1. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS,ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________ANEXO 3. CATLOGO DE PATOLOGAS EN OTROS MATERIALESVersin 1.0. Junio 5 de 2004111

2. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS, ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________A.3.1. IntroduccinEn los anexos anterior se describieron muchas de las patologas estructurales ms comunes enconcreto y mampostera. Aunque estos materiales representan la inmensa mayora de lasedificaciones y estructuras construidas en Bogot, existe una porcin menor de edificacionesestructuradas con otros materiales, especialmente acero y tapia.En las prximas pginas se presentan las manifestaciones patolgicas ms importantes ensistemas estructurales de tapia, adobe o bahareque y en estructuras de acero. De nuevo, esnecesario recalcar la naturaleza de este manual, en el sentido que los criterios que aqu seexponen corresponden a la evaluacin de estructuras afectadas por sismos, independientementedel cumplimiento de normas en su construccin. Por lo tanto, no debe confundirse la inclusin demateriales como la tapia en este catlogo de patologas con su utilizacin en sistemasestructurales nuevos, cuya aplicacin no est validada por las normas vigentes colombianas.A.3.2. Muros de tapia o adobeLas viviendas de adobe y tapia pisada son en general muy antiguas y muy vulnerables frente a lossismos, no cuentan con condiciones de sismo resistencia adecuadas adems del deterioro que hansufrido las propiedades mecnicas de sus materiales por los aos de uso. Algunas de lascaractersticas constructivas que contribuyen a su vulnerabilidad son: la ausencia de un diafragmargido de entrepiso, conexiones deficientes entre el sistema de cubierta o entrepiso y los murosportantes, entrepisos y techos demasiado pesados, ausencia de reforzamiento en muros, malacalidad de los materiales (adicional a las deficientes propiedades mecnicas de la tierra a tracciny cortante), aberturas de puertas y ventanas demasiado grandes y mal distribuidas, cimentacionesdeficientes, etc.Los mecanismos de falla tpicos en construcciones de adobe o tapia pisada son (Universidad delos Andes Corporacin Barrio La Candelaria, 2002): Fallas por flexin:o Perpendicular al plano del muro con agrietamiento horizontal en la base o a una alturaintermedia y agrietamientos verticales complementarios para combinar el mecanismosde falla. Este tipo de falla es frecuente en muros largos sin restricciones transversales.o Perpendicular al plano del muro con agrietamiento vertical en la zona central,agrietamiento diagonal para conformar el mecanismos de fisuracin en la partesuperior por falta de refuerzo o confinamiento. Este tipo de falla se presentaprincipalmente en muros altos y cortos o muros muy largos con restricciones lateralespoco espaciadas.o Perpendicular al plano en las esquinas no confinadas de muros sueltos o en esquinano conectadas efectivamente con los muros de restriccin transversal al mismo Fallas por cortante en el plano del muro asociadas a altos empujes horizontales. En muchoscasos los agrietamientos estn asociados a la presencia de aberturas de puertas y ventanasen los muros.112Versin 1.0. Junio 5 de 2004 3. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS,ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________ Falla generada por la cada de la cubierta hacia el interior de la vivienda, por encontrarse malapoyada sobre los muros, mal concebida estructuralmente, por deficiencias en las conexioneso con alto grado de avance en su deterioro por ataque de insectos o cambios de humedad. Una combinacin de dos o ms mecanismos anteriores.En las Fotografas A.3-1 se puede observar un ejemplo de daos severos en estructuras de tapia ybahareque.Fotografas A.3-1. Daos en muros de tapiaVersin 1.0. Junio 5 de 2004113 4. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS,ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________A.3.2. Muros de baharequeLos muros de bahareque como elementos bsicos individuales en general presentan unavulnerabilidad ssmica baja. La vulnerabilidad de este tipo de edificaciones est asociadaprincipalmente con la estructuracin, es decir, con la carencia de anclajes o conexionesestructuralmente eficaces de los muros entre s y con los dems componentes de la construccin(cimentacin, entrepisos y cubierta). Adicionalmente, siendo materiales naturales (guadua, tierra ymadera) los constituyentes principales de la construccin en bahareque, el tiempo y la agresinambiental, particularmente el agua, los insectos xilfagos y los hongos son factores deteriorantesque determinan en un alto grado la vulnerabilidad de este sistema frente a las acciones ssmicasOtras caractersticas constructivas que contribuyen a la vulnerabilidad de las edificaciones enbahareque son: Cimentaciones deficientes que en general presentan falta de anclaje en el terreno, escasacontinuidad, y uso de materiales frgiles, como la mampostera no reforzada de piedra yladrillo; Problemas en cubiertas y entrepisos: Utilizacin de vigas de guadua y/o madera, en cubierta yentrepisos, que no han sido adecuadamente inmunizadas y protegidas de la humedad, por locual es muy frecuente su pudricin o deterioro; cubiertas demasiado pesadas, normalmenteconstituidas por tejas de barro, las cuales no pueden ser soportadas adecuadamente por lasdeficiencias en las conexiones de los elementos de soporte o por el deterioro de los mismos; Irregularidades: Plantas muy irregulares o alargadas e inadecuada distribucin de muros,especialmente en lotes medianeros donde los muros en el sentido transversal de la viviendason muy escasos; gran cantidad de vanos y en algunas oportunidades, de gran tamao y maldistribuidos; discontinuidad vertical de los muros (especialmente en la fachada de segundospisos por la conformacin de balcones y voladizos); Combinacin de materiales: como columnas de concreto, de adobe y/o de madera conectadascon deficiencia al diafragma de entrepiso, cambio de los muros de fachadas o muros interiorespor mampostera, con o sin refuerzo, sobrepuestos a la construccin de bahareque, sinconexin efectiva; construccin del primer piso en mampostera y el segundo en baharequegenerando grandes cambios de rigidez en la estructura y deficiencias en la conexin entre losdos pisos; Deterioro por intemperismo o falta de mantenimiento: prdida del recubrimiento de tierra ycagajn de los muros debido a la exposicin de los muros; Colindancia: No todos los casos de daos en construcciones de bahareque son fallas de lapropia estructura. Con frecuencia las construcciones vecinas son las causantes de los daos.Una construccin de bahareque puede resultar aplastada entre dos estructuras demampostera; Escasa o nula conexin de la estructura de cubierta con los muros que la soportan.Se puede concluir que los mecanismos de falla tpicos en las construcciones de bahareque son(ver ejemplos en las Fotografas A-3.2): Inclinacin, colapso parcial o total de muroso Por falla en la cimentacin (Fotografa a. )o Por la cada de la cubierta hacia el interior de la vivienda (Fotografa b. ).o Por impacto de los muros de mampostera (Fotografa c. ) Fallas por flexin:o Perpendicular al plano del muro, en las esquinas no confinadas de muros sueltos o enesquina no conectadas efectivamente con los muros de restriccin transversal almismo (Fotografa d. )o Pandeo de las diagonales internas Fallas por cortante en el plano del muro asociadas a altos empujes horizontales114 Versin 1.0. Junio 5 de 2004 5. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS,ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________o Fisuras o prdida del recubrimiento, especialmente en los puntos de concentracin deesfuerzos, como son los vanos de las puertas y las ventanas (Fotografa e ).o Fisuras generalizadas en sentido horizontal en los muros de bahareque huecoesterillado con recubrimiento de tierra y cagajn, donde se manifiesta el cortante a lolargo de las hendiduras de las esterillas del muro (Fotografa f. ). Desplazamiento de entrepisos (Fotografa g. ) Aplastamiento entre dos estructuras colindantes de materiales ms pesados comomampostera o concreto (Fotografa h. ) Una combinacin de dos o ms mecanismos anteriores, los cuales pueden generar entre otrosefectos la prdida de conexin interna de los elementos constitutivos del bahareque.a) b)c)d)e) f)Versin 1.0. Junio 5 de 2004 115 6. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS,ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________g)h) Fotografas A. 3-2: Tipos de falla estructuras de baharequeA.3.3. Vigas, columnas y conexiones en estructuras de aceroLa experiencia en diferentes sismos a nivel internacional muestra que la principal causa de daos yfallas en estructuras metlicas son las conexiones de los elementos estructurales, ya sean estassoldadas, remachadas o apernadas. Por lo cual es recomendable iniciar la revisin de los daoscon las conexiones, tratando de detectar los sitios ms vulnerables de acuerdo con la configuraciny geometra de la estructura y los ms accesibles para la revisin.Las conexiones con soldadura pueden presentar diferentes tipos de fallas: En prticos resistentes a momento: fractura completa de la soldadura, fractura parcial, fractura en el contacto con el patn de la columna con la soldadura y fractura en el contacto de los patines de la viga con la soldadura; En prticos arriostrados: falla en la soldadura de conexin de las riostras a vigas y/o columnas. En prticos en celosa: la falla ms comn es por pandeo en los elementos de las diagonales.En las conexiones atornilladas, los tipos de falla ms comunes son: por cortante, aplastamiento,desgarramiento o por seccin insuficiente de las placas de conexin, ver Figura A.3.3.(Fuente: Salmon et al, 1996; -En: Sociedad Mexicana de Ingeniera Ssmica, 1998)Figura A-3.3. Caracterizacin de los daos tpicos en conexiones atornilladas116 Versin 1.0. Junio 5 de 2004 7. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS,ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________Los paneles de unin entre columnas y vigas en prticos resistentes a momento son puntosimportantes de analizar pues en este lugar se llevan a cabo un gran nmero de conexiones. Losdaos ms comunes son: 1. Fractura o pandeo de los atiesadores, 2. Fracturas en la soldadura delos atiesadores, 3. Fractura parcial en el alma de la columna, 4. Pandeo del alma y 5. Ruptura de lacolumna, como se describen en la Figura A.3.4. Las grietas en la soldadura de los atiesadores ycualquier dao ocurrido en stos no ser de graves consecuencias para la estructura, siempre ycuando la fractura no se extienda y penetre el material de la columna. Si la grieta penetra el panel,sta tiende a extenderse bajo la presencia de cargas adicionales resultando la separacincompleta de la parta superior de la columna con la inferior. Esta falla presenta un gran riesgo parala estructura, pues la columna pierde gran parte de su capacidad de resistencia.(Fuente: SAC, 1994; -En: Sociedad Mexicana de Ingeniera Ssmica, 1998) Figura A.3.4. Caracterizacin de los daos tpicos en conexiones viga-columnaVigas: Los daos en vigas consisten principalmente en: fluencia, pandeo o fractura de los patines oalma en zonas cercanas a la conexin con la columna. La Figura A.3.5 ilustra los tipos de daos enestos elementos.(Fuente: SAC, 1994; -En: Sociedad Mexicana de Ingeniera Ssmica, 1998) Figura A.3.5. Caracterizacin de los daos tpicos en vigasColumnas: Los daos tpicos en columnas se puede identificar como: fracturas en el patn,desprendimiento de una seccin del patn, desgarramiento laminar del patn o pandeo del patn.Ver Figura A.3.6.En sistemas arriostrados los puntos crticos son las conexiones de las riostras y el posible pandeode columnas y/o riostras.Versin 1.0. Junio 5 de 2004 117 8. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS, ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES ___________________________________________________________________________________ (Fuente: SAC, 1994; -En: Sociedad Mexicana de Ingeniera Ssmica, 1998)Figura A.3.6. Caracterizacin de los daos tpicos en columnasEn las Fotografas A.3-3 se observan ejemplos de daos en elementos metlicos.a)Pandeo de columna en prticos arriostrados b) Falla de soldadura en prticos no arriostrados c) Falla de celosad) Pandeo del patn Fotografas A.3-3. Ejemplos de mecanismos de falla en estructuras metlicas118Versin 1.0. Junio 5 de 2004 9. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS, ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________A.3.4. Estructuras de maderaLas construcciones de madera no son muy comunes en nuestro medio. Normalmente por su bajopeso y alta flexibilidad los daos en este tipo de edificaciones, con frecuencia no son tanpeligrosos. Los daos tpicos en las edificaciones modernas incluyen agrietamiento del estuco omuros prefabricados, cada de chimeneas en mampostera y volcamiento de objetos en gabinetes.En general este tipo de edificaciones tienen un buen comportamiento ssmico, los daosestructurales ocurren en las construcciones ms antiguas y las causas ms comunes son: Resistencia inadecuada de muros en los primeros pisos: La causa principal de la insuficienciade resistencia de estos muros son: 1) con frecuencia slo estn recubiertos en el exterior, 2)pueden tener grandes aberturas, 3) son paredes transversales cortas en una configuracin enplanta muy angosta y 4) no cuentan con la ayuda de resistencia de las paredes interiores.Cuantos ms pisos tenga la edificacin ms vulnerables sern los muros del primer piso. Conexiones inadecuadas a las cimentaciones: soleras y entrepisos no unidos con pernos a lacimentacin, en cuyo caso las fuerzas ssmicas pueden generar deslizamiento de lasestructura, dejando la estructura sin soporte Pisos flexibles: edificaciones en lotes muy angostos, garajes o espacios muy amplios con finescomerciales o de recreacin en el primer piso generando una baja cantidad de muros en elnivel inferiorOtro tipo de fallas menos comunes son: anclajes inadecuados de porches, y deterioro de la maderapor termitas, humedad y otro tipo de agentes patgenos. Deterioro de la edificacin pordeformacin permanente del suelo. En las Fotografas A.3-4 se muestran ejemplos de daos enconstrucciones de madera. a) Resistencia inadecuada muros primer pisob) Primer piso flexible c) Falla en cimentacin Versin 1.0. Junio 5 de 2004 119 10. GUA DE PATOLOGAS CONSTRUCTIVAS,ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES___________________________________________________________________________________d) Desplazamiento de la base Fotografas A.3-4. Tipos de fallas estructuras de madera.120 Versin 1.0. Junio 5 de 2004