1 3 4 Ejes estructurales no paralelos 20

En este proceso, se analiza el comportamiento estructural en todas las partes de una construcción. Las principales formas a tomar en cuenta son las irregulares, conocidas como "T,U,O,H,L,etc, también incluyen formas geométricas irregulares donde no se tiene una medida específica. Ante estos ángulos que forman se debe establecer los puntos de quiebre para minimizar esfuerzos.(Figura 4, ver imagen).

Aquí interviene una vez más las juntas de construcción al establecer varios lineamientos para estructuras irregulares, esto quiere decir que no se puede obligar a que un diseño siempre sea geométricamente igual como: un cuadrado o un triángulo, pero para estas ideas de formas abstractas se deben reforzar y analizar a profundidad.

PUNTO DE QUIEBRE

PUNTO DE QUIEBRE

PUNTO DE QUIEBRE

Figura 4, Formas irregulares que muestran puntos de quiebre.

Comenzamos a evaluar las normas NEC para estructuras irregulares. Lo primero es analizar retrocesos en esquinas de una estructura, entendiendo que un retroceso describe un desplazamiento arquitectónico que se da cuando las construcciones retroceden, se dirigen hacían la calle o simplemente desaparecen debido a los procesos de crecimiento urbano. Entonces, cuando estos retrocesos sobre pasan el 15% de dimensión de la planta intervienen las normas NEC, al identificar geometría irregular causadas por aberturas o huecos

PERFORACIONES

PERFORACIONES

Figura 5, geometría irregular con huecos o aberturas.

Palabra clave : "ejes irregulares" ó los cuales no son simétricos con los ejes principales o los que van en la fachada. Esto sucede muchas veces por la forma del terreno, puede ser de forma irregular donde obligadamente se debe seguir su forma,(figura 6, ver imagen); pero cuando se puede aprovechar el terreno es mejor optar por formas simétricas(Figura 7,ver imagen) eso no influye en el diseño como tal ya que este es de acuerdo a la funcionalidad que propone el proyectista, en cuanto a la forma simétrica, se refiere a las bases de un proyecto, para no tener inconvenientes con los ejes y que la estructura permanezca más fija.

Figura 6, Terreno con ejes irregulares

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Figura 7, ejes regulares en el mismo terreno, en la primera se trata de formar ejes simétricos y en la segunda tratar de aprovechar el terreno a través de formas abstractas.

Al hablar de torsión,nos referimos a la acción de torcer una cosa de forma helicoidal(forma de hélice). Y esta capacidad se ve en acción sobre objetos en rotación alrededor de un eje fijo, donde notamos multiplicación de la fuerza y la distancia más corta entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje fijo. Es decir, al realizar esta acción de rotación se debe tomar en cuenta si va a reforzar todo su alrededor , sin dejar áreas flojas(Figura 8,ver imagen), las normas NEC, necesita ser este elemento de rotación esté en el centro de toda la masa, no sólo en un rincón. (Figura 9,ver imagen).

Figura 8, elemento de torsión en un costado de la masa(centro de masa marcado con color naranja).Si el centro de masa no es estable, frente a un sismo la edificación cae.

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2

Figura 9, elemento de torsión como centro de masa en 3d en la imagen 1 y en planta en imagen 2, al encontrarse como centro de masa,el efecto de rotación no tiene impacto negativo.

1.4 Problemas de configuración estructural en elevación 23

Las NEC, están en contra de las irregularidades verticales dentro del mismo plano. Es decir, al diseñar una planta la colocación de columnas es importante, es el centro de todo este proceso constructivo, entonces al ser esencial, las medidas no se pueden tomar al azar, y en muchos casos es conocido que una columna molesta la circulación o un espacio , ahí el proyectista debe aplicar correctamente estas normas (Figura 10,ver imagen) , de lo contrario las cargas que van a llevar van a ser mayores de las que pueda resistir debido por la distancia y esa estructura no va a permanecer.

Figura 10, columnas desplazadas de forma incorrecta.Las columnas deben seguir la misma prolongación vertical, sino cada piso funciona de forma independiente y la segunda planta al no tener cimientos crea un riesgo para sus habitantes

Esto ocurre cuando el estado del piso presenta baja rigidez y resistencia no es apto para construir desde su base, (Figura 11, ver imagen) ya que las condiciones del suelo no lo permiten . Si se viola lo que nos menciona las normas NEC, en un futuro o en alguna situación de la naturaleza esa edificación desde su base se desestabiliza.

La correcta aplicación es reforzar el suelo y construir desde una altura considerable . Ya que el suelo es el sitio donde estarán las diferentes resistencias.

Figura 11, si el piso presenta malas condiciones la edificación empezará a tambalear por la falta de estabilidad, las cargas no tienen dónde apoyarse, es por eso que las flechas de rojo marcan como las columnas necesitan cimientos sólidos.

Las columnas al ser las encargadas de transmitir todas las cargas en una edificación, presentan mucho cuidado ya que si existe un fallo entre columnas y vigas, las conecciones no funcionarán. Para esto, las NEC establecen que hay dos tipos de fallas. Columnas: -Columnas de menor resistencia que las vigas: no permanece frente a una acción sísmica.(Figura 12,ver imagen) -Columnas cortas o esbeltas,provocadas por: inclinación de terreno, losas ubicadas en niveles intermedios y confinamiento lateral parcial en altura.

Vigas: A diferencia de las columnas, si existe una falla puede ser reparable, pero en varias edificaciones no usan las vigas, esto hace que todas las cargas dependan directamente de las columnas y posteriormente a las losas,no podrán soportar ni a corto ni largo plazo (Figura 13, ver imagen).

Figura 12, Rótula plástica en muros, las flechas de color amarillo muestran la reacción de columnas sin buenas conexiones con las vigas

Figura 13, vivienda sin uso de vigas, (imagen 1) cargas dependientes de las columnas y la losa. En cambio en la imagen 2 el sistema ya es más armado.

1

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Cuando una edificación en altura, no tiene en cuenta la cantidad de masa que va a estar presente a partir de la segunda planta, ocurren problemas que las NEC definen como una edificación irregular, al tener su concentración de masa mayor a 1,5 de la masa principal en el primer piso,o de los próximos a este.

Lo hemos podido observar en los voladizos, el cual se prolonga horizontal o inclinadamente más allá del elemento que lo soporta, en este caso las columnas, cuando no se tiene en cuenta la masa que va a prolongarse y sin supervisión se coloca el largo que se desea, como resultado, la misma masa es la causante de que la estructura no sea estable y frente a un sismo, ocurren los derrumbes de infraestructura. (Figura 14,ver imagen).

PLANO PLANTA 1-2 PLANO PLANTA 3-5

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5

4

3

2

1

Figura 14, edificación irregular,exceso de masa que puedan soportar las cargas .En las plantas, 3-5 se muestra una masa superior a las demás. El exceso de masa va a provocar que la edificación no resista.

Este problema se presenta,en una edificación irregular, ya que la rigidez en uno de los extremos del piso es menor al 70% con respecto a otros extremos de pisos superiores o inferiores, (Figura 15, ver imagen). La rigidez, es el punto clave ya que está presente como resistencia de un cuerpo a doblarse o torcerse por la acción de fuerzas exteriores que actúan sobre su superficie, entonces, al estar uno de sus extremos inestables, la estructura no podrá sostenerse.

Figura 15, Rigidez en uno de los extremos de piso. Como observamos en la imagen, colocar columnas de menor dimensión por A o B motivos es una decisión equivocada ya que una estructura necesita como ancho mínimo de columnas que soportan directamente las cargas:30cm.Sino la estructura se vuelve vulnerable.

En este punto, las NEC, mencionan que al presentarse una edificación geométricamente irregular (Figura 16, ver imagen), las condiciones afectan directamente al proyecto ya que la forma correcta es seguir una sola figura, sin embargo si se quiere adecuar uno de estos elementos sería solo en terrazas ya que aquí la estructura al ser más ligera no llegaría a ser un problema tan esencial (Figura 17, ver imagen).

Figura 16, Edificación geométricamete irregular.

Figura 17, edificación con elementos irregulares sólo en terraza, no hay inconvenientes por el material ligero.

1.5 Otros problemas de irregularidad en estructuras 30

La hiperestaticidad es aquella estructura que en estática se encuentra en equilibrio, y tiene continuidad entre los distintos miembros estructurales, con lo que se logra una mejor distribución de los esfuerzos internos producidos por cargas aplicadas, además, su funcionalidad se basa en que a mayor rigidez, menor deformaciones se presentarán. Dentro de las NEC, establecen que la hiperestaticidad mantiene el equilibrio de la estructura por lo cual desde sus cimientos debe prevalecer varios elementos verticales que lleven las cargas y sea menor el impacto frente a un sismo(Figura 18,ver imagen). No es factible que por lograr un diseño más limpio y desear menos columnas en la fachada pierda rigidez y estabilidada.

Figura 18, estructura con más elementos verticales minimizan la carga frente a un sismo (columnas)

Si bien es cierto, una edificación depende directamente de las condiciones del suelo o piso. Cuando se va a construir, se debe fijar en los detalles del suelo, ya que no sólo afectará a su rigidez sino que los elementos que están sujetos a la estructura de losa se desestabilizan y por ello la edificación presenta derrumbes internos(Figura 19,ver imagen), desde su cimentación hubo problemas como: -No hay una correcta relación largoancho de piso. -Elementos verticales de piso presenta rigidez -Aberturas de piso.

Figura 19, La rigidez de piso (flechas color gris) crea problemas en elementos sujetos a la losa. (Columnas y paredes) por la flexibilidad del suelo,estos elementos se desenlazan.

La flexibilidad estructural, se relaciona con la vulnerabilidad que puede presentar el edificio y traer varias deformaciones laterales entre diferentes pisos. Se refiere a los daños en elementos estructurales: cuando el espacio libre entre cada columna es mayor a la carga que puede soportar(Figura 20, ver imagen), y elementos no estructurales como: tabiques, ventanas, puertas, cerramientos,etc.

Figura 20, Espacio flexible debido a espacio de luz mal definido.Como notamos en la línea amarilla, el espacio de luz a luz es muy extenso, lo que debilita la edificación y traerá daños de infraestructura y de vidas humanas.

Bibliografía:

-Albuja,A.M.(2016).Guía práctica para evaluación sísmica y rehabilitación de estructuras, de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC 2015 (primera edición).Imprenta Activa, Quito - Ecuador.

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C O N S T R U C C I O N E S 1 P R O Y E C T O C O N S T R U C T I V O H O R M I G ó N