Reducción de riesgos no estructurales en sismos
Sistemas de protección estructural.
Referencia inicial
La siguiente guía y su manual son tomados como referencia para esta presentación.
Federal Emergency
Management Agency (FEMA).
Reducing the Risks of Nonstructural Earthquake Damage. A Practical Guide.
Third Edition. FEMA 74/September 1994. Supersedes 1985 Edition. USA.
Federal Emergency Management Agency (FEMA). Earthquake Hazard Mitigation for Nonstructural Elements. Field Manual. FEMA 74-FM/September 2005. USA.
Introducción
La guía está destinada a una amplia audiencia y su principal propósito es explicar las fuentes de daño no estructural y proporcionar información de métodos para reducir los riesgos. Busca ayudar al lector a comprender la vulnerabilidad de ítems no estructurales ante sismos, y el daño que pueden causar a las personas, los costos que ocasionan y la pérdida de funcionalidad de los mismos.
Definiciones
Los elementos estructurales del edificio son aquellos que resisten la fuerza de la gravedad, sismos, vientos y otros tipos de cargas. Incluyen columnas, vigas, muros de carga, cimentaciones.
Los elementos no estructurales son aquellas partes del edificio y su contenido distintos a los estructurales, siendo los más comunes: falsos techos, ventanas, equipos de oficina, estantería y bienes almacenados, gabinetes de archivo, instalaciones de calor, ventilación, aire acondicionado, instalaciones mecánicas, eléctricas, sanitarias, mobiliario, luces y otros.
Importancia
Los riesgos asociados a los daños sísmicos en componentes no estructurales, se agrupan en: seguridad de vida, pérdida de propiedades, e interrupción o pérdida de funcionalidad.
La caída de luces, vidrios, ornamentos, falsos techos, ruptura de tuberías de gas, caída de paneles, o colapso de muros, daños en ascensores, interrupciones de energía, provocación de incendios, pueden ocasionar heridos y aún muertos.
La pérdida de bienes se aprecia mejor considerando que los equipos mecánicos, eléctricos y de arquitectura pueden tener un valor del 80% de la construcción, o más dependiendo del tipo de edificación. De ahí que el daño de los elementos no estructurales (y sus contenidos) puede significar una pérdida importante para los ocupantes o propietarios. Como gasto adicional pueden considerarse daños derivados por los elementos no estructurales afectados como incendios o inundaciones, cuyo monto también depende del tipo de edificación.
La pérdida de funcionalidad de los componentes no estructurales afectados se evidencia en la imposibilidad de su operación o reducción de su productividad. Se incluye el hecho de que fallas comunicación, energía y abastecimiento de agua, pueden afectar seriamente el trabajo, operaciones médicas, de transporte, de comunicaciones, que no pueden ser resueltos por los usuarios.
Causas del daño no estructural
La guía considera los siguientes tres principales causas del movimiento sísmico en componentes no estructurales: la fuerza de inercia y sacudida de los propios elementos, las distorsiones en éstos provocados por el movimiento del edificio, y la separación o golpes con las estructuras adyacentes.
Al ocurrir el sismo, la base se mueve en unísono con el suelo, pero el resto del edificio desarrolla fuerzas de inercia (similar al caso de un pasajero en un vehículo acelerando o frenando), que lo impulsa hacia adelante o hacia atrás. Este impulso, de acuerdo a la primera ley de Newton es proporcional a la magnitud de la masa. Por ello, sus efectos son más notorios en componentes no estructurales pesados como archivadores, plantas de generación, armarios, equipos de oficina, o ítems específicos guardados dentro de otros. Un error de apreciación importante es creer que los componentes muy pesados son más estables.
Ante un sismo, el edificio se distorsiona o flexiona de un lado a otro en respuesta a las fuerzas del mismo. La distorsión está relacionada con la altura de cada piso, en una longitud que depende del sismo y de las características de la estructura. Los componentes como ventanas o paneles cercanos a los elementos estructurales acompañan esta distorsión. Los vidrios y otros elementos frágiles pueden no soportarla y colapsar. Es el caso de paneles de vidrio, particiones o enchapes que se rompen por esta distorsión. Sin embargo, si el componente no estructural es muy rígido, puede ocasionar daño prematuro a la viga o columna con la cual interactúa.
Los movimientos en juntas de separación pueden ocasionar choques entre estructuras adyacentes. El otro caso es el de edificios cuyas bases están asentadas en absorbentes de energía. Aquí la separación y sus efectos ocurren al nivel del terreno entre la cimentación y la base de la superestructura. Esta situación puede afectar la seguridad de diferentes líneas de abastecimiento que atraviesan las juntas y no son capaces de acomodarse ante el movimiento sísmico. Además, los choques entre edificaciones cercanas pueden causar daño a elementos estructurales y a los componentes no estructurales, como en parapetos, enchapes o cornisas en la fachada.
Métodos para reducir riesgos. Actualización.