Sismos en el mundo y evolución del diseño con acero
Video: REFUERZO ESTRUCTURAL DE EDIFICIO DE DIEZ PLANTAS
Reforzar las conexiones trabe-columna de un edificio de acero dañadas severamente por sismos de magnitud moderada es corregir, tarde y a mayor costo, lo que debió hacerse antes y durante cada una de las etapas de diseño, fabricación, ejecución y supervisión de dichas uniones. Los sismos son fenómenos naturales geológicos que causan gran destrucción en intervalos de tiempo muy cortos y en zonas muy extensas.
Un 20% de las grandes metrópolis del mundo están ubicadas en zonas de alta sismicidad; el riesgo sísmico en Centroamérica, y en general en América Latina, es elevado. Dos terceras partes de México se localizan en zonas de riesgo sísmico importante, particularmente la Ciudad de México, que es una metrópoli propensa a sismos que pueden alcanzar magnitudes significativas en la escala de Richter.
La aceleración del suelo y la intensidad de los sismos son los parámetros de mayor interés para el diseño estructural de los edificios que se construyen en zonas de alta sismicidad. Las propiedades de una estructura de acero que definen su respuesta sísmica son: resistencia, rigidez, ductilidad, redundancia, absorción de energía y amortiguamiento. Existen otras propiedades en edificios de acero que son de suma importancia para evitar la falla frágil y por ende garantizar la seguridad sísmica; se trata de la soldabilidad y la tenacidad, en el caso de que las conexiones trabecolumna de un edificio sean soldadas.
Construir edificios de acero altos o excesivamente irregulares en sitios de riesgo potencial elevado, como la zona de suelo blando de la Ciudad de México, amerita diseños absolutamente seguros, con una concepción estructural ventajosa contra sismos moderados y fuertes y un costo elevado para los inversionistas. El diseño estructural debe ser racional y consistente con las características arquitectónicas del edificio; la responsabilidad del proyectista estructural es muy grande.
Las causas de los daños más importantes a las conexiones soldadas-trabe columna en edificios de acero por temblores moderados se atribuyen a los siguientes puntos específicos:
1. Claro descuido en la ejecución de las soldaduras de penetración completa de conexiones trabe-columna, principalmente del patín inferior de las vigas; este hecho trae como consecuencia soldaduras de baja calidad y con varias deficiencias.
2. Inspección de campo deficiente en el proceso de las soldaduras de penetración completa de uniones trabe-columna.
3. Baja tenacidad (ensayo de Charpy en V) en metal de aportación de soldaduras de penetración completa en juntas soldadas, depositadas en los patines de las Materiales trabes contra el de las columnas, lo cual produce numerosas fallas frágiles.
Cambios en el diseño y fabricación de estructuras de acero
El diseño de las conexiones trabe-columna para condiciones sísmicas no se hace ahora para las fuerzas obtenidas en el análisis estructural, sino para las resistencias nominales de los miembros que se emplean en la estructura, con lo cual se evita que las uniones fallen antes de presentarse las deformaciones inelásticas necesarias. Los marcos rígidos resistentes a cargas laterales que incursionan en el rango de comportamiento inelástico, sin colapso o pérdida de estabilidad, son ideales para zonas sísmicas por la gran cantidad de energía de deformación que disipan las articulaciones plásticas. El sistema estructural puede sufrir el colapso cuando un número suficiente de articulaciones plásticas alcanza la falla. No conviene que las articulaciones plásticas se formen en las columnas porque pueden formarse mecanismos de entrepiso con pocas articulaciones y fallas con muy poca disipación de energía. Esto ocurre en los denominados entrepisos débiles.
