La posibilidad de un terremoto en Cusco es una preocupación constante para todos los arquitectos y constructores de la región. La presencia de fallas geológicas en la zona, como la ubicada en Tambomachay, aumenta la probabilidad de que se produzca un sismo de gran magnitud en cualquier momento.
Ante esta situación, es crucial que los edificios estén diseñados y construidos con materiales y técnicas adecuadas para soportar un terremoto. Es necesario asegurar que las estructuras sean lo suficientemente resistentes y flexibles para soportar las vibraciones sísmicas, y que los sistemas de evacuación estén en óptimas condiciones.
Las fallas en columnas
Las columnas son elementos estructurales diseñados principalmente para resistir fuerzas compresivas en la dirección vertical. Sin embargo, también son susceptibles a otros tipos de fuerzas como la flexión y el corte, lo que puede causar dos tipos de fallas: el pandeo y la falla por compresión y corte.
El pandeo y la falla por compresión: Cuando una columna está sometida a una carga axial compresiva, experimenta un acortamiento uniforme, lo que genera tensiones internas en su estructura. La tensión máxima se encuentra en el centro de la sección transversal de la columna y es proporcional a la carga aplicada e inversamente proporcional al área de la sección transversal de la columna.
A medida que la carga compresiva axial aumenta más allá de cierto límite, la columna fallará por pandeo y compresión. El pandeo ocurre cuando la columna experimenta deformación lateral bajo la carga compresiva, lo que la hace perder su posición original.
La falla por pandeo se produce porque la carga compresiva hace que la columna se doble, perdiendo su estabilidad. Técnicamente, la columna se vuelve inestable y pierde su capacidad para resistir la carga, resultando en el pandeo. La carga crítica en la cual esto ocurre se llama carga de pandeo, la cual depende de la longitud, área de la sección transversal y propiedades del material de la columna.
Falla por corte: Además del pandeo y la falla por compresión, las columnas también son susceptibles a la falla por corte. Esto ocurre cuando se aplica una fuerza transversal a la columna, perpendicular al eje longitudinal de la misma. La falla por corte ocurre cuando la tensión de corte en la columna supera la resistencia a la misma del material.
La resistencia a la tensión de corte del material depende de su composición, microestructura y la naturaleza de la fuerza. Cuando la fuerza de corte aplicada a la columna supera la resistencia a la tensión de corte del material, la columna fallará.
La falla por corte puede ocurrir por diversas razones, como la distribución desigual de cargas en la columna, la excentricidad de las cargas o la falta de conexiones adecuadas entre columnas y vigas. La falla por corte puede provocar la fractura o torsión de la columna, lo que lleva a la falla de toda la estructura.
Soluciones
Para los edificios ya construidos con problemas de columnas por pandeo y compresión, existen soluciones que pueden ser implementadas para mejorar la seguridad y la estabilidad estructural del edificio.
Una posible solución es agregar refuerzos a las columnas para aumentar su capacidad de carga. Esto se puede lograr mediante la adición de placas de acero o fibras de carbono a las columnas existentes, lo que aumenta la resistencia y rigidez de la columna. También se pueden agregar nuevos elementos estructurales, como vigas y soportes, para redistribuir la carga y reducir la tensión en las columnas.
Otra solución es mejorar la conexión entre las columnas y los elementos estructurales adyacentes, como las vigas y los pisos. Esto puede lograrse mediante la instalación de nuevas conexiones o la reparación de las existentes para aumentar la rigidez y la resistencia a la carga lateral.
En casos extremos, se puede considerar la demolición y reconstrucción parcial o total de la estructura para abordar los problemas de columna y mejorar la seguridad del edificio.
Es importante que estos problemas sean abordados por un arquitecto o ingeniero estructural calificado y experimentado para garantizar que se implementen soluciones adecuadas y efectivas.
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Enrique L. Gonzalez
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