24-4-2015

PROFESOR:

HENRY DÍAZ BENAVIDES

NUÑEZ MANCILLA JORGE RIASCOS HERNANDEZ DEIVI

FALLAS ESTRUCTURALES, PARA EDIFICACIONES

Existen multitud de fallas estructurales, todas debido a condiciones específicas establecidas por las condiciones que ocasionan las mismas.

A continuación se presentan algunos casos particulares, que demuestran la importancia de una buena planificación que junto a la correcta articulación de varios sistemas resulta en un proyecto sano, y con muy pocas posibilidades de presentar problemas estructurales futuros.

La falla estructural no necesariamente debe ser catastrófica para ser considerada como tal; en este sentido cualquier disfunción o mal comportamiento de un sistema estructural representa una falla que debe ser debidamente analizada a fin de realizar una correcta reparación y prevenir su posterior aparición. Las fallas en edificaciones que se encuentran en zonas de alta sismicidad como en el Distrito de Buenaventura, sufren un fenómeno que pone en gran riesgo la integridad de las mismas. Alrededor del 80% de las edificaciones están construidas por personas no idóneas o sin certificación, y cuyo conocimiento ha sido adquirido a partir de la experiencia y no de una formación académica.

Muchos de estas personas conocidas con el cargo de maestros de obra, omiten algunos procesos o herramientas esenciales como por ejemplo realizar los estudios correspondientes como estudios de suelo, geotécnicos o cálculos estructurales, basándose en métodos mayormente empíricos y de redimensionamiento hasta un 70% por ciento más de lo requerido por la vivienda o edificación, que se traducen en un incremento de costos, sin garantías de espacios adecuados y de calidad de confort.

El mayor problema de estas edificaciones que no pasan por la etapa de diseño, cálculo estructural, presupuestal y que no tienen en cuenta la norma nsr 10, es el peligro que representan para el propietario expuesto a daños físicos y perdidas económicas.

Teniendo en cuenta que no todas las fallas estructurales se deben a incidencias sísmicas presentamos algunas causas y ejemplos de casos en los que por efectos de mal planeación y ausencia de estudios competentes, presentan problemas y fallas estructurales, todo esto por medio de la recopilación y documentación.

La configuración geométrica   

 

Este es un tema que debe ser tomado desde la etapa de diseño y comprendido por los ingenieros y los arquitectos, dado que tiene que ver con la distribución del espacio. Los principales problemas que se pueden presentar se relacionan con la longitud en planta, las plantas complejas y los escalonamientos en altura. 

 

Longitud en planta   

 

Si las estructuras son muy largas, la excitación que se da en un punto de ella será diferente de la que se produce en un punto ubicado en el otro extremo. Este efecto es muy difícil de cuantificar y de resolver en la etapa de diseño, lo anterior no aplica para el caso de edificios cortos, dado que este efecto no es tan significativo. Además, las plantas largas permiten que los efectos de torsión se manifiesten por los movimientos distintos en el terreno. Esto puede solucionarse al partir las plantas largas en bloques independientes si se dejan juntas constructivas, esto permitirá que cada bloque se mueva independientemente y el choque entre módulos debe ser evitado por la separación de la junta de construcción.

 

 

Figura 1. Solución al problema de longitud en planta. 

Plantas complejas

 

Esta configuración es típica de plantas compuestas por alas de significativo que se orientan en distintas direcciones (por ejemplo en forma de X, H, o T). Esto provoca que se concentren esfuerzos entre el cuerpo principal y las alas, ya que estas trabajan como elementos empotrados en un cuerpo más rígido y propenso a sufrir menos deformaciones. La solución suele ser diseñar una junta constructiva entre las alas y el cuerpo central, que permiten que cada cuerpo se mueva sin estar atado al cuerpo principal.

 

Figura 2. Ejemplos de plantas complejas.

Elevación 

 

Los escalonamientos en elevación se diseñan con el objetivo de resolver problemas de iluminación y de proporción, pero estos provocan un cambio abrupto en la rigidez y en la masa de los pisos, que propicia la concentración de esfuerzos producto de las acciones sísmicas. Son preferibles las transiciones suaves para evitar este fenómeno.

 

MAPA ZONIFICACION RELATIVA DE AMENAZA SISMICA EN BUENAVENTURA

Según el plano anterior el Distrito de Buenaventura se encuentra en un 55 a 60 % de amenaza relativamente alta por peligros de licuación del terreno que concuerda con las zonas de bajamar, pero la mayor concentración edificaciones (desarrollo urbano) se encuentra en una zona de amenaza media (riesgo de agrietamiento y corrimientos del terreno).

Para el caso de nuestra investigación encontramos errores comines en la mayoría de las edificaciones que han presentado problemas y estructurales uno de estos, es que cuentan con una cimentación superficial cuando la zona requería una cimentación profunda.

Las Patologías que aparecen en las estructuras como consecuencia de problemas originados en las cimentaciones provocan daños que a veces pueden concluir en colapsos, lo que conlleva pérdidas materiales y hasta de vidas humanas.

Trataremos aquí de determinar las causas más frecuentes y sus efectos en las construcciones.

Para evitar estos tipos de patologías constructivas, recordamos la importancia que significa un correcto análisis del proyecto y el control permanente en la ejecución de las obras.

Origen

Estos fallos estructurales pueden originarse en la interacción entre el terreno y la estructura; el terreno recibe las cargas trasmitidas y se deforma bajo esta presión.

Sabemos que el terreno no es una masa homogénea de tierra, como otros materiales construidos por el hombre; el terreno es heterogéneo, es decir, que posee distintos componentes que lo integran (áridos, arcillas, tierra vegetal, residuos orgánicos o inorgánicos, restos de construcciones o antiguas cimentaciones, agua, etc.) , por esta razón en muchos casos es difícil evitar que se produzcan asientos diferenciales entre diferentes elementos de apoyo, pues el material que subyace bajo estos cimientos puede comportarse en forma distinta.

Tanto la resistencia como la deformabilidad del terreno no son constantes y pueden ser afectadas entre otras, por causas como:

Modificaciones en el contenido de humedad.

Lavado de áridos.

Disoluciones.

Actividades de la construcción en área próxima.

Entre los diversos factores que generan fallos, encontramos tres grupos:

1. Cimientos: Deterioro de los materiales

2. Cimientos: Mal comportamiento

3. Acción de las Cargas: Incremento o variaciones no contempladas por proyecto

A continuación describimos algunas de las causas más frecuentes de fallos de acuerdo al Tipo de Cimentación.

Cimentación Superficial

En las cimentaciones superficiales pueden ocasionarse fallos por alguna o la combinación de las siguientes causas:

Socavación y arrastre de finos.

Cimentación apoyada sobre rellenos mal compactados o flojos.

Existencia de arcillas expansivas o suelos colapsables.

Existencia de zanjas rellenas mal compactadas.

Hundimiento de oquedades o cavernas no detectadas en etapa de estudio inicial.

Cimentaciones en laderas, donde pueden producirse fenómenos de reptación o deslizamientos

provocados por la excavación.

Heterogeneidad de la cimentación o del terreno, que provoca asientos diferenciales entre apoyos.

Cimentación Profunda

En las cimentaciones profundas pueden ocasionarse fallos por:

Rozamiento negativo.

Los empujes laterales sobre pilotes pueden provocar esfuerzos de flexión no calculados en el

dimensionamiento.

BARIO EUCARÍSTICO

VIVIENDA

Medellín – Universidad de Los Andes entregó informe final sobre causas probables del colapso de la torre 6 del edificio Space

6 octubre, 2014  |   Publicado por: Steven Moreno Acunha

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En reunión del Consejo Municipal de Gestión del Riesgo de Desastres, liderada el pasado viernes 3 de octubre por el alcalde de Medellín, Aníbal Gaviria Correa, la Universidad de Los Andes presentó el informe final sobre Space.

– En relación con el colapso de la torre 6, el estudio establece que “la causa primaria o principal del colapso del edificio Space se encuentra en la falta de capacidad estructural de las columnas principales de la edificación para resistir las cargas actuantes debidas al peso propio de la estructura y a las cargas de servicio impuestas”.

El pasado viernes 3 de octubre, en cabeza del alcalde de Medellín, Aníbal Gaviria Correa, el Consejo Municipal de Gestión del Riesgo de Desastres recibió de parte de la Universidad de Los Andes los resultados del estudio técnico final en el que se establecen las causas más probables que ocasionaron el colapso de la torre 6 del edificio Space el 12 de octubre del año pasado, en hechos en los que perdieron la vida 12 personas.

El informe de la Universidad  de Los Andes, presentado por el ingeniero Luis Eduardo Yamín, concluye que el colapso estuvo asociado a una causa primaria o principal y a una serie de posibles factores detonantes.

“La causa primaria o principal de colapso del edificio Space se encuentra en la falta de capacidad estructural de las columnas principales de la edificación para resistir las cargas actuantes debidas al peso propio de la estructura y a las cargas de servicio impuestas. En particular de las columnas de los ejes R3 y S3 presentaron cargas actuantes que superaros sus capacidades en puntos críticos por lo cual estas presentaron falla estructural por compresión los días 20 de febrero de 2013 y 11 de octubre de 2013, esta última un día antes del colapso de la edificación”, concluye el informe final de la Universidad de Los Andes. 

Algunas de las conclusiones finales del estudio

1. El edificio sufrió asentamientos diferenciales que sobrepasaron los valores admisibles establecidos por la normativa vigente. Las mediciones realizadas indican que las columnas R3, S3 y S5 presentaron asentamientos diferenciales por encima de los valores máximos admitidos.

2. La evaluación de las condiciones estructurales del edificio permite concluir que la causa principal del colapso está asociada a lo siguiente:

1. El edificio presenta una clara deficiencia en el dimensionamiento y diseño de los elementos estructurales principales generando con esto una falta de capacidad estructural en los mismos ante las cargas gravitacionales impuestas. La falta de capacidad está asociada a las dimensiones de los elementos de acuerdo con las propiedades de los materiales y al acero de refuerzo interno especificado.

2. El edificio presenta una deficiencia en el dimensionamiento de los elementos estructurales de entrepiso (vigas y placas) por lo cual se presenta una  sobrecarga considerable por cuenta de los rellenos requeridos para la nivelación de los pisos.

3. Los análisis realizados permiten establecer la siguiente secuencia probable para el colapso del edificio:

1. En la fase final de construcción y antes que se presenten los asentamientos diferenciales registrados, la columna crítica del edificio corresponde a la del eje R3 en el nivel 5 que fue precisamente la columna que evidenció falla estructural en febrero de 2013.

2. Los asentamientos diferenciales reportados generan una redistribución interna de cargas en los elementos estructurales principales lo cual lleva a que la columna crítica sea la del eje S3 que fue precisamente la que presentó falla estructural el día 11 de octubre de 2013.

3. Ante los excesivos asentamientos diferenciales presentados luego de la falla de la columna del eje S3 se presenta una redistribución importante de cargas a las columnas adyacentes y a los muros divisorios en mampostería, los cuales juegan un papel fundamental para evitar el colapso del edificio en el mismo instante en que se genera la falla estructural de la columna del eje S3.

4. Ni los muros de mampostería ni las vigas principales del edificio contaban con la capacidad de carga suficiente para resistir la redistribución de cargas impuestas por los asentamientos diferenciales registrados y la falla misma de la columna del eje S3.

5. Ante la anterior situación y considerando la ausencia total de redundancia en el sistema estructural de resistencia ante cargas verticales, se genera el colapso de la edificación un día después de registrada la falla de la columna S3.

Después de reunirse con el ministro de Vivienda, Luis Felipe Henao Cardona, en Medellín, el 5 de noviembre de 2013, el Alcalde Aníbal Gaviria Correa anunció que por solicitud de la Administración Municipal, la Universidad de los Andes sería  la encargada de hacer el estudio de lo sucedido en la unidad residencial Space. Los resultados finales fueron los entregados este viernes al Consejo Municipal de Gestión del Riesgo de Desastres.

En la sesión del Consejo se definió que el resultado de este estudio técnico debe ser comunicado  a los afectados y a la opinión pública, y debe ser remitido a la Fiscalía General de la Nación, la Procuraduría General de la Nación, el Ministerio de Vivienda, la Personería Municipal, y el Consejo Nacional de Profesionales de Ingeniería (COPNIA).