EL CAPÍTULO VIII PISO DÉBIL - DISCONTINUIDAD DE RESISTENCIA Y RIGIDEZ

CAPÍTULO VIII PISO DÉBIL - DISCONTINUIDAD DE RESISTENCIA Y RIGIDEZ

1. CONCEPTO

Si hay una zona débil en el trayecto de transmisión de fuerzas, o si hay un cambio brusco de rigidez, habrá una zona de peligro. Aun cuando la estructura permanezca elástica, la respuesta cambiará en forma considerable y la distribución de fuerzas en toda la altura de la estructura puede variar sustancialmente respecto a la distribución supuesta. Sin embargo esto es aún más crítico cuando la estructura se ha comenzado a deformar inelásticamente.

Si se puede suponer que las fuerzas laterales especificadas por el reglamento se basan en el comportamiento de estructuras típicas de estilo antiguo en que no había cambios bruscos de rigidez, entonces la absorción de la energía del sismo se distribuye en toda la estructura, ya sea de manera uniforme o conforme a algún patrón regular continuo. Si una estructura tiene una parte mucho más flexible debajo de una parte rígida, la mayor parte de la absorción de la energía se concentra en la porción flexible y la porción rígida superior absorbe muy poco.

Existe piso débil cuando hay una discontinuidad significativa de resistencia y rigidez entre la estructura vertical de un piso y el resto de pisos de una estructura. El piso débil es un nombre que se aplica a los edificios en los cuales una planta es más débil que las otras.

Un piso débil en cualquier nivel crea problemas, pero como las fuerzas generalmente son mayores en la base del edificio, una discontinuidad entre el primer y segundo piso tiende a provocar la condición más grave.

Caso 1. Piso alto con relación a los demás

La discontinuidad de rigidez se puede presentar debido a que un piso es significativamente más alto que el resto produciéndose una disminución de resistencia y aumento de flexibilidad en este piso. Esta condición no necesariamente se refiere a la primera planta, sin embargo, es en ella donde se genera la mayor concentración de esfuerzos y si ésta es la más alta producirá un incremento de esfuerzos y en consecuencia los mayores daños durante un sismo.

Caso 2. Muros de corte discontínuos

Un muro de cortante en las plantas altas se vuelve discontinuo cuando se reemplaza por un pórtico en la primera planta. Esto constituye una contradicción de diseño, pues el propósito de un muro de corte es colectar las cargas del diafragma de cada piso y transmitirla directa y eficientemente a la cimentación. El hecho de interrumpir esta trayectoria de carga y reemplazarla por pórticos o columnas es un error fundamental, más aún interrumpirla en el primer piso es un error capital.

Caso 3. Columnas discontinuas

También puede haber discontinuidad en las columnas debido a un concepto de diseño muy común, en el cual no todos los elementos verticales se proyectan a la cimentación, sino que algunos terminan en el segundo piso con la finalidad de aumentar los claros de la planta baja, esta condición crea una trayectoria de carga discontinua que produce un cambio abrupto de resistencia y rigidez que tiene como consecuencia el aumento de esfuerzos y daños en las columnas de la primera planta.

2. EL PROBLEMA GENERAL

El problema general de todas estas variaciones de piso débil es que la mayor parte de fuerzas sísmicas de un edificio, y cualquier deformación estructural consecuente, tenderán a concentrarse en el piso más débil o en el punto de discontinuidad en lugar de distribuirse de manera uniforme entre todos los pisos.

Los planeamientos previos sobre elementos flexibles que soportan menos cargas que los rígidos, se hicieron en relación con un diafragma rígido que distribuyen cargas de acuerdo con las rigideces relativas de elementos verticales flexionados uniformemente.

En el piso

...