CAPITULO II

MARCO CONCEPTUAL SOBRE EVALUACIONES POSTSISMICAS

SECCION I. GENERALIDADES

1.1. ELEMENTOS DE SISMOLOGÍA.

1.1.1. CAUSA DE LOS SISMOS.

Las causas que originan los sismos son explicadas por diversas teorías donde la más confiable es la denominada teoría de las placas tectónicas. Según ésta la Tierra está cubierta por varias capas de placas duras denominadas litosfera apoyadas sobre una relativamente suave denominada astenosfera, donde el terremoto o sismo es causado por la abrupta liberación de la deformación acumulada en las placas durante un periodo de tiempo dado, debido a que las placas se mueven como cuerpos rígidos sobre una capa más suave. En los límites de las placas se encuentran: cordilleras donde nuevo material aflora, zonas orogénicas en el cual las placas penetran al interior y fallas; en estas dos últimas es donde con mayor frecuencia se originan los sismos. Los límites de las placas o bordes se clasifican según el tipo de desplazamiento relativo en: Borde divergente; son cuando las placas se separan y corresponde a las dorsales o zonas de expansión que generalmente están en el fondo del océano, donde se crea nuevo material cortical a lo largo de un rift o depresión central en el caso de las cordilleras centro-oceánicas (véase Figura 1a). Borde convergente, relacionado con placas que se encuentran, puede ser de dos tipos:

a. De subducción cuando una placa oceánica está bajo otra placa, sea esta continental u oceánica, en las cuales se consume y destruye nuevamente el material de la corteza (véase Figura 1a). b. Las zonas de colisión frontal entre placas continentales cuando el desplazamiento relativo ha cesado producto de la colisión (véase Figura 1b). Borde transcurrente, corresponde a las fallas donde el desplazamiento relativo es lateral, paralelo al límite común entre placas adyacentes; en ellas no se crea ni se destruye material cortical.

Figura 1.a

Figura 1.b

1.1.2. FALLAS.

Las fallas son desplazamientos relativos de una capa de roca con respecto a la otra en donde se originan los sismos y según la dirección del deslizamiento se clasifican en: ¾ Deslizamiento en inclinación. El deslizamiento se lleva a cabo en una dirección vertical y según el deslizamiento de una capa con respecto a la otra se sub-clasifican en: c. Falla normal. La capa superior de roca se desliza hacia abajo (Fig. 2a). d. Falla de reversa. La capa superior de roca se desliza hacia arriba (Fig. 2b). ¾ Deslizamiento horizontal. El deslizamiento ocurre en una dirección horizontal. a. Falla lateral izquierda. Vista desde una capa de la roca, la otra capa se desliza hacia la izquierda (Fig. 2c). b. Falla lateral derecha. Vista desde una capa de la roca, la otra capa se desliza hacia la derecha (Fig. 2d). Las fallas reales son a menudo, una combinación de estos cuatro tipos de fallas.

Figura2. Tipos de fallas. (Wakabayashi y Martínez, 1988, p.4)

Las principales fallas están ubicadas en los bordes de las placas donde se originan muchos de los terremotos (aunque algunas fallas del interior de las placas también presentan movimientos relativos que ocasionan temblores considerables. La teoría de que los sismos ocurren cuando la fricción ha sido vencida en las fallas comenzó a formalizarse en la teoría de Reid sobre el rebote elástico donde la corteza se considera sujeta a esfuerzos asociados con deformaciones cortantes. Cuando se sobrepasa la resistencia en una falla, la corteza tiende a recuperar su configuración no deformada y este rebote da origen a un sismo que a partir de esta zona se propaga.

El proceso que ocurre en la falla para provocar un temblor es de la siguiente manera: a) Las deformaciones acumuladas en una falla por mucho tiempo alcanzan su límite (Fig. 3a). b) Ocurre un deslizamiento en la falla y causa un rebote (Fig. 3b). c) Una fuerza de compresión y de tensión actúa en la falla (Fig. 3c). d) La situación es equivalente a dos parejas de pares de fuerzas, actuando repentinamente (Fig. 3d). Esta acción provoca la propagación radial de una onda.

Figura 3. Proceso de la teoría del Rebote Elástico.

1.1.3. UBICACIÓN DEL ORIGEN DE LOS SISMOS. La zona donde se pueden originar los sismos es en las fallas y zonas de subducción. Cuando se origina un sismo, se denomina a la zona ruptura (generalmente subterránea) foco, centro o hipocentro del sismo y la proyección del foco sobre la superficie de la Tierra, es el epifoco o epicentro. Las

distancias del punto observado del movimiento del terreno al foco y al epicentro son llamadas distancia focal y epicentral, respectivamente.

Figura 4. Foco y Epicentro. (EERI, s/d)

1.1.4. PROPAGACIÓN DE LOS SISMOS. La energía liberada por un sismo es disipada principalmente en forma de calor y una menor parte se propaga desde la zona de ruptura mediante ondas de diversos tipos que hacen vibrar la corteza terrestre. Estas ondas se desplazan desde el foco a través del medio sólido de la tierra y se denominan ondas de cuerpo, que al alcanzar la superficie de la corteza terrestre originan ondas de superficie, las cuales viajan por esta zona y su amplitud tiende a cero conforme aumenta la profundidad.

Dirección del movimiento de la onda

Dirección del movimiento de la onda

Figura 5. Movimiento de las ondas (s/d).

Las ondas de cuerpo son de dos tipos: P (también llamadas primarias, longitudinales, compresionales o dilatacionales), que se propaga en la misma dirección de su propia vibración y S (secundarias, transversales, de cortante, o equivoluminales), y se propagan en una dirección perpendicular a su vibración.

En cuanto a las ondas de superficie, hay de muchas clases, pero las de mayor interés para la ingeniería sísmica son las ondas L (Love) y ondas R (Rayleigh). El movimiento las ondas L y R se indica en la Figura 5. Las ondas de cuerpo se propagan a grandes distancias y su amplitud se atenúa poco a poco, las ondas P son las primeras en llegar, seguidas por las S, por lo que a medida que nos alejamos del epicentro crece la diferencia de tiempo de llegada de los dos tipos de ondas.

1.1.5. TAMAÑO DE LOS SISMOS.

El tamaño de los sismos incide en la proporción del poder destructivo que un sismo posee, así que para medir el tamaño de los sismos existen dos tipos de medidas: la magnitud y la intensidad. La primera cuantifica la energía liberada por el temblor y su potencial destructivo. Esta medida es igual en cualquier punto de observación mientras que la intensidad se refiere a la severidad de la sacudida sísmica experimentada en un sitio dado y se determina mediante la percepción humana o por efectos de los movimientos del terreno. Por lo tanto un mismo sismo tiene una sola magnitud pero diferentes intensidades según el sitio donde se registre.

Tabla 1. Daños y Magnitud Magnitud Menores a 3

Característica del daño Sismos instrumentales que difícilmente perciben las personas.

Menores a 5

Sismos que rara vez llegan a producir daño, excepto cuando son muy superficiales y cerca del epicentro.

Entre 5 y 7

Sismos que afectan zonas relativamente pequeñas y caen en la definición genérica de sismos de magnitud intermedia. A medida que aumenta la magnitud crecen la zona afectada y la violencia del movimiento del terreno.

Superiores a 7

Son considerados como los grandes sismos.

Tabla 1. Daños y Magnitud

Magnitud La magnitud es un parámetro que posee diversas escalas para medirla, La más común es la de Richter (más propiamente llamada magnitud local Ml), que se basa en la amplitud máxima del registro en un punto a 100 km del epicentro cuando el tipo de sismómetro es Wood-Anderson. La medida de la magnitud es una función del logaritmo de la energía liberada, de modo que el incremento de un grado en M corresponde a un evento que libera 32 veces más energía.

Intensidad Desde el punto de vista de ingeniería y arquitectura interesa más los efectos de un sismo en los sitios donde existen o se van a construir las edificaciones. Ello se determina con la intensidad, la cual mide la destructividad local producto de un sismo. La escala más utilizada en Occidente es la escala de Mercalli Modificada (MM). Se asignan intensidades entre I y XII; las Intensidades de IV o menores no corresponden a daño estructural y una intensidad de X corresponde a una destrucción generalizada. A pesar de su uso generalizado la escala de Mercalli tiene una gran debilidad; toma en cuenta sólo marginalmente la calidad sismorresistente de los edificios que se encuentran en la zona afectada. La escala MSK1 es similar, pero incluye la descripción de los efectos geomorfológicos. Hasta la fecha no existe una escala de intensidad universalmente aceptada pero desde 1993 se esta admitiendo usar una revisión de la escala MSK realizada por la comisión de sismología europea que se denomina Escala Macrosísmica Europea2. Existen escalas de intensidad de tipo instrumental que son más precisas. Por ejemplo la intensidad en función de la aceleración máxima del terreno en el sitio de interés, expresada generalmente como fracción de la gravedad, se puede obtener mediante un aparato denominado acelerógrafo3, que registra la variación de aceleraciones con el tiempo en el lugar donde están colocados, así como la duración de la fase intensa del movimiento y el contenido de frecuencias, parámetros importantes que sirven para definir la intensidad del movimiento. Recientemente ha aumentado el número de acelerógrafos,

permitiendo así grandes avances en el conocimiento de las características de la excitación sísmica inducida en las construcciones.

Figura 6. Registro de aceleraciones en las tres componentes (Bazán y Meli, 2001, p.21).

Escalas de magnitud Al momento de producirse un sismo, gran parte de la Energía Sísmica se libera en forma de calor y una pequeña parte mediante la propagación de diversas tipos de ondas que hacen vibrar la corteza terrestre. Dentro de estas ondas encontramos las de Cuerpo que viajan a grandes distancias a través de la roca, identificándose las ondas P, primarias o de compresión, que producen que las partículas experimenten un movimiento paralelo a la dirección de propagación y las ondas S, secundarias o de corte, inducen un movimiento transversal. Otro tipo de onda son las Superficiales, las cuales se deben a reflexiones y refracciones de las ondas de cuerpo cuando éstas llegan a la superficie o a una interfase entre estratos, se identifican dentro de éstas ondas

las Rayleigh con movimiento vertical y elíptico, y las Love con movimiento horizontal. Con la finalidad de medir y analizar el movimiento producido por un sismo fue diseñado a finales del siglo pasado el sismógrafo; el registro obtenido se denomina sismograma que es un gráfico de las ondas sísmicas o una representación amplificada del movimiento del terreno. La diferencia en el arribo de las ondas P y S, permite la localización del epicentro del sismo. El tamaño de los sismos puede ser expresado en términos de su Magnitud o de su Intensidad. La Intensidad es un índice de los efectos causados por un temblor y depende de las condiciones del terreno, la vulnerabilidad de las edificaciones y la distancia epicentral. Para estandarizar los niveles de intensidad se utilizan escalas tal como la Escala Mercalli Modificada (MM). La Magnitud es un valor único y es una medida cuantitativa del sismo relacionada con la energía sísmica liberada. Teóricamente la magnitud no tiene límite superior, pero está limitada por la resistencia de las rocas en la corteza terrestre y la longitud de ruptura probable en la falla.

1.2. DEFINICIONES IMPORTANTES.

SISMO: Es todo temblor de tierra cualquiera que sea su violencia. Comúnmente en nuestras regiones cuando el sacudimiento es muy fuerte se le llama Terremoto, y cuando es leve, temblor.

MAGNITUD DE UN SISMO: Es una medida del tamaño de un sismo, independiente del lugar donde se hace la observación, y que se relaciona en forma aproximada con la cantidad de energía que se libera durante el evento. Se determina a partir de las magnitudes de amplitudes de sismógrafos estándares.

INTENSIDAD DE UN SISMO: Es una medida de los efectos que éste produce en un sitio dado, o sea de las características del movimiento del terreno y de la potencialidad destructiva del sismo, en ese lugar en particular y en lo que concierne a sus efectos en las construcciones.

FOCO DE UN SISMO: Es el lugar donde comienza el corrimiento de la falla geológica que originó el sismo.

EPICENTRO DE UN SISMO: Es el punto sobre la superficie terrestre directamente sobre el foco.

SISMICIDAD DE UNA ZONA: Actividad sísmica de la región o, más propiamente, la frecuencia con que se generan sismos de diferentes magnitudes en el área considerada.

RIESGO SISMICO EN UN SITIO: Intensidad de los movimientos sísmicos que se esperan en el lugar y con la frecuencia son que se exceden movimientos de distintas intensidades.

SISMOLOGIA: Ciencia que se encarga de estudiar los sismos, sus causas, efectos y fenómenos asociados.

1.3.

EFECTOS DEL SUELO EN LAS ESTRUCTURAS.

A través de los terremotos ocurridos, se han identificado muchos de los efectos, que mayor daño causan a las estructuras; entre ellas podemos mencionar las siguientes: a) Desplazamiento del suelo a lo largo de fallas: consiste en la ruptura de la superficie del suelo, dando como resultado un movimiento de la superficie que puede tender a superarse o deslizarse sobre la misma línea de falla.

b) Deformaciones del suelo: estas deformaciones pueden manifestarse como asentamientos diferenciales, derrumbes de taludes, asentamientos en rellenos elaborados en las cercanías de quebradas. c) Licuefacción: existen ciertos materiales que por el efecto de las vibraciones tienden a licuarse. Ciertas arenas al encontrarse muy saturadas y sujetas a una vibración, se vuelven como arenas movedizas. Este tipo de efecto sucede cerca de ríos, lagos o la costa. d) Incendio e inundaciones: es frecuente que durante un temblor los cortocircuitos provoquen incendios, que por la misma situación, se dificulta su control. Las inundaciones pueden darse como resultado de fallas de presas y canales, tsunamis o maremotos, rompimiento de tanques de captación de aguas. e) Vibración del suelo: los terremotos son de especial interés porque son los

únicos

fenómenos

naturales

que

pueden

afectar

casi

simultáneamente todos los componentes de un edificio, así como a todas las personas y equipos que se encuentran en el. A medida que el suelo, sobre el cual descansa o reposa el edificio, se mueve en determinada dirección, la base del edificio se desplaza junto con el suelo. Sin embargo, la masa inercial del edificio resiste este movimiento y causa que el edificio se distorsione. Esta distorsión se propaga rápidamente a lo largo de la altura del edificio, un movimiento muy complejo de evaluar.

Un sismo, en algunos lugares provoca aceleraciones máximas verticales, en algunos casos puede ser un porcentaje alto de la relación aceleración vertical con respecto a la horizontal.

1.4.

SISMICIDAD EN EL SALVADOR.

Son muchas las razones por las cuales el suelo puede vibrar, entre las más comunes que podemos mencionar se encuentran: las explosiones, desplazamientos o acomodamientos que se producen por debajo de la superficie del terreno, colapsos del subsuelo, etc. Las actividades sísmicas que más interesan a la Ingeniería Civil, son las originadas por explosiones volcánicas y las de origen teutónico las cuales son las causantes de la mayor parte de temblores. Según la teoría teutónica de placas, la tierra esta formada por una docena de placas rígidas de tamaño continental, subdivididas en otras menores, la cual se conoce como Litosfera, las cuales flotan sobre un material viscoso; que desde una perspectiva geológica se comporta como un liquido. La superficie sólida de la tierra y del fondo de los océanos, reposan sobre estas placas. Las placas se mueven en direcciones diferentes a velocidades geológicamente vertiginosas, de 2 a 7 centímetros al año. El Salvador se encuentra en una región de intensa actividad sísmica, generada por el proceso de subducción de las Placa de Cocos bajo la del Caribe y por la actividad de las fallas geológicas, tanto locales como de los países vecinos de Guatemala y Honduras.

Existen datos acerca de los sismos que han afectado a El Salvador desde el 23 de Mayo de 1576, cuando un sismo ocasiono la destrucción de la capital. Otros sismos importantes sucedieron el 30 de Septiembre de 1659 y el 16 de Abril de 1854. Durante el siglo XX, se produjeron numerosos sismos, cuatro de ellos con magnitud igual o superior a Mw= 7,0. Es evidente, por tanto, que El Salvador se encuentra en una región con un alto índice de actividad sísmica que forma parte integral de su historia. Las principales fuentes generadoras de sismos en el territorio nacional son: 1. La cadena volcánica que recorre el país paralelamente a la costa del Pacífico y forma parte del cinturón de fuego del Pacífico. 2. Un sistema de fallas geológicas con dirección predominante noroeste sureste dentro del territorio salvadoreño. 3. El proceso de subducción entre las placas de Cocos y del Caribe, cuyo movimiento relativo origina sismos cercanos a las costas salvadoreñas. 4. Un sistema de fallas geológicas en Guatemala que definen la frontera entre la placa de Norteamérica y la placa del Caribe. 5. Un sistema de fallas geológicas con dirección Norte-Sur, ubicada en la depresión de Honduras. Los sismos locales generados por las fuentes 1 y 2, que generalmente ocurren a menos de 30 km de profundidad, han sido los que han causado mayor destrucción en El Salvador. Entre los más destructivos se pueden mencionar: el de Jucuapa-Chinameca del 6 de mayo de 1951; el de San Salvador del 3 de

Mayo de 1965 y el de San Salvador del 10 de octubre de 1986. De los sismos regionales generados por las fuentes 3, 4 y 5, el del 19 de Junio de 1982, con epicentro en el Océano Pacífico, fue el que ocasionó peores consecuencias para país.

1.4.1. INVESTIGACIONES SISMOLÓGICAS EN EL SALVADOR.

La intensa actividad sísmica que presenta El Salvador ha requerido que se llevase a cabo una constante vigilancia con el propósito de interpretar el mecanismo de generación de dicha actividad y así poder mitigar los efectos por ella causados. El Centro de

Investigaciones Geotécnicas es una

unidad

secundaria del Ministerio de Obras Públicas (MOP) que proporciona apoyo técnico a las instituciones públicas y privadas en las áreas de mecánica de suelos y pavimentos, geología, materiales de construcción y sismología. En El Salvador se cuenta con información sísmica analógica desde 1952, en 1957 y 1961 comenzaron a funcionar las estaciones sismológicas de Santiago de María, en el departamento de Usulután, y la de Ahuachapán. En 1962 comenzó a funcionar la estación de La Palma, Chalatenango, perteneciente a la Red mundial de sismógrafos estándar (World Wide Standardized Seismographs Network, WWSSN). En 1983 se estableció la Red nacional de telemetría sísmica dependiente del Centro de Investigaciones Geotécnicas (CIG) y en 1991 se contaba con veintidós estaciones telemétricas.

En 1991 existían ya 50 acelerógrafos instalados, lo que convirtió en aquel momento a El Salvador en uno de los países con mayor cantidad de equipo acelerográfico por kilómetro cuadrado. A finales de 1993 se construyeron cinco pozos a cielo abierto para investigar el fenómeno de amplificación del movimiento del suelo en el área metropolitana de San Salvador. En 2001 el CIG contaba además con tres sismógrafos portátiles. Cuando ocurrieron los sismos se encontraban operativos: la estación de registro en el lugar, ubicada en el Observatorio Sismológico Nacional (OBS) y equipada desde 1930 con dos sismógrafos; quince estaciones telemétricas ubicadas en el interior del país; y una estación portátil permanente en el CIG. Las estaciones de registro situadas en Ahuachapán, La Palma y Santiago de María dejaron de operar debido a su alto costo de mantenimiento y a la adquisición de nuevo y más moderno instrumental sismológico.

1.5.

ZONIFICACIÓN SÍSMICA Y CARACTERIZACIÓN DE SITIO.

1.5.1. ZONIFICACIÓN SÍSMICA.

El país está dividido en dos zonas sísmicas a lo largo de una línea noroeste a sudeste paralela al litoral del Pacífico y aproximadamente 70 Km alejado de éste, que va de San Antonio Pajonal en la frontera con Guatemala al río Goascorán en la frontera con Honduras. Se asigna un factor de 0.40 a la Zona I y corre entre el litoral costero y la división interna. Se asigna un factor de 0.30 a la Zona II.

1.5.2. NIVELES DE INTENSIDAD SÍSMICA.

Se consideran tres niveles de intensidad sísmica. A pesar de que no está explícitamente establecido, a una ocupación normal se le asigna un nivel de intensidad sísmica, a una ocupación especial se le asigna un 20% de incremento sobre la dicha intensidad y a las facilidades esenciales y peligrosas se les asigna un 50% de incremento sobre la mencionada intensidad sísmica. Una fuente documental aparentemente importante, el Libro Azul SEAOC 1990, afirma que un factor 0.40 como el que se asigna a la Zona I es representativo de la aceleración pico efectiva esperada (APE) que tiene una probabilidad de 10 por ciento de exceder en 50 años.

Esto representa un período de recurrencia de 475 años para la APE. A pesar de que el documento afirma en sus comentarios que en vez de incrementar la intensidad a tan altos niveles, los detalles del diseño y construcción a menudo dominan el desempeño sísmico, éste no permite explícitamente el uso de niveles más bajos cuando se provee una capacidad de disipación de energía adicional, redundancia en los sistemas de resistencia a fuerza lateral, detalles especiales para control de daños y seguridad de calidad en la construcción.

1.6. DESCRIPCIÓN DE LOS SISMOS DEL AÑO 2001 Y RESUMEN DE DAÑOS GENERALES.

El sábado 13 de enero de 2001, a las 11:33 a.m. hora local (17:33 UTC), se produjo un sismo de magnitud Mw = 7.61, con epicentro en el Océano Pacífico, localizado a 110 km aproximadamente, al sudoeste de la ciudad de San Miguel en El Salvador. Al cumplirse exactamente un mes, el martes 13 de febrero, a las 8.22 a.m. hora local, se registró un nuevo sismo de magnitud Mw = 6.6,2 con epicentro localizado en San Pedro Nonualco en el Departamento de San Vicente, a 30 km al sureste de San Salvador. Transcurridos 4 días, el sábado 17 de febrero, a las 2.25 p.m. hora local, se produjo otro sismo de magnitud Mw = 6.63 con epicentro localizado en la zona sur del área metropolitana de San Salvador.

Ubicación de los epicentros del sismo de enero y del 13 y 17 de febrero de 2001. El Centro de Investigaciones Geotécnicas de El Salvador registró un nuevo sismo el miércoles 28 de febrero, a las 12:50 p.m. hora local, de magnitud Mw = 5.6, con epicentro localizado a 40 km al sur de la bocana del río Jiboa, en el departamento de La Paz. Hasta el mes de junio se habían registrado numerosas réplicas con magnitudes mayores a Mw = 4.5.

1.6.1. EFECTOS INMEDIATOS DE LOS SISMOS.

El sismo del 13 de enero afectó ampliamente a El Salvador y fue percibido en todo el istmo centroamericano, desde el sur de México hasta el occidente de Panamá y en las islas de El Coco (Pacífico) y San Andrés (Caribe)5. La figura muestra mediante isosistas6 la distribución de los efectos producidos por el sismo en la región centroamericana.

Distribución de los efectos producidos por el sismo del 13 de enero de 2001 en la región centroamericana.

En El Salvador, los departamentos más afectados fueron: Ahuachapán, Cuscatlán, La Libertad, La Paz, San Miguel, San Salvador, Santa Ana, San Vicente,

Sonsonate

y

Usulután.

Hubo

daños

considerables

en

aproximadamente 100 municipios, sobre todo en: Ataco, Berlín, Comasagua, Jujutla, Nueva San Salvador, San Julián, Santiago de María y Tacuba.9 En el barrio “Las Colinas”, en los suburbios de Santa Tecla/Nueva San Salvador,

departamento de La Libertad, el sismo produjo un alud de lodo que sepultó unas 400 viviendas.

Mapa de isosistas que muestra la distribución de las intensidades generadas por el sismo del 13 de enero de 2001.

El sismo del 13 de febrero fue percibido nuevamente en Honduras, Nicaragua y Guatemala, donde se produjeron daños en algunas edificaciones históricas de la ciudad guatemalteca de Antigua. En El Salvador, los mayores daños se concentraron en los departamentos de San Vicente, La Paz, Cuscatlán y Cabañas, en la zona central de El Salvador. Los sismos del 13 y 17 de febrero tienen isosistas con características diferentes a las del 13 de Enero. Las áreas de igual intensidad aparecen un poco más “concéntricas” hacia el área epicentral, aunque también se registran otras “excéntricas” cuya existencia

obedecen

quizás

a

particularidades

de

las

características

geotécnicas del suelo. Los daños producidos por el sismo del 17 de febrero se acumularon y se confundieron con los efectos de los dos anteriores.

Los sismos ocurridos durante enero y febrero de 2001 en El Salvador produjeron graves efectos sobre la geodinámica externa, evidenciados por numerosos deslizamientos y fenómenos de licuefacción de suelos.

Mapa de isosistas que muestra la distribución de las intensidades generadas por el sismo del 13 de febrero de 2001.

1.7.

ANTECEDENTES

DE

EVALUACIONES

EN

LA

RED

DE

ESTABLECIMIENTOS HOSPITALARIOS DESPUÉS DE LOS SISMOS DEL AÑO 2001.

• Hospital Nacional Rosales en San Salvador. Los principales daños se produjeron en el bloque de hospitalización, formado por galpones de un nivel, con estructura metálica, y en la torre quirúrgica, una estructura dual de 5 pisos compuesta por pórticos de concreto armado y muros de corte. Después del sismo del 13 de enero se observaron en el bloque de hospitalización daños severos en el sistema de cielos falsos, grietas diagonales en los muros de relleno y desprendimiento del revestimiento en algunos de ellos. Estos daños no representaban peligro de colapso de la estructura, pero si impedían el normal funcionamiento hasta que los escombros fuesen removidos. En la torre quirúrgica se produjeron, asimismo, graves desperfectos en los componentes no estructurales y daños leves en los componentes estructurales; un alto porcentaje de los cielos falsos colapsó y en los muros de relleno se observaron grietas importantes. También resultó severamente deteriorado el sistema de movilización de los ascensores y se observaron grietas en las fundaciones del edificio. • Hospital Nacional de Maternidad en San Salvador. Este hospital especializad, consta de dos edificaciones de 6 pisos, el bloque de Hospitalización compuesto por dos cuerpos—separados por una junta de

dilatación—y el edificio de Fertilización. La estructura está conformada por pórticos de hormigón armado rellenos con mampostería de arcilla. Posteriormente al sismo de 1986 se reforzó la estructura, pero los daños se volvieron a repetir en estos terremotos. En el edificio de Hospitalización se observaron daños no estructurales leves en las paredes interiores y cielos falsos. En el edificio de Fertilización, daños moderados en los elementos arquitectónicos y en las juntas de dilatación de las fachadas y de las escaleras. En los últimos pisos, donde se situaba la administración, derrumbamiento total de los sistemas de cielos falsos, de iluminación y de aire acondicionado. • Hospital Nacional de Niños Benjamín Bloom en San Salvador. Hospital especializado, este complejo hospitalario sufrió daños graves a consecuencia del sismo del 10 de octubre de 1986. En esa ocasión, una de las tres edificaciones de tres pisos que alojaban consulta externa y otros servicios resultó completamente derrumbada y, posteriormente, reconstruida. La torre de 12 pisos también sufrió daños estructurales moderados y fue sometida a estudios de vulnerabilidad que condujeron a un adecuado refuerzo estructural, consistente en incorporar muros estructurales a lo largo del perímetro del edificio. Como consecuencia del sismo del 13 de enero no se presentaron daños que comprometieran la seguridad de su estructura. Se produjo la caída de cielos falsos, estantes, escritorios, cilindros de gases clínicos y otros equipos, el agrietamiento de paredes y la ruptura de vidrios, daños frecuentes y normales en un terremoto de estas características.

• Hospital San Juan de Dios en San Miguel. Es el hospital general regional más importante de El Salvador y el centro de referencia de la red hospitalaria de la zona oriental del país. Está conformado por un conjunto de cinco estructuras independientes, de seis pisos y un sótano, separadas por juntas de dilatación y agrupadas en torno a un núcleo central. El sismo del 13 de enero, aunque no causó daños estructurales que pudieran comprometer su estabilidad, produjo daños no estructurales importantes que inhabilitaron algunas áreas del edificio para su funcionamiento en el corto plazo, tales como: caída de cielos falsos, agrietamiento vertical en las paredes de mampostería de relleno y en la caja de la escalera, caída de luminarias, rotura de vidrios externos e internos, fractura de tuberías de agua potable, falla de los ascensores, vuelco del equipamiento hospitalario, materiales de farmacia y otros insumos hospitalarios. Estos daños se produjeron principalmente en las zonas de las juntas de dilatación entre cuerpos del edificio. No se observó ningún problema o daño aparente en las fundaciones. La ausencia de juntas adecuadas entre las paredes de mampostería y la estructura de concreto armado produjo daños de diversa importancia en las paredes no estructurales. A pesar de que la mayoría eran leves, su repetición a lo largo de todo el hospital generó una sensación muy grande de inseguridad en los ocupantes. Para evitar situaciones similares en el futuro, se recomendó que se ejecutara la separación de todas las paredes de las columnas por medio de una junta.

• Hospital Nacional San Pedro en Usulután. Este hospital de cinco pisos, construido en 1972, está compuesto por tres módulos estructurados en base a pórticos de concreto armado y juntas de dilatación, con paredes no estructurales de mampostería de arcilla. El sismo del 13 de enero produjo daños no estructurales significativos y estructurales menores que no comprometían la estabilidad del sistema estructural. En el sector de hospitalización y en los pisos 3, 4 y 5 se observaron agrietamientos verticales y horizontales de las paredes en las uniones con las columnas y las vigas de la estructura principal, respectivamente. Sin embargo, la profundidad de las grietas inspeccionadas no llegaba hasta los elementos estructurales. En algunos muros de relleno de este nivel se observaron grietas de corte. Se produjeron agrietamientos leves en las columnas de la fachada por efecto de columna corta, debido a que las paredes no estructurales sólo llegan hasta media altura de las columnas. El edificio no presentó ninguna inclinación o ladeo como consecuencia del sismo, como se había mencionado durante los primeros días. Los daños en los elementos no estructurales fueron los siguientes: caída de cielos falsos, agrietamiento vertical en las paredes de mampostería de relleno y en la caja de la escalera, caída de luminarias, rotura de vidrios externos e internos, fractura de tuberías de agua potable, falla de los ascensores, además de vuelco del equipamiento hospitalarios.

hospitalario,

materiales

de

farmacia

y

otros

insumos

1.8. IMPORTANCIA DE LA EVALUACION DE DAÑOS.

El proceso de levantamiento y evaluación de daños, se relaciona íntimamente con los resultados del diseño y posteriormente con el método de reparación. Por lo que es necesario comprender que en un país como el nuestro, con actividad sísmica frecuente, las edificaciones están propensas a sufrir daños ante movimientos fuertes, por lo que el levantamiento de daños es una etapa durante la vida útil de las estructuras.

Debido a la complejidad y diversidad de efectos ocasionados por un sismo es difícil determinar con precisión si la estructura esta en condiciones de resistir un sismo determinado. El sistema estructural debe poseer ciertas características de resistencia, rigidez y ductilidad que proporcionen estabilidad a la estructura, procurando que los daños ocasionados sean mínimos, garantizando la conservación de la estructura en el caso de un sismo de gran magnitud.

Es necesario que después de producirse un sismo, las instituciones públicas y privadas organicen medidas de emergencia que vayas encaminadas a la protección de vidas humanas. Estas instituciones deben crear comisiones formadas por profesionales competentes y bien entrenados para tal situación. Los efectos producidos por un sismo en la población, son influenciados por problemas de tipo económico, político y social. Las decisiones que se tomen deben evaluarse cuidadosamente.

Consecuentemente, es muy importante establecer por instituciones nacionales e internacionales la creación de unidades de rescate en puntos estratégicos de mayor acceso a la población; para una evacuación a lugares que brinden mayor seguridad. Asimismo, es necesario realizar un levantamiento de las perdidas tanto humanas como materiales, para dar asistencia y protección a los damnificados, para su respectiva reubicación en zonas que garanticen salubridad e higiene, evitando así la propagación de enfermedades que produzcan epidemias en la población. Las instituciones rectoras, tales como universidades, deberían mantener una comunicación permanentes con entidades extranjeras, generando un intercambio de experiencias sobre desastres, para minimizar los daños causados por sismos. Existen diversas condiciones que pueden presentar las estructuras después de ocurrido un sismo, por tal razón es de suma importancia que investiguen si estas mantienen los requisitos de seguridad y habitabilidad para los cuales fueron diseñadas y construidas. Cuando una estructura dañada se pretende reparar, como primer paso, se deben reconocer los daños existentes en las mismas, dicha actividad se desarrolla en un inspección de emergencia preliminar, la cual consiste básicamente en una revisión ocular de toda la estructura. Con la inspección además se pretende determinar el sistema estructural y como se comporto ante el sismo. Como segundo paso luego de la inspección se debe definir si la estructura requiere que sea demolida o pueda repararse. Actividad que se

realiza a través de una evaluación preliminar, la cual exige a la persona que la realice posea ciertos criterios que le permitan clasificar los daños observados con cierta flexibilidad basada en la experiencia, esto involucra un grupo multidisciplinario: ingenieros mecánicos, eléctricos, especialistas en suelos, arquitectos, estructuristas, etc. Si como resultado de la evaluación preliminar se determina que no es necesario demoler la estructura, es importante definir las medidas de emergencia que garanticen la seguridad, mientras se rehabilite en forma definitiva la estructura, con el objeto de disminuir el peligro de colapso. Entre las medidas que se deben tomar se encuentran: el apuntalamiento de los elementos con lo cual se pretende proporcionar una resistencia provisional a los elementos estructurales. Si se toma la decisión de reparar el edificio, se hace necesaria la recopilación de información mas en detalle de cada uno de los elementos dañados a través de la evaluación definitiva, auxiliándose de fotografías. Es indispensable realizar una investigación a fin de obtener información adicional, entre las cuales podemos mencionar: existencia de planos originales, memoria de cálculos, modificaciones en cuanto a uso, estructuración, estudio de suelos, etc. Con todo esto el ingeniero estructurista tiene todas las herramientas para definir el proceso de reparación mas adecuado. El método que el ingeniero estructurista seleccione debe ser el apropiado de acuerdo a la estructura existente.

SECCION 2.

ASPECTOS IMPORTANTES EN EL DISEÑO DE LAS

ESTRUCTURAS.

2.1. PELIGROSIDAD Y VULNERABILIDAD SÍSMICA.

La probabilidad de pérdidas por sismo depende de dos factores: la peligrosidad y la vulnerabilidad. La peligrosidad o probabilidad de que ocurran movimientos sísmicos en una zona determinada, refleja características de la naturaleza que no se pueden modificar. En cambio, la vulnerabilidad o capacidad de resistencia de las estructuras expuestas a estos movimientos, como facto que refleja la intervención humana, la cual si puede modificarse. La capacidad de una estructura de soportar daños significativos. La capacidad de una estructura de soportar daños significativos permaneciendo estable durante un sismo se puede atribuir por lo general a los factores siguientes: • Resistencia • Ductilidad • Redundancia Entre estos factores, la ductilidad es de particular interés en las normativas modernas para el diseño sísmico.

2.2. SISMO RESISTENCIA.

¿Qué es la amenaza sísmica? Cuando existe la probabilidad de que se presenten sismos de cierta severidad en un lugar y tiempo determinado, se dice que existe amenaza sísmica. El peligro o la amenaza sísmica varían de un lugar a otro. Hay zonas de mayor amenaza sísmica, es decir, zonas o lugares donde se espera que se presenten sismos con mayor frecuencia y con mayor intensidad.

¿Qué es la sismo resistencia? Se dice que una edificación es sismo resistente cuando se diseña y construye con una adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de fuerzas causadas por sismos frecuentes. Aun cuando se diseñe y construya una edificación cumpliendo con todos los requisitos que indican las normas de diseño y construcción sismo resistente, siempre existe la posibilidad de que se presente un sismo aun mas fuertes de los que han sido previstos y que deben ser resistidos por la edificación sin que ocurran colapsos totales o parciales en la edificación. Por esta razón. No existen edificios totalmente sismo resistentes, sin embargo, la sismo resistencia es una propiedad o capacidad que se le provee a la edificación con el fin de proteger la vida y los bienes de las personas que la ocupan. Aunque se presenten daños, en el caso de un sismo muy fuerte, una edificación sismo resistente no colapsara y contribuirá a que no haya perdidas de vida ni perdida total de la propiedad.

Una edificación no sismo resistente es vulnerable, es decir, susceptible o predispuesta a dañarse en forma grave o a colapsar fácilmente en caso de sismo. El sobre costo que significa el sismo resistencia es mínimo si la construcción se realiza correctamente y es totalmente justificado. Dado que significa la seguridad de las personas en caso de sismo y la protección de su patrimonio, que en la mayoría de los casos es la misma edificación.

2.2.1. PRINCIPIOS DE LA SISMORESISTENCIA.

•

Forma regular 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 intente girar en forma desordenada. La falta de uniformidad facilita que en algunas esquinas se presenten intensas concentraciones de fuerza, que son en general difícil de resistir.

•

Bajo peso Entre mas liviana sea la edificación menor será la fuerza que

tendrá que soportar cuando ocurre un sismo. Grandes masas o pesos se mueven con mayor severidad al ser sacudidas por un sismo y, por lo tanto,

la exigencia de la fuerza actuante será mayor sobre los componentes de la edificación. Cuando la cubierta de una edificación es muy pesada, por ejemplo esta se moverá como un péndulo invertido causando esfuerzos y tensiones muy severas en los elementos sobre los cuales esta soportada.

•

Mayor rigidez Es deseable que la estructura se deforme poco cuando se

mueve ante la acción de un sismo. Una estructura flexible o poco sólida al deformarse exageradamente favorece que se presenten daños en paredes o divisiones no estructurales, acabados arquitectónicos e instalaciones que usualmente son elementos frágiles que no soportan mayores distorsiones.

•

Buena estabilidad Las edificaciones deben ser firmes y conservar el equilibrio

cuando son sometidas a las vibraciones de un sismo. Estructuras poco sólidas e inestables se pueden volcar o deslizar en caso de una edificación deficiente. La falta de estabilidad y rigidez favorece que edificaciones vecinas se golpeen en forma perjudicial si no existe suficiente separación entre ellas.

•

Suelo firme y buena cimentación La cimentación deber ser competente para transmitir con

seguridad el peso de la edificación al suelo, También, es deseable que el material del suelo sea duro y resistente. Los suelos blandos amplifican las

ondas sísmicas y facilitan asentamientos nocivos en la cimentación que pueden afectar la estructura y facilitar el daño en caso de sismo.

•

Estructura apropiada Para que una edificación soporte un sismo su estructura

debe ser sólida, simétrica, uniforme, continua o bien conectada. Cambios bruscos de sus dimensiones, de su rigidez, falta de continuidad, una configuración estructural desordenada o voladizos excesivos facilitan la concentración de fuerzas nocivas, torsiones y deformaciones que pueden causar graves daños o el colapso de la edificación.

•

Materiales competentes Los materiales deben ser de buena calidad para garantizar

una adecuada resistencia y capacidad de la estructura para absorber y disipar la energía que el sismo le otorga a la edificación cuando se sacude. Materiales frágiles, pocos resistentes con discontinuidades se rompen fácilmente ante la acción de un terremoto. Muros o paredes de ladrillo o bloque sin refuerzo, sin vigas y columnas son muy peligrosos.

•

Calidad en la construcción Se deben de cumplir los requisitos de calidad y resistencia

de los materiales y acatar las especificaciones de diseño y construcción. La falta de control de calidad en la construcción y la ausencia de supervisión técnica ha sido la causa de daños y colapsos de edificaciones que aparentemente cumplen con otras características o principios de la sismo

resistencia. Los sismos descubren los descuidos y errores que se hayan cometido al construir.

•

Capacidad de disipar energía. Una estructura debe ser capaz de soportar deformaciones

en sus componentes sin que se dañen gravemente o se degrade su resistencia. Cuando una estructura no es dúctil y tenaz se rompe fácilmente al iniciarse su deformación por la acción sísmica. Al degradarse su rigidez y resistencia pierde su estabilidad y puede colapsar súbitamente. Los estribos en las vigas y columnas de concreto deben colocarse muy juntos para darle confinamiento y mayor resistencia al concreto y la armadura longitudinal.

•

Fijación de acabados e instalaciones Los

componentes

no

estructurales

como

acabados

arquitectónicos, fachadas, ventanas e instalaciones deben estar bien adheridos conectados y no deben actuar con la estructura. Si no están bien conectados se desprenderán fácilmente en caso de un sismo. También pueden sufrir un daño si no están suficientemente separados, es decir, si interactúan con la estructura que se deforma lateralmente ante la acción del sismo.

2.3.

ASPECTOS IMPORTANTES DURANTE LA EJECUCION DEL

PROYECTO.

El proceso de construcción de las diferentes estructuras abarca diversas actividades, que de acuerdo a su naturaleza podemos dividirlas en cuatro partes: Comenzando con la elaboración del diseño basado en los conceptos del proyectista, la descripción de esta información usando el lenguaje de los planos y modelos, la preparación del conjunto de materiales y de otros componentes y por ultimo la ejecución. En primer lugar podemos verificar la respuesta de la construcción a las necesidades inmediatas: Funcionamiento, habitabilidad, salubridad y otros. En segundo lugar tenemos la respuesta a las solicitaciones accidentales ya que las construcciones deben mantener su forma y condiciones a lo largo del tiempo. En países como el nuestro la frecuente actividad sísmica, ha demostrado la necesidad de mejorar el proceso de diseño y ejecución de obras, poniendo en evidencia muchas deficiencias y errores que traen como consecuencia mal comportamiento de las estructuras y posteriormente un delicado trabajo de reconstrucción; para lo cual es necesario una adecuada evaluación de daños, que a la vez que proporcione los datos necesarios para la reparación forme parte del continuo aprendizaje de prevención de daños en futuros eventos.

Los estudios realizados sobre daños en las estructuras, causados por los últimos sismos, ponen en evidencia deficiencias en los siguientes aspectos: diseño, calidad de los materiales, proceso constructivo y supervisión.

Diseño. Podemos definir el diseño como un proceso creativo mediante el cual se determinan las características de un sistema que cumpla en forma óptica sus objetivos. El diseño estructural tiene como objetivo resistir las fuerzas a las que va a estar sometido, sin colapso o mal comportamiento. Existen en el proceso de diseño tres partes fundamentales: La estructuración, el análisis y el dimensionamiento.

Estructuración. Es la parte del proceso donde se determinan los materiales que van a constituir la estructura, su forma global, arreglo de sus elementos, dimensiones y características mas esenciales.

Análisis. Esta denominación incluye las actividades destinadas a determinar la respuesta de la estructura ante las acciones exteriores; por lo tanto son parte del análisis las siguientes actividades: a-) Modelar la estructura en forma teórica, factible de ser analizada con los procedimientos de calculo disponible.

b-) Determinar las acciones de diseño como son las cargas u otros agentes que introducen esfuerzos en la estructura, mucho de los cuales están descritos por los códigos. c-) Definir los efectos de las acciones de diseño en el modelo, determinando las fuerzas internas (Momento flexionante y de torsión, fuerzas axiales y de cortante) y deformaciones.

Dimensionamiento. Consiste en definir en detalle la estructura y revisar si cumple los requisitos de seguridad adoptados, esta parte implica la elaboración de planos y especificaciones de construcción. Es importante aclarar, que haber distinguido anteriormente las partes que constituyen el proceso de diseño, no significa que éste es un proceso unidireccional, ya que es necesario un proceso iterario que implica pasar varias veces por cada etapa, a medida que el proceso evoluciona. Esta última condición debe estar enmarcada, bajo un control, de tal manera que la organizaron de diseño siga procesos establecidos y documentados, elaborando correctamente los detalles, de manera que personas calificadas puedan entender y revisar su trabajo. Los responsables del diseño deben ponerse en contacto con las distintas disciplinas del proyecto, para deslindar las responsabilidades de cada uno.

Proceso constructivo. El procedimiento de ejecución de una obra, definido de una forma simple consiste en la elaboración física de la estructura, de tal forma que refleje las propiedades, características y disposiciones definidas durante su diseño. De acuerdo a esta definición, podría pensarse que es durante el diseño cuando se resuelven todos los problemas que la obra afrontara durante su vida útil, incluyendo la etapa de ejecución; sin embargo, los eventos accidentales (sismos) han dejado como lección, que descuidos en el proceso constructivo, han sido causa de fallas, malos comportamientos y hasta el colapso de las estructuras. El proceso constructivo debe poner atención en actividades, tale como: Preparación y limpieza de las superficies de cimentación, juntas de construcción, colocación correcta del acero de refuerzo y de otros elementos ahogados y dimensiones.

2.4.

CAUSAS

MÁS

COMUNES

QUE

CONDUCEN

A

UN

MAL

COMPORTAMIENTO EN LAS ESTRUCTURAS.

Calidad del diseño. De lo antes expuesto podemos extraer las causas que conducen a un mal diseño, como lo son: a-) Elección inadecuada de los materiales. b-) Dimensionamiento deficiente. c-) Consideración inadecuada de elementos no estructurales. d-) Errores de los cálculos.

e-) Mala estimación de las cargas actuantes. f-) Elección incompleta de las condiciones de carga. g-) El desconocimiento del encargado del diseño, de aspectos constructivos. Es recomendable que un diseñador haya tenido experiencias como constructor y supervisor de obras. h-) Adopción de configuración irregular tanto en planta como en elevación y una inadecuada distribución de masas y rigideces. i-) Deficiencia en la elaboración de detalles constructivos, especificaciones técnicas, manual de supervisión, etc.

Calidad de los materiales.

Al elaborar un proyecto de construcción de una estructura, debe reconocerse que éste tiene que pasar por etapas importantes, una de las que requiere mayor prioridad es la obtención de materiales que cumplan con los requisitos establecidos por las normas. Por lo tanto deben establecerse controles para los materiales que constituyen el concreto y para otros materiales integrales de la estructura, para asegurar que los materiales se ajusten a los requisitos del proyecto de construcción. Los controles establecidos pueden incluir, una inspección al recibir los materiales, almacenamiento, manejo y evaluación de los mismos. El control de calidad tiene por objeto verificar que los requisitos especificados para cierto producto, se cumplan dentro de las tolerancias previamente establecidas.

Para estructuras de concreto es necesario controlar tanto la calidad de los materiales como la ejecución de la obra, especialmente en lo que se refiere a dimensiones, recubrimiento, detalles del refuerzo, etc. Para comprobar que lo especificado se cumpla, es necesario llevar a cabo muestreo representativo. Estas muestras se someten a ensayos y medición, y los resultados deben analizarse estadísticamente. El decir, qué requisitos debe reunir una muestra para que sea representativa, es un problema complejo que depende de la variabilidad del producto y de las condiciones de fabricación. Antes de emplearse los materiales, deben plantearse controles de calidad de los materiales que permitan determinar si estos cumplen con los requisitos establecidos. Deben efectuarse pruebas específicas de campo como también informes de fábricas. El propósito de estas pruebas, es de proporcionar datos confiables al evaluarse la estructura. Los materiales ensayados con más frecuencia son el concreto y el acero. En el concreto la prueba mas utilizada en nuestro medio es el control de consistencia del concreto o prueba de revenimiento, esta prueba se realiza en el campo, para evaluar la resistencia de concreto, se realiza en el laboratorio la prueba a la compresión. Si se obtuvieran resultados bajos en la resistencia, Para el control del acero la prueba mas utilizada es la de tensión. Todas estas pruebas están normadas por la ASTM. En el diseño es necesario especificar de alguna forma la calidad de los materiales utilizados en la construcción.

Calidad del proceso constructivo. Para asegurar la calidad en el proceso de construcción, es necesario poner atención en las siguientes actividades. •

La elaboración de elementos horizontales y verticales pudiendo quedar

desnivelados

o

desplomados,

respectivamente,

o

con

dimensiones fuera de tolerancia. •

En cuanto al equipo, maquinaria y herramientas: Mal calibrados, incumplimiento de tolerancias.

•

Incumplimiento de especificaciones, defectos de compactación, colocación y curado del concreto, mala colocación del refuerzo, retiro prematuro e inadecuado de los moldes.

•

Falta de limpieza o tratamiento adecuado (picado) en las juntas de colado.

2.5. SISTEMAS ESTRUCTURALES.

De acuerdo a la NORMA TECNICA PARA DISEÑO POR SISMO DE LA REPUBLICA DE EL SALVADOR que considera las características estructurales de las edificaciones se hace la siguiente clasificación de sistemas estructurales de resistencia sísmica. Sistema A. Estructura formada por marcos no arriostrados, los cuales resisten primordialmente por acción flexionante de sus miembros, la totalidad de las cargas gravitacionales y laterales. Sistema B.

Estructura formada por marcos no arriostrados que soportan esencialmente las cargas gravitacionales y por paredes enmarcadas o marcos arriostrados que resisten la totalidad de las cargas laterales. Sistema C. Estructura formada por marcos no arriostrados y por paredes enmarcadas o marcos arriostrados. Todos lo componentes de la estructura resisten la totalidad de las cargas verticales y horizontales, con la excepción de lo indicado en. Los componentes se diseñaran para resistir las fuerzas laterales, en proporción a sus rigideces relativas y de acuerdo a un análisis de interacción. En todo caso, los marcos no arriostrados deben diseñarse para resistir al menos el 25% de las fuerzas laterales calculadas para la estructura. Sistema D. Estructura en la cual la resistencia a cargas gravitacionales es proporcionada esencialmente por paredes o marcos arriostrados que resisten también la totalidad de las cargas laterales. Sistema E. Estructura cuyos elementos resistentes a cargas laterales en la dirección de análisis, sean aislados o deban considerarse como tal. Otros sistemas. En estos casos debe demostrarse mediante datos técnicos y ensayos que establezcan las características dinámicas, que su resistencia a fuerzas laterales y capacidad de absorción de energía son equivalentes a las de alguno de los sistemas aquí definidos.

2.6. ZONAS CRÍTICAS EN LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES.

En los diferentes sistemas estructurales; su comportamiento ante cargas es variado. Produciéndose zonas de mayor concentración de esfuerzos, volviendo puntos vulnerables en el sistema.

2.6.1. ZONAS CRITICAS EN MARCOS RIGIDOS.

En el sistema de marco rígido, los elementos de concreto reforzado sujetos a cargas gravitacionales producen las siguientes zonas críticas: a) Las columnas exteriores se ven sometidas a mayores solicitaciones de flexión con mas importancia en los primeros entrepisos, dándose este mismo problema en columnas interiores en el ultimo entrepiso ver fig. 2.1 En vigas en los apoyos interiores son más solicitadas a momentos negativos, comparadas a los apoyos exteriores, debido a la continuidad de los claros ver fig. 2.1.

CARGA GRAVITACIONAL Wu

Wu

Fig.2.1

En marcos rígidos, las zonas críticas debido a cargas laterales son las siguientes: a) En columnas interiores con la misma rigidez absorben mayor fuerza cortante, generando zonas criticas en los primeros entrepisos. Ver fig. 2.2 b) En vigas en los apoyos exteriores los momentos generados son mayores ante cargas laterales. Ver fig. 2.2

FUERZA LATERAL

FUERZAS

WU

Wu

Fig. 2.2 Al considerar las distribución de marcos es evidente que debido a la excentricidad entre los centros de rigidez y cortante, los brazos de momentos son mayores en los marcos perimetrales por lo que están sometidos a fuerzas mayores por efecto de torsión. Ver fig. 2.3.

Fig. 2.3

2.6.2. ZONAS CRÍTICAS EN SISTEMAS DE PAREDES.

El comportamiento y sus características son diferentes a los otros sistemas, estando expuesto a las fuerzas cortantes en paredes largas y por la flexión en paredes cortas. En paredes donde se introducen aberturas generan zonas críticas. Ver Fig. 2.4.

Agrietamiento en muros de cortante en las esquinas de las aberturas.

DEFLEXION Y AGRETAMIENTO

Fig. 2.4

2.6.3. ZONAS CRÍTICAS EN SISTEMA MARCO-PARED.

Con frecuencia los muros de rigidez están acoplados a marcos o a otros muros, un caso particular podría ser dos muros ligados entre si por una hilera de vigas. Es en este momento cuando las cargas laterales generan en las vigas de enlaces fuerzas cortantes y momentos flexionantes altos; originando zonas criticas en estos puntos. El modo clásico de falla de las vigas de acoplamiento debidas a sismo es el de tensión diagonal. Ver. Fig. 2.5

Fig.2.5

2.7. CONFIGURACION ESTRUCTURAL.

La

configuración del edificio puede

afectar notoriamente

el

comportamiento de la estructura durante un temblor fuerte, y por lo tanto ser posible causa de falla. La configuración se puede dividir en dos aspectos: Configuración vertical y configuración en planta. Las disposiciones de diseño planteadas en los reglamentos se derivan principalmente para edificios de configuración regular. Sismos anteriores han demostrado que los edificios irregulares sufren más daños que los edificios aproximadamente simétricos. Esta situación se presenta inclusive con un buen diseño y construcción.

2.7.1. CONFIGURACIÓN EN PLANTA.

Un edificio que tenga planta cuadrada, circular o rectangular se puede considerar como regular. El tamaño de los voladizos y longitudes excesivas en caso de edificios rectangulares, va a determinar si es regular o irregular. Edificios en forma de cruz se comportan de una manera diferente que los rectangulares debido a que las alas producen fuerzas locales mayores que las que se obtendrían al aplicar las disposiciones de los reglamentos de una manera directa. Otras configuraciones como las formas en H, que tienen una simetría geométrica se clasifican como irregulares debido a la respuesta de las alas. La distribución de las masas, también es determinante en la definición de irregularidad. Un edificio puede tener una planta simétrica y ser clasificado como irregular debido a la distribución de las masas o de los elementos de resistencia. Los componentes de resistencia vertical pueden estar distribuidos de tal manera que el centroide de masa y de rigidez estén dentro de los limites mencionados en los reglamentos y aun tener problemas debido a la distribución de los cortantes generados por la torsión.

2.7.2. CONFIGURACIÓN VERTICAL.

La sencillez y simetría en elevación son deseables por los mismos motivos que lo son en planta. Además, en elevación es conveniente que no existan cambios bruscos en las dimensiones del edificio, ni en las

distribuciones de masa, rigideces y resistencia, el principal objetivo es que no se produzcan concentraciones de esfuerzos en ciertos pisos que son débiles con respecto a los demás. Los cambios bruscos en elevación hacen también que ciertas partes del edificio se comporten como apéndices, con el riesgo que se produzca el fenómeno de amplificación dinámica de fuerza (resonancia), conocido como efecto de látigo. En cuanto a la relación entre la altura total y la dimensión mínima de la base del edificio, D.J. Dowrick sugiere que esta no pase de 4, con el objeto de poder transmitir adecuadamente los momentos de volteo a los pisos inferiores y a la cimentación y, en particular, de reducir las fuerzas que estos momentos producen en las columnas exteriores de los primeros niveles. Las irregularidades en edificios, tanto en planta como en elevación hacen que cambie la distribución de fuerzas verticales de la distribución que se obtiene al utilizar métodos simplificados como el método de la fuerza horizontal equivalente.

2.7.3. UNIFORMIDAD EN LA DISTRIBUCIÓN DE RESISTENCIA, RIGIDEZ Y DUCTILIDAD.

Hay además algunas reglas de uniformidad que darán a la estructura mejores posibilidades de comportarse bien ante un sismo. Entre ellas están: que los elementos que soportan las cargas verticales (columnas y/o muros) estén distribuidos uniformemente y sean continuos desde la cimentación hasta el ultimo nivel, que en lo posible los claros tengan dimensiones similares; que

las vigas y columnas en el mismo plano y que sus ejes se intercepten; que las columnas y vigas contiguas sean de dimensiones similares. Según la norma técnica para diseño por sismo cada estructura se considerara como regular o irregular de acuerdo a lo siguiente: Estructuras Regulares: Son aquellas que no tienen discontinuidades físicas significativas en su configuración vertical, en planta o en sus sistemas resistentes a fuerzas laterales. Estructuras Irregulares: Son aquellas que tienen discontinuidades físicas significativas en su configuración o en sus sistemas resistentes a fuerzas laterales. Los aspectos de irregularidad incluyen, pero no están limitados a aquellos descritos en las Tablas 5 y 6 de la norma técnica para diseño por sismo.

TABLA 5 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES VERTICALES Definición y Tipo de la irregularidad a) Irregularidad en la Rigidez- Entrepiso Flexible Entrepiso flexible es aquel cuya rigidez lateral es menor que el 70 por ciento de la del entrepiso inmediato superior o menor que el 80 por ciento del promedio de las rigideces de los tres entrepisos superiores.

b) Irregularidad en la Masa Se considera que existe irregularidad cuando la masa efectiva de cualquier piso es mayor que el 150 por ciento de la masa efectiva de un piso consecutivo. No se considera irregularidad en masa cuando el techo sea más liviano que el piso inferior.

c) Irregularidad Geométrica Vertical Se considera que existe irregularidad geométrica vertical cuando la dimensión horizontal del sistema resistente a cargas laterales en cualquier entrepiso es mayor que el 130 por ciento de la de un entrepiso consecutivo. Se eximen de esta consideración las obras pequeñas de un piso que se apoyen sobre el techo

(pent-houses).

d) Discontinuidad en el plano de los elementos verticales resistentes a cargas laterales Se considera que existe esta discontinuidad cuando los elementos resistentes a cargas laterales están desplazados dentro de su plano, una cantidad mayor que la longitud de tales elementos. e) Discontinuidad en la Capacidad – Entrepiso Débil Se considera que un entrepiso es débil cuando su resistencia es menor que el 80 por ciento de la del entrepiso superior. Resistencia de entrepiso es la resistencia total de todos los elementos resistentes a sismo que comparten el cortante de entrepiso en la dirección en consideración.

TABLA 6 IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN PLANTA Definición y Tipo de la irregularidad a) Irregularidad Torsional. Si los diafragmas no son flexibles se considerara que existe irregularidad torsional cuando la máxima deriva de entrepiso, incluyendo la torsión accidental, calculada en un extremo de la estructura transversal a un eje, es mayor que 1.2 veces de la deriva de entrepiso promedio de los dos extremos de la estructura. b) Esquinas Entrantes La configuración en planta de una estructura y su sistema resistente a fuerzas laterales contiene una irregularidad de tipo “esquina entrante” cuando ambas proyecciones de la estructura mas allá de una esquina entrante sean mayores que el 15 por ciento de la dimensión en planta de la dirección en la esquina considerada. c) Discontinuidad del Diafragma. Se consideran discontinuidades en diafragma los cambios abruptos o variaciones en la rigidez, como recortes o aberturas mayores que el 50 por ciento del área bruta de la planta del edificio. Dimensión en planta de la estructura en la dirección considerada d) Desalineamiento fuera de Plano Discontinuidades en la trayectoria de una fuerza lateral, tal como elementos verticales fuera de plano.

e) Sistemas no Paralelos Los elementos verticales resistentes a cargas laterales no son paralelos o no son simétricos con respecto a los ejes principales ortogonales del sistema resistente a fuerzas laterales.

2.7.4. FALLAS DE ESTRUCTURACIÓN.

La mayoría de las fallas ocurridas por un sismo debidas a una estructuración deficiente, son notorias en los casos siguientes: •

Plantas asimétricas o discontinuas.

El edificio se ve afectado por esta deficiencia, generando torsiones excesivas que en algunos casos son incapaces de actuar como diafragma rígido para distribuir las fuerzas horizontales. •

Elevaciones asimétricas o discontinuas.

Uno de los principales problemas es estructuras irregulares en elevación es que generan o amplifican las torsiones, debido a cambios bruscos en el volumen y masa del edificio. •

Cambios en estructuración.

El cambio brusco de una sección, la interrupción de algunos elementos estructurales, reducción en la cantidad de refuerzo longitudinal, dan origen a concentraciones de esfuerzos, ocasionando daños importantes en la estructura.

2.8. TIPOS DE ENTREPISO.

Diafragma Rígido. Se considera que un entrepiso tiene características de diafragma rígido cuando es capaz de transmitir fuerzas de torsión a los elementos resistentes. En este caso, las fuerzas de sismo son distribuidas de acuerdo a las rigideces de dichos elementos. Clasifican como tales los siguientes sistemas: a)

Losas sólidas de concreto reforzado

b)

Losas de concreto reforzado nervadas en una o dos direcciones

c)

Sistema a base de viguetas de concreto prefabricadas o de acero en una dirección, en combinación con losa de concreto reforzada colada en el sitio.

Diafragma flexible Se considera que un sistema de entrepiso es flexible cuando no es capaz de transmitir fuerzas de torsión a los elementos resistentes. La fuerza de sismo se distribuye en este caso de acuerdo a los pesos tributarios.

2.8.1. COMPORTAMIENTO A FLEXOCOMPRESION.

El efecto de flexo compresión es de gran importancia en columnas. Ver fig.2.6 Una columna corta es aquella en que la carga ultima para una excentricidad dada esta solamente gobernada por la resistencia de los materiales y las dimensiones de la sección transversal. Una columna esbelta es aquella en que la carga última produce flexión adicional (pandeo) debido a las deformaciones transversales.

Fig.2.6

Las columnas de concreto se refuerzan mediante acero longitudinal y transversal. Generalmente el refuerzo transversal en forma de estribos (o anillos) y espiral. Las columnas pueden ser de dos tipos:

a)

Columna con estribos (o anillos).

Generalmente de secciones cuadradas, rectangulares o circulares. b)

Columna con espiral.

Generalmente de sección circular, en donde el espaciamiento libre entre hélices de la espiral no debe exceder de 80mm ni ser menor de 250mm. (ACI 318S-05 Cáp. 7.10.4.3). Las columnas con estribos y hélices se comportan casi idénticamente hasta la carga última (Pu). Una vez alcanzada la carga Pu una columna con estribos que no estén espaciados estrechamente falla de inmediato, acompañada de ruptura del concreto y del pandeo de las varillas de acero longitudinal entre los estribos, debido a que la separación entre ellos es generalmente demasiado grande para impedir la falla general del concreto y el pandeo de las varillas. Después de alcanzarse la carga Pu en una columna con hélice, se agrieta o destruye el recubrimiento fuera de la espiral. La capacidad de carga se reduce debido a la perdida del área de concreto, pero generalmente el paso de la hélice de acero es lo suficientemente pequeño para impedir el pandeo de las varillas longitudinales entre las espirales. El comportamiento de una columna reforzada transversalmente por medio de estribos puede ser mejorado configurando adecuadamente el núcleo de concreto, de una manera similar al caso de refuerzo con espiral. Sin embargo, la efectividad de los estribos para confinar el núcleo del concreto, es menor que la del espiral. Estudios experimentales han demostrado que la efectividad puede estar en el orden del 75%.

2.8.2. MODOS DE FALLA.

El elemento sujeto a flexo compresión es semejante al que aparece en la figura donde se indican esquemáticamente el refuerzo usual y una posible configuración de agrietamiento. Generalmente, la carga P se aplica a una excentricidad constante. Esto hace que toda la zona prismática del espécimen este sujeta a una carga axial y a un momento flexionante que crecen en la misma porción, hasta el colapso. Existen dos modos principales de falla de elementos sujetos a flexo compresión: falla en compresión y falla en tensión. El primer caso, la falla se produce por aplastamiento del concreto. El acero de la zona comprimida fluye, en tanto que el del lado opuesto no fluye a tensión. El segundo modo de falla se produce cuando el acero de un lado fluye en tensión, antes de que se produzca el aplastamiento del concreto en el lado opuesto.

Elemento sometido a flexo compresión con agrietamiento típico.

2.8.3. COMPORTAMIENTO A TORSIÓN.

En la mayoría de los miembros monolíticos de concreto reforzado sujetos a torsión, Casi siempre se presenta en combinación con solicitaciones de flexión y fuerza cortante. En muchos casos, los efectos de la torsión son secundarios en comparación con otras solicitaciones, y por esto suelen depreciarse en el diseño. Si los elementos de una estructura como una viga de soporte puede rotar, solo se desarrollan pequeños esfuerzos de torsión. La torsión puede tener importancia en miembros aislados, vigas que soportan marquesinas, Viga de borde de sistema de piso, vigas curvas, marco con vigas fuera del plano. Vigas con muro colocado excéntricamente.

Elementos estructurales sujetos a torsión.

2.8.4. COMPORTAMIENTO A CORTANTE.

La gran mayoría de los miembros estructurales de concreto reforzado no pueden escapar de tener que resistir fuerzas cortantes. Estas fuerzas rara vez actúan por si solas, sino en combinación con flexión, carga axial y quizás torsión. La transmisión de cortante en miembros de concreto reforzado se apoya fuertemente en la resistencia a tensión de acero y compresión del concreto. En consecuencia, no es de sorprender que una falla por cortante por lo general sea no dúctil.

2.8.5. GRIETAS POR CORTANTE.

Ensayos realizados sobre vigas rectangulares sometidas a cargas que producen fuerzas cortantes, muestra que a medida que se incrementa la carga, la fuerza cortante puede originar esfuerzos que excedan la resistencia a tensión del concreto, produciendo grietas inclinadas a una altura aproximada de medio peralte. Estas grietas pueden aparecer súbitamente en puntos donde no existe una grieta a flexión o, muy frecuente, pueden presentarse como una continuación de una grieta en flexión que gradualmente cambia de inclinación.

2.9. TIPOS DE FALLAS POR CORTANTE.

a)

Tensión diagonal. En miembros sujetos a compresión o tensión axial, las grietas

inclinadas se forman a cargas mayores o menores, respectivamente, que la carga que produce el agrietamiento del mismo miembro que falle por flexión. La grieta inclinada puede aparecer súbitamente, sin señal previa, y extenderse inmediatamente hasta causar el colapso de la pieza. Ver fig.2.7

Fig. 2.7

b)

Compresión por cortante. Puede suceder que el agrietamiento inclinado se desarrolle

gradualmente y que el colapso de la pieza se produzca finalmente por aplastamiento de la zona de compresión en el extremo de la grieta inclinada. En este tipo de falla el elemento puede soportar cargas mayores que la que produce el agrietamiento inclinado, lo que ofrece una advertencia antes del colapso. Ver Fig. 2.8

Fig. 2.8

c)

Adherencia por cortante. Este tipo se caracteriza porque la resistencia se alcanza cuando se

presentan extensos agrietamientos longitudinales al nivel del acero de tensión, simultáneos con un aplastamiento ligero en la zona de compresión. Ver Fig. 2.9

Fig. 2.9

Es importante tener en cuenta que para el refuerzo transversal sea realmente efectivo, se debe colocar a espaciamientos tales, a lo largo del eje de la pieza, para que cualquier grieta inclinada sea cruzada cuando al menos por una barra de refuerzo. Los efectos de las variables estudiadas se expresan por medio de formulas sencillas con ciertas limitaciones y restricciones (ACI 318S-05 Cáp. 11)

2.10. COMPORTAMIENTO A FLEXIÓN. 2.10.1. COMPORTAMIENTO Y MODOS DE FALLAS EN VIGAS SUJETAS A FLEXIÓN.

En vigas sometidas a flexión, al comenzar a cargar el elemento, el comportamiento de la pieza es totalmente elástico y toda la sección contribuye a resistir el momento exterior. Ver fig. 3.9. Cuando la tensión en la fibra mas esforzada de alguna sección, exceda la resistencia del concreto a la tensión, comienza a aparecer grietas. A medida que se incrementa la carga, estas grietas aumentan en número, en longitud y abertura. En las secciones agrietadas, el acero toma prácticamente la tensión, el esfuerzo en el acero aumenta y la zona de compresión se ve reducida.

Fig.3.9

Tipos de fallas. a) Falla por tensión Según la cantidad de acero longitudinal con que esta reforzada la pieza, éste puede fluir antes que suceda el aplastamiento del concreto en la zona a compresión. Cuando esto sucede el comportamiento del elemento es dúctil; es decir, se producen deflexiones considerables antes del cópalos final. A las secciones que fallan en esta forma se les denomina sobreforzadas. Ver Fig. 2.10

Fig. 2.10

c)

Falla por compresión. Si la cantidad de acero longitudinal de tensión es grande, este no

fluye pues primero ocurre el aplastamiento del concreto. Se dice entonces que el elemento es sobreforzado, lo que produce una falla frágil ya que aunque la sección tenga acero longitudinal en la zona de compresión, este pandea súbitamente sin la presencia del concreto. Ver fig. 2.11

Fig. 2.11

d)

Falla balanceada. Puede suceder que el elemento alcance su aplastamiento en el

concreto precisamente cuando el acero empieza a fluir. En este caso se dice que el elemento es balanceado .Ver Fig. 2.12

Fig. 2.12

2.11.

REQUISITOS MÍNIMOS DE DETALLADO EN ELEMENTOS DE

CONCRETO REFORZADO.

En muchos de los cursos impartidos sobre comportamiento y diseño de miembros de concreto reforzado, se ha hecho mucho énfasis en los cálculos de la resistencia de sus secciones, mediante ecuaciones de equilibrio y deformaciones afectadas por factores de seguridad; si embargo esto no es suficiente, ya que la única manera de lograr comportamiento satisfactorio y resistencia adecuada es mediante la interacción eficiente del concreto y el acero, lo que se logra por medio de un detallado hábil. El objetivo de esta sección es ilustrar, proporcionando algunos requerimientos típicos, con la finalidad de hacer notar que la buena practica en el detallado conduce a un mejor comportamiento estructural. Algunos de los criterios generales para lograr estructuras de comportamiento adecuado son los siguientes: a)

Los armados deben ser sencillos.

Los detallados complicados pueden resultar contraproducentes por el incremento en el costo de mano de obra y supervisión.

b)

No debe haber congestionamiento del refuerzo.

Si la cantidad de acero es excesiva las separaciones dificultan el colado del concreto produciéndose vacíos conocidos como colmenas y segregación. c)

El refuerzo debe tener recubrimiento adecuado.

El recubrimiento protege al acero de dos agentes: la corrosión y el fuego. d)

Las varillas deben estar ancladas.

Se debe vigilar que siempre exista longitud de anclaje suficiente para desarrollar el esfuerzo de fluencia. e)

Las estructuras deben tener un comportamiento dúctil.

Esto se logra limitando los porcentajes de refuerzo a flexión y cuidando los detalles de anclaje de varillas y del refuerzo transversal por cortante. El detallado del refuerzo con longitudes de anclajes y traslapes amplios, sin corte y dobleces en las varillas, y con estribos a separaciones adecuadas permitirá obtener estructuras dúctiles.

2.11.1. VIGAS

Acero de flexión mínima. El porcentaje de refuerzo de tensión debe ser tal que la resistencia de la viga sea aproximadamente 1.5 veces mayor que la resistencia de una viga de las mismas dimensiones pero sin refuerzo. También es necesario colocar por lo menos dos varillas en las esquinas para poder armar estribos. El ACI 318S-05 específica que el As proporcionado no debe ser menor que el obtenido por medio de: As min = √f’c

(b d) 4 fy

Pero no menor a 1.4bd/fy

2.11.2. CORTE DE VARILLAS.

Se recomienda que las varillas se prolonguen cierta distancia, generalmente igual o mayor que el peralte de la vigas mas allá de la sección donde se pueden cortar teóricamente y además, debido que el corte de varillas produce tendencia al agrietamiento en vigas y disminuyen la tendencia a tensión diagonal. También se recomienda prolongar una parte del refuerzo positivo hasta penetrar en los apoyos. En vigas continuas debe prolongarse una parte de las varillas del refuerzo positivo mas allá del punto de inflexión, de preferencia prolongar algunas a todo lo largo de la viga para cubrir posibles inversiones de esfuerzos producidos por sismos. Ver ACI 318S-05 Cáp. 7.6.6.4 (Limites del espaciamiento del refuerzo).

2.11.3. DOBLADO DE VARILLAS.

La practica de doblar las varillas generalmente hasta la cara opuesta del elemento tiene la ventaja que la varilla queda anclada en una zona de compresión. Este procedimiento es exigido, aunque el procedimiento de construcción es un poco más complicado que el cortar las varillas. Ver ACI 318S-05 Cáp. 12.11 (Desarrollo del refuerzo para momento positivo).

2.11.4. SEPARACIÓN DE VARILLAS.

Las varillas deben de estar separadas en dirección transversal una cantidad suficiente para permitir que pasen libremente las partículas mayores del agregado grueso, de manera que todas las varillas queden rodeadas de concreto. Cuando el porcentaje de acero requerido es grande, pueden agruparse en forma de paquetes ACI 318S-05 Cáp. 7.6 (Limites del espaciamiento del refuerzo).

2.11.5. TRASLAPES Y EMPALMES.

Debido a que en muy pocas ocasiones se puede lograr que todas las varillas de refuerzo sean de una sola pieza se hace necesario traslapar o empalmar las varillas. Conviene evitar que los traslapes o empalmes se hagan en zonas a que estas trabajen a esfuerzos máximos o que queden varias de ellas en secciones cercanas. ACI 318S-05 Cáp. 12.14 (Empalme del refuerzo, generalidades).

2.11.6. ESTRIBOS.

Los estribos son anillos cerrados que absorben las fuerzas cortantes que el concreto no es capaz de resistir y que además tiene la función de confinar el núcleo del elemento y dar apoyo lateral al refuerzo longitudinal. Debido que es esencial que el estribo desarrolle el esfuerzo de fluencia, es recomendable el empleo de ganchos anclado en el núcleo del concreto. ACI

318S-05 Cáp. .11.5 (Resistencia al cortante proporcionada por el refuerzo de cortante).

2.11.7. COLUMNAS.

Acero mínimo. En los reglamentos de construcción suelen especificarse porcentajes mínimos del orden 1%. También se recomienda usar por lo menos una varilla en cada esquina de columna no circular y un mínimo de 6 varillas en columnas circulares. Ver ACI 318S-05 10.9 (Limites del refuerzo de elementos a compresión)

Refuerzo máximo. Pocas veces puede colocarse esta cantidad de refuerzo por restricción del orden constructivo. Cuando es necesario colocar paquetes se recomienda no cortar las varillas de un haz a la misma sección. Los haces evitan el congestionamiento de refuerzo pero obligan especial cuidado en los detalles de empalmes y dobleces.

2.12. DETALLES EN LOS CAMBIOS DE SECCIÓN.

Es frecuente que se cambie las secciones de las columnas al pasar de un piso a otro de una estructura. En estos casos las varillas deben doblarse en forma gradual, para evitar componentes desfavorables de esfuerzo. En estas zonas de cambio debe colocarse estribos en cantidad suficiente para

resistir las componentes horizontales de la fuerza que actúa en las varillas longitudinales de la columna. Ver ACI 318S-05 SEC. 7.8.1 (Detalles especiales de refuerzo para columnas).

2.12.1. REFUERZO TRANSVERSAL.

El refuerzo transversal puede consistir en hélices o estribos. En el caso de hélices estos deben anclarse a sus extremos mediante vuelta y media. En el caso de estribos, estos deben colocarse de tal manera que restrinjan el pandeo lateral de las varillas longitudinales, se recomienda también que todas las varillas de esquinas y cada varilla alternada estén restringidas por el doblez de un estribo. Cuando las varillas estén colocadas en la periferia de un círculo, se puede usar estribo circular. La separación de estribos esta restringida por requisitos de fuerza cortante o por recomendaciones del reglamento. La separación máxima de estribos debe conservarse en la intersección de la columna con elementos de sistema de piso. Los reglamentos recomiendan diámetros mínimos de estribos, de acuerdo con el tamaño de varillas longitudinales o paquete que restrinjan. Ver ACI 318S-05 Cáp. 7.10.5. (Estribos).

2.12.2. LOSAS.

Acero mínimo. Las losas deben tener una cantidad mínima de acero para que estén debidamente reforzadas contra flexión y agrietamiento producido por

contracción y temperatura. Este porcentaje de refuerzo deber ser por lo menos 0.2% de la sección total de concreto. Ver ACI 318S-05 Cáp. 7.12 (Refuerzo de retracción y temperatura).

2.12.3. INTERSECCIÓN DE VIGA-COLUMNA.

En intersección de vigas y columna sujetas a cargas alternantes de sismo se ha encontrado que es necesario colocar refuerzo especial en dichas intersecciones. Dicho refuerzo consiste en estribos o hélices que confinan al concreto y que resisten las fuerzas cortantes que se desarrollan en ellas. Se ha observado que las intersecciones de vigas con columna de esquinas son las que requieren mayor refuerzo de confinamiento. En las intersecciones interiores las vigas perpendiculares a la columna contenida en el plano considerado, proporcionan cierto grado de confinamiento al concreto, por lo que su comportamiento es más favorable. Ver ACI 318S-05 Cáp. 7.9 (Conexiones).