DEFINICIÓN E IMPORTANCIA DE LA CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL
CARACTERÍSTICAS RELEVANTES DEL EDIFICIO PARA UN BUEN DESEMPEÑO
TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES BÁSICOS
SISTEMAS PARA EDIFICIOS DE VARIOS PISOS DE ALTURA
SISTEMAS DE PISO


FORMA DEL EDIFICIO EN PLANTA
 

Un factor que ayuda al desempeño de las estructuras ante un sismo es la simetría respecto a sus dos ejes en planta, ya que la falta de regularidad por simetría, masa, rigidez o resistencia en ambas direcciones en planta produce torsión, la cual no es fácil de evaluar con precisión y demanda mayores solicitaciones a algunos elementos resistentes.


Figura 1 _ Alta excentricidad en planta. Edificio colapsó en el terremoto de Viña del Mar, Chile, 1985.

Las normas sísmicas especifican la definición de una estructura regular, el criterio general en el que se basan es que la relación entre la excentricidad y la dimensión de la planta no debe exceder de 0,10. Cuando esta relación es mayor a 0,20 la estructura será muy irregular, por lo que será muy susceptible a torsiones accidentales, lo que hace difícil prever su comportamiento.

Se debe tener en cuenta que las fuerzas sísmicas actúan en el centro de masa y la resistencia actúa en el centro de rigidez, por lo que se podría causar una vibración torsional si no se realiza una buena distribución de las rigideces, de las masas o una forma geométrica regular de la planta.


Figura 2 _ Torsión causada por irregularidad en planta.

Cuando las plantas tienen formas asimétricas la respuesta sísmica es poco conveniente, porque se generan vibraciones torsionales. Por tanto se deben evitar formas en planta como las que se visualizan en la figura 3.

                           
Figura 3 _ Plantas Complejas.                                        Figura 4 _ Plantas Sencillas.


Las plantas no sólo son irregulares por su geometría, también pueden tener formas regulares pero la mala distribución de los elementos rígidos hace que existan grandes excentricidades, por tanto ante la ocurrencia de un sismo, la edificación es propensa a efectos torsionales.


Figura 5 _ Falsa Regularidad en Planta.

Sugerencias:

  • Cuando las plantas poseen formas irregulares es aconsejable utilizar juntas de construcción, dividiendo la planta global en varias formas regulares. Pero éstas pueden originar problemas de funcionamiento, ya que la holgura que hay que dejar entre las juntas es considerable y también se deben tomar previsiones para sellar las uniones. Como segunda opción, aunque poco aconsejable, se puede restringir la vibración torsional con el uso de elementos resistentes (muros) en las zonas donde existen mayores concentraciones de esfuerzos.


Figura 6 _ Hospital de Once Caldas, Colombia.

Figura 7 _ Ministerio de Comunicaciones luego del terremoto de Mexico, 1985.

             

En la siguiente presentación de imágenes se puede apreciar la aplicación de ambas soluciones en distintas plantas irregulares.

  • No es recomendable la ubicación del núcleo de escaleras y de ascensores en las partes externas de la estructura, ya que además de actuar aisladamente ante los sismos, terminan produciendo problemas de torsión sísmica en la edificación.


             Figura 8 _ Comportamiento de edificación con el núcleo de circulación en un extremo.

 

 

  • Los edificios ubicados en esquinas, para dar mayor visibilidad y por razones de estética,  generalmente poseen las dos caras que dan hacia la calle con fachadas de vidrio y las dos caras interiores son muros de concreto armado. Esta distribución es inadecuada, ya que genera una gran excentricidad entre el centro de masas y el centro de rigidez de la estructura, lo que podría generar un posible colapso.


Figura 9 _ Distribución típica de edificio de esquina.


Figura 10 _  Comportamiento de la estructura ante un evento sísmico.
    Existen múltiples soluciones para este problema, una de ellas puede ser rigidizar la fachada por medio de arriostramientos laterales o se pueden poner las columnas con menor separación entre sí, generando mayor rigidez ante las solicitaciones sísmicas. Un ejemplo de rigidización de la fachada se muestra en el Edificio Manantiales en Santiago de Chile, donde se aprecian elementos estructurales que dan la sensación de estar dispuestos de forma aleatoria, pero en realidad la cantidad de elementos se dispuso según la solicitación de cada planta.

 



  • Se debe evitar el uso de plantas muy alargadas, ya que mientras mayor es la longitud, mayor será la probabilidad de que actúen movimientos en el terreno distintos entre un extremo y otro, lo que origina mayores solicitaciones en la parte central del edificio. Y por otro lado, se pierde la rigidez de la losa en su plano para trabajar como diafragma rígido y se aumentan las posibilidades de excentricidad en la distribución de rigideces. Algunas recomendaciones para evitar plantas alargadas se muestran en la figura 12.


Figura 11 _ Movimiento diferente del suelo en los extremos del edificio.


Figura 12 _ Recomendaciones para plantas alargadas.

  • Los edificios situados en zonas de alto riesgo sísmico deben evitar tener sistemas estructurales no paralelos. Ya que el sismo actúa en una dirección arbitraria y la estructura, al no poseer un sistema resistente ortogonal, termina siendo vulnerable en la dirección que haya menor resistencia.
    Este problema se presenta generalmente en ciudades en donde existen cuadras que no tienen una forma rectangular y se terminan realizando edificios con la forma que posee el terreno. 


Figura 13 _ Planta de edificio con un sistema estructural no paralelo.

 


Figura 14 _ Prisión en Chicago, Illinois.

  • Se debe evitar que en los sistemas estructurales conformados por vigas y columnas existan elementos desvinculados de las losas de entrepiso. Esto generalmente sucede cuando el edificio posee una forma irregular y se desea conectar algunas esquinas salientes, con el objetivo de darle una forma más compacta a la edificación.

    Pero lo que en realidad sucede, es que estos elementos, especialmente cuando se han dispuesto columnas, terminan generándole solicitaciones adicionales a la estructura, ya que estos vibran de manera aislada por no estar conectados a ella mediante el diafragma rígido.


    Figura 13 _ Comportamiento de estructura con elementos desvinculados a la losa de entrepiso.


    Figura 14_ Residencias Ayacucho, Mérida, Venezuela.