Los elementos no estructurales son aquellos que están unidos o alojados en un edificio o sistema de construcción, pero no son parte del principal sistema estructural resistente a la carga del edificio
Los daños que suelen producirse en estos componentes, los describiremos a continuación, así como las medidas de mitigación recomendadas.
Paredes interiores y exteriores de bloques o ladrillos
Villaverde (2006), indica que el daño en los componentes arquitectónicos, se da principalmente por su poca resistencia o un anclaje inadecuado, recomendando se apliquen estrategias de aislamiento o de carga. En la estrategia de aislamiento, los elementos están lo suficientemente separados de la estructura para que la deformación de la estructura no produzca tensiones significativas en los elementos arquitectónicos, mientras que en la estrategia de carga, los elementos están diseñados para someterse a las tensiones y deformaciones requeridas.
Lo normal fuera que las paredes estén bien aisladas o totalmente integradas, pero no existe aún definido un método de aislamiento adecuado, por lo que el propósito de este estudio es presentar recomendaciones conforme estudios realizados en otros países, pues el comportamiento es similar ante un terremoto en todos los lugares, existiendo: aplastamiento en el centro, (ver figura 4.5), en las esquinas (figura 4.6), falla por deslizamiento (figura 4.7) o agrietamiento diagonal, (figura 4.8).
Figura 4.5: Fallas típicas de mampostería aplastamiento en el centro. Fuente Velasco 2018
Figura 4.6: Fallas típicas de mampostería aplastamiento en las esquinas. Fuente Velasco 2018
Figura 4.7: Fallas típicas de mampostería por deslizamiento. Fuente Velasco 2018
Figura 4.8: Fallas típicas de mampostería por agrietamiento diagonal. Fuente Velasco 2018
A pesar de ser componentes no estructurales, las paredes pueden interactuar con el sistema estructural durante un sismo y modificar el comportamiento de la estructura de manera significativa, tal es el caso de que cuando la pared no “rellena” totalmente el marco estructural, suele presentarse una afectación denominada columna corta o cautiva, (ver figuras 4.9 a, b), que genera daños en el sistema estructural.
Figura 4.9a: Daño a la columna estructural (“columna corta o cautiva”). Fuente: Introduction to Earthquake Protection of Non-Structural Elements in Buildings
Figura 4.9b: Fallas Daño a la columna estructural (“columna cautiva”) debido a la restricción causada por la altura parcial de la pared de mampostería en el terremoto de 2001 en Perú (Foto cortesía de Eduardo Fierro, BFP Engineers).
Tipo de mitigación recomendada
Un estudio de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA), en su guía práctica para reducir los riesgos del daño no estructural por terremotos FEMA E-74 / diciembre de 2012, recomienda una estrategia de aislamiento (ver figuras 4.10 y 4.11). Plantea separar las paredes de las columnas, por lo menos una pulgada (2,54 cm.), siempre y cuando esta distancia sea superior a lo esperado como desplazamiento de la columna durante un sismo.
Esta propuesta implicaría deshacernos de los “chicotes” aquellos tramos de varilla que empotrados en las columnas, amarran a esta con las paredes, creando anclajes verticales desde la losa o vigas, la separación sería cubierta con mortero.
Figura 4.10: Recomendación de estrategia de aislamiento de mampostería, si esta cubre todo el marco estructural Fuente: FEMA E-74 / diciembre de 2012.
Figura 4.11: Recomendación de estrategia de aislamiento de mampostería, si esta cubre parcialmente el marco estructural para evitar el efecto de columna corta. Fuente: FEMA E-74 / diciembre de 2012.
Al existir muy pocas investigaciones sobre la prevención del daño a las paredes de relleno, son métodos experimentales, cuya eficiencia o respuesta serán observadas cuando haya otro sismo, se propone también en el presente trabajo, una estrategia mixta de aislamiento y carga (ver figura 4.12).
Figura 4.12: Recomendación de estrategia mixta de aislamiento y carga. Fuente: Elaboración propia.
Ventanas con estructura metálica y vidrio
La totalidad de las edificaciones inspeccionadas para la elaboración del presente trabajo, tienen sus componentes de fachada construido con aluminio y vidrio y, un porcentaje significativo cuenta con divisiones interiores también de este material. Estos elementos son sensibles tanto a las aceleraciones como a las deformaciones, por lo que pueden tener un riesgo significativo de caída si su estructura no está diseñada para absorber las fuerzas y desplazamientos que provoca un movimiento sísmico. Es fundamental que luego de un terremoto, el vidrio permanezca en su lugar, incluso hasta cuando se haya agrietado, pues permitiría la ocupación post-sismo con seguridad. Si el vidrio se rompe o cae, los niveles de peligrosidad aumentan en función de la altura desde la que cae.
En el interior las divisiones de este material, al fallar, sea porque la estructura colapsó o por el impacto de muebles o contenidos sin anclaje, puede crear riesgos de caídas, bloquear los corredores y poner en peligro a los ocupantes que intentan salir de los edificios dañados.
Tipo de mitigación recomendada
Si la estructura utilizada, reúne los requerimientos técnicos correspondientes, se puede presumir que tendrá un adecuado desempeño ante el sismo, pero presentaremos una propuesta independiente del tipo de vidrio existente o sus dimensiones, recomendando la instalación de láminas de seguridad que reducen el riesgo sísmico evitando que los vidrios o sus fragmentos atenten contra la seguridad de las personas, especialmente si caen desde grandes alturas.
Adicionalmente, se debe evitar la colocación de camas o escritorios, que suelen estar ocupados muchas horas al día cerca de grandes ventanas de vidrio.
Cielo raso suspendido
El uso extendido de sistemas de cielo raso suspendido en la zona de estudio, se debe a su fácil instalación en estructuras de madera, mayoritarias en el sector y que su uso dio un toque de modernismo en los interiores.
Las placas de fibro-cemento, se mantienen suspendidas gracias a unos ángulos T, suspendidos al techo mediante alambres y los que a su vez se fijan a las paredes perimetrales mediante ángulos L.
El movimiento producto del sismo, puede acelerar los alambres que mantienen suspendido el cielo raso y hacer que las placas salgan de su apoyo en las T, lo que podría provocar su desmoronamiento y con ello el colapso del sistema, lo que obligaría a la evacuación del edificio, perdiendo su funcionalidad hasta que sea reparado.
Tipo de mitigación recomendada
Para restringir el movimiento de los alambres, se podría aumentar el refuerzo pero en 45° (ver figura 4.13), estrategia que ha funcionado en otras ocasiones y también es una de las recomendaciones de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA), en su guía práctica para reducir los riesgos del daño no estructural por terremotos FEMA E-74 / diciembre de 2012.
Figura 4.13 Los puntales de compresión y los cables extendidos en diagonal se usan para limitar el movimiento de los techos acústicos suspendidos. (Fotografía cortesía de Maryann Phipps, Estructure).
Equipos y contenidos más comunes
Los equipos electrónicos comunes en un hogar, así como los contenidos en perchas, muebles y habitaciones, son componentes no estructurales sensibles a la fuerza, al desplazamiento o a ambos simultáneamente, pero la estrategia para protegerlos, también dependerá de la masa, el tamaño geométrico, el valor monetario o simbólico, la estética y la medida en que se le puedan alterar determinadas característica, para su protección, sea a través de anclajes o incrementando el tamaño de su base. Hay elementos pequeños o livianos a los que se puede anclar o aumentar su base individualmente, como las vajillas o recipientes de cristal, los que se deben aplicar estrategias de contención indirectas a través de las perchas en donde estén apoyados (ver figuras 4.14 y 4.15).
Figura 4.14 Lámina de plexiglás proporciona restricción para los productos (Foto cortesía de Degenkolb Engineers).
Figura 4.15 Estrategia de retención por medios indirectos: situación (a) antes de la intervención, y (b) después de la intervención Fuente: Introduction to Earthquake Protection of Non-Structural Elements in Buildings
Computadoras de escritorio y accesorios
Las computadoras, impresoras, y otros equipos electrónicos que generalmente descansan sobre escritorios o mesas sin restricciones, se deslizaron o colisionaron con otros artículos e incluso se cayeron, provocando en ocasiones pérdidas por la interrupción de las actividades. Los mecanismos de mitigación existentes, recomiendan el anclaje o restricción de movimiento con sujetadores de seguridad (ver figuras 4.16 y 4.17).
Figura 4.16 El monitor de la computadora se deslizó del escritorio al piso en el terremoto de magnitud 6,5 Eureka, California (foto cortesía de Steve Mahin, PEER).
Figura 4.17 Mitigación sísmica para monitores y computadoras. Fuente: FEMA E-74 / diciembre de 2012.
Aunque es poco probable que las mesas o escritorios en donde se apoyan los equipos electrónicos se vuelquen durante un sismo, sí pueden deslizarse y tirar de los cables eléctricos que los conectan, por lo que estos cables deben tener holgura adecuada para permitir el movimiento.
Por lo general, las computadoras de escritorio constan de varios componentes independientes. Si estos están apilados, lo recomendable es asegurarse que cada componente esté anclado al que está debajo y que el artículo que está más abajo esté anclado al escritorio. Para los artículos livianos y no esenciales que suelen estar sobre los escritorios, una tira plástica de entre dos y cinco centímetros asegurada al borde puede ser adecuado para evitar la caída de estos y por lo tanto entonces esos elementos individuales no necesitan estar anclados.
Finalmente es necesario considerar ciertos casos particulares, tales como si el componente no estructural se debe anclar o fijar a una pared, es fundamental determinar si la pared tiene la capacidad estructural adecuada para soportar al elemento y si esta se encuentra firmemente sujeta al armazón estructural tanto en su parte superior e inferior, pero si se trata de artículos pesados, es preferible anclarlos a la losa de piso de hormigón, para evitar darle una carga sísmica adicional a la pared.
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