Fundamentos de la Respuesta Sísmica y Daños Estructurales en Edificaciones
Conceptos Fundamentales de la Acción Sísmica
Definición de Sismo y Tipos de Vibración
- Sismo: Se manifiesta por vibraciones en cualquier sentido y se traduce en un empuje horizontal por plantas. Las vibraciones verticales pueden producir trepidaciones.
- Las vibraciones verticales son conocidas como terremotos burbujeantes.
Efecto de la Proximidad al Epicentro
- Si el edificio está cerca del epicentro, sufre vibraciones verticales y horizontales.
- Si está lejos del epicentro, las vibraciones son casi en su totalidad horizontales.
Resonancia o Sincronismo
Ocurre cuando el periodo de vibración de un edificio coincide con el movimiento del sismo. Es más probable que se produzca la resonancia en un sismo de menor intensidad, pero de larga duración.
Impacto de la Acción Sísmica en la Estructura
¿De qué forma afecta la acción sísmica?
La acción sísmica impone cargas y esfuerzos adicionales que modifican el diseño estructural:
- Aumenta la cuantía de la armadura superior en vigas y losas a causa del momento.
- Aumenta el cortante en elementos horizontales y verticales.
- Incrementa el momento, cortante y axial en pilares.
- Aumenta las cargas en la cimentación.
Tipos de Daños Estructurales Comunes
Daños en Elementos Verticales (Pilares y Muros)
- Punzonamiento: Produce una rotura de la placa alrededor del pilar donde se apoya.
- Agrietamiento inclinado (Fisuras en cruz): Ocurre por efecto de la inversión de esfuerzos, sobre todo en estructuras que sufren asentamientos diferenciales.
- Asentamiento diferencial: Cuando solo falla una parte de la base de fundación.
- Desprendimiento de hormigón.
- Pandeo del acero (de la armadura).
Daños en Elementos Horizontales (Vigas y Losas)
- Agrietamiento inclinado de las vigas: Generalmente en sus extremos a causa de la tensión diagonal.
- Aparecen fisuras en cruz como consecuencia de la inversión de esfuerzos.
- Desprendimiento del hormigón.
- La armadura que se opone al cortante es la armadura de los estribos.
Fenómenos Adicionales y Requisitos de Diseño
Fenómeno del Aplauso (Golpeteo Sísmico)
Ocurre cuando los edificios están juntos y la diferencia de altura entre estos genera que el edificio más alto sufra aplastamiento de las plantas intermedias debido al impacto lateral.
Exigencias de Comportamiento para Edificios Sismorresistentes
El diseño estructural debe garantizar las siguientes capacidades:
- El diseño debe asegurar una capacidad resistente adecuada.
- El diseño debe asegurar la imposibilidad de volcamiento.
- El diseño debe asegurar la funcionalidad (limitación de daños).
- El diseño debe asegurar la durabilidad.