Recorrido por el titulo A: De los edificios y la redundancia (Créanme, esta explicación no es redundante)
Hemos hablado en entrada anteriores acerca de las irregularidades y como estas afectan la resistencia de una edificación durante un evento sísmico, sin embargo, antes de avanzar en otros tópicos, es necesario hablar de otro parámetro que es tan importante (o incluso más) que la presencia de irregularidades, y este es la ausencia de redundancia.
¿Qué es Redundancia?
Cuando hablamos de redundancia, generalmente hablamos de algo que es repetitivo o excesivo. En muchos aspectos de la vida cotidiana se suele asociar con algo innecesario, pero en edificaciones es todo lo contrario. Cuando se habla se redundancia, se hace referencia al exceso o repetición de elementos de resistencia sísmica en una edificación. Cuando hablamos de elementos de resistencia sísmica, solemos incluir entre ellos, los siguientes:
Pórticos resistentes a momento en concreto y en acero
Muros en concreto y en mampostería
Pórticos con arriostramientos concéntricos
Pórticos con arriostramientos excéntricos
¿Qué es ausencia de Redundancia?
La Ausencia de Redundancia es la insuficiencia de elementos resistentes a fuerzas sísmicas en una edificación. En los códigos de construcción, como son el ASCE 7-22, y por supuesto, en nuestra norma NSR-10 (capitulo A.3, Numeral A.3.3.8.2) esta ausencia de redundancia se describe, de manera general, como la pérdida del 33% de la resistencia a fuerzas sísmicas cuando falla uno de los elementos resistentes mencionados previamente. En el numeral A.3.3.8.2 se da una descripción mas detallada para cada tipo se sistema estructural y la falla considerada.
Para entender mejor la problemática de la ausencia de redundancia, miremos el siguiente ejemplo
Imaginemos que tenemos una estructura de un piso conformad por 6 columnas de 30x30, espaciadas simétricamente entre sí. Si contamos el número de pórticos resistentes a momento en cada dirección (recuerden, un pórtico es una viga y 2 columna), veremos que, en la dirección mas larga tenemos 4 pórticos idénticos, mientras que en la dirección mas corta tenemos solo 3 pórticos.
Si, en la dirección mas larga fallara uno de los pórticos, tendríamos una estructura similar a la que se observa en la imagen de la izquierda, con 3 pórticos restantes. Si la estructura inicial soportaba el 100% de la fuerza sísmica, la estructura resultante solo soportara lo siguiente:
Es decir, la estructura solo perdió 25% de resistencia, y de acuerdo a lo comentado sobre la ausencia de redundancia, se podría concluir que eta estructura es redundante, es decir, tiene elementos de resistencia sísmica suficientes.
Si realizáramos el mismo ejercicio, pero en la dirección mas corta, tendríamos solo una estructura de 2 pórticos, por tanto, su resistencia resultante seria:
Es decir, la estructura habría perdido 33%, que es el limite justo para poder ser considerada como una estructura con ausencia de redundancia.
Si imagináramos el segundo caso nuevamente, pero en esta ocasión, el pórtico que fallo fuese un poco mas rígido (es decir, que las columnas fuesen mas grandes o que el concreto del cual estuvieran hechas fuese de mas resistencia), la perdida de resistencia seria mayor al 33%, por tanto, nuestra estructura carecería de redundancia.
¿Qué nos dice la NSR-10 de la ausencia de redundancia?
La norma NSR-10, así como otras normas internacionales, obligan a los diseñadores a reducir la resistencia de mi estructura, implementando para ello un coeficiente de reducción, de manera que se pueda asegurar que, en caso de fallar un elemento sismorresistente, la estructura restante pueda soportar el evento sísmico.
Referencias
Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (2010) Reglamento Colombiano de construcción sismorresistente NSR-10
American Society of Civil Engineering (2022), ASCE/SEI 7 -22 Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures
EXCELENTE