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El daño sísmico no estructural es el que sufren los elementos no estructurales (paredes livianas, vidrios, muebles, lámparas, etc.) por el efecto de un sismo. Es el deterioro físico de los componentes que no forman parte integral del sistema resistente o estructura de la edificación y que pueden ser arquitectónicos y electromecánicos, que cumplen funciones importantes dentro de las instalaciones, pero que igualmente se pueden ver afectados.

 

Los componentes no estructurales pueden incidir o propiciar la ocurrencia de fallas estructurales o pueden modificar la respuesta de movimiento esperada según el diseño. Por ejemplo, si se adicionan  escaleras, bloques o revestimientos pesados, se pueden introducir excentricidades y otros efectos de movimientos no deseados en el edificio.

 

Existen tres grandes efectos primarios de los elementos no estructurales en edificios:


1. Efectos inerciales.

 

Cuando un edificio es movido durante un sismo, la base del mismo se desplaza de la misma forma que el terreno, pero el resto del edificio y su contenido sobre la base experimentarán fuerzas inerciales, de oposición al movimiento. Es decir, mientras que la estructura se mueve hacia un lado, todo lo que son muebles, lámparas, estantes, etc., van a oponerse a ese movimiento.

 

El principio básico de las fuerzas inerciales sísmicas es la segunda Ley de Newton donde la fuerza es igual a la masa por la aceleración. Estas son mayores si la masa es mayor o si la aceleración o la severidad del movimiento es mayor.  

 

Consecuentemente, los elementos no estructurales que pueden ser dañados o causar daño por las fuerzas inerciales son, entre otros: archivadores, equipo generador de energía, estantes de libros sin adosar o muebles.  Por ejemplo, en la siguiente figura se pude ver la caída de objetos dentro de una casa que se encontraba sobre la falla que originó el terremtoo de Kobe, Japón, en 1995.  La casa se mantuvo en pie, a pesar de que la falla pasaba a unos metros cerca de esta. Sin embargo, observen la forma en que quedó el interior de la cocina.

 

Figura 1. Traza de la falla cerca de una vivienda en la isla Awaji durante el terremoto de Kobe de 1995. Como puede verse, la estructura se mantuvo en pie a pesar de la cercanía de la falla que si causó daños en la ciudad. (Más información en http://home.hiroshima-u.ac.jp/kojiok/nojimaeq.htm). A la derecha se ve el daño causado dentro de la cocina de la misma casa producto de objetos sueltos. (Foto de Internet)


Cuando elementos sin sujeción (o sueltos, como en la figura anterior) son movidos por un terremoto, las fuerzas inerciales pueden causar deslizamiento, oscilaciones y golpes con otros objetos o volcamiento, obstaculizándose el paso para el desalojo del edificio. Este es quizás el principal problema de estos elementos, que pueden llegar a bloquear las salidas de emergencia.

Un error común es pensar que los objetos grandes y pesados son estables y no tan vulnerables a los daños por sismos fuertes como los objetos livianos. De hecho, muchos tipos de objetos pueden ser vulnerables al daño por sismo causado por fuerzas inerciales, debido a que estas son proporcionales a la masa o peso de un objeto.

 

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Figura 2. Efecto de las fuerzas inerciales.

Figura 3. Ejemplo de caída de estantes con libros pesados en la parte superior durante el terremoto del 22 de abril de 1991.

Figura 4. Ejemplo de objetos pesados o sueltos que puedenvolcarse obstaculizando las salidas de emergencia.

2. Deformación del edificio

 

Durante un sismo, la estructura del edificio se deforma como respuesta a las fuerzas de sismo. Por ejemplo, el extremo superior de un edificio de oficinas se puede inclinar unos pocos centímetros en cada dirección durante un sismo. La deformación relativa entre pisos, ocasiona que las ventanas de vidrio, particiones livianas y otros elementos que han sido fijados a la estructura sufran también deformación. Esto provoca por ejemplo que, materiales frágiles como el vidrio que no pueden tolerar deformación, se agrieten cuando el perímetro donde están confinados se cierre y el edificio ejerza esfuerzos directamente sobre ellos.

 

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Figura 5. Efecto de la deformación del edificio que produce rompimientos de vidrios.

Figura 6. Ejemplo de rompimiento de ventanas durante el terremoto de Christchurh en Nueva Zelanda en febrero del 2011. (Fogo tomada de periódico de Internet)

Figura 7. Ejemplo de daño no estructural en una pared en Alajuela durante el terremoto del 22 de diciembre de 1990.

Figura 8. Ejemplo de caída de ladrillos que se desprenden de una pared en un piso superior y causan daños durante el terremoto de Lorca, en España del 11 de mayo del 2011 (Fogo tomada de periódico de Internet).

Figura. Caída de cieloraso durante el movimiento del sismo del 13 de mayo del 2011 en Turrúcares de Alajuela. Debido a la falta de uniones, el marco falla y produce caída de varias láminas e incluso de las lámparas..

3. Separación entre edificios

 

Otra fuente que puede provocar daño no estructural, corresponde al choque entre edificios adyacentes por estar adecuadamente separados o al choque de diferentes partes de un edificio que se golpean una a la otra, debido a la diferencia en sus modos de vibración.

 

Este choque puede aumentar al incrementarse la altura de uno de los edificios, si estos no coinciden en la ubicación de sus pisos, por lo que el piso del edificio más corto puede golpear las columnas del edificio adyacente más alto, agregando con ello una fuerza extra que la columna del otro no está diseñada para soportar.

 

Esta separación y choque entre edificios afecta los elementos no estructurales debido que el martilleo provocará el rompimiento de tuberías o ductos, ventanas, fachadas, desacople de estructuras de cielos suspendidos,  entre otros.

 

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Figura 9. Efecto del choque entre edificios.

Figura 10. Edificios de diferentes niveles y demasiado cerca uno del otro puede provocar que estos se golpeen durante un terremoto (Tomado de  http://ingcivil.org/separacion-entre-edificios-su-importancia/)