6.6.2.5  Método FEMA-178 = FEMA-310

 

FEMA-178, un procedimiento preparado por el Building Seismic Safety Council de EE.UU. fue tomado de la referencia [34] y puede también ser utilizado para llevar a cabo la evaluación y diagnostico sísmico de cualquier edificación existente.  Este documento presenta una guía para determinar qué tan vulnerable y peligrosa (en cuanto a pérdida de vidas) es una estructura existente.  Se incluye una guía en forma de lista para determinar algunas zonas o puntos débiles dentro de la estructura que podrían precipitar el colapso local o total de la estructura.

 

Cabe anotar que las guías y los procedimientos del FEMA-178 son utilizados únicamente para evaluar la capacidad de la edificación en cuanto a si es peligrosa para ser ocupada o no.  El uso de la estructura después del terremoto no se está evaluando en este caso.

 

Procedimiento de Evaluación

 

La metodología del FEMA-178 plantea una serie de interrogantes para cada tipo de estructura (por ejemplo edificio tipo 8 = pórticos resistentes a momento, o edificio tipo 4 = pórtico de acero arriostrado), para el sistema estructural, pórticos a momento, diafragmas, conexiones y amenazas geológicas entre otros.  Los interrogantes están diseñados para descubrir defectos, puntos débiles o zonas vulnerables dentro de la edificación.

 

El análisis realizado por medio de este procedimiento se debe llevar a cabo utilizando procedimientos simples.  Si el análisis resulta en que la edificación es cuestionable, una investigación más detallada debe llevarse a cabo, como la del NSR-98 o la del FEMA-273.

 

En la lista guía se marcan con "Verdadero" o "Falso" cada una de las declaraciones. Interrogantes que han sido hallados que son verdaderos indican que son revisiones que están de acuerdo con el criterio del FEMA 178 y pueden hacerse a un lado; mientras que los interrogantes que sean falsos identifican aspectos que necesitan mayor investigación y análisis.

 

Dentro de la revisión del sistema estructural se miran aspectos tales como:

 

§       Si la trayectoria de cargas es continua para los efectos de fuerzas sísmicas.

§       Si hay redundancia estructural o no.

§       Si se tiene un piso débil o no.

§       Si se tiene un piso flexible en la edificación.

§       Se revisa si existen irregularidades geométricas o de masa en la edificación.

§       Se revisa que los elementos del sistema de resistencia sísmica formen un sistema balanceado el cual no sufre de torsión relevante.

§       Se estudia si existen o no construcciones adyacentes a la estructura con el fin de evitar golpeteos.

§       Si existe o no existe deterioro visible del concreto o del acero de refuerzo en los elementos de los pórticos principales.

Adicionalmente existen otras listas según el sistema de resistencia sísmica que se tenga.  Por ejemplo para edificaciones cuyo sistema de resistencia sísmica consiste en pórticos resistentes a momento, la resistencia a fuerzas laterales se desarrolla a través de la resistencia a flexión y a la continuidad de los elementos vigas y columnas.  Si el pórtico es proporcionado y está bien detallado y despiezado, éste puede desarrollar articulaciones plásticas que pueden a su vez, absorber energía y como consecuencia permitir al pórtico sobrevivir a desplazamientos mayores que para los que fue diseñado elásticamente.

 

Si la edificación fue diseñada con detalles y despieces para desarrollar un buen nivel de ductilidad, entonces se puede afirmar que los extremos de las vigas y columnas (zonas de momento sísmico máximo) fueron diseñados para resistir varios ciclos inelásticos de carga.

Esta última lista se dedica a evaluar y diagnosticar si las articulaciones plásticas se pueden formar o no, y también de chequear si los nudos viga-columna tienen la suficiente ductilidad  para sostener los desplazamientos esperados. Se revisan entonces interrogantes como:

 

§       Que todos los muros divisorios o particiones de concreto o de mampostería que estén colocados en los pórticos resistentes a momento estén aislados de los elementos estructurales.

§       Si el edificio cumple con el Chequeo Rápido de Cortante de los esfuerzos en las columnas.

§       Si el edificio cumple con el Chequeo Rápido de Derivas.

§       Que no hay fallas por cortante, es decir que la resistencia a corte de las vigas y columnas de los pórticos es mayor que la resistencia a momento (ver Figura 6.8).

Figura 6.8:

Momentos flectores y fuerzas cortantes.

 

§       El Criterio de Columnas Fuertes, Vigas Débiles, es decir que la resistencia a flexión de las columnas parece ser mayor que la misma de las vigas (ver Figura 6.9).

 

Figura 6.9:

§        Momentos flectores en vigas y columnas.

 

§       Que los pórticos que hacen parte del sistema de resistencia a cargas laterales no incluyen elementos pre-esforzados ni post-tensionados.

§       Que no existan excentricidades mayores que el 20% de la menor dimensión de la columna entre los ejes de las vigas y de las columnas.

§       El espaciamiento de estribos en columnas.

§       Los ganchos de flejes y estribos.

§       Los traslapos en las barras de las columnas.

§       El esfuerzo en los nudos (ver Figura 6.10).

 

Figura 6.10:

Esfuerzo en nodos.

 

§       Que el Sistema Estructural no consista en pórticos formados por columnas y una placa maciza (flat slab/plate) sin vigas.

 

La lista de revisión de diafragmas y conexiones estudia aspectos tales como:

 

§       Las irregularidades en planta, si existe suficiente resistencia a la tensión en los retrocesos y otras zonas irregulares de las placas.

§       El refuerzo en las aberturas de placa.

§       En las columnas de concreto revisa si todo el refuerzo longitudinal de las columnas está anclado a la cimentación.

 

En el estudio de amenazas geotécnicas se revisa:

 

§       El desempeño de la cimentación, si la estructura no muestra desplazamientos excesivos de su cimentación tal como asentamientos o hinchamientos, lo cual podría afectar la integridad estructural.

§       Si no hay evidencia que los elementos de la cimentación están deteriorados debido a corrosión, ataque de agentes químicos, sulfatos, etc., que puedan afectar la integridad estructural.

§       Si no hay peligro de volcamiento.

§       Si existe amarre entre elementos de la cimentación.

§       Si hay cimentaciones profundas, que las pilas o pilotes sean capaces de transferir las fuerzas laterales entre la estructura y el suelo de fundación.

§       Si se trata de un edificio "Poste", que tenga un empotramiento adecuado.

§       Si hay peligro de deslizamientos de laderas.

§       Que no existan suelos dentro de los 15 metros debajo del edificio con peligros potenciales de licuación, suelos saturados, granulares que puedan poner en peligro el desempeño sísmico de la edificación.

§       Si se prevé ruptura de fallas en la superficie o desplazamiento de la superficie.

 

Análisis de Resultados y Conclusiones FEMA-178

 

La revisión del FEMA-178 es bastante sencilla y muy indicativa de las zonas vulnerables de las edificaciones existentes.  Luego de realizar esta evaluación a cualquier edificación, se deben encontrar deficiencias estructurales que nos determinan dónde quedan localizadas las zonas débiles y vulnerables de la estructura y nos sirve para determinar las recomendaciones de reforzamiento.  Los criterios descritos en las secciones anteriores se utilizan para comparar los requisitos de diseño y construcción que existían en la época que se construyó la edificación en estudio con los requisitos de diseño sísmico actuales.

Como se mencionó anteriormente, si se encuentran deficiencias por el método FEMA-178, se recomienda hacer un estudio más detallado en los aspectos encontrados deficientes.