Daños en edificación debidos a terremotos

6. DISEÑO Y PRESCRIPCIONES CONSTRUCTIVAS EN ZONAS SISMICAS

El estado actual de la sismología no permite aún predecir cuándoocurrirá un terremoto, pero si se sabe que esto seguirá ocurriendo y se conocen cuálesson las zonas de nuestra región más peligrosas sísmicamente. Lo que si podemos esmitigar sus efectos con construcciones adecuadas, medidas preventivas y actuacionesprudentes y protectoras.

Consecuentemente, es necesario tomar conciencia de la peligrosidad delos terremotos y prever un conjunto de medidas para prevenir sus efectos destructores.

Está comprobado que la aplicación de medidas de prevención yautoprotección disminuye significativamente los daños. Por esta razón resulta obligadodar a conocer una serie de recomendaciones encaminadas a la reducción de daños apersonas y construcciones.

6.1. PRINCIPIOS URBANISTICOS

1. La topografía desempeña un papel muy importante a la hora deconsiderar el emplazamiento de una obra en zonas sísmicas ya que, según lascaracterísticas de cada zona, las ondas sísmicas variaran su comportamiento. Esto esespecialmente importante cuando existen materiales sueltos o de baja coherencia yextremadamente peligroso cuando concurren los tres factores siguientes: gradientetopográfico alto, materiales inconsolidados y alto contenido en agua.

En las cuencas sedimentarias se producen fenómenos de amplificación,incrementándose la amplitud y la duración del movimiento.

Cuando la onda sísmica incide en una zona con sedimentos confinados seproduce amplificación para unas frecuencias determinadas que coinciden con los modospropios de vibración de esa estructura sedimentaria. Este mismo fenómeno se producecuando la onda sísmica incide en una edificación.

2. No deben considerarse como solares edificables aquellos que:

• Por tener subsuelo heterogéneo pueden inducir aceleraciones diferenciales entre distintos puntos de la cimentación del edificio.
• Se encuentren próximos o sobre grandes fallas naturales.
• Se encuentren próximos o sobre grandes taludes naturales o artificiales.

3. La densidad de población en las zonas urbanas sísmicas debe ser lomás baja posible, con amplios espacios próximos accesibles sin que los atraviesen víasde circulación rodada, que permitan refugiarse en caso de producirse un terremoto.

4. El desarrollo de núcleos urbanos en régimen de medianería deberealizarse a partir de construcciones absolutamente homogéneas en sistema constructivo,en altura y en uso.

6.2. PRINCIPIOS DE DISEÑO Y CONSTRUCTIVOS

Los criterios de diseño sísmico adoptados por la mayoría de losreglamentos de los países que tienen problemas sísmicos establecen la necesidad dediseñar las estructuras para resistir sin daños seismos de baja intensidad, deocurrencia relativamente frecuente, prevenir daños estructurales y minimizar daños noestructurales que pudieran ocurrir en sacudidas de intensidad media y evitar el colapso odaños serios en caso de fuertes sacudidas, pero de probabilidad de ocurrir muy baja.

A continuación se hace una relación de recomendaciones elementalespara conseguir un mejor comportamiento sísmico.

1. Poco peso.

Se recomienda que las estructuras sean ligeras pues las fuerzas debidasa un terremoto surgen como consecuencia de la inercia de las masas al desplazarse, por loque cuanto menos pesen, menores serán los efectos de los terremotos sobre ellas.

2. Sencillez, simetría y regularidad tanto en planta como enelevación

Como quiera que la respuesta de las sacudidas sísmicas es debida a lainercia de las masas que están distribuidas en el edificio, conviene que el diseño deledificio sea sencillo para que los modelos matemáticos sean realistas, pues unaestructura compleja, mezclando distintos tipos de sistemas estructurales y materiales, noes fácil de calcular; además, el diseño de la plana a de ser simétrico para reducirlos efectos de torsión, por lo que se debe evitar las plantas en forma de L, T, C ytriangulares, aunque estas disposiciones sean favorables para soportar el empuje delviento.

En construcciones de planta simétrica, la distribución de masainfluye en el cálculo por su situación en altura. Es recomendable prever en este casouna distribución lo más regular posible y evitar grandes masas en la parte alta de laconstrucción. Desde este punto de vista la ubicación de piscinas en las terrazas, es muypoco recomendable.

3. Plantas poco alargadas.

Evitar que sea muy alargadas ni en planta ni en la altura; en plantapara reducir la posibilidad de que el movimiento de un extremo del edificio sea diferenteal del otro extremo, lo que causaría efectos no previstos; en elevación para reducir losefectos de volteo que encarecen considerablemente las cimentaciones.

4. Uniformidad en la distribución de resistencia.

Se debe evitar los cambios de sección en elevación, pues los cambiosbruscos en masa o rigidez propician ampliaciones dinámicas importantes, que suelenprovocar daños graves al producirse una respuesta incontrolada de la estructura.

5. Hiperestaticidad y líneas escalonadas de defensa estructural.

Cuanto mayor hiperestaticidad tiene una estructura, mayor es el númerode secciones estructurales que deben fallar antes de que la estructura colapse; así mismosi se proyecta que haya elementos que fallen antes que otros se puede dar la posibilidadde evitar daños grandes a toda la estructura (líneas escalonadas de defensa). Estoselementos deben colocarse adecuadamente para que su reparación sea sencilla.

6. Formación de articulaciones plásticas en elementos horizontalesantes que los verticales.

La influencia de la rigidez en la respuesta a los terremotos esevidente. Si suponemos una construcción que responda a las características de sólidorígido, unida rígidamente al terreno, la construcción seguirá el movimiento del suelo,sin atenuación alguna. Si, por el contrario, la construcción tiene cierta flexibilidad,la deformación absorbe cierta energía, que disipa, lo que trae como consecuencia lareducción de los esfuerzos que debe soportar.

Se debe buscar un tipo de estructura a base de pilares fuertes y vigasdébiles para proporcionar la formación de articulaciones plásticas en las vigas alexcederse la resistencia suministrada. Al procederse así se logran mecanismos que puedenevitar más fácilmente el colapso de la estructura, pues la demanda de ductilidad localen las vigas de todas las plantas, reparte mejor los efectos del seismo que cuando lademanda de ductilidad se concentra en los pilares de un solo piso. Por otra parte elcomportamiento dúctil de elementos estructurales sujetos a flexión pura, como es el casode las vigas, es mucho mejor que el de elementos sujetos a flexocompresión, que es elcaso de los pilares.

7. Propiedades dinámicas adecuadas al terreno en que se sentara laestructura.

En suelos firmes se comportan mejor las estructuras flexibles y ensuelos blandos las estructuras rígidas. Se trata de evitar la posible resonancia porcoincidencia de las propiedades dinámicas de la estructura y el suelo.

8. Congruencia entre lo proyectado y lo construido.

Las soluciones constructivas con que se ejecuta un proyecto debencumplir con los fines para las que fueron proyectadas. Por ejemplo:

Los nudos sólo deben coaccionar los movimientos previstos en elcálculo de la estructura. Una mala ejecución puede convertir una articulación en unempotramiento y viceversa.

Una estructura se proyecta para que se deforme de una maneradeterminada. Muros de fábrica no estructurales, con una rigidez bastante alta, puedenimpedir en parte dicha deformación introduciendo tensiones adicionales no previstas en elcálculo, que suelen causar graves daños.

El fenómeno denominado "piso blando": edificio de viviendaso oficinas con plantas inferiores libres para estacionamiento o comercio pueden sufrircolapso parcial debido a la distribución irregular de elementos no estructurales enelevación.

Un caso particular de lo anterior es el de "pilar corto" opilares cuya formación se ve restringida por la existencia de muros colindantes (bien defábrica o de hormigón armado), como por ejemplo los semisótanos.

Las sobrecargas de los edificios son muy peligrosas. Un edificiodiseñado para resistir el efecto combinado de cargas verticales y cargas de sismo puedesoportar sin problemas sobrecargas verticales mientras no tiemble; pero si existesobrecarga en el momento de un terremoto, los efectos de este serán doblemente aplicado.

9. Separación entre edificios.

Cuando ésta es insuficiente se puede producir golpeó entre ambos(efecto aplauso) debido a la diferencia de fases en la oscilación de cada uno de ellos.

6.3 ¿QUÉ SE ESPERA DE UNA CONSTRUCCION SISMORRE-SISTENTE?

Al realizar una estructura sismorresistente, lo que se pretende enprimer lugar, es evitar la pérdida de vidas humanas y disminuir los daños económicosque puedan sufrir las edificaciones. Este es el objetivo principal y por lo tanto, sepermite el daño estructural para terremotos de cierta importancia, pero no porque lanormativa sea permisiva, sino porque esos daños no son fáciles de evitar. En sismos demediana importancia, no deben esperarse daños estructurales, aunque si de elementos noestructurales como cerramientos, por incompatibilidad de deformaciones. En sismosimportantes (destructores), el objetivo es permitir la evacuación de las personas que seencuentren en su interior, sin que el edificio se colapse, a pesar de que los dañossufridos por la estructura, puedan obligar a una posterior demolición de la misma.