EL EFECTO DE COLUMNA CORTA EN EDIFICACIONES

Sin lugar a dudas que uno de los problemas fundamentales que poseen una gran cantidad deescuelas en Repblica Dominicana y Latinoamericanaen sentido general en eldiseo estructural, es el denominado efecto de Columna Corta, el cual es el problema que se presenta en el elemento estructural cuando la interaccin tabique-columnano fue considerado en su diseo y por ende la columna recibe una mayor carga horizontal y durante una fuerza ssmica esta la absorbe y falla por cortante.Como se muestra en la imagen siguiente, la columna est sujeta a las ventanas y all se produce este fallo estructural.

En un 90% y cuidado si ms de lasconstrucciones, tienden a tener esta falla estructuraly se han puesto en evidencia en los diferentes sismos ocurridos en los ltimos aos y el colapso de las mismas.Unamayor rigidez lateralde una columna implica mayorresistencia a la deformacin, por tanto mientras mayor es la rigidez, mayor ser la fuerza necesaria para deformarla. Si una columna corta no est diseada adecuadamente para resistir esta fuerza, va a sufrir dao durante el evento telrico. A este comportamiento se le ha llamado Efecto de Columna Corta.

El dao en este tipo de elemento se presenta a menudo en una grieta en forma de X, como lo muestra la figura siguiente, debido a fuerzas bi-dimensionales ocasionando fallas en cortante.

Dentro de losmotivos fundamentales para que el diseo de una escuela quede con esos fallos de Columna Corta, estn paraganar una mejor iluminacin y ventilacin en las estructuras, como tambin una mejor iluminacin, esto a su vez no garantiza que la estructura quede intacta durante la ocurrencia de un sismo de cierta magnitud considerable, ya que al fallar las columnas tiene una gran posibilidad de colapsar.El efecto decolumna corta se conoce tambin como columna cautivay se presenta por tres razones principales, la primera a causa del confinamiento de parte de la columna por muros no estructurales como la mampostera; la segunda debido a acoplamientos de elementosestructurales o no estructurales en medio de la columna, como las vigas y losas de los descansos de escaleras; y la tercera por la ubicacin de los edificios en terrenos inclinados.En la actualidad, se puede apreciar tanto en edificios, que se han construido en los ltimos aos una mejora en este sistema, en donde se coloca una lnea de block, paraseparar la Columna con la ventana, as se puede tener un elemento estructural trabajando acorde a como fue diseado en los clculos.

PISOS SUAVES O BLANDOS EN LAS ESTRUCTURAS

Los pisos blandos o suaves son aquellos que muestran una reduccin significativa en la rigidez lateral respecto a los dems pisos de la estructura. Uno de los errores tpicos en la estructuras de hoy en da son los pisos blandos y dbiles, el cual son considerados por los ingenieros ssmicos como muy perjudiciales en lo que respecta al comportamiento global de la estructura.

Un piso blando o suave es aquel cuya rigidez lateral es menor del 70% de la rigidez del piso superior o menor del 80% de la rigidez promedio de los 3 pisos superiores al piso blando, en tal caso se considera irregular.

El problema de Piso Suave o Blando surge en aquellos edificios a porticados (compuestos predominantemente en su estructura por vigas y columnas), donde el piso en mencin presenta alta flexibilidad por la escasa densidad de muros que impide controlar los desplazamientos laterales impuestos por los terremotos, en tanto que los pisos adyacentes son relativamente ms rgidos por contener una mayor cantidad de muros.

Dentro de las causas principales que generan los pisos blandos en las estructuras podemos citar:

1. Una estructura ms alta en el primer piso respecto a los superiores, provocando menos rigidez y ms deflexin en el primer piso.2. Un cambio abrupto de la rigidez en un piso con respecto a otro.3. El uso de muro de corte con una discontinuidad, en la cual las fuerzas cortantes son resistidas por muros que no llegan hasta la fundacin.4. Discontinuidad en la trayectoria de las cargas, creada por un cambio vertical u horizontal en la estructura.

Efectos Ssmicos:La condicin de piso blando o dbil puede ocurrir en cualquier piso, pero es ms crtico cuando ocurre en el primer piso, porque las fuerzas ssmicas son generalmente ms grandes en este nivel.

La caracterstica esencial de un piso blando o dbil consiste en una discontinuidad de la rigidez o resistencia, la cual ocurre en las conexiones del segundo piso.

COMPORTAMIENTO DEL PISO SUAVE O BLANDO ANTE LOS SISMOSDurante los sismos severos, o incluso a veces en los sismos moderados, en el Piso Blando se produce un gran desplazamiento lateral, que se traduce en una excentricidad de la carga vertical P proveniente de los pisos superiores rigidizados por los tabiques. Esto da lugar a un momento (Px) que debe ser equilibrado por los momentos flectores generados en los extremos de las columnas del Piso Blando (m()).

Muchas veces los ingenieros estructurales disean a las columnas del Piso Blando como para soportar los momentos flectores generados por la fuerza ssmica (m(F), obviando a los producidos por el desplazamiento lateral m(). Con lo cual, durante el sismo, el momento flector actuante (M = m(F) + m()) supera a la capacidad resistente (m(F)), dando lugar a la formacin de rtulas en los extremos de las columnas del Piso Blando o suave, lo que conduce a una mayor flexibilizacin del piso en mencin (incremento de ), sobreviniendo finalmente el colapso de la edificacin.

PRINCIPALES CAUSAS DE FALLAS EN EDIFICACIONES SOMETIDAS A ACCIONES SISMICAS

Columna cortaResistencia y ductibilidad Fallas por fachada Fallas elementos no estructurales tunelesCONFINAMIENTO (ESTRIBOS O AROS) DEFICIENTE EN COLUMNAS:Esto ocurre generalmente cerca de la unin con la viga por lo que se pierde el recubrimiento empujado por el acero longitudinal que se arquea o pandea hacia afuera.

Falta de Confinamiento adecuadoMALA CONEXION ENTRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES. Como ejemplo tenemos los vuelcos que han ocurrido por mala conexin entre cabezales de pilotes y pilotes, tambin entre losas sin vigas y columnas.

Deficiencia anclaje del aceroCONFIGURACION INADECUADA YA SEA EN PLANTA O ELEVACION. Inadecuada nos referimos, para el anlisis tradicional.

Configuracin IrregularGOLPETEO ENTRE EDIFICIOS.- esto es debido aque no se tom en cuenta los posibles desplazamientos de cada cual durante el sismo para alejarlos en la construccin.

Cercana no calculada entre edificiosAPARICION DE EFECTOS TORSIONANTES.- en los entrepisos debido a que se idealizo como diafragma rgido (que solo se mueve en traslacin) pero que se manifest con efectos torsionales. Esto ocurre muy a menudo y es que a la mayora de los estructuralistas no se les enseno que es un diafragma rgido y cuando se convierte en flexible. La mayora cree que es por el espesor de la losa o por la forma, aunque influye. Por esa razn es importante saber evaluar la forma de los entrepisos y sus "apoyos" sobre muros y columnas a fin de tomar las provisiones necesarias. En caso contrario se deber de tomar en cuenta los efectos rotacionales el anlisis y diseo.

Traslaczzin X e Y y giro alrededor de Z en diafragma rgido

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