Evaluación de la Seguridad Estructural

Presentación del tema: "Evaluación de la Seguridad Estructural"— Transcripción de la presentación:

1 Evaluación de la Seguridad Estructural

2 OBJETIVOS Los participantes serán capaces de
Describir las características del componente estructural de la seguridad hospitalaria Completar el componente de seguridad estructural de la lista de verificación, tomando en cuenta: los antecedentes del establecimiento el sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación. Identificar los elementos críticos de la seguridad estructural

3 El sistema estructural lo conforman:
Una edificación hospitalaria esta integrada por dos sistemas básicos: el estructural y el no estructural. El sistema estructural lo conforman: la subestructura (cimentaciones); la superestructura (columnas, muros portantes, vigas y losas). La función fundamental del sistema estructural es resistir las cargas que actúan sobre la misma sin sufrir deformaciones excesivas.

4 Elementos del sistema estructural de un hospital
COLUMNAS LOSA MURO VIGA Las columnas, vigas, muros, losas, cimientos son elementos estructurales que forman parte del sistema de soporte de la edificación.

5 Caracterización de los sistemas estructurales

6 La forma de las edificaciones
Las formas y proporciones de los edificios desempeñan un efecto fundamental en la magnitud y distribución de las fuerzas horizontales a través del edificio. 6

7 Aspectos significativos de irregularidades de forma
La configuración (forma) La estructuración (falsa simetría) La excentricidad (CM ≠ CR → Torsión) 7

8 Importancia de la configuración y estructuración de las construcciones
Evitar el caso de la falsa simetría para reducir los efectos de torsión. 8

9 Importancia de la configuración y estructuración de las construcciones
Cambios abruptos en elevación. En los entrantes y esquinas se concentran las tensiones. 9

10 Importancia de la configuración de las construcciones
Configuración cuadrada la mejor para viento. Se deben evitar las formas irregulares sobre todo en el caso de sismos. Configuración rectangular. Evitar relaciones en planta mayores de 3. 10

11 Efectos del viento relacionados con la configuración de las construcciones
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12 Aspectos a evaluar desde el punto de vista estructural
1.Seguridad debido a antecedentes del establecimiento. 2.Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.

13 2.1. Seguridad debido a antecedentes del establecimiento.
Las afectaciones que ha sufrido la instalación hospitalaria en el pasado, ya sean por causas naturales o antrópicas. Se precisan principalmente los daños estructurales que se produjeron en la obra debido a fenómenos naturales ocurridos en el sitio . En este primer submódulo, del módulo estructural, se valora cuales han sido las afectaciones que ha sufrido la instalación hospitalaria en el pasado, ya sean por causas naturales o antrópicas. Grieta debido a un sismo.

14 2.1. Seguridad debido a antecedentes del establecimiento.
También se analizan las modificaciones que se hayan llevado acabo en la edificación, tanto las reparaciones y construcciones, como las remodelaciones o adaptaciones, que comprometan el comportamiento estructural de la instalación hospitalaria.

15 Terremotos y huracanes vs hospitales
Centro de salud dañado cuando el terremoto de Perú (2007). Hospital que perdió parte de sus ventanales debido al huracán Gustav (2008), Isla de la Juventud, Cuba.

16 Resumen de daños por sismos
Hundimiento por licuación del terreno. Vuelco de la edificación. Aplastamiento de plantas. Desmoronamiento de las edificaciones construidas con muros de carga. Resonancia de la estructura. Desplazamiento de estructuras. Deformaciones verticales por asiento de la cimentación al perder el apoyo del terreno. 16

17 Resumen de daños por sismos
Rotura por aplastamiento de columnas. Rotura por cortante en columnas. Desprendimiento de cerramientos en plantas altas y fisuras de tracción diagonal. Rotura por deslizamiento de tierras. Desprendimiento de recubrimientos de columnas y entrepisos. Pérdida de adherencia de los pilotes con el terreno durante la vibración y pérdida de apoyo de las zapatas.    17

18 Resumen de daños por huracanes
Pérdida de las cubiertas ligeras. Roturas de cristales Daños significativos a las carpinterías. Derrumbes de edificaciones en mal y regular estado técnico. Caída de árboles sobre las edificaciones y vías. Impacto de objetos volantes (como proyectiles) contra las edificaciones. 18

19 Resumen de daños por huracanes
Oscilaciones excesivas de las estructuras esbeltas. Deformaciones verticales por asiento de las cimentaciones al reducirse la sustentabilidad del terreno por exceso de humedad. Inundaciones de sótanos y plantas bajas por intensas y prolongadas lluvias Deslizamientos de tierras por las fuertes lluvias. 19

20 Seguridad debido a antecedentes del establecimiento.
¿El hospital ha sufrido daños estructurales debido a fenómenos naturales?. SI NO HAN OCURRIDO FENOMENOS NATURALES EN LA ZONA DONDE ESTA EL HOSPITAL, NO MARQUE NADA. Se verificará si existe algún dictamen estructural que indique que el grado de seguridad ha sido comprometido anteriormente por algún fenómeno natural. Daños estructurales debido a un sismo, en una pasarela que une dos bloques de un hospital en la zona de los quirófanos.

21 Seguridad debido a antecedentes del establecimiento.
¿El hospital ha sido reparado o construido utilizando estándares actuales apropiados? Corroborar si el inmueble ha sido reparado, en que fecha y si se realizó con base en la normatividad de establecimientos seguros. Grado de seguridad B= No se aplicaron los estándares; M=Estándares parcialmente aplicados; A=Estándares aplicados completamente.

22 Seguridad debido a antecedentes del establecimiento.
¿El hospital ha sido remodelado o adaptado afectando el comportamiento de la estructura? Verificar si se han realizado modificaciones usando normas para edificaciones seguras. Muro relleno en zona sísmica.

23 2.2. Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
En este segundo submódulo se evalúan aspectos relacionados con el estado técnico y su influencia, según los materiales empleados en la construcción. Se considera la proximidad de las edificaciones y su redundancia estructural. Además, se valora el efecto de la interacción de los elementos no estructurales con los elementos estructurales.

24 Sustituir carpinterías en mal estado y eliminar las filtraciones, reducen la vulnerabilidad estructural. 24

25 Daños de los componentes no estructurales y contenidos del edificio.
Los componentes no estructurales cuyos daños pueden afectar tanto la seguridad para la vida como gran parte de la instalación incluyen tabiques exteriores, revestimientos exteriores, paredes de relleno, sistemas de divisiones interiores, ventanas, sistemas de falso techo, elevadores, equipos mecánicos, y equipamiento médico y eléctrico. 25

26 Efectos de los elementos no estructurales
Aun en un edificio donde las discontinuidades han sido restringidas a través de la estructura, la ubicación y diseño de ciertos elementos no estructurales pueden realmente cambiar la efectividad de los elementos estructurales. 26

27 Columnas cortas Una columna diseñada considerando la altura completa se transforma en una columna corta por la ubicación de una pared de relleno, atrayendo una mayor carga lateral hacia ella en proporción con su nueva rigidez. 27

28 Columnas cortas 28

29 Columnas modificadas 29

30 Problemas causados por los efectos que los elementos no estructurales puede provocar sobre los sistemas estructurales: La ubicación de núcleos de escalera o de elevadores pueden modificar la deformación asumida de las columnas que rodean los núcleos, creando torsión y atrayendo una carga desproporcionada hacia la estructura de la escalera o el núcleo. La ubicación de núcleos de escalera o de elevadores unidos rígidamente a locales amplios y más flexibles (áreas de tratamiento o diagnóstico) pueden modificar la deformación asumida de las columnas que rodean los núcleos, creando torsión y atrayendo una carga desproporcionada hacia la estructura de la escalera o el núcleo.

31 Núcleos de escaleras y elevador
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32 Problemas causados por los efectos que los elementos no estructurales puede provocar sobre los sistemas estructurales: El uso de muros de relleno entre columnas (conformando las ventanas de los cuartos de los pacientes) pueden efectivamente rigidizar las vigas y acortar las columnas. El uso de muros de relleno entre columnas pueden “rigidizar” las vigas y acortar las columnas, atrayendo cargas superiores hacia las columnas y vigas a las asumidas en los cálculos al diseñarlas.

33 Problemas relacionados con la redundancia de los sistemas estructurales en el diseño de las instalaciones de salud: Fallo en el uso de gran cantidad de paredes interiores como sistemas redundantes al sistema estructural primario, despreciando la influencia de la rigidez relativa de ambos sistemas. Fallo en el uso de gran cantidad de paredes interiores (cuartos de pacientes, pasillos) como sistemas redundantes al sistema estructural primario. 33

34 Problemas relacionados con la redundancia de los sistemas estructurales en el diseño de las instalaciones de salud: Uso de un número limitado de columnas (luces grandes) en grandes locales abiertos. Como consecuencia estos elementos se convierten en extremadamente críticos. Uso de un número limitado de columnas (luces grandes) en grandes locales abiertos (áreas de tratamiento o diagnóstico, cafeterías, lobby). 34

35 Grandes luces 35

36 Problemas relacionados con la redundancia de los sistemas estructurales en el diseño de las instalaciones de salud: Discontinuidad de la uniformidad del sistema estructural a lo largo y ancho de grandes áreas. La ubicación de aberturas (extractores, puertas y ventanas semejantes de los cuartos de pacientes) en el interior y exterior de los muros de cortante provocando que grandes fuerzas se concentren en ciertos elementos débiles. 36

37 Evitar las estructuras isostáticas
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38 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Estado de la construcción. Se debe verificar si en la edificación hospitalaria se observan deterioros, tales como desconchados de los repellos, grietas, o hundimientos de elementos estructurales. Grado de seguridad B= Deteriorada por meteorización o exposición al ambiente, grietas en primer nivel y elementos discontinuos en altura; M= Deteriorada sólo por meteorización o exposición al ambiente; A= Sana, no se observan deterioro ni grietas.

39 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Materiales de construcción de la estructura. Se deberá precisar si los elementos cuyos materiales se encuentran en mal estado, son elementos estructurales, es decir que cumplen funciones de carácter estructural en la instalación hospitalaria.

40 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Interacción de los elementos No Estructurales con la Estructura. Esta es una cuestión que el evaluador debe verificar cuidadosamente. En ocasiones los elementos no estructurales en condiciones extremas pueden, por su peso y rigidez, afectar el desempeño de algún o algunos elementos estructurales poniendo en peligro la estabilidad estructural de la edificación.

41 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Proximidad de los edificios (martilleo, túnel de viento, incendios, etc.) Además del conocido martilleo, otro fenómeno que puede surgir cuando a la edificación la embate un huracán, es el efecto de túnel de viento, el cual aparece cuando el viento se encajona entre dos edificaciones y presiona sobre alguna porción de ellas, con una fuerza muy superior a la que le correspondería normalmente por su altura.

42 Efecto de túnel

43 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Redundancia estructural.

44 2.2. Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
En este segundo submódulo también se evalúa la configuración y estructuración de la instalación hospitalaria, incluyendo las uniones o juntas, sin olvidar la seguridad de las cimentaciones. Por último se determina si la instalación hospitalaria está preparada para resistir los fenómenos que la puedan afectar.

45 Importancia de la estructuración de las construcciones
Efectos de traslación y rotación de los diafragmas debido a la estructuración de pórticos y muros de cortante (shear walls). Muy importante para la respuesta lateral ante viento y sismo. 45

46 Importancia de la ubicación de los elementos resistentes
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47 Excentricidad torsional
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48 Discontinuidades estructurales
No es a menudo reconocido que grandes discontinuidades (o cambios abruptos) en resistencia o rigidez de un edificio pueden causar efectos de respuesta adversos. 48

49 Discontinuidades de las construcciones
Masas concentradas que generan grandes fuerzas inerciales y excesivos desplazamientos. Grandes diferencias entre las rigideces de los pisos. 49

50 Evitar en zonas sísmicas los voladizos en balcones y entrepisos.
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51 Pisos blandos El más reconocido de los problemas causados por tales discontinuidades es el llamado “piso blando”. Este piso blando puede presentarse en cualquier nivel, aunque en la planta baja es donde aparece con más frecuencia. 51

52 Piso blando intermedio
Terremoto del 17 de enero de En Kobe Japón 52

53 Tres condiciones que crean pisos blandos
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54 Pisos rígidos sobre un primer piso más flexible
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55 Consecuencias de las diferencias de rigidez.
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56 Diafragmas de piso y cubierta
Las cargas horizontales en cualquier nivel de un edificio se distribuirán a los elementos estructurales verticales a través de los diafragmas de piso y cubierta. Las losas de piso/cubierta responden como vigas anchas. 56

57 Viga equivalente a un diafragma
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58 Tres factores son importantes en el diseño de los diafragmas:
El diafragma debe ser capaz de transferir las fuerzas y debe ser lo más monolítico posible para actuar como una unidad. Los elementos colectores o refuerzos deben transferir las cargas del diafragma a los muros de cortante. Las aberturas o entrantes en los diafragmas deben ser propiamente ubicados y adecuadamente reforzados. 58

59 Juntas o uniones Las uniones de los componentes estructurales están entre los elementos más críticos del diseño ante cargas laterales, especialmente las provocadas por los sismos. 59

60 Consecuencias de una mala solución de junta
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61 Juntas o uniones En las instalaciones de salud las estructuras no redundantes (isostáticas) son utilizadas comúnmente, tales como los voladizos de entrada o los amplios salones de diagnostico y tratamientos. 61

62 Problemas en las Juntas

63 Ubicar correctamente las juntas sísmicas y de temperatura
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64 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Detallamiento estructural incluyendo conexiones. Se debe revisar que las uniones no tengan fisuras ni estén agrietadas, ya que esto pondría en riesgo los elementos estructurales que unen y con ello la estructura. Se debe revisar con cuidado las uniones, sobretodo en caso de construcciones prefabricadas, pues estas serían mucho más numerosas y además, ya no serían monolíticas dependiendo en la mayoría de los casos de soldaduras o de juntas húmedas.

65 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Seguridad de fundaciones o cimientos. Siempre es muy importante saber si los cimientos están unidos o aislados entre si, lo que hace a las edificaciones más vulnerable a los sismos cuando no poseen sistemas de arriostres ortogonales mediante vigas de enlaces de cimentación. Siempre es muy importante que el evaluador llegue a revisar los planos de cimentaciones, para poder tener criterios más precisos de la situación de la base de la edificación, como lo es el tipo de solución de los cimientos (superficiales, profundos, aislados, combinados entre otros) para saber si están unidos o aislados entre si, lo que hace a las edificaciones más vulnerable a los sismos cuando no poseen sistemas de arriostres ortogonales mediante vigas de enlaces de cimentación.

66 Hay que revisar con detenimiento para detectar problemas como este.
Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación. Seguridad de fundaciones o cimientos. Las cimentaciones son los elementos estructurales más difíciles de diagnosticar por parte de los evaluadores, puesto que por lo general no son accesibles ni visibles. En muchas ocasiones a lo anterior se le suma el hecho de que no se cuentan en el hospital con los planos correspondientes. Hay que revisar con detenimiento para detectar problemas como este.

67 Irregularidades en planta (rigidez, masa y resistencia).
Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación. Irregularidades en planta (rigidez, masa y resistencia). La irregularidad de una edificación hospitalaria puede estar expresada en términos de su forma, configuración y la excentricidad torsional.

68 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Irregularidades en elevación (Rigidez, masa y resistencia). El llamado “piso blando”, tan desfavorable en zonas sísmicas, puede estar presente debido a esta irregularidad por cambios significativos de su rigidez en altura.

69 Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.
Adecuación estructural a fenómenos. (Meteorológicos, Geológicos entre otros). La valoración será similar, pero enfocada a los fenómenos dados. Ej. Huracanes e inundaciones. Valorar si la instalación hospitalaria en su conjunto está en condiciones para desempeñarse de una forma adecuada ante los fenómenos que las pueden afectar por su lugar de ubicación geográfica.

70 En la búsqueda de los Hospitales Seguros del Siglo XXI