Los efectos de los terremotos en las estructuras pueden ser devastadores y, en ocasiones, catastróficos. Se deben construir estructuras que resistan la actividad sísmica para mitigar los efectos de tales eventos. La causa subyacente del colapso estructural debido a terremotos a menudo tiene que ver con el diseño, la construcción y el mantenimiento. En este artículo, analizamos las principales causas del colapso de estructuras durante un terremoto y brindamos a los ingenieros civiles información sobre el diseño y construcción de estructuras resilientes a la actividad sísmica.
Una de las principales causas del colapso de los edificios durante los terremotos es la mala construcción. Por ejemplo, los edificios que no están diseñados para resistir las fuerzas laterales de un terremoto pueden colapsar fácilmente. Además, los edificios que no están adecuadamente reforzados también corren el riesgo de derrumbarse. En muchos casos, el uso de materiales y métodos de construcción inferiores también puede contribuir al colapso de un edificio durante un terremoto.
Otra causa del colapso es la mala construcción. Esto puede suceder cuando los edificios no se construyen según los planos de construcción. Por ejemplo, si los cimientos de un edificio no se excavan adecuadamente o el edificio no se refuerza adecuadamente, es más probable que colapse en un terremoto.
La tercera causa de los derrumbes de edificios es la falta de mantenimiento. Cuando los edificios no reciben el mantenimiento adecuado, se vuelven más débiles y más susceptibles a sufrir daños. Esto es particularmente cierto para edificios en áreas con alta actividad sísmica. Por ejemplo, si los cimientos del edificio se agrietan, podría provocar que el edificio colapse durante un terremoto.
Como ingeniero civil, es importante diseñar y construir edificios resistentes a terremotos. Además, es importante mantener adecuadamente los edificios para garantizar su resistencia y estabilidad.
Fallo de cimentación por licuefacción del suelo.
La licuefacción del suelo ocurre cuando el suelo suelto y saturado de agua pierde temporalmente su fuerza y rigidez. Este fenómeno también se llama falla del terreno por terremoto porque ocurre con mayor frecuencia en áreas de alta actividad sísmica que tienen suelos sueltos y saturados.
Incluso los terremotos de baja magnitud pueden provocar el colapso de los edificios debido a la licuefacción del suelo, especialmente si el suelo es arenoso o no está consolidado. La licuefacción del suelo puede causar importantes daños a la propiedad y pérdida de vidas. Cualquiera que alguna vez haya construido un vertedero debe ser consciente del riesgo de licuefacción del suelo en un gran terremoto.
Se podría enviar más información sobre el artículo sobre licuefacción del suelo .
Falla de cimentaciones de pilotes debido a licuefacción del suelo en capas de suelo en niveles intermedios bajo tierra. Estos defectos son importantes y pasan desapercibidos.
Cuando las capas internas del suelo se licúan, como se muestra en la figura anterior, se crean momentos de flexión y fuerzas de corte adicionales en el pilote, lo que provocaría la falla de la base del pilote si los refuerzos de la sección fueran insuficientes para soportar la carga adicional.
Al planificar basándose en datos de estudios de pozos, es responsabilidad del diseñador determinar el riesgo de licuefacción del suelo y tomar las medidas necesarias para prevenir dichas fallas en caso de un terremoto.
Además, el proyecto debe prestar atención a la interacción entre el suelo, el pilote y la estructura para comprender el comportamiento de la estructura durante esta interacción.
Efecto de columna corta
Los soportes cortos provocan fallos estructurales en los edificios. Una columna corta es un tipo de columna que tiene una altura significativamente más corta que otras columnas. Aunque la estructura del marco en sí tiene la misma altura que las columnas, las particiones estructurales pueden reducir la altura efectiva de las columnas.
Las siguientes son algunas de las razones para crear columnas cortas.
- Construcción de edificio en terreno inclinado. La altura de la columna disminuye en la cima de la pendiente.
- Con viga a la altura intermedia de los soportes.
- Instalación de tabiques de ladrillo/bloque adyacentes al pilar.
Cuando se aplican cargas laterales, el suelo se dobla hacia los lados. Asimismo, la parte superior de la columna se mueve lateralmente con respecto a la parte inferior. Las columnas regulares tienen más libertad de movimiento que las columnas cortas. La columna corta resiste el movimiento, aunque también debe tener la misma deflexión lateral que las demás columnas. Como resultado, la resistencia al movimiento es atraída por una carga mayor. Esto provoca el fallo de las columnas cortas.
Facturación excesiva
Licuefacción del suelo: el suelo comprimido que no ha sido tratado adecuadamente antes de la construcción de la estructura puede deformarse excesivamente por el evento sísmico.
La licuefacción de la capa interna de suelo puede hacer que las capas superiores de suelo se asienten junto con los cimientos del edificio.
Cuando las vibraciones hacen que las capacidades del suelo se desequilibren, los edificios corren el riesgo de derrumbarse.
edificios cayendo
El derrumbe del edificio pudo haberse producido por dos motivos principales.
- Error de capacidad de carga del suelo
- P – Efecto Delta
Fallo en la capacidad portante del suelo.
Sacudir el edificio tanto en dirección vertical como horizontal genera una tensión excesiva en el suelo debajo de los cimientos. Esto plantea un riesgo de fallo de los cimientos.
Con una base poco profunda, la falla del suelo en una parte de la base puede provocar el colapso del edificio.
Efecto P-Delta
Una deflexión excesiva del edificio da como resultado una excentricidad de la carga del edificio. Además, la deformación permanente debida a la acción de un terremoto provoca un desplazamiento del centro de carga de la estructura.
Esto supone un riesgo de que el edificio se derrumbe.
Tiendas de conveniencia
Desde un punto de vista técnico, el bajo arriostramiento transversal en comparación con los otros suelos puede considerarse como un efecto de suelo blando.
Cuando actúan cargas laterales debido a terremotos, los suelos con alta seguridad lateral pueden resistir las fuerzas y controlar las deflexiones laterales. Sin embargo, en suelos blandos, se produce una deformación lateral excesiva que conduce a la falla del suelo. Este tipo de falla provoca el colapso de las estructuras.
¡Qué historia tan fluida en proceso!
En un edificio residencial hay muchos tabiques que se pueden construir con bloques y ladrillos. La planta baja se utilizaría como plaza de aparcamiento. Por tanto, la rigidez lateral en la planta baja no sería suficiente.
Además, es posible que tengamos muchas aberturas en algunas plantas. Por ejemplo, habrá ventanas de aula entre dos pisos. Esto proporcionará efectos de historia fluidos.
Fallo del bloque debido a un terremoto.
Cuando los edificios se derrumban debido a cargas laterales causadas por cargas laterales. Debido a las fuertes tensiones causadas por los terremotos, además de otros daños estructurales a la superestructura, las placas de bloque también pueden romperse.
Puede ocurrir falla en la junta del bloque si se aplican cargas excesivas. Como la placa superior del pilote junto con las vigas del piso tiene una rigidez muy alta, la conexión entre el pilote y la placa superior del pilote sería el punto débil donde podría ocurrir una falla. Además, la interacción entre el suelo y la estructura agravaría aún más la situación.
Irregularidades en las plantas y rigidez.
Los diseñadores prefieren organizar los dos primeros modos en ambas direcciones de traducción. Esto evita que predomine el comportamiento torsional de la estructura.
El comportamiento torsional de una estructura durante un terremoto causaría graves daños a la estructura si no se tiene en cuenta en el diseño estructural. El enfoque más común es cambiar la rigidez de la estructura para evitar que los modos de torsión se vuelvan dominantes.
Como se muestra en la figura anterior, la deformación lateral de la región de baja rigidez tiene una deflexión lateral mayor en comparación con la región del muro de corte. El centro geométrico y el centro de rigidez no coinciden.
Las columnas en áreas sujetas a mayores deflexiones laterales pueden desarrollar altos movimientos de flexión y fuerzas de corte. Si la capacidad de carga de las columnas es insuficiente para absorber estas fuerzas, la columna puede fallar, lo que puede provocar el colapso de partes de la estructura o de estructuras enteras.
Ductilidad insuficiente
La ductilidad de la estructura es un factor muy importante a tener en cuenta a la hora de diseñar estructuras frente a cargas sísmicas. La estructura adecuada absorbe más energía y puede provocar fallos. Sin embargo, si la estructura es dúctil tendrá más deformaciones.
La ductilidad de la estructura está controlada por los detalles de refuerzo. Al detallar el elemento de hormigón armado, se deben cumplir requisitos especiales. Además, la falla de las conexiones viga-columna y columna-cimiento puede provocar fallas estructurales.
La bisagra se encuentra cerca de la conexión de la columna de soporte. Esta zona debe diseñarse de manera que no falle por cargas cíclicas de estímulos sísmicos y tenga suficiente ductilidad.
Rigidez lateral insuficiente
Las cargas laterales que actúan sobre la estructura son compartidas por la estructura de hormigón armado y los muros de corte. En algunas estructuras existen muros de corte. En estas situaciones, la estructura del marco soportará las cargas.
Si hay muros de carga y estructuras de marcos, la interacción entre los muros de carga y los marcos se puede tener en cuenta en el diseño, ya que son la capacidad de absorción de carga lateral .
Para evitar fallas, es esencial colocar correctamente los muros de corte y proporcionar suficiente área de muro para acomodar las cargas aplicadas.
