Análisis de daños por terremotos en estructuras prefabricadas de hormigón

Abstract

[ES] Durante las últimas décadas el incremento de construcciones con elementos de hormigón prefabricado mediante sistemas marcos o tipo esqueleto han sido muy significativo, pero a la vez estas estructuras estuvieron expuestos frente a los terremotos que azotaron al planeta durante estos últimos años. Este trabajo se realizó en base a los artículos que han enfocado sus investigaciones a estudiar daños en estructuras prefabricadas causadas por terremotos en varias regiones y países. El objetivo de este trabajo es realizar una evaluación de las estructuras prefabricadas de hormigón, ver los tipos de daños, saber la causa y además identificar posibles factores que ayudaron a la falla durante los terremotos que acontecieron, donde los momentos sísmicos fueron significativos (Mw> 5), presentando en las estructuras daños graves en cierto casos y buen rendimiento en otros. Para analizar los efectos producidos por los terremotos en estructuras construidas con elementos prefabricados, se consultó y recopiló información relacionada a daños en estructuras de hormigón prefabricada, adquiriendo una importante base de datos en la que se contempla los aspectos sísmicos como las magnitudes y las aceleraciones máximas generadas en el suelo (PGA), también se agrupó las estructuras y fallas dependiendo de su tipología y por la zona de falla respectivamente. La evaluación determinó niveles sísmicos superiores a los de diseño en la mayoría de las zonas, donde las estructuras prefabricadas construidas mediante conexiones de fricción, sistema no recomendado para zonas sísmicas, presentaron daños graves como era de esperarse. En otras regiones los elementos estructurales de las edificaciones fueron empalmados con el uso de conexiones secas que en algunos casos presentaron daños por dispositivos o sistemas de enlaces mal diseñados o inapropiados. La mayoría de las estructuras que utilizaron conexiones húmedas para la unión de los elementos prefabricados tuvieron un buen rendimiento. En general, todo el problema se relaciona con los soportes o uniones entre elementos prefabricados los cuales presentaron incompatibilidades y una falta de diseño. Las estructuras construidas con piezas prefabricadas de hormigón, han demostrado una debilidad en las conexiones entre sus elementos ya que, muchas de éstas, fueron diseñadas únicamente para soportar su peso propio, carga muerta y acciones horizontales como el viento y sin considerar acciones sísmicas, ya que así lo permitía los códigos de construcción en la región. Por otro parte, las estructuras diseñadas para zonas sísmicas se comportaron como se esperaba, algunas de las estructuras se vieron afectadas en un mayor grado de daño debido a que fueron superadas por terremotos mucho más intensos de lo esperado. En general, se puede decir que el problema detectado en la mayor parte de los daños registrados proviene de deformaciones no consideradas apropiadamente en el diseño ante solicitaciones sísmicas. Así mismo, los códigos de construcción vigente para este tipo de estructuras deben modificarse y que permitan interpretar claramente los requerimientos que impone, y cambios asociados al comportamiento que tuvieron elementos estructurales frente al sismo.

[EN] During the last decades, the increase in constructions with precast concrete elements using framework or skeleton-type systems have been very significant, but at the same time these structures were exposed to earthquakes that hit the planet in recent years. This work was carried out based on articles that have focused their research on studying damage to prefabricated structures caused by earthquakes in many regions and countries. The goal of this work is to carry out an evaluation of precast concrete structures, look at the types of damage, know the cause and also identify possible factors that helped failure during the earthquakes that took place, where seismic bending moments were significant (Mw> 5), causing serious damages at the structures in certain cases and good performance in others. In order to analyze the effects of earthquakes on structures built with precast elements, information related to damage to precast concrete structures was consulted and collected, managing to create a very important database that includes seismic aspects such as magnitudes and maximum accelerations generated on soil (PGA), the structures and faults were also grouped depending on their typology and by the fault zone respectively. The evaluation determined seismic levels higher than those of design in most of the zones, where the prefabricated structures built by means of friction connections, a system not recommended for seismic zones, presented serious damages as expected. In other regions, the structural elements of the buildings were spliced with the use of dry connections that in some cases had damage due to poorly designed or inappropriate devices or link systems. Most of the structures that used wet connections to join the precast elements performed well. In general, the whole problem is related to the supports or unions between prefabricated elements which presented incompatibilities and a lack of design. Structures built with precast concrete pieces, have shown a weakness in the connections or joints between elements, many of the structures that presented damage were designed only to withstand their own weight, dead load and horizontal actions such as wind, but not considering seismic actions, as allowed by building codes in the region. On the other hand, the structures designed for seismic zones behaved as expected, some of the structures were affected to a greater degree of damage because they were hit by much more intense earthquakes than expected. In general, the problem detected in most of registered damage comes from deformations related with seismic stresses not properly considered on design. Likewise, the current building codes for this type of structure must be modified and allow for a clear interpretation of the requirements they impose, and changes associated with the behavior of structural elements against earthquake.