resistencia a la torsion

Resistencia a la torsión en planta: Prevención sísmica

Ingeniería Civil y Transporte
 21-may-2021 | Structuralia

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El gran declarado como peor enemigo de las estructuras, y por ende el más peligroso, es el sismo. Estos movimientos que se producen en la corteza terrestre, por causa de la liberación de energía repentina de las capas tectónicas, es capaz de causar daños importantes, e incluso colapsar, a las estructuras más rígidas.

Son responsables de grandes catástrofes alrededor de todo el mundo, sobre todo en países como Japón, México y Chile, que sufren de una corta periodicidad sísmica debido a su ubicación geológica. Convirtiéndose en la diana de importantes esfuerzos para mejorar la resistencia de los edificios a este tipo de fenómeno natural, y salvar la mayor cantidad de vidas posibles. Razón por la cual, este aspecto tiene un peso tan importante en el programa del Máster en Cálculo de Estructuras de Structuralia.

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La torsión en edificios

Las fuerzas horizontales, como lo son los sismos, generan en las estructuras portantes de los edificios una importante torsión en planta, que es la que pone en crisis toda la estabilidad de la estructura. Por ese motivo, es el concepto clave para poder diseñar estructuras sismo-resistentes. 

La torsión

resistencia a la torsion

Desde el punto de vista de la mecánica la torsión, se da cuando se aplica un momento de fuerza sobre un eje longitudinal de una pieza o elemento. Esto implica dos fenómenos simultáneos en dicha pieza: 

  1. Genera tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal del elemento. Si estas se representan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la sección.
  2. A menos que la pieza posea una simetría circular perfecta, lo cual es extremadamente complicado, existirán alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.

Torsión en planta

Cuando trasladamos los conceptos anteriores, de un elemento estructural hacia el comportamiento de un conjunto de ellos (estructura de un edificio arriostrada al suelo), podemos entender lo que sucede cuando un movimiento tectónico incide horizontalmente sobre una estructura en reposo, contemplando que el eje de rotación longitudinal se convertirá en el centro de rigidez de la estructura.

De hecho, la resistencia a la torsión en plantas de la estructura de un edificio, influirá considerablemente por la posición del centro de rigidez de la misma, con respecto al centro de masa del edificio. Se ganará mayor resistencia, mientras más concéntrica sea la relación entre ambos.

¿Cómo hacer estructuras resistentes a la torsión en planta?

 A la hora de proyectar edificios sismo-resistentes, debemos tener muy en cuenta cómo afectará la torsión en planta a nuestro edificio, y buscar la forma de minimizar su efectos. Con estas sencillas consideraciones se puede dotar a una estructura de resistencia a la torsión, antes de entrar en la fase del cálculo.

  • Simplicidad y regularidad: Siempre, en la fase de diseño, se debe apuntar a una disposición lógica, y si es posible, simétrica. Esto permitirá tener más control sobre el centro de masa y de rigidez, así como repartir equitativamente los elementos resistentes de la estructura. 
  • Hiperestaticidad: Es muy útil apuntar a estructuras hiperestáticas, esto favorece a una redundancia de elementos estructurales, y por lo tanto, a la distribución de una fuerza sísmica uniformemente en toda la estructura.  
  • Resistencia y rigidez en dos direcciones ortogonales: Esto asegura contrarrestar la torsión de la estructura, sea cual sea la dirección del sismo. 
  • Cimentación adecuada: Ninguno de los puntos anteriores tendrá efecto si la cimentación no está proyectada y ejecutada correctamente, en base al diseño de la estructura y a una profunda valoración del tipo de suelo sobre el que se apoyará la estructura. Para profundizar sobre lo tipos de cimentaciones recomendamos nuestro post : Cimentación superficial: ¿cuándo se utiliza y qué tipos existen?)
Con estas cuatro simples consideraciones, desde la fase de concepción y diseño del edificio y la estructura, ya estaremos aumentando considerablemente la resistencia a la torsión en planta, y por lo tanto estaremos más cerca de una estructura verdaderamente sismo-resistente. 

 

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