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Edición N°10
CALIDAD
EL PROBLEMA DEL "PISO BLANDO"
Ing. Ángel San Bartolomé
Profesor Pontifi cia Universidad Católica del Perú
El problema del "Piso Blando" (no confundir con suelo blando), se registra principalmente en aquellos edificios aporticados (compuestos en su estructura predominantemente por vigas y columnas), donde el piso, presenta alta flexibilidad por la escasa densidad de muros. Esto impide controlar los desplazamientos laterales generados por los terremotos, mientras que los pisos superiores son relativamente más rígidos por contener una mayor cantidad de muros.
Este es el caso, por ejemplo, de aquellos edificios que en el primer piso tienen cocheras, tiendas o restaurantes (Fig.1),
donde por el uso que se le da, tiene pocos muros, mientras que los pisos superiores, generalmente destinados a viviendas contienen muchos tabiques de albañilería que los rigidizan lateralmente (Fig.2). Durante un sismo, el tabique actúa como una especie de puntal diagonal sobre el pórtico que lo enmarca (Ref.1).
COMPORTAMIENTO DE "PISO BLANDO" DURANTE UN SISMO
Durante un sismo severo o incluso a veces en uno moderado, se produce un gran desplazamiento lateral ( j en la Fig.3) en el "Piso Blando", que se traduce en una excentricidad de la carga vertical "P" proveniente de los pisos superiores rigidizados por los tabiques. Esto da lugar a un momento (PxLambda ), que debe ser equilibrado por los momentos flectores generados en los extremos de las columnas del "Piso Blando" (m(Lambda)).
Muchas veces los ingenieros estructurales diseñan las columnas del "Piso Blando" para soportar los momentos flectores generados por la fuerza sísmica (m(F) en la Fig.3, o "análisis de primer orden"), obviando al producido por el desplazamiento lateral m(Lambda). Por ello, durante un sismo el momento fl ector actuante (M = m(F) + m.Lambda )) supera a la capacidad resistente (m(F)), lo que origina la formación de rótulas en los extremos de las columnas del "Piso Blando" (Fig.4). Esto a su vez lleva a una mayor flexibilización del primer piso (incremento de Lambda), dando como resultado el colapso de la edificación.
CONCEPTOS ESTRUCTURALES ERRÓNEOS
Muchas veces se cree que los muros longitudinales, como el que aparece a la derecha de la Fig.4, proporcionan rigidez al "Piso Blando", lo cual no es cierto, porque estos muros largos -sean de albañilería o de concreto armado- se comportan como láminas que dan rigidez y resistencia sólo para cargas contenidas en su plano.
Otras veces, se utilizan programas de cómputo que contemplan como opción la solución del problema P- ; sin embargo, estos programas resuelven el problema sólo a nivel elástico, mientras que a nivel elasto-plástico, ante los sismos severos, los desplazamientos laterales del "Piso Blando" son mucho mayores.
Algunos suponen que la existencia de tabiques en el "Piso Blando", podría solucionar el problema, lo cual es cierto, siempre y cuando el tabique se comporte en el rango elástico y esté lo suficientemente arriostrado para evitar su colapso ante cargas sísmicas perpendiculares a su plano. Pero si el tabique llegase a fallar (Fig.5), se pierde su acción de puntal y el problema P- continuará subsisitiendo.
Antiguamente se suponía, que el "Piso Blando" podía trabajar como una especie de fusible sísmico (como los aisladores de hoy en día, Fig.6), que permita la transmisión de fuerzas hacia los niveles superiores no más allá de la capacidad resistente del "Piso Blando"; sin embargo, una cosa es una columna de gran altura, y otra, un aislador de poca altura, diseñado para absorber la carga vertical excéntrica.
¿CÓMO SOLUCIONAR EL PROBLEMA?
El problema del "Piso Blando" se presenta en todos los países sísmicos del mundo (Fig.7) y la mejor solución es evitarlo desde la concepción arquitectónica del edificio. Lo correcto es que los muros presenten continuidad a lo largo de su altura (Fig.8); por ejemplo, tratar de que las cocheras estén en la parte externa del edificio.
Una solución ideal para este problema, sería crear edificios destinados a cocheras ("cocheras comunitarias") cada tres
cuadras, de modo que sean ocupados por los vehículos de los habitantes de la zona circundante. De esta manera, los edificios restantes no tendrían la necesidad de reservar espacios para estos vehículos y los muros serían continuos.
Para el caso de edificios existentes con "Piso Blando", habría que resolver el problema mediante la rigidización de este piso con la adición de muros de concreto armado, sin importar que se pierdan algunos espacios, ya que lo peor sería perder el edificio completo, incluyendo los vehículos, e incluso hasta vidas humanas.
REFERENCIAS
- Comentarios al capítulo 10 de la Norma E.070 "Interacción Tabique-Estructura Aporticada". Blog de Investigaciones en Albañilería http://blog.pucp.edu.pe/albanileria.
- Edición digitalizada del libro "Análisis de Edificios". Por: Ángel San Bartolomé. Fondo Editorial de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Blog de Investigaciones en Concreto Armado http://blog.pucp.edu.pe/concretoaramado.
- Edificaciones con disipadores de energía. Por: Genner Villarreal Castro y Ricardo Oviedo Sarmiento. Artículo 20 del capítulo "Espacio Libre" del Blog de Investigaciones en Concreto Armado http://blog.pucp.edu.pe/concretoarmado.
