Catálogo para reducir el riesgo de daño a componentes no estructurales durante sismos

Los elementos no estructurales son aquellos que están unidos o alojados en un edificio o sistema de construcción, pero no forman parte del sistema estructural de carga principal del edificio. (Mondal G y Jain SK 2005).

Aunque no forman parte del sistema estructural principal, también pueden estar sujetos a esfuerzos sísmicos significativos y depender de sus propias características estructurales para resistir tales esfuerzos. En general, los elementos no estructurales se pueden clasificar en tres categorías principales, una son los elementos arquitectónicos, como paredes interiores y exteriores, ventanas, techos, etc., otra es el equipo mecánico y eléctrico y la última es el contenido del edificio. (Villaverde 2006).

A continuación se describirán los daños que comúnmente ocurren en estos componentes, junto con las medidas de mitigación recomendadas.

Paredes interiores y exteriores en bloques o ladrillos

Villaverde (2006) indica que el daño a los componentes arquitectónicos se debe principalmente a su débil resistencia o anclaje inadecuado, recomendando la aplicación de estrategias de aislamiento o carga. En la estrategia de aislamiento, los elementos están lo suficientemente alejados de la estructura para que la deformación de la estructura no produzca tensiones significativas en los elementos arquitectónicos, mientras que en la estrategia de carga, los elementos están diseñados para soportar las tensiones y deformaciones necesarias.

Es normal que las paredes estén bien aisladas o totalmente integradas, pero aún no existe un método definido de aislamiento adecuado, por lo que el objetivo de este estudio es presentar recomendaciones en línea con estudios realizados en otros países. similar en caso de sismo, en todos los lugares, con: aplastamiento en el centro (ver figura 4.5), en los ángulos (figura 4.6), falla por deslizamiento (figura 4.7) o fisuración diagonal, (figura 4.8).

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Figura 4.5: Fallas típicas de mampostería por aplastamiento en el centro. fuente velasco 2018

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Figura 4.6: Fallas típicas de mampostería por aplastamiento en las esquinas. fuente velasco 2018

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Figura 4.7: Fallas típicas de deslizamiento de mampostería. fuente velasco 2018

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Figura 4.8: Fallas típicas de mampostería por grietas diagonales. fuente velasco 2018

A pesar de ser componentes no estructurales, los muros pueden interactuar con el sistema estructural durante un sismo y alterar significativamente el comportamiento de la estructura de tal manera que cuando el muro no «llena» completamente el marco estructural, se produce un llamado corto o Suele presentarse afectación cautiva. columna, (ver figuras 4.9 a, b), lo que provoca daños en el sistema estructural.

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Figura 4.9a: Daño a la columna estructural («columna corta o cautiva»). Fuente: Introducción a la protección sísmica de elementos no estructurales en edificios

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Figura 4.9b: Fallas Daños en la columna estructural (“columna cautiva”) por restricción provocada por la altura parcial del muro de mampostería durante el terremoto de Perú de 2001 (fotografía cortesía de Eduardo Fierro, Ingenieros BFP).

Tipo de atenuación recomendado

Un estudio de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA), en su guía práctica para reducir el riesgo de daños no estructurales por terremotos FEMA E-74/diciembre de 2012, recomienda una estrategia de aislamiento (ver Figuras 4.10 y 4.11). Propone separar las paredes de las columnas por lo menos una pulgada (2,54 cm.), siempre que esta distancia sea mayor a la esperada como desplazamiento de columnas durante un sismo.

Esta propuesta pasaría por deshacerse del “choking” de estos tramos de varilla que, embebidos en los pilares, los conectan a los muros, creando anclajes verticales a partir de la losa o vigas, la separación se cubriría con mortero.

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Imagen 4.10: Recomendación de estrategia de aislamiento de mampostería, si cubre toda la estructura Fuente: FEMA E-74 / Diciembre 2012.

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Imagen 4.11: Recomendación de estrategia de aislamiento de mampostería, si cubre parcialmente la estructura para evitar el efecto de poste corto. Fuente: FEMA E-74 / Diciembre 2012.

Como hay muy poca investigación sobre la prevención de daños a los muros de relleno, estos son métodos experimentales, cuya efectividad o respuesta se observará en otro sismo, también se propone en este trabajo una estrategia mixta de aislamiento y carga (ver figura 4.12).

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Imagen 4.12: Recomendación de estrategia mixta de aislamiento y carga. Fuente: casero.

Ventanas con marco de metal y vidrio

Todos los edificios inspeccionados para la preparación de estos trabajos tienen sus elementos de fachada fabricados en aluminio y vidrio, teniendo también un porcentaje importante las divisiones interiores realizadas en este material. Estos elementos son sensibles tanto a la aceleración como a la deformación, por lo que pueden presentar un importante riesgo de caída si su estructura no está diseñada para absorber los esfuerzos y desplazamientos provocados por el movimiento sísmico. Es esencial que después de un terremoto el vidrio permanezca en su lugar incluso cuando esté agrietado, ya que permitiría una ocupación segura después del terremoto. Si el vidrio se rompe o se cae, los niveles de peligro aumentan con la altura de la caída.

En el interior, los tabiques de este material, cuando fallan, ya sea porque la estructura se ha derrumbado o por el impacto de muebles o contenidos no anclados, pueden crear peligros de tropiezos, bloquear pasillos y poner en peligro a los ocupantes que intentan salir de los edificios dañados.

Tipo de atenuación recomendado

Si la estructura utilizada cumple con los requisitos técnicos correspondientes, se puede suponer que tendrá un desempeño adecuado en caso de sismo, pero presentaremos una propuesta independientemente del tipo de vidrio existente o sus dimensiones, recomendando la instalación de vidrios de seguridad. placas que reducen el riesgo sísmico al evitar que el vidrio o sus fragmentos atenten contra la seguridad de las personas, especialmente si caen desde grandes alturas.

Además, evite colocar camas o mesas, que suelen estar ocupadas durante varias horas al día, cerca de grandes ventanales.

techo suspendido

El uso generalizado de los sistemas de falso techo en la zona de estudio se debe a su fácil instalación en estructuras de madera, que son mayoritarias en el sector, ya que su uso ha dado un toque de modernidad a los interiores.

Las láminas de fibrocemento se mantienen suspendidas mediante ángulos en T, suspendidas del techo mediante cables, que a su vez se fijan a las paredes perimetrales mediante ángulos en L.

El movimiento producido por el sismo puede acelerar los cables que sostienen el techo suspendido y hacer que las placas se suelten de su apoyo en la T, lo que podría provocar su colapso y con ello el colapso del sistema, lo que obligaría a la evacuación de el edificio, perdiendo su funcionalidad hasta que sea reparado.

Tipo de atenuación recomendado

Para restringir el movimiento del cable, se podría aumentar el refuerzo, pero en 45° (ver Figura 4.13), estrategia que ha funcionado en otras ocasiones y también es parte de las recomendaciones de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA). Una guía práctica para reducir el riesgo de daños no estructurales por terremotos FEMA E-74 / Diciembre 2012.

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Figura 4.13 Los puntales de compresión y los cables dispuestos en diagonal se utilizan para limitar el movimiento en los techos acústicos suspendidos. (Foto cortesía de Maryann Phipps, Estructura).

Equipos y contenidos más comunes

Los dispositivos electrónicos comunes en un hogar, como el contenido de perchas, muebles y partes, son componentes no estructurales que son sensibles a la fuerza, el desplazamiento o ambos simultáneamente, pero la estrategia para protegerlos también dependerá de la masa, el tamaño geométrico, el o el valor simbólico, la estética y en qué medida se pueden modificar ciertas características, para su protección, ya sea anclando o aumentando el tamaño de su base. Existen elementos pequeños o ligeros cuya base se puede anclar o aumentar individualmente, como vajillas o recipientes de cristal, que deben ser contenidos indirectamente por las perchas sobre las que se apoyan (ver figuras 4.14 y 4.15). .

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Figura 4.14 La lámina de plexiglás ayuda a retener los productos (Fotografía cortesía de Degenkolb Engineers).

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Figura 4.15 Estrategia de retención por medios indirectos: situación (a) antes de la intervención, y (b) después de la intervención Fuente: Introducción a la Protección Sísmica de Elementos No Estructurales en Edificaciones

Computadoras de escritorio y accesorios

Computadoras, impresoras y otros equipos electrónicos que normalmente se encuentran en Las mesas sin restricciones o las mesas se resbalaron o chocaron con otros artículos e incluso se cayeron, lo que a veces resultó en pérdidas por interrupción del negocio. Los mecanismos de mitigación existentes recomiendan anclar o restringir el movimiento con lazos de seguridad (ver Figuras 4.16 y 4.17).

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Figura 4.16 La pantalla de la computadora se deslizó del escritorio al piso durante un terremoto de magnitud 6.5 en Eureka, California (foto cortesía de Steve Mahin, PEER).

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Figura 4.17 Mitigación sísmica para monitores y computadoras. Fuente: FEMA E-74 / Diciembre 2012.

Si bien es poco probable que las mesas o escritorios que soportan equipos electrónicos se vuelquen durante un terremoto, pueden resbalar y tirar de los cables eléctricos que los conectan, por lo que estos cables deben tener suficiente holgura para permitir el movimiento.

Las computadoras de escritorio a menudo constan de varios componentes separados. Si están apilados, es una buena idea asegurarse de que cada componente esté conectado al que está debajo y que el elemento más bajo esté conectado al área de trabajo. Para artículos livianos y no esenciales que a menudo se encuentran en los escritorios, una tira de plástico de dos a dos pulgadas adherida al borde puede ser suficiente para evitar que los artículos se caigan, por lo que estos artículos individuales no necesitan ser anclados.

Finalmente, se deben considerar algunos casos especiales, como si el elemento no estructural se va a anclar o fijar a una pared, es fundamental determinar si la pared tiene la capacidad estructural adecuada para soportar el elemento y está firmemente fijada. al marco estructural en su parte superior e inferior, pero en el caso de elementos pesados, es preferible anclarlos a la losa de hormigón, para evitar dar una carga sísmica adicional al muro.

primavera | carlos velasco

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