile eso no ocurra cuando vive sismos más fuertes. O al menos no en esas proporciones.

La respuesta de los expertos consultados por BBC Mundo es clara: hormigón armado, disipadores de energía y estudios de suelo exigidos por una normativa muy estricta, que con muy pocas excepciones suele cumplirse.

La baja incidencia de la autoconstrucción es un elemento
clave en los pocos derrumbes

En el “país más sísmico del mundo” rara vez se desploma un edificio. En el terremoto del martes murieron seis personas, solo una por aplastamiento.

Y en el fuerte sismo de 2010, en el que perdieron la vida más de 500 personas, la mayoría de las muertes fueron causadas por el tsunami que le siguió.

Chile ha sufrido terremotos tan devastadores que eso, de alguna manera, impacta en la conciencia colectiva en el sentido de que más vale cumplir ciertas normas”

En Alto Hospicio, una de las localidades más afectadas por el sismo del martes, el municipio estima que unas 2.000 viviendas presentan daños estructurales de distinta gravedad. Al menos un 60% son viviendas sociales, cita el diario chileno La Tercera.

“La norma asegura que en Chile las estructuras mantengan una resistencia tal que permitan salvar vidas humanas, pero no obliga a que no sufran daños”, le dice a BBC Mundo el arquitecto Jaime Díaz, profesor de la Universidad de Chile.

El terremoto de 2012 derribó el palacio presidencial de Haití

¿Cómo se hace?

Las normas de construcción son fundamentales. Exigen uso de materiales y estudios que encarecen mucho la construcción, y aun así, como se demuestra sismo tras sismo, parecen respetarse.

“Es impensable construir, por lo menos en zonas urbanas, sin atender al cuerpo normativo legal”, le dice a BBC Mundo el presidente del Colegio de Arquitectos de Chile, Sebastián Gray.

Chile ha sufrido terremotos tan devastadores que eso, de alguna manera, impacta en la conciencia colectiva en el sentido de que más vale cumplir ciertas normas”

“Chile ha sufrido terremotos tan devastadores que también eso, de alguna manera, impacta en la conciencia colectiva en el sentido de que más vale cumplir ciertas normas”, agrega.

Los expertos coinciden en que una clave está en la estructura de hormigón armado y acero, suficientemente flexible y resistente para dejar que el edificio se mueva, se balancee y no se caiga.

El arquitecto Díaz explica que las construcciones modernas, además tienden “a incorporar elementos como los aisladores y los disipadores sísmicos que permiten que el movimiento de la tierra no se transmita al edificio y, si se transmite, que esa energía sea absorbida”.

“En el fondo, el terremoto es una cantidad enorme de energía que se traspasa a las construcciones. Si no tiene modo de ser disipada, termina destruyendo todas las estructuras”, precisa.

Otro elemento crucial es el estudio del suelo para que los cimientos sean los adecuados. “A cada tipo de suelo corresponde un cálculo específico para el tamaño, forma, profundidad y resistencia de las fundaciones”, explica Gray.

“Es un análisis muy especializado que garantiza la estabilidad del edificio”, agrega.

En Arica, en la frontera con Perú, se cayeron algunas viviendas

Iquique

Las normas chilenas prevén tres tipos de terremotos en función de su intensidad.

Para los “moderados”, las construcciones deben estar preparadas para moverse y volver a la posición original sin daños. En los “fuertes”, como el del martes, se aceptan pequeñas fisuras y deformaciones, a lo sumo.

Finalmente está el terremoto “severo”, como el de 2010, el quinto terremoto más fuerte del que se tiene registro, que aunque hará daños de consideración que tal vez no se pueda reparar, no causará un colapso.

En Iquique, más del 70% de los pescadores resultaron afectados

Los peores de los últimos años fueron el del Chillán de 1939 (grado 8,2), que dejó más de 5.000 muertos; el de Valdivia de 1960, con magnitud 9,5, el más potente registrado en la historia y que dejó casi 2.000 muertos; el de Algarrobo de 1985 (7,8) cuyo balance de víctimas fue 180. Y el de 2010, de magnitud 8,8 dejó más de 500 fallecidos.

A la lista hay que añadir el del martes, que se sintió con gran intensidad en la ciudad Iquique, donde la arquitecta Godeliver Arriagada, encargada regional de planificación para el ministerio de Vivienda y Urbanismo, le confirmó a BBC Mundo que “no se desplomó ningún edificio”.

Según Arriagada, después de una revisión preliminar de los daños y antes de las inspecciones en profundidad que requiere el caso, hay algunos edificios con su estructura afectada pero son de construcción anterior a 1985.

“Hay que salir a inspeccionar y ver el resultado, pero diría que el 98% de las construcciones en Iquique están paradas y están bien (…). Lo que hay que ver es el interior, como Alto Hospicio, que no sabemos qué pasó porque la carretera está cortada”.

En Iquique la gran mayoría de los edificios aguantó sin daños

Aprender de cada terremoto

Arriagada explica que la normativa sísmica es revisada constantemente, en especial después de un gran evento. El terremoto de 1985 llevó a publicar una estricta regulación que fue puesta al día y profundizada en 1996, 2009 y también en 2010.

El ingeniero Ricardo Guendelman, experto en análisis sísmico de edificios, explica que tras cada terremoto se estudia lo que no ha funcionado y lo que requiere mejoras.

“Si un edificio se dañó de consideración y al de al lado no le pasó nada, es porque algo falló”, comenta. “Cumple la normativa en el sentido de no haberse caído, pero un perito debe determinar por qué se dañó, si es que estaba mal calculado”.

En concreto, en 2010, “todo lo que mostró algún tipo de falla, se estudió través de juntas de ingenieros, mecánicos del suelo y toda la gente relacionada con la construcción”, afirma Guendelman.

Con todo, los expertos se muestran confiados en que las más modernas construcciones de Chile están preparadas para resistir lo que pueda venir, salvo que se trate de un cataclismo de magnitud superior a 9 y mucha intensidad por la cercanía.

Eso deja a Chile como un país construido a prueba de terremotos y hace preguntarse por qué en todo el mundo no es igual. Para responder, un indicio: es muy caro.

Via:civilgeeks

Respuesta sísmica para un edificio residencial de concreto armado según estándares sudamericanos en la zona del Pacífico

 Respuesta  sísmica  para  un  edificio  residencial  de  concreto  armado  según  estándares  sudamericanos  en  la  zona  del  Pacífico Respuesta  sísmica  para  una  edificación  residencial  de  concreto  armado  acorde  a  las  normas  sudamericanas  de  la  zona  del  Pacífico

En  el  presente  trabajo  se  estimó  la  respuesta  sísmica  de  un  edificio  de  hormigón  armado  representativo  de  residencias  multifamiliares  modernas  de  mediana  altura  en  la  zona  sur  del  Perú.  Se  consideró  esta  región  porque  podemos  encontrar  áreas  urbanas  en  crecimiento  con  variedad  de  altitudes  y  consecuentemente  diferentes  condiciones  sísmicas,  que  se  pueden  encontrar  en  los  tres  países  del  caso  de  estudio,  de  acuerdo  con  los  estándares  sísmicos  del  área  del  Pacífico  correspondientes  a  la  normativa  oficial  vigente.  directivas  de  Perú  (E.030,  2018),  Chile  (NCh433,  2012)  y  Ecuador  (NEC,  2015),  utilizando  análisis  modal  espectral  con  el  propósito  de  resaltar  los  aspectos  más  relevantes  en  las  normas  e  identificar  posibles  parámetros  faltantes  que  influyen  de  manera  destacada  en  la  demanda  estructural.  El  análisis  incluyó  la  estimación  de  fuerzas  de  corte,  aceleración  espectral  y  desplazamiento  relativo  entre  pisos,  incluyendo  variables  como  zonificación  sísmica,  tipología  de  suelo,  categoría  de  uso,  sistema  estructural,  entre  otras;  considerando  el  planteamiento  de  un  esquema  uniforme  para  la  comparación  de  límites  entre  los  desplazamientos  relativos  entre  pisos  establecidos  en  cada  norma.  El  proceso  se  realizó  a  partir  de  modelos  numéricos  de  un  edificio  de  hormigón  armado  de  10  pisos  compuesto  por  pórticos  y  muros  estructurales;  encontrando,  entre  otros,  que  la  mayor  demanda  de  aceleración  a  nivel  de  superficie  en  regiones  costeras  para  un  suelo  rocoso  (Vs  ≥  900  m/s)  corresponde  a  Perú,  seguido  de  Ecuador  y  Chile.  Se  concluye  en  general,  que  las  mayores  exigencias  y  los  límites  más  restrictivos  para  diferentes  zonas  sísmicas  y  diferentes  condiciones  del  suelo  corresponden  a  las  disposiciones  regulatorias  del  Perú. Palabras  clave:  Análisis  sísmico;  corte  basal;  desplazamiento  lateral;  aceleración  espectral;  respuesta  sísmica.

resumen

En  el  presente  trabajo  se  realizó  la  estimación  de  la  respuesta  sísmica  de  una  edificación  de  concreto  armado  representativa  de  residencias  multifamiliares  modernas  de  mediana  altura  de  la  zona  sur  del  Perú,  en  concordancia  con  las  normas  sísmicas  de  la  zona  del  pacífico  correspondientes  a  las  directivas  oficiales  vigentes.  del  Perú  (E.030,2018),  Chile  (NCh433,  2012)  y  Ecuador  (NEC,  2015),  emplearon  para  ello  el  análisis  modal  espectral  con  el  propósito  de  destacar  los  aspectos  más  relevantes  en  las  normas  e  identificar  posibles  parámetros  ausentes  que  influyen  de  forma  destacada  sobre  la  demanda  estructural.  El  análisis  contempló  la  estimación  de  las  fuerzas  cortantes,  la  aceleración  espectral  y  el  desplazamiento  relativo  de  entrepiso  a  incluir  variables  cómo  la  zonificación  sísmica,  tipología  de  suelos,  categoría  de  uso,  sistema  estructural,  entre  otros;  contemplando  el  planteamiento  de  un  esquema  uniforme  para  la  comparación  de  límites  entre  los  desplazamientos  relativos  de  entrepiso  establecidos  en  cada  norma.  El  proceso  se  realizó  a  partir  de  modelos  numéricos  de  un  edificio  de  concreto  armado  de  10  niveles  constituidos  por  pórticos  y  muros  estructurales;  encontrándose,  entre  otros,  que  la  mayor  demanda  de  aceleración  a  nivel  de  superficie  en  las  regiones  costeras  para  un  suelo  rocoso  (Vs  ≥  900  m/s)  corresponde  al  Perú,  seguida  de  Ecuador  y  Chile.  Se  concluye  en  general,  que  las  mayores  demandas  y  los  límites  más  restrictivos  para  las  diferentes  zonas  sísmicas  y  diferentes  condiciones  de  suelo  corresponden  a  las  disposiciones  reglamentarias  de  Perú.

Introducción

Durante  el  siglo  XX  a  nivel  mundial  se  han  producido  más  de  1.100  terremotos  violentos  que  han  causado  más  de  1,5  millones  de  víctimas  (Moreno  y  Bairán,  2012),  siendo  una  de  las  regiones  más  afectadas  la  franja  costera  sudamericana  con  importantes  eventos  sísmicos  recientes  como  el  de  Chile  2010.  y  Ecuador  2016  (Ruiz  y  Madariaga,  2018),  (Jiménez  et  al.,  2021);  Uno  de  los  aspectos  más  relevantes,  para  el  caso  peruano  es  el  aumento  poblacional  y  el  desordenado  desarrollo  urbano  de  las  ciudades  (Tavera,  2014),  es  destacable  la  informalidad  en  las  etapas  de  ingeniería  y  construcción  de  una  edificación,  siendo  la  fase  de  diseño  estructural  una  etapa  crítica.  etapa  en  regiones  con  bajo  porcentaje  de  especialistas  estructurales,  destacando  las  ciudades  con  menor  ingreso  per  cápita  (Riesco  et  al.,  2021)  como  la  región  sur  del  Perú,  que  incluye  ciudades  como  Tacna,  Juliaca  y  Puerto  Maldonado,  que  comprende  zonas  costeras,  montañosas  y  zonas  selváticas  con  similar  tendencia  constructiva.

Las  exigencias  a  las  edificaciones  son  una  preocupación  creciente  dado  que  en  los  proyectos  de  ingeniería  se  busca  un  nivel  adecuado  de  seguridad  estructural,  por  lo  que  es  necesario  asegurar  que  se  contemplen  los  parámetros  más  relevantes  y  las  restricciones  más  adecuadas  para  las  edificaciones  que  puedan  proyectarse  en  los  diferentes  puntos  geográficos.  áreas  de  los  países  de  la  zona  del  Pacífico  Sudamericano  y  que  han  sido  identificadas  y  expresadas  en,  entre  otras,  en  normativa  chilena,  peruana  y  ecuatoriana,  que  en  conjunto  abarcan  una  amplia  gama  de  fuentes  sísmicas,  propias  de  la  región  del  Pacífico  Sudamericano  contemplando  latitudes  tales  como  la  costa,  sierra  y  selva  presentando  una  zonificación  sísmica  constante  con  la  sismicidad  de  ciudades  en  crecimiento  ubicadas  en  la  región  sur  del  Perú,  área  geográfica  que  presenta  un  progresivo  avance  en  la  presencia  de  proyectos  de  edificación  moderna  de  mediana  altura.

Dada  la  influencia  del  Anillo  de  Fuego  del  Pacífico  en  las  diferentes  latitudes  poblacionales  y  el  escaso  número  de  registros  sísmicos  en  esta  parte  del  continente,  es  fundamental  que  el  nivel  de  aceleraciones  probables  según  los  múltiples  estudios  de  fuentes  sísmicas  en  una  región  de  similar  naturaleza  y  plasmados  en  los  estándares  de  los  países  sean  adecuadamente  contemplados  y  comparados  en  la  respuesta  general  de  los  edificios  (El-Kholy  et  al.,  2018)(Fenwick  et  al.,  2002)(Do􀀁angü  and  Livaoğlu,  2006)(Pong  et  al. ,  2007)(Giri  et  al.,  2018)(Faizian  e  Ishiyama,  2004)(Khose  et  al.,  2012)(Nahhas,  2011).

Las dimensiones de los elementos estructurales (columnas, vigas, losas, muros estructurales, ascensor y caja de escaleras) del proyecto se establecieron principalmente con base en bibliografía peruana relacionada con el predimensionamiento de edificaciones según (Blanco, 1994), (Morales, 2006 ), (Delgado, 2011), borrador del PNT (E.060, 2009), presentado en (Tabla 2). 

Descargar   https://drive.google.com/file/d/1Wnpkr15UY2tGYUBwpJgDO634s3xi5ziH/view?usp=sharing

 

Análisis del período y desplazamiento de edificios de hormigón armado considerando distintos grados de rigidez en sus elementos resistentes

En este trabajo se estudia principalmente la relación entre los períodos de mayor masa traslacional en condiciones denominadas agrietadas y no agrietadas, para edificios altos de hormigón armado (mayor a 10pisos) ubicados en la ciudad de Antofagasta, Chile. La metodología consiste en determinar los períodos de los modos con mayor masa traslacional y los desplazamientos a nivel de techo mediante un análisis sísmico según NCh433 Of.96Mod.2009/DS.61 considerando las secciones brutas de los elementos (condición llamada no agrietada). Posteriormente, se modifica la rigidez a flexión de los muros estructurales mediante factores de reducción del momento de inercia de las secciones brutas para considerar el agrietamiento (condición llamada agrietada). Estos factores de reducción corresponden a diferentes criterios recomendados por la comunidad científica. Los resultados obtenidos son comparados entre los distintos modelos y también con lo señalado por el Decreto 61, en relación al valor del período agrietado y el desplazamiento de diseño a nivel de techo. Se concluye que, a excepción de uno de los criterios utilizados (modelo E de Doepker), lo señalado por el Decreto 61 está por el lado de la seguridad, ya que la relación entre los períodos agrietados y no agrietados de los edificios estudiados, en general, es inferior a 1.5. De igual manera, los desplazamientos de techo resultan ser menores a los determinados con la expresión dada por el Decreto 61.

Introducción

El sismo del 27 de febrero de 2010 en Chile de magnitud momento 8.8 produjo, en general, un satisfactorio comportamiento sísmico de las estructuras construidas en los últimos 25 años. Sin embargo, unos pocos edificios de hormigón armado (menos del 1%) presentaron importantes daños estructurales (Lagos et al., 2012). Los catastros realizados después del sismo en las ciudades de Santiago, Viña del Mar y Concepción mostraron daños en muros esbeltos con secciones T y rectangulares sometidos a esfuerzos de compresión y cargas laterales. Los elementos dañados se localizaron fundamentalmente en el primer piso y en el primer subterráneo, donde habitualmente se ubican los estacionamientos para vehículos. En ellos fue posible observar una grieta a lo largo del alma de los muros, descascaramiento del hormigón, pandeo de barras longitudinales y una fractura abrupta de barras en algunos casos. Estas fallas se originaron debido a grandes solicitaciones en las zonas más comprimidas de los muros sumadas a problemas en el detallamiento de elementos de borde y en la disposición del refuerzo transversal. Esto último no permitió proveer un confinamiento adecuado al hormigón ni restricción al pandeo de las barras longitudinales (Alfaro, 2013; Wallace et al., 2012).

Producto del terremoto antes señalado el Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU) conformó un panel de expertos en materia relativas al diseño sísmico de edificios. Este comité estudió las modificaciones necesarias tanto para el código sísmico como para la normativa de diseño de hormigón armado, recogiendo la experiencia de los daños observados en edificios en la zona centro y sur del país. Como resultado de este trabajo en febrero de 2011 se dictaron dos decretos. Por un lado se promulgó el Decreto 117 (MINVU, 2011a), que fija el diseño sísmico de edificios, modificando fundamentalmente la clasificación sísmica de suelos de fundación y el espectro de diseño que hasta la fecha era regulado por la norma NCh433 of96 Mod. 2009 (INN, 2010). Al mismo tiempo se promulgó el Decreto 118 (MINVU, 2011b), que fija los requisitos de diseño y cálculo para estructuras de hormigón armado. Estos decretos fueron reemplazados, en noviembre de 2011 por los Decretos 60 y 61, actualmente vigentes (MINVU, 2011c,d).

El Decreto 61, entre otros aspectos, establece que "para efecto de diseño de estructuras de hormigón armado, el desplazamiento lateral de diseño en el techo, δ_u, se debe considerar igual a la ordenada del espectro elástico de desplazamiento S_de, para un 5% de amortiguamiento respecto del crítico, correspondiente al período de mayor masa traslacional en la dirección del análisis, multiplicada por un factor igual a 1.3 (δ_u = 1.3S_de(T_ag))". Para la determinación del período de mayor masa traslacional en la dirección de análisis, señala dos formas: i) determinar T considerando en su cálculo la influencia del acero y la pérdida de rigidez debida al agrietamiento del hormigón en la rigidez elástica inicial y ii) si el período ha sido calculado con las secciones brutas, es decir, sin considerar la influencia del acero y la pérdida de la rigidez debido al agrietamiento del hormigón, el período de mayor masa traslacional en la dirección de análisis de la estructura se puede aproximar a 1.5 veces al calculado sin considerar estos efectos (T_ag = 1.5T_n).

En este trabajo se seleccionan ocho edificios de hormigón armado ubicados en la ciudad de Antofagasta y se determina T_ag por ambas formas señaladas en el Decreto 61 y descrita anteriormente. Adicionalmente se calculan los valores del desplazamiento lateral de diseño en el techo, δ_u. Para ello se realiza el análisis elástico dinámico, según normativa vigente nacional, para ambas direcciones de análisis. Para evaluar T_agsegún la primera forma indicada, se consideraron distintos criterios de agrietamiento en los muros estructurales. En este trabajo se analizan seis modelos, los cuales modifican la rigidez a flexión no fisurada de los muros por un factor reductor según expresiones empíricas propuestas por códigos e investigadores.

Algunas recomendaciones proveen un único y uniforme factor reductor de la rigidez determinada con las secciones brutas, tales como el código ACI 318 (2008) y FEMA 356 (2000). Otras expresiones más desarrolladas entregan recomendaciones relacionadas con la carga axial (Paulay y Priestley, 1992; Adebar e Ibrahim, 2002) y otras son expresiones en función de la demanda de desplazamientos (Doepker, 2008).

Con este estudio se logra para los edificios analizados: i) comparar los períodos agrietados y no agrietados (según los distintos modelos elegidos) y considerando distintos niveles de muros agrietados; ii) determinar expresión que relacione el período no agrietado y agrietado para cada modelo elegido y iii) comparar la relación entre los desplazamientos de techo determinado con la estructura agrietada y lo indicado en el Decreto 61.

Rigidez efectiva de elementos de hormigón armado

Se exponen a continuación diferentes criterios existentes para considerar la rigidez efectiva de elementos estructurales, mediante factores de reducción aplicados a las propiedades de las secciones brutas. Estos son:

Requisitos para hormigón estructural - ACI 318

El código ACI 318 desde la edición del año 1999 hasta la del 2014, ha considerado la disminución de rigidez debido a las deformaciones que se esperan producir con los niveles cercanos a la carga última. Para ello, plantea tres alternativas que determinan el momento de inercia efectivo, las cuales se pueden utilizar para análisis elásticos (ACI 318, 2014).

Alternativa 1: por las propiedades de las secciones definidas de acuerdo a la Tabla 1.

Tabla 1: Momento de inercia efectivo propuesto por el 
código ACI 318 (2014)

Alternativa 2: el 50% de los valores de rigidez basados en las propiedades de la sección bruta (I_e = 0.5I_g).

Alternativa 3: otras expresiones sugeridas para determinar el momento de inercia efectivo (incorporadas en la versión del año 2008) son mostradas en la Tabla 2.

Tabla 2: Expresiones alternativas para momento de inercia según el código ACI 318 (2014)

I_g: momento de inercia de la sección bruta del elemento respecto al eje que pasa por el centroide sin tener en cuenta el acero de refuerzo, en mm⁴, I_e: momento de inercia efectivo en mm⁴, A_st: área total del refuerzo longitudinal en mm², A_g: área bruta de la sección de hormigón en mm²: P_u, M_u: fuerza axial y momento mayorado en N y Nmm, P_o: resistencia axial nominal para una excentricidad igual a cero, en N, ρ: cuantía de refuerzo A_s evaluada sobre el área bd, b_w: ancho del alma o diámetro de la sección circular en mm, d: distancia desde la fibra extrema en compresión hasta el centroide del refuerzo longitudinal en tracción en mm, h: espesor total o altura de un elemento en mm.

FEMA 356

FEMA 356 (2000) recomienda que la rigidez de los elementos de una estructura puede ser disminuida por los valores mostrados en la Tabla 3.

Tabla 3: Rigidez efectiva propuesta por el FEMA 356 (2000)

A_g: área bruta horizontal, A_s: área del refuerzo, A_w: área del alma 
de la sección bruta, E_c: módulo de elasticidad del hormigón

Adebar e Ibrahim

Adebar e Ibrahim (2002) propusieron las siguientes expresiones para la rigidez efectiva a flexión de muros de hormigón armado para utilizar en análisis sísmicos lineales.

Momento efectivo de inercia en muros no agrietados:

Momento efectivo de inercia en muros agrietados:

Paulay y Priestley

Paulay y Priestley (1992) definen que la rigidez efectiva de un muro en voladizo sometido predominantemente a deformaciones por flexión, puede ser determinada mediante el momento de inercia efectivo I_e de la sección que alcanza la primera fluencia en la fibra extrema, mediante la siguiente expresión:

donde P_u es la carga axial que actúa en el muro durante un sismo (es tomada positiva para compresión y negativa en tracción); en N, ƒ_y es la tensión de fluencia del refuerzo en MPa, ƒ_c’ es la resistencia a compresión del hormigón en MPa y A_g es el área horizontal bruta del elemento en mm².

Doepker

Doepker (2008) estudió los distintos métodos existentes para estimar la rigidez y el amortiguamiento efectivo en estructuras compuestas de muros de hormigón armado. En base a ello propone un nuevo método para predecir la rigidez efectiva en función del desplazamiento de la estructura.

donde Δ_roof es el desplazamiento del techo y H es la altura del edificio. Además, el autor concluye que usar una relación de amortiguamiento del 3% produce los menores errores.

Las Figuras 1a) y 1b) resumen las distintas expresiones que se presentaron para determinar la rigidez efectiva de muros estructurales, tanto en condiciones agrietadas como no agrietadas.

Figura 1: Gráficos de las expresiones para determinar la rigidez 
efectiva de muros: a) rigidez efectiva en muros no agrietados y 
b) rigidez efectiva en muros agrietados

Edificios Antisísmico

Ante temblores de intensidad similar, un edificio puede quedar reducido a escombros y otro mecerse al ritmo del seísmo sin sufrir daños mayores. El resultado, una tragedia con miles de muertos o una simple anécdota. La cimentación y las dimensiones de las estructuras son las claves para reducir el impacto de un terremoto
Tan devastadora puede ser la Naturaleza, que con apenas dos golpes de tierra ha acabado con más de 200.000 vidas. Los seismos que recientemente asolaron Haití y Chile hace que se replantee la necesidad de revisar los principios de construcción sismorresistente de ciertos países. Sin embargo, no siempre depende de la redacción de la norma, sino más bien de la falta de recursos, una nefasta gestión y, en ocasiones, de la potencia monumental del seísmo.
A diferencia de Haití, Chile sí estaba preparada para enfrentarse a una situación así, debido a los frecuentes movimientos de este tipo, de ahí que el número de muertos fuera mucho menor.
Ricardo Aroca Hernández-Ros, director el Departamento de Estructuras en Edificación de la Escuela de Arquitectura de Madrid, explica que «las víctimas por la caída de edificios, son atribuibles casi siempre a edificaciones de escasa importancia y altura, construidas con materiales frágiles y pesados (muros de mampostería, fábricas de ladrillo y bloque, forjados de viguetas), sin observar medidas sencillas, de bajo coste, (como el incluir en los muros una retícula de nervios de hormigón armado) que son práctica habitual en países como México, en los que hay una percepción social del riesgo sísmico».
Hace unas semanas, el Servicio Geológico Británico, explicaba que cada año se producen en el mundo 50 terremotos de la misma magnitud que el de Haití, que no causan este grado de destrucción y muerte porque ocurren en lugares próximos a placas tectónicas donde la construcción es más sólida, como Japón o California (EE UU). Además, en estos países las normas de construcción son muy estrictas. Sólo así se explica que en Japón, con frecuentes seismos por encima de la magnitud 6 grados en la escala de Richter, apenas se produzcan víctimas.
En respuesta al por qué los japoneses viven en una vibración casi constante y pese a ello no se vienen abajo, hay dos versiones. La primera atiende a la leyenda, que cuenta que las islas que conforman el país se sitúan sobre un gran pez o namazu, que vive enroscado bajo el mar. El llamado dios Kashima mantiene una gran piedra sobre el pez para impedir que se mueva, pero cuando se distrae, el pez se mueve y entonces tiembla la tierra.
La versión científica sostiene que se debe a que Japón se encuentra en la confluencia de cuatro placas tectónicas: Euroasíatica, Filipina, Pacífica y Norteamericana, y existe una gran actividad de movimiento entre ellas (fricción). La energía se acumula y se libera con repentinos movimientos tectónicos. 
Edificios antisísmicos
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Imperturbables

Distorsión sísmica de entrepiso de pórticos de concreto reforzado considerando la variabilidad del módulo elástico del concreto de Bogotá

 

Con el módulo de elasticidad del concreto, E, y con la geometría de los elementos estructurales los diseñadores establecen los desplazamientos en estructuras de concreto reforzado. Los autores recopilaron y analizaron estadísticamente la información de ensayos de resistencia a la compresión, f^{`</sup>c, con medición de E para Bogotá (más de 1500 ensayos). Posteriormente se realizó un diseño de edificaciones de 5 pisos siguiendo las especificaciones de la norma NSR-10 (AIS, Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2010) y con dos de los espectros de la reciente microzonificación (año 2010). Con estos edificios y con 1500 números aleatorios de f<sup>`}c y E (basados en los análisis estadísticos de ensayos de laboratorio), se hicieron 6000 simulaciones computacionales variando E y f^`c para determinar las deformaciones máximas de entrepiso (en % de la altura del entrepiso) de los edificios. Se establecieron las deformaciones para análisis modales espectrales y para análisis de fuerza horizontal equivalente. De acuerdo con los resultados, las deformaciones de entrepiso serian en promedio 147% de las de diseño. Asimismo, en promedio 67 de cada 100 edificaciones de cinco pisos diseñadas en Bogotá con la NSR-10 (Norma Sismo resistente) tendrían deformaciones de entrepiso mayores a 1%. Por ello se propone modificar la fórmula de estimación de E de la NSR-10 (para Bogotá) para hacer una estimación más segura y confiable de las deformaciones de entrepiso sísmicas.

Diseño Sísmico

En nuestro país el diseños sísmico ha jugado un papel irrelevante en lo que es el diseño estructural, ya que contamos con pocas experiencia sísmica ha pesar de ser una isla con muchas fallas sísmicas. Aun no se cuenta con instrumentos necesarios para llevar un buen registro de la interaccióntectónica en nuestra isla. En los últimos 5 años se han registrado sismos de gran importancia lo que ha llevado a las instituciones a hacer cumplir las normas sísmicas que reglamentan la construcción y obligar a las instituciones competentes ha modificar y velar por que se cumplan dichos reglamentos para mejorar la calidad de las estructuras. Ha de pasar mucho tiempo para que contemos con normas antisísmicas que se cumplan en nuestro país y un buen equipamiento para llevar el historial de los registros sísmicos en nuestro país. A continuación se exponen una serie de conceptos y conocimientos que habitualmente son de gran utilidadpara el estudio y diseño antisísmico.

HISTORIA DEL DISEÑO SISMICO

Naturaleza y probabilidad

Aunque las agitaciones sísmicas como terremotos no se puedan prevenir en la práctica, la ciencia y la ingeniería proporcionan las herramientas que se pueden utilizar para reducir sus efectos absolutamente substancialmente. En primer lugar, la ciencia puede ahora identificar donde y cuando los terremotos son probables ocurrir, en qué magnitud y determine la probabilidad relativa de una gama de tierra que sacude niveles. Esta información es fácilmente disponible a los arquitectos, ingenieros, escritores del código, planificadores y al público en general. En segundo lugar, los investigadores sísmicos y los ingenieros estructurales con experiencia en diseño sísmico tienen suficiente comprensión de los efectos del terremoto que sacuden sobre edificios para crear los diseños que serán seguros para las varias intensidades de la sacudida. Los códigos técnicos de la edificación modernos incorporan toda esta información y requieren edificios tener diseños de ingeniería estructurales apropiados para cada región.

Criterios de Diseño Sísmico

• Estado límite de servicio: no se exceden deformaciones que ocasionen pánico a los ocupantes ni daños en elementos no estructurales.

• Estado límite de integridad estructural: Se puede presentar daño no estructural y daño estructural menor, sin alcanzar la capacidad de carga de los elementos estructurales.

• Estado límite de superviviencia: Puede haber daño estructural sinificativo, pero se mantiene la estabilidad general de la estructura y se evita el colapso.

Objetivos del Diseño Sísmico

• Evitar que se exceda el Estado límite de servicio para sismos de intensidad moderada que pueden presentarse varias veces en la vida de la estructura.

• Que no se exceda el Estado límite de integridad estructural para sismos severos que tienen una posibilidad significativa de presentarse en la vida de la estructura.

• No debe excederse el Estado límite de superviviencia ni para sismos extraordinarios que tenan una muy pqequeña probabilidad de ocurrencia.

Aspectos principales del diseño sísmico.

• Selección de un sistema estructural adecuado: que debe ser capaz de absorver y disipar energía introducida por el sismo.

• El Análisis Sísmico: Los reglamentos definen las acciones sísmicas para calcular la respuesta de la estructura, y proporcionan métodos de análisis.

• El dimensionamiento de las secciones: métodos innovativos del diseño por capacidad.

• Detallado de la estructura: Para el comportamiento dúctil de los miembros de la estructura es necesario el detallado de los mismos y de sus conexiones para proporcionarles capacidad de deformación antes del colapso.

Reglamentos, Códigos y Normas para El Diseño Sismo – Resistente

Estas son las herramientas de mayor utilización dentro del Análisis y Diseño Sismoresistente, que nos proporcionan las recomendaciones más próximas para realizar un Diseño que se comporte adecuadamente ante la incidencia de un suceso sísmico. Son el Instrumento que nace de muchas de las experiencias pasadas y de pruebas de laboratorio de los cuales se sacó una aproximación a la realidad del comportamiento de las estructuras ante los sismos.

Expresiones para el Cálculo del Cortante basal (V), según algunas normativas

• 1. Uniform Building Code (UBC)

• 2. Normativa Sismorresistente Argentina

Código ACI para el Diseño Sísmico

El objetivo principal de las disposiciones especiales es garantizar una adecuada capacidad bajo los desplazamientos inelásticos oscilantes producidos por la carga sísmica.

Las disposiciones se aplican a pórticos, muros, diafragmas y cerchas en zonas de "amenaza sísmica alta", correspondientes a las zonas 3 y 4 del UBC y a pórticos, incluyendo sistemas de losa en dos direcciones, en zonas de "amenaza sísmica moderada" correspondientes a la zona 2 del UBC. No se establecen requisitos especiales para estructuras sometidas a amenaza sísmica baja o nula.

Debe considerarse el efecto de elementos no estructurales en la respuesta global de la estructura, al igual que la respuesta de los elementos no estructurales mismos. También deben tenerse en cuenta los elementos estructurales que no están específicamente dimensionados para soportar cargas sísmicas.

Para garantizar una adecuada ductilidad y capacidad bajo rotación inelástica, el Código ACI 21.1.4 especifica una resistencia del concreto mínima de 21MPA. Para concreto con agregados ligeros, se establece un límite superior en la resistencia del concreto de 35MPA; este límite se basa en una falta de evidencia experimental para concretos ligeros con resistencias mayores.

MEJORAS EN EL TIEMPO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

El Análisis Estructural es una rama antigua de la Ingeniería Civil, que se aplica en la ingeniería civil, podemos decir que es el responsable del diseño,planeamiento y cálculo de la parte estructural, (que forma un sistema integrado de vigas, columnas, losas, muros, presas, túneles, zapatas de cimentación y otros), que lo empleamos en los edificios urbanos, construcciones industriales, puentes, estructuras de desarrollo hidráulico y demás obras. Su propósito es la de obtener estructuras eficaces que resulten apropiadas a partir del punto de vista resistente. En un sentido práctico, la ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica Newtoniana para el diseño de elementos y sistemas estructurales, que mayormente se necesita resolver problemas de alta complicación que se solucionan mediante técnicas de cálculo diferencial e integral de diversas variables, temas de álgebra lineal, ecuaciones diferenciales y métodos numéricos.

La ingeniería estructural es considerada como una reciente, a partir de 1683 cuando Galileo invento analizar una viga. Hasta entonces, se seguía un criterio empírico.

Entre los experimentos realizados por Galilei se encuentran los siguientes:

En la actualidad para estas pruebas se utilizan maquinas que realizan las pruebas de esfuerzo con muestras (probetas) de el material a evaluar con mecanismos que marcan la cantidad de carga aplicada para que la probeta llegue a la rotura.

En la actualidad también se han creado programa para modelar, analizar y diseñar las estructuras ya sea en el plano o en el espacio. Entre ellos podemos citar:

Y a estos cada cierto tiempo los fabricantes van lanzando versiones nuevas con mejoras que van simplificando el tiempo del cálculo de las estructuras y agregándole nuevas herramientas para hacer más eficiente el uso del programa y que los resultados arrojados por estos sean más cercanos a lo real.

Diseño sísmico de edificaciones

La Ingeniería Sismo-resistente es una propiedad o atributo de que se dota a una edificación, mediante la aplicación de técnicas de diseño de su configuración geométrica y la incorporación en su constitución física, de componentes estructurales especiales que la capacitan para resistir las fuerzas que se presentan durante un movimiento sísmico, lo que se traduce en protección de la vida de los ocupantes y de la integridad del edificio mismo.

Es una tecnología que diseña y ejecuta procesos constructivos con elementos estructurales, distribuidas previa aplicación de principios básicos como la simplicidad, simetría, resistencia, rigidez y continuidad de las obras, que les permita resistir los usos y las cargas sísmicas a que estarán sometidas durante su vida útil y también a los sismos.

Conceptos Generales del Diseño Antisísmico

Se han de tener en cuenta:

• Propiedades de los materiales de construcción

• Características dinámicas del sistema del edificio

• Características de las cargas de flexión de los componentes del edificio.

Para un diseño adecuado del edificio se debe de definir la categoría a la que pertenece el edificio y hacer una planificaciónadecuada del diseño que consistirá en:

• Planificación del edificio, conceptos básicos a cumplir: simetría, regularidad, separación en bloques, simplicidad y área cerrada.

• Escoger el lugar. Es muy importante la estabilidad del suelo: estabilidad de la losa, arenas muy débiles y arcillas inestables.

• Diseño estructural: depende mucho del material y es el factor más importante

• Resistencia al fuego: se ha de tener en cuenta a la hora de escoger los materiales

Para un buen diseño estructural sismorresistente se ha de tener en cuenta lo siguiente:

• Un buen suelo de base

• Utilizar un mortero de junta de ladrillos de buena calidad

• Se han de poner paredes de cizalla en lugares concretos

• Losas de techo y suelo han de estar suficientemente ligadas a las paredes

Siempre es mejor una estructura deformable que una muy rígida.

Diseño Sismico de Puentes

Se propone un procedimiento de diseño sísmico de columnas de puentes de concreto reforzado, basado en desplazamiento, en el que se establece el cumplimiento de dos niveles de desempeño: servicio y supervivencia. La capacidad de desplazamiento de las columnas de sección rectangular y circular se calcula con expresiones empíricas en función de las dimensiones de la sección, de su cuantía de refuerzo longitudinal, de la carga axial, del refuerzo de confinamiento y de la esbeltez.

En muchos casos la falla por sismos de puentes de concreto se ha atribuido a insuficiencia en la capacidad de desplazamientos de sus columnas para absorber las grandes demandas de deformación inelástica inducida por la vibración de la estructura.

DISEÑO BASADO EN DESPLAZAMIENTO

En los últimos años se ha estado implementando el diseño basado en desplazamiento dentro del diseño sísmico de puentes. La razón de adoptar este procedimiento obedece a que los estados límites de daño pueden relacionarse adecuadamente con los límites de deformación, que a su vez son convertidos en

desplazamientos equivalentes, con los cuales el daño estructural puede ser controlado eficientemente mejor que con límites de resistencia. Dentro de los métodos de diseño basado en desplazamiento existen diferentes enfoques: diseño basado en desplazamiento directo, espectro del punto de fluencia y espectro de capacidad.

El procedimiento basado en desplazamiento directo, se deriva en gran medida del método de la estructura substituta desarrollado por Gulkan y Sozen (1974), para modelar un sistema inelástico con propiedades elásticas equivalentes. Con este enfoque se busca proveer al miembro de las características apropiadas, en cuanto a tamaño de la sección y cantidad de refuerzo y detallado, para desarrollar un

desplazamiento predeterminado para el sismo de diseño. Dentro de este procedimiento, generalmente se diseña para un comportamiento asociado a la respuesta última, por lo que se selecciona un desplazamiento objetivo.

Estados Limites.

• Estado Limite de servicio.

• Estado Limite de supervivencia.

El estado límite de servicio de un puente urbano corresponde al caso en que se pueda garantizar la operación inmediata del mismo después de un sismo, sin que para ello se requieran reparaciones. Para las columnas, esto se hizo corresponder a que no se presente agrietamiento residual perceptible. Elcontrol del ancho de grieta residual se considera más importante que el agrietamiento máximo producido bajo la acción sísmica, ya que del primero dependen tanto los efectos sicológicos del agrietamiento, como los posibles problemas de deterioro y corrosión. Se suele considerar que pasan desapercibidos anchos de grietas inferiores a 0.25 mm.

En el estado límite de supervivencia se acepta que en las columnas de puentes se presente daño severo, pero sin colapso para cuidar la integridad de los usuarios. Esto implica proveer a las columnas de la capacidad de deformación suficiente para resistir las demandas de deformación ante un sismo extraordinario. Esto da lugar a definir el estado límite de supervivencia de la columna con base en una capacidad de desplazamiento lateral, la cual no debe ser superada por la demandada por el sismo de diseño.

EFECTOS HIDRODINAMICOS EN EL ANALISIS SISMICO EN PRESAS BOVEDAS

La respuesta de una presa sola a una excitación sísmica es la típica de un sistema de varios grados de libertad cuyas matrices de masa, rigidez y amortiguamiento son independientes del contenido de frecuencias de la excitación. En cambio, a cusa de la presencia del agua embalsada, tanto las características dinámicas como la respuesta de la presa son distintas las de situación de embalse vacio.

Por una parte, el movimiento del terreno origina unos efectos inerciales en la masa de agua, cuya vibración transmite ondas de presión hidrodinámica, las cuales inciden sobre el trasdós de la presa. Por otra, la propia presa, en su vibración produce unas ondas de presión que se transmiten y se propagan por el medio fluido; al reflejarse dichas ondas en los contornos del embalse, pueden volver a incidir sobre la propia presa, cuyo resultado son unas presiones hidrodinámicas que se suman a las anteriores.

Reseña histórica.

Los primeros estudios en este campo fueron llevados a cabo por Hm westergaard. Resolvió el problema bidimensional consistente en el cálculo de las presiones hidrodinámicas sobre el paramento vertical de una presa rígida de sección triangular, sometida a una excitación horizontal armónica del terreno y en la dirección del rio. Asimismo, considero compresible el agua del embalse, cuyo fondo supuso horizontal y de extensión infinita hacia agua arriba (westergaard, 1933). Westergaard obtuvo una expresionanalitica para la distribución de la amplitud de las presiones hidrodinámicas sobre el trasdós; mostro que estas tienen fase opuesta a la aceleración del terreno, por lo que se podían interpretar como una fuerzas equivalentes de inercia, correspondientes a una ciertas masas de agua que acompaña solidariamente a la presa en su movimiento de solido rígido. La evaluación de dicha masa de agua se realiza a partir de la igualación de las fuerzas de inercia de la misma con la fuerza hidrodinámica ejercida sobre el trasdós de la presa, a causa de su movimiento. Esta analogía formo lavase del concepto de masa añadida.

PRESIONES HIDRODINAMICAS.

Durante un seísmo, la presa y el embalse entran en un estado de vibraciones forzadas que dan lugar a unas presiones hidrodinámica sobre el paramento de agua arriba de la presa, las cuales se suman a las hidrostáticas. Dichas presiones de origen dinámico son por tanto acciones a considerar para el análisis de la respuesta de una excitación sísmica. Por ello, cuanto más aproximadamente se determinen aquellas, mejor se podrá estimar esta ultima.

Como se ha indicado anteriormente, las presiones hidrodinámicas se producen por una parte a causa del movimiento (de solido rígido) del terreno, y por otra, a causa de la flexibilidad de la presa. Incluso se podrían considerar también las producidas por la deformación del terreno que rodea al embalse, aunque son de escasa importancia.

INTERACCION EMBALSE-PRESA –BOVEDA

La coexistencia de dos medios (la presa y el embalse) en contacto entre si mediante una interface, da lugar a que, por ser flexibles, ambos interaccionen.

Esto repercute sobre las presiones hidrodinámicas, pero además sobre las características dinámicas y sobre la respuesta de la presa a una excitación sísmica. En la situación de embalse parcial o totalmente lleno, la respuesta dinámica de la presa viene afectada por unos términos hidrodinámicos, que modifican las propiedades de la presa, mediante la introducción de unas masas, amortiguamientos y fuerzas adicionales.

METODOS NUMERICOS DE ANALISIS DEL SISTEMA PRESA BOVEDA-EMBALSE.

Las primeras tentativas de estudio de la respuesta del sistema formado por la presa y el embalse fueron de tipo analítico, ensayos en modelos mecánicos o bien mediante analogía eléctrica. El advenimientos de los ordenadores y el desarrollo de diversos métodos numéricos han hecho posible un avance considerable en el estudio del problema.de esta forma se ha conseguido representar configuraciones geométricas complejas.

El método de las diferencias finitos ha sido empleado por alguno autores (shul"man, voronkova, priscu e tal.) para el estudio bidimensional del dominiofluido (wertergaard e tal. 1933).

El método de los elementos finitos constituye la herramienta más poderosa hasta el momento, para el estudio del comportamiento conjunto de la presa bóveda y embalse. Ha sido empleado por numerosos autores, algunos de los cuales declaran que es un método efectivo y practico de representar los efectos del embalse, por lo que no hay razón aparente para continuar adoptando modelos de masas añadidas de tipo westergaard para el análisis de presas bóveda (clough e tal. 1985).

Innovaciones en el diseño sísmico de estructuras de acero

El diseño sismorresistente ha ido evolu-cionando en saltos discretos con cada nuevo terremoto, cambiando sus para-digmas y los objetivos de diseño, para prevenir que los efectos negativos obser-vados en las estructuras existentes vuel-van a ocurrir en el futuro.

Originalmente, el objetivo principal del diseño sismorresistente de estructuras, consistía en proveer suficiente resistencia de modo de poder soportar el terremoto más grande conocido hasta el momento. Luego, se reconoció que no era necesa-rio diseñar las estructuras para fuerzas tan potentes, si es que se permitía que desarrollaran deformaciones inelásticas controladas, es decir daño, con lo que se acuñó el concepto de ductilidad.

Innovaciones en marcos de momento

Marcos con conexiones postensadas (PT)

Este tipo de marco puede ser clasificado como un marco de momento con unio-nes semirrígidas. La innovación consiste en la utilización de cables deacero para postensar la viga a la columna y proveer de esa forma una conexión de momento, como se muestra en la Figura 2(a).

Este sistema estructural persigue dos objetivos principales: el primero es con-seguir una estructura que después de ser sometida a un terremoto vuelva a su posición original, es decir, no presente deformaciones laterales remanentes; y el segundo es concentrar el daño en ángu-los u otros elementos de sacrificio, que provean la disipación de energía.

El diseño de la conexión se hace conside-rando los estados límite o de fallas posi-bles. Debido a que los cables de acero de alta resistencia no poseen gran ductili-dad, las recomendaciones para el diseño de este tipo de conexiones (Garlock et al, 2007) establecen la siguiente secuencia de estados límite:

• Descompresión: Corresponde al ins-tante en que el momento generado por el sismo supera el nivel de pre-tensión aplicado inicialmente a la co-nexión y ésta comienza a abrirse.

• Fluencia de elementos secundarios: Corresponde al momento en que los elementos encargados de disipar energía comienzan a fluir.

• Fluencia de la viga: Corresponde al momento en que la viga comienza a desarrollar plastificación significati-va.

• Fluencia de los cables: Corresponde al momento en que los cables alcan-zan su tensión de fluencia.

• Fractura de los cables: Corresponde al momento en que los cables alcanzan su tensión de rotura.

Marcos con vigas de sección reducida (RBS)

El objetivo de reducir la sección de la viga es el de tener una conexión viga-columna más resistente que la viga, de manera que las deformaciones plásticas se de- sarrollen en la sección reducida de la viga. De esta forma, la sección reducida actúa como un fusible limitando las ten-siones en la región menos dúctil en las cercanías de la conexión viga-columna. La reducción de la sección de la viga puede ser constante o variable tal como lo muestra la Figura 3.

Innovaciones en marcos arriostrados

Marcos con arriostramiento restringido al pandeo (BRBF)

Un marco del tipo BRBF es un marco arriostrado en forma concéntrica en que los elementos que forman el sistema de arriostramiento están compuestos por dos elementos principales: núcleo de acero que resiste la carga axial y un sis-tema externo que restringe el pandeo del núcleo de acero (Figura 4).

Muros de corte de placas de acero (SPSW)

Un marco tipo SPSW es un sistema de- sarrollado para resistir cargas laterales, que utiliza paneles de relleno formados por planchas de acero conectados a vigas (elemento horizontal de borde) y columnas (elemento vertical de borde), e instalados en uno o más vanos a lo lar-go de la altura del marco de manera de formar un muro voladizo (Figura 6). Un marco tipo SPSW sujeto a ciclos de de-formaciones inelásticas, exhibe una alta rigidez inicial presentando un comporta-miento dúctil, características que permi-ten la utilización de este tipo de marco no sólo en el diseño de nuevas estructuras sujetas a cargas sísmicas, sino que tam-bién en la reparación y reforzamiento de estructuras existentes.

Errores en el diseño sísmico resistentes en edificaciones.

LOS TERREMOTOS son uno de los fenómenos mas imprevisibles y difíciles de evitar cual sea la intensidad que tenga, producen efectos negativos sobretodo en la construcción. Por lo que es necesario un adecuado diseño de la estructura y elección del material de construcción con el fin de conseguir construcciones sísmicas.

En países empobrecidos, generalmente, una gran parte de la población no tiene la formación necesaria para realizar una construcción adecuada, siendo este sector el más afectado debido a los terremotos.

En su orden de importancia existen algunos criterios relevantes al momento de definir el sistema constructivo de determinada edificación así como:

- SEGURIDAD : que cumpla con las normas sismorresistentes del país.

- PRESUPUESTO: que se ajuste al presupuesto que tiene previsto el dueño del proyecto.

-ESTETICA: que sea armónico con el medio que lo rodea y agradable a la vista de espectadores.

El objetivo de las normativas sismorresistentes es evitar la perdida de vidas humanas y reducir el daño y el costo económico que puedan ocasionar los terremotos no sufran daños relevantes ante sacudidas sísmicas pequeñas, puedan resistir sin daños estructurales ante movimientos sísmicos moderados y puedan evitar el colapso ante las sacudidas mas fuertes previsibles con una probabilidad razonable, aunque con posibles daños.

Objetivo del reglamento para construcción sismorresistentes

El objetivo pude resumirse en:

1-evitar perdidas de vidas humanas y accidentes que pudieran originarse por la ocurrencia de cualquier evento sísmico.

2-Evitar daños en la estructura y en las componentes de cada construcción, durante terremotos de frecuente ocurrencia.

3-Evitar que se originen colapso total o parcial en las construcciones es, que puedan poner en peligro la seguridad de las personas durante terremotos muy severos, de ocurrencia extraordinaria.

Los principios de la sismo resistencia

La geometría de la edificación debe ser sencilla en planta y en elevación. Las formas complejas, irregulares o asimétricas causan un mal comportamiento cuando la edificación es sacudida por un sismo. Una geometría irregular favorece que la estructura sufra torsión o que intentegirar en forma desordenada. La falta de uniformidad facilita que en algunas esquinas se presenten intensas concentraciones de fuerza, que pueden ser difíciles de resistir.

Éxitos y fracaso del diseño sismos resistente Antecedentes

El diseño de sismo resistente ha evolucionado desde sus planteamientos más primitivos establecidos a finales del siglo pasado en Japón y comienzos del presente en Italia, hasta el sistema de codificación actualmente predominante en muchos países el cual se denomina aquí codificación moderna. El sismo de mesina en 1905 podría considerase de origen de un intenso; los italianos dieron el ejemplo en tal caso y el sismo de Tokio en 1923, reforzó las inquietudes de los ingresos japoneses sobre el tema.

Éxito y fracasos de los códigos

La ingeniería de construcción es un vivido ejemplo de la aprendiza del hombre por ensayo y error con el fin de soportar mejor sus investigacionesanalíticas y en ciertos casos las experimentales. Si una construcción es avería, los ingenieros observan, modifican y construyen de nuevo. Si lo nuevo se comporta mejor, la medida o medidas que condujeron a la mejora. Piensan a hacer parte del patrimonio técnico. En el caso de los sismo se aprende revisando lo bueno y lo malo.

Si en algunas región del mundo se hubieran diseñado y construido varios centenares de edificios de diferentes alturas y formas siguiendo la más moderna codificación sisma resisten, si la amenaza sísmica se hubiera evaluado con base en una buena información tectónica y apreciable información sísmica instrumental, si las condiciones de respuesta local se hubieran evaluado y establecido con la vigilancia apropiada como para sacudida por un sismo tal que los registros instrumentales lo mostraran compatible con las previsiones de la amenaza sísmica loca, entonces existiría un escenario apropiado para intentar hablar estadísticamente de éxito o fracaso del diseño y la construcción sismo resistente. Hasta donde el autor con este escenario todavía no se ha dado.

Éxito serial aquel que se dedujera de un correcto comportamiento estadísticamente valedero. Resultar sin daños no necesariamente será un éxito; téngase en cuanta que una construcción sin daño pudo comportarse bien, pero con base en un diseño excesivamente costoso. Éxito es la correspondiente a un comportamiento apropiado, sin sobrepasar las necesidades reales. Una construcción no afecta, cercana a otras similares si afectadas, puede haber sido favorecida por condiciones muy locales que pudieran enmascara el relativo éxito frente a la prueba que la sometió al sismo.

Fracaso correspondería a aquello que construido siguiendo la normalización se daño con un sismo similar al máximo previsto por el código de una localidad.

Mal confinamiento del concreto

Como en los casos anteriores abunda la descripción de las fallas de elementos estructurales, principalmente columnas, debido a su pobre confinamiento de su núcleo resistente. Sin embargo, ya desde comienzos de la década de 1960-1970 el fenómeno se había estudiado en profundidad.

Descripción del problema: si hay un refuerzo transversal abundante y poco espaciado, la resistencia ultima y la capacidad de deformación a la rotura del concreto reforzado aumentan notoriamente, ofreciendo seguridad extra en los sistemas estructurales. Si esta condición no se da, los elementos resistencia a la tradición diagonal se agota antes que la dispone a flexión no tienen entonces capacidad de disipar energía en el rango inelástico y se ven sometidos a fallas frangibles.

Conclusión

Conforme pasa el tiempo cobra más importancia el tema "sísmico". Hemos visto como en los últimos días el mundo ha sido sorprendido por repentinos terremotos que en algunos casos ponen de manifiesto la existencia de una pobreza estructural carente de un adecuado diseño sísmico. Por citar una comparación está el caso del terremoto que azoto a Haití, este devasto casi por completo todas las edificaciones de ese país. Chile también fue afectado por un terremoto, cien veces mayor que el de Haití, pero sus edificaciones no sufrieron tantos daños, esto debido a que cuenta con normas antisísmicas. Esta son razones por la cual debe conformarse un proceso de aprendizaje de la comunidad técnica profesional para evitar que las tragedias tengan graves consecuencias que lamentar, esto es debido a que existen construcciones diseñadas con el código local que han sido destruidas o fuertemente afectadas. En estos casos el código aplicado resulto deficiente. Donde esto ha ocurrido se han preocupado por mejorar las deficiencias para obtener mejores códigos.

Con solo unos principios básicos muy elementales compartidos por los ingenieros diseñadores y los constructores, una comunidad estaría elevadamente protegida contra la acción de sismos intensos futuros. Los principios son conocidos, pero poco difundidos. Solo en la década pasada los diferentes seminarios, talleres, congresos, y publicaciones de difusión comenzaron a surtir efecto para entrenar mejor a los ingenieros comenzaron a surtir efecto para entrenar mejor a los ingenieros relacionados con el diseño y la construcción resistente al efecto de los sismos.