Date post: | 10-Feb-2015 |
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Dr. Miguel Ángel Jaimes TéllezDr. Miguel Ángel Jaimes Téllez
Modificación y/o remodelación del sistema estructural
Integración con diseño arquitectónicoReglamentos de construcción
Modificación y/o remodelación del sistema estructural
Integración con diseño arquitectónicoReglamentos de construcción
Arquitectura
Hospitalaria
Uso eficiente de la energíaDiseño de interiores
Ingeniería estructural
Diseño de exteriores
Instalaciones
ConstrucciónOPERATIVIDAD
NORMALOPERATIVIDAD
MAYOR
IntroducciónIntroducción
Concepción del proyecto hospitalario
Arquitectura Ingeniería estructural
IntroducciónIntroducción
Consecuencias
Hospital Juárez de la Ciudad de México. Sismo del 19 de Septiembre de 1985
IntroducciónIntroducción
Consecuencias
Hospital Administrativo de Veteranos. Sismo de San Fernando 1971
IntroducciónIntroducción
Consecuencias
Hospital de Colapso del Quinto Piso, Hospital Municipal de Kobe, 1995
IntroducciónIntroducción
Consecuencias
Cuarto de Operación en el Hospital Kona en Hawaii. Sismo de Hawai, M6.6, 2006
IntroducciónIntroducción
1. Evitar pérdidas de vidas humanas ante cualquier evento sísmico
2. Evitar daños en la estructura y en las componentes de cada construcción, durante sismos de frecuente ocurrencia
3. Evitar que se originen colapsos totales o parciales en las construcciones, que puedan poner en peligro la seguridad de las personas durante sismos muy severos, de ocurrencia extraordinaria
La prioridad del Reglamento de Construcciones está en evitar pérdidas de vidas humanas
Objetivo del Reglamento de ConstruccionesObjetivo del Reglamento de Construcciones
El proceso de Diseño Estructural para hospitales, en general, se lleva a cabo en cuatro pasos:
1. Definición del Sismo de Diseño
0
1
2
3
0 1 2 3 4
T (s)
Ac
ele
rac
ión
(m
/s2 ) HOSPITALES
EDIFICACIONES CONVENCIONALES
+50%
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T (s)
Ac
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/s2 ) HOSPITALES
EDIFICACIONES CONVENCIONALES
+50%
1N
3N
5N
7N
8N..
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
2. Estructuración adecuada
Simetría
Sencillez
Rigidez y Resistencia en ambas direcciones (X-Y)
Regularidad en PLANTA y ELEVACIÓN
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
3. Cálculo de la Respuesta Estructural
4. Dimensionamiento y Detallado Estructural
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
Los nuevos CÓDIGOS y REGLAMENTOS de Diseño Estructural están basados en el “CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS”
México
Estados Unidos
Comunidad Europea
Japón
RCDF / CFE
ACI / ASTM /AASHTO
EUROCODE
AIJ
*Los códigos de diseño en ediciones anteriores estaban basados en el cálculo de resistencias
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
Criterios de diseño sismoresistente para hospitales
Clasificación de las edificaciones por su importancia operativa:
i. GRUPO A.- Hospitales, Museos, Torres de Telecomunicaciones, Estaciones de bomberos, Estadios, Escuelas, entre otras.
ii. GRUPO B.- Vivienda, Oficinas, Locales comerciales, Hoteles, entre otras.
a. Grupo B1.- edificios con H>30 m
b. Grupo B2.- edificios con H<30 m
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
¿Por qué se clasifica a un hospital como estructura del grupo “A” en el reglamento de construcciones?
i. Su sobrevivencia y operabilidad son esenciales en caso de desastres, para atender las emergencias que puedan presentarse
ii. Su falla puede causar la pérdida de un número elevado de vidas o un grave daño a la sociedad
Hospital en Sylmar, Sismo de San Fernando M6.7
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
i. Se requiere intervención de Corresponsables para obtener el registro de manifestación de construcción o la licencia de construcción (ARTÍCULO 36, RCDF)
a. Corresponsable en Seguridad Estructural
b. Corresponsable en Diseño Urbano y Arquitectónico
c. Corresponsable en Instalaciones
*El Corresponsable toma a su cargo la responsabilidad de distintas partes del hospital que inciden en la seguridad del hospital
Implicación del hospital dentro el grupo A
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
i. Para las construcciones del GRUPO A (HOSPITALES), se debe registrar ante la Delegación una Constancia de Seguridad Estructural.
ii. La CONSTANCIA debe ser renovada cada cinco años o después de un sismo cuando la Administración lo determine (ARTÍCULO 71, RCDF)
Implicación del Hospital dentro del grupo A
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
i. Se consideran factores de carga más altos para diseño por cargas verticales. Aprox. 10% que en edificaciones convencionales
ii. Coeficientes sísmicos más severos. Aprox. 50% que en edificaciones convencionales
iii. Presiones de viento más altas. Aprox. 50% que en edificaciones convencionales
Implicación del Hospital dentro del grupo A
*Se hace notar que el Reglamento no establece limitación en altura del hospital o sistema constructivo
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
Disposiciones generales para hospitales señaladas en el reglamento
Las estructuras con posibilidades de supervivencia son aquellas que cumplen con SENCILLEZ y SIMETRÍA
Distribución uniforme de elementos resistentes
Un sistema estructural eficiente debe contar con 3 planos principales de soporte: 2 verticales y 1 horizontal
Configuraciones estructurales adecuadas para hospitales
Configuraciones estructurales adecuadas para hospitales
Plantas Excéntricas y No-Excéntricas
No basta diseñar plantas simétricas, sino que deben ser sencillas para
evitar grandes concentraciones de esfuerzos en esquinas
Configuraciones estructurales adecuadas para hospitales
Configuraciones estructurales adecuadas para hospitales
Primer piso flexible o “débil” Columnas cortas Irregularidades en planta Irregularidad en elevación Separación entre construcciones Losas planas y aligeradas Deficiencia en el desligue de elementos no
estructurales
Principales problemas estructurales en hospitales
Principales problemas estructurales en hospitales
Piso débilSe denomina piso débil cuando existen una discontinuidad significativa de resistencia y rigidez entre la estructura vertical de un piso y el resto de la esta estructura
Esto se presenta cuando:
1. El primer piso es significativamente más alto que los otros niveles.
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Piso débil Consecuencias
Hospital en San Fernando, California. Sismo en el año de 1971, M6.7
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Columna cortaLa columna corta, en general, atrae más fuerza horizontal que una columna larga.
Esto se presenta cuando:
1. En hospitales cimentados en un terreno con inclinación.
2. En las columnas de hospitales que soportan los mezanines o pisos que se añaden entre dos pisos regulares.
3. En un hospitales a base de marcos se construye una pared de altura parcial para ajustar alguna ventana
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Columna corta Consecuencias
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Irregularidad en planta
Las irregularidad de un hospital en planta depende de los requerimientos arquitectónicos que tenga el proyecto, por lo que pueden generar dichas irregularidades problemas de torsión y otros más cuando se someten a acciones sísmicas la estructura.
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Irregularidad en elevación
Las irregularidad de un hospital en elevación genera una concentración de masa en alguno de los entrepisos del hospital. Esto provoca que se rompa la configuración de igualdad de distribuciones, por lo que se concentran fuerzas durante un evento sísmico en cierto punto del hospital
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Separación entre construcciones
La inadecuada separación entre dos edificios adyacentes, provoca el golpeteo de los mismos durante un sismo
En el reglamento se indica cuales deben ser la separaciones mínimas
s
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Separación entre construcciones
Consecuencias
Hospital de Administrativo de Veteranos. Sismo de Northridge 1994 (M6.7)
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Hospital Port Lyautey. Sismo de 1960
Separación entre construcciones
Consecuencias
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Losas planas Las losas planas, son losas que se localizan en cada piso que se caracterizan por descansar directamente sobre las columnas.
Las losas planas, presentan los siguientes problemas:
1. Efecto de punzonamiento.
2. Reducción de ductilidad. Esto convierte en elemento frágil a las losas planas provocando problemas de agrietamiento y punzonamiento que pueden llevar al colapso del edificio, creando un efecto domino o tipo sándwich.
*El Reglamento castiga a este sistema estructural, por lo que es prácticamente imposible con requisitos de desplazamientos laterales, a menos que se recurra a rigidizarlos
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Losas planas Consecuencias
Hospital Juárez de la Ciudad de México. Sismo del 19 de Septiembre de 1985
Problemas estructurales en hospitalesProblemas estructurales en hospitales
Aspectos físicos de falla: Resumen de algunos efectos a simple vista.
Aspectos físicos de falla: Resumen de algunos efectos a simple vista.
Hundimientos2% de daños en 1985
Sobrepeso9% de daños en 1985Cambio de uso
Otras características estructuralesOtras características estructurales
Daños previos, reparación y refuerzo5% de daños en 1985
Otras características estructuralesOtras características estructurales
AÑO DE CONSTRUCCIÓN
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
< 1957 57 - 76 > 1976
192
56
82
NÚMERO DE EDIFICIOS
Año de construcciónNo por lo antiguo, sino por el Reglamento con el que se diseñó (... , 1957, 1976, 1987, 2002)
Otras características estructuralesOtras características estructurales