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Columnas cortas

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PREVENCION Y MITIGACION DE DESASTRES NATURALES Y HUMANOS

PREVENCION Y MITIGACION DE DESASTRES NATURALES Y HUMANOS

CASOS DE COLUMNA CORTA EN LA CUIDAD UNIVERSITARIA DE LA UNAP - PUNO

1. RESUMENEn este artculo se presenta una breve definicin de lo que es una columna corta as como tambin fotografas sobre los casos existentes dentro de la ciudad universitaria con sus respectivas fotografas.Normalmente cuando se construye una edificacin en forma clsica, se forman las denominadas columnas cortas, las cuales se crean generalmente por una disposicin inapropiada de las paredes o por consideraciones errneas tomadas durante el clculo estructural. Este tipo de columnas presenta primero falla frgil por cortante antes que falla dctil por flexo compresin.

2. ABSTRACTThis article is a brief definition of what is a short column as well as photographs of existing cases within the campus with their photographs.Normally when a building is built in classic form, form the so-called short columns, which are generally created by an inappropriate provision of the walls or erroneous considerations taken during the structural desing. This type of columns presented first shear brittle failure rather than ductile failure by flexocompresin.

3. INTRODUCCINDurante terremotos pasados se ha observado que edificios aporticados de concreto armado, con columnas de diferentes alturas libres dentro de un mismo piso, sufrieron ms dao en las columnas ms cortas comparadas con las columnas ms largas. (Aguiar R.,(2008) Anlisis Ssmico de Edificios, Centro de Investigaciones Cientficas.Escuela Politcnica del Ejrcito, 118 p., Quito).Para que las estructuras no colapsen durante un terremoto stas deben ser capaces de absorber o consumir la energa entrante mediante los miembros portantes de la misma. Las columnas consumen esta energa mediante los desplazamientos que experimentan. Como los desplazamientos de las columnas son proporcionales a sus longitudes, la capacidad de consumir energa en las columnas cortas es muy baja. Por esta razn, las columnas cortas son los elementos que ms dao infligen a la construccin. Uno de los fenmenos que afectan a las estructuras y que con frecuencia han sido observados durante los terremotos ocurridos en las ltimas dcadas, es el llamado efecto de columna corta. Su presencia ha originado inclusive, el colapso de pisos completos. Dicho efecto se produce cuando las columnas estn lateralmente confinadas hasta cierta altura por elementos no estructurales como paredes de mampostera, las cuales disminuyen su longitud efectiva y como consecuencia, la razn de fuerza cortante a momento aplicado aumenta significativamente.

4. MARCO TERICO4.1. Vulnerabilidad estructural.La vulnerabilidad estructural se refiere a la susceptibilidad que la estructura presenta frente a posibles daos en aquellas partes de la estructura que lo mantienen en pie ante un sismo intenso. Esto incluye cimientos, columnas, muros, vigas y losas.Puede decirse de manera general que el alejamiento de formas y esquemas estructurales simples es castigado fuertemente por los sismos. De cualquier forma, dada la naturaleza errtica de los sismos, as como la posibilidad de que se exceda el nivel de diseo, es aconsejable evitar el planteamiento de configuraciones riesgosas, independientemente del grado de sofisticacin que sea posible lograr en el anlisis de cada caso.Lamentablemente, en muchos pases de Amrica Latina las normas de construccin sismo-resistente no han sido efectivamente aplicadas y en otros no se han considerado especificaciones especiales para las estructuras de edificaciones importantes. Por esta razn, no es extrao que cada vez que ocurre un sismo en la regin entre las edificaciones ms afectadas siempre figuren los hospitales o centros educativos, que deberan ser las ltimas en ser afectadas. En otras palabras, la vulnerabilidad estructural es alta, situacin que debe ser corregida total o parcialmente con el fin de evitar enormes prdidas econmicas y sociales, en particular en los pases en desarrollo.Debido a que muchas edificaciones fueron construidas hace mucho tiempo y otras no han sido diseadas ni construidas con normas sismo-resistentes, surgen dudas con respecto a la certeza de que dichas edificaciones puedan seguir funcionando con posterioridad a un sismo. En estos casos se hace imperativa una revisin lo ms detallada posible sobre la capacidad de la estructura de soportar sismos moderados y fuertes, mediante estudios de vulnerabilidad.

4.1.1. Daos estructuralesEn general, las enseanzas que han dejado los movimientos ssmicos indican que en los pases donde se disea de acuerdo con una buena normativa sismoresistente, donde la construccin es sometida a una supervisin estricta y donde el sismo de diseo es representativo de la amenaza ssmica real de la zona, el dao sobre la infraestructura es marginal en comparacin con el observado en sitios donde no se han dado estas circunstancias. Desde una perspectiva histrica, un cdigo por s solo no puede garantizar la seguridad contra el dao excesivo, puesto que los cdigos son reglamentos que establecen requisitos MNIMOS, los que a su vez experimentan actualizaciones continuas de acuerdo con los avances tecnolgicos y las enseanzas que dejan las investigaciones y los estudios de los efectos causados por terremotos, que no son ms que pruebas de laboratorio a escala real. La ductilidad y redundancia estructural han resultado ser los medios ms efectivos para proporcionar seguridad contra el colapso, especialmente si los movimientos resultan ms severos que los anticipados por el diseo. El dao severo o colapso de muchas estructuras durante sismos importantes es, por lo general, consecuencia directa de la falla de un solo elemento o serie de elementos con ductilidad o resistencia insuficiente.A causa de sismos fuertes es comn que se presenten daos estructurales en columnas, tales como grietas diagonales causadas por cortante y/o torsin, grietas verticales, desprendimiento del recubrimiento, aplastamiento del concreto y pandeo de las barras longitudinales por exceso de esfuerzos de flexocompresin.En vigas, se presentan grietas diagonales y rotura de estribos a causa de cortante y/o torsin, grietas verticales, rotura del refuerzo longitudinal y aplastamiento del concreto por la flexin que impone el sismo arriba y abajo de la seccin como resultado de las cargas alternadas.Las conexiones o uniones entre elementos estructurales son, por lo general, los puntos ms crticos.En las uniones viga-columna (nudos) el cortante produce grietas diagonales y es comn ver fallas por adherencia y anclaje del refuerzo longitudinal de las vigas a causa del poco desarrollo del mismo y/o a consecuencia de esfuerzos excesivos de flexin.En las losas se pueden presentar grietas por punzonamiento alrededor de las columnas y grietas longitudinales a lo largo de la placa debido a la excesiva A causa de sismos fuertes es comn que se presenten daos estructurales en columnas, tales como grietas diagonales causadas por cortante y/o torsin, grietas verticales, desprendimiento del recubrimiento, aplastamiento del concreto y pandeo de las barras longitudinales por exceso de esfuerzos de flexocompresin.En vigas, se presentan grietas diagonales y rotura de estribos a causa de cortante y/o torsin, grietas verticales, rotura del refuerzo longitudinal y aplastamiento del concreto por la flexin que impone el sismo arriba y abajo de la seccin como resultado de las cargas alternadas.Las conexiones o uniones entre elementos estructurales son, por lo general, los puntos ms crticos.En las uniones viga-columna (nudos) el cortante produce grietas diagonales y es comn ver fallas por adherencia y anclaje del refuerzo longitudinal de las vigas a causa del poco desarrollo del mismo y/o a consecuencia de esfuerzos excesivos de flexin.En las losas se pueden presentar grietas por punzonamiento alrededor de las columnas y grietas longitudinales a lo largo de la placa debido a la excesiva

4.1.2. Comportamiento estructuralEl pobre comportamiento de las columnas cortas se debe al hecho que en un terremoto, columnas de diferentes alturas libres tendrn la misma demanda de desplazamiento lateral, como se muestra en el esquema de la figura 1. Sin embargo, al ser las columnas cortas ms rgidas que las columnas ms largas, estas atraen mucho ms fuerza horizontal. (Aguiar R.,(2008) Anlisis Ssmico de Edificios, Centro de Investigaciones Cientficas Escuela Politcnica del Ejrcito, 118 p., Quito.)

Mayor rigidez lateral de una columna implica mayor resistencia 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 2, debido a fuerzas bi-dimensionales ocasionando fallas en cortante.

La longitud de una columna juega un papel muy importante en trminos de la fuerza cortante que estas enfrentan bajo cargas ssmicas.Las columnas cortas atraen mucho ms fuerza horizontal que una columna larga. El efecto de columna corta se presenta a menudo de forma accidental, en muchas edificaciones.Por ejemplo, ste es el caso de un edificio cimentado en un terreno con inclinacin, como lo muestra la figura 3(a). Tambin ocurre este efecto en columnas que soportan los mezanines o pisos que se aaden entre dos pisos regulares, como lo muestra la figura 3(b).

Otra situacin especial en donde se presenta el efecto de columna corta es cuando en un edificio aporticado se construye una pared de altura parcial para ajustar alguna ventana, como lo muestra la figura 4. La columna adyacente se comporta como columna corta, debido a la presencia de las paredes, que le restringen el movimiento lateral. Esta situacin se presenta con mucha frecuencia en las escuelas, no solo en Puno, sino en toda Latinoamrica y el mundo.

5. PANEL FOTOGRAFICO DE CASOS DE COLUMNA CORTA

PABELLON DE EP CONTABILIDAD

PABELLON DE EP ESTADISTICA E INFORMATICA

PABELLON DE EP INGENIERIA QUIMICA

PABELLON DE EP INGENIERIA AGROINDUSTRIAL6. REFERENCIAS 1. Aguiar R.,(2008) Anlisis Ssmico de Edificios, Centro de Investigaciones Cientficas.Escuela Politcnica del Ejrcito, 118 p., Quito.2. Aguiar R.,Almazn J.L.,Dechent D., Surez V.,(2008), Aisladores de baseelastomricos y FPS, Centro de Investigaciones Cientficas. Escuela Politcnica delEjrcito, 292 p., Quito.3. Chrysostomou C., (1991), Effects of degrading infill walls on the nonlinear seismicresponse of two dimensional steel frames. Ph.D., Thesis, Cornell University.INGENIERIA CIVIL-UNAPPgina 1