Importancia de la regularidad en la respuesta sísmica de los edificios

Por: Dr. Edgar Tapia Hernández
Profesor – Investigador.
Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco. etapiah@azc.uam.mx

El material videográfico impacta el aprendizaje, ya que permite analizar y valorar la realidad a partir de descripciones e imágenes que puede ser imposible vivir o experimentar.
Con este propósito, se realizaron un conjunto de videos de modelos en el kit Mola, mismo que permite construir diferentes sistemas estructurales, visualizar los movimientos y deformaciones de sus elementos. Los videos se realizaron en una mesa vibradora en una sola dirección con capacidad de 30 kg. La mesa cuenta con un variador de frecuencia con un intervalo de 0.5 a 5.0 ciclos por segundo.

Estructuras con piso débil

El piso débil ocurre cuando la edificación tiene un entrepiso cuya resistencia y/o rigidez lateral es considerablemente menor a los otros niveles subyacentes. Por esto, hay variaciones en la respuesta de la estructura, en comparación con la estabilidad de una estructura con rigidez y resistencia uniformes.

Infortunadamente, la respuesta de estructuras con pisos débiles se ha notado constantemente en la respuesta de construcciones sometidas a sismos. Por ejemplo, se estima que el 35 por ciento de colapsos totales o parciales en la Ciudad de México durante el sismo del 19 de septiembre del 2017 están relacionadas con el cambio de rigidez y/o resistencia lateral en alguno de los entrepisos (Tapia et al.2018).

En este video se construyó un modelo del kit Mola de cuatro niveles con tres crujías y cuatro pisos de altura. La rigidez lateral de los modelos se modificó mediante contravientos concéntricos que se fueron eliminando de alguno de los entrepisos. En un inicio, todos tenían el mismo refuerzo y, posteriormente, se eliminó el contraviento del cuarto piso y de la planta baja. Cuando el modelo tiene una distribución uniforme de los contravientos se nota que los desplazamientos laterales son uniformes. Cuando se eliminan los contravientos, se nota una mayor amplitud de las deformaciones de entrepiso que se traduce en una concentración del daño.

Importancia de la regularidad en las estructuras

La configuración estructural resulta de suma importancia en el comportamiento sísmico. De hecho, la sencillez, regularidad y simetría son deseables en la elevación del edificio para evitar que se produzcan concentraciones de esfuerzos en ciertos pisos o amplificaciones de la vibración en las partes superiores del edificio.

En este video se construyó un modelo de seis niveles cada uno con tres crujías con una reducción en las del modelo. Se nota que la disminución de crujías ocasiona un cambio importante en la rigidez lateral del sistema estructural y una concentración de daño debido al incremento de la fuerza cortante. En la segunda parte se modificó la configuración de los elementos del kit Mola para incluir una doble altura en los modelos. El modelo con esta irregularidad adicional se sometió a la misma excitación lateral en la mesa vibradora. Los resultados demuestran que la presencia de columnas con doble altura, también generan concentración de daño. Está irregularidad adicional propicia un cambio en el comportamiento de la estructura relacionado con la concentración de daño.