Filosofía de diseño resistente a terremotos :
Los ingenieros no intentan hacer edificios a prueba de terremotos que no se dañen incluso durante el terremoto raro pero fuerte; tales edificios serán demasiado robustos y también demasiado caros. En cambio, la intención de la ingeniería es hacer que los edificios sean resistentes a los terremotos; tales edificios resisten los efectos de la sacudida del suelo, aunque pueden sufrir daños severos pero no colapsarán durante el fuerte terremoto. Por lo tanto, la seguridad de las personas y los contenidos está garantizada en los edificios resistentes a los terremotos y, por lo tanto, se evita un desastre. Este es un objetivo principal de los códigos de diseño sísmico en todo el mundo.
Giro de construcción durante el terremoto :
Un edificio con miembros verticales idénticos y que se colocan de manera uniforme en las dos direcciones horizontales, cuando se agita en su base en una determinada dirección, se balancea hacia adelante y hacia atrás de manera que todos los puntos del piso se muevan horizontalmente en la misma cantidad en la dirección en que está sacudido
Pero en la mayoría de los casos, los edificios no son simétricos, por lo tanto, habrá una cantidad desigual de movimiento y sacudidas. Esto causará lo que se conoce como Twist o Torsion. Este movimiento desigual causará más daño a las columnas, que se mueven más durante el movimiento. Este giro o torsión debido a la distribución desigual causará la falla máxima de los edificios.
Diseño :
Los edificios deben estar diseñados como la cadena dúctil. Por ejemplo, considere la construcción de apartamentos residenciales urbanos comunes: el edificio de varios pisos de hormigón armado. Se compone de miembros horizontales y verticales, a saber, vigas y columnas. Las fuerzas de inercia sísmica generadas en sus niveles de piso se transfieren a través de las diferentes vigas y columnas al suelo. Los componentes de construcción correctos deben hacerse dúctiles. La falla de una columna puede afectar la estabilidad de todo el edificio, pero la falla de una viga causa un efecto localizado. Por lo tanto, es mejor hacer que los haces sean enlaces débiles dúctiles que las columnas. Este método de diseño de edificios RC se llama método de diseño de haz débil de columna fuerte (Figura 4). Esto hará que los edificios sean más resistentes a la torsión.
Estructuras de mampostería de ladrillo :
En el caso de la mampostería de ladrillo, las paredes que yacen perpendiculares a la dirección de la sacudida del suelo fallarán primero. Sus articulaciones cederán y las paredes colapsarán. Por lo tanto, es importante que eliminemos este tipo de comportamiento sísmico de los edificios. Esto se puede lograr (a) asegurando un buen enclavamiento de los cursos de albañilería en los cruces, y (b) empleando bandas horizontales en varios niveles, particularmente en el nivel del dintel.
Estructuras enmarcadas :
Para que un edificio permanezca seguro durante el terremoto, las columnas (que reciben fuerzas de las vigas) deben ser más fuertes que las vigas, y los cimientos que reciben fuerzas de las columnas) deben ser más fuertes que las columnas. Además, las conexiones entre vigas y columnas y columnas y cimientos no deben fallar para que las vigas puedan transferir fuerzas de forma segura a columnas y columnas a cimientos.
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Cuando se adopta la estrategia de columna fuerte y viga débil en el diseño, es probable que el daño ocurra primero en las vigas. Cuando las vigas se detallan adecuadamente para tener una gran ductilidad, el edificio en su conjunto puede deformarse en grandes cantidades a pesar del daño progresivo causado por el consiguiente rendimiento de las vigas. Por el contrario, si las columnas se debilitan, sufren daños locales severos, en la parte superior e inferior de un piso en particular. Este daño localizado puede llevar al colapso de un edificio, aunque las columnas en los pisos superiores permanecen casi intactas.
Las uniones de columna de viga se pueden fortalecer utilizando más estribos hacia la articulación.
Cómo reducir el efecto en los edificios :
El diseño sísmico convencional intenta hacer edificios que no colapsen bajo fuertes terremotos, pero que puedan sufrir daños a elementos no estructurales (como fachadas de vidrio) y a algunos miembros estructurales del edificio. Esto puede hacer que el edificio no funcione después del terremoto, lo que puede ser problemático en algunas estructuras, como los hospitales, que deben permanecer funcionales después del terremoto. Se requieren técnicas especiales para diseñar edificios de modo que permanezcan prácticamente intactos incluso en un terremoto severo. Los edificios con un rendimiento sísmico tan mejorado generalmente cuestan más que los edificios normales. Sin embargo, este costo se justifica a través del rendimiento mejorado del terremoto.
Se utilizan dos tecnologías básicas para proteger los edificios de los efectos dañinos del terremoto. Estos son dispositivos de aislamiento de base y amortiguadores sísmicos.
La idea detrás del aislamiento de la base es separar (aislar) el edificio del suelo de tal manera que los movimientos sísmicos no se transmitan a través del edificio, o al menos se reduzcan en gran medida.
Los amortiguadores sísmicos son dispositivos especiales introducidos en el edificio para absorber la energía proporcionada por el movimiento del suelo hacia el edificio (al igual que los amortiguadores en los vehículos a motor absorben los impactos debido a las ondulaciones de la carretera).
¿Por qué los edificios a ras del suelo son una muy mala idea en caso de terremotos?
La presencia de paredes en los pisos superiores los hace mucho más rígidos que los pisos abiertos. Por lo tanto, los pisos superiores se mueven casi juntos como un solo bloque, y la mayor parte del desplazamiento horizontal del edificio ocurre en el piso del terreno blando. Por lo tanto, la planta baja se derrumbará fácilmente. Por lo tanto, es ideal tener paredes en las plantas bajas.
Estas son algunas filosofías de diseño sobre estructuras resistentes a terremotos y cómo funcionan. Espero que esto ayude.
Nota : Este es un extracto de las notas que había recopilado durante mis estudios.
Fuente original: Centro Nacional de Información de Ingeniería de Terremotos