Hospitales seguros frente a los desastres Evaluación de la Seguridad Estructural

Hospitales segurosfrente a los desastres

Evaluación de la Seguridad Estructural

s OBJETIVOS

Los participantes serán capaces de

• Describir las características del componente estructural de la seguridad hospitalaria

• Completar el componente de seguridad estructural de la lista de verificación, tomando en cuenta:

• los antecedentes del establecimiento• el sistema estructural y • el tipo de material usado en la edificación.

• Identificar los elementos críticos de la seguridad estructural

s Sistema Estructural

• Una edificación hospitalaria esta integrada por dos sistemas básicos: el estructural y el no estructural.

• El sistema estructural lo conforman: • la subestructura (cimentaciones);• la superestructura (columnas, muros portantes, vigas

y losas).

• La función fundamental del sistema estructural es resistir las cargas que actúan sobre la misma sin sufrir deformaciones excesivas.

Elementos del sistema estructural Elementos del sistema estructural de un hospitalde un hospital

Las columnas, vigas, muros, losas, cimientos son elementos estructurales que forman parte del sistema de soporte de la edificación.

COLUMNAS

MUROVIGA

s Caracterización de los sistemas estructurales

s La formaLa forma de las edificaciones de las edificaciones

Las formas y proporciones de los edificios desempeñan un efecto fundamental en la magnitud y distribución de las fuerzas horizontales a través del edificio.

s Aspectos significativos de Aspectos significativos de irregularidades de formairregularidades de forma

• La configuración (forma)

• La estructuración (falsa simetría)

• La excentricidad (CM ≠ CR → Torsión)

s Importancia de la configuración y estructuración de las construcciones

Evitar el caso de la falsa simetría para reducir los efectos de torsión.

s Importancia de la configuración y Importancia de la configuración y estructuración de las construccionesestructuración de las construcciones

Cambios abruptos en elevación. En los entrantes y esquinas se concentran las tensiones.

s Importancia de la configuración Importancia de la configuración de las construccionesde las construcciones

Configuración cuadrada la mejor para viento.

Configuración rectangular. Evitar relaciones en planta mayores de 3.

Se deben evitar las formas irregulares sobre todo en el caso de sismos.

sEfectos del viento relacionados Efectos del viento relacionados

con la configuración de las con la configuración de las construccionesconstrucciones

Aspectos a evaluar desde el punto de vista

estructural1.Seguridad debido a 1.Seguridad debido a

antecedentes del antecedentes del establecimiento.establecimiento.

2.Seguridad relacionada 2.Seguridad relacionada al sistema estructural y al sistema estructural y el tipo de material el tipo de material usado en la edificación.usado en la edificación.

s2.1. Seguridad debido a 2.1. Seguridad debido a antecedentes del antecedentes del establecimiento.establecimiento.• Las afectaciones que ha

sufrido la instalación hospitalaria en el pasado, ya sean por causas naturales o antrópicas. Se precisan principalmente los daños estructurales que se produjeron en la obra debido a fenómenos naturales ocurridos en el sitio .

Grieta debido a un sismo.

s2.1. Seguridad debido a 2.1. Seguridad debido a antecedentes del antecedentes del establecimiento.establecimiento.

• También se analizan las modificaciones que se hayan llevado acabo en la edificación, tanto las reparaciones y construcciones, como las remodelaciones o adaptaciones, que comprometan el comportamiento estructural de la instalación hospitalaria.

s Terremotos y huracanes vs hospitales

Hospital que perdió parte de sus ventanales debido al huracán Gustav (2008), Isla de la Juventud, Cuba.

Centro de salud dañado cuando el terremoto de Perú (2007).

s Resumen de daños por sismosResumen de daños por sismos

• Hundimiento por licuación del terreno. • Vuelco de la edificación. • Aplastamiento de plantas. • Desmoronamiento de las edificaciones

construidas con muros de carga. • Resonancia de la estructura. • Desplazamiento de estructuras. • Deformaciones verticales por asiento de

la cimentación al perder el apoyo del terreno.

s Resumen de daños por sismosResumen de daños por sismos

• Rotura por aplastamiento de columnas. • Rotura por cortante en columnas. • Desprendimiento de cerramientos en

plantas altas y fisuras de tracción diagonal.

• Rotura por deslizamiento de tierras. • Desprendimiento de recubrimientos de

columnas y entrepisos. • Pérdida de adherencia de los pilotes con

el terreno durante la vibración y pérdida de apoyo de las zapatas.

s Resumen de daños por huracanesResumen de daños por huracanes

• Pérdida de las cubiertas ligeras.• Roturas de cristales• Daños significativos a las carpinterías.• Derrumbes de edificaciones en mal y

regular estado técnico.• Caída de árboles sobre las edificaciones y

vías.• Impacto de objetos volantes (como

proyectiles) contra las edificaciones.

• Oscilaciones excesivas de las estructuras esbeltas.

• Deformaciones verticales por asiento de las cimentaciones al reducirse la sustentabilidad del terreno por exceso de humedad.

• Inundaciones de sótanos y plantas bajas por intensas y prolongadas lluvias

• Deslizamientos de tierras por las fuertes lluvias.

Resumen de daños por huracanesResumen de daños por huracanes

s Seguridad debido a antecedentes Seguridad debido a antecedentes del establecimiento.del establecimiento.

1.1. ¿El hospital ha ¿El hospital ha sufrido daños sufrido daños estructurales debido estructurales debido a fenómenos a fenómenos naturales?.naturales?.SI NO HAN OCURRIDO FENOMENOS SI NO HAN OCURRIDO FENOMENOS NATURALES EN LA ZONA DONDE ESTA EL NATURALES EN LA ZONA DONDE ESTA EL HOSPITAL, NO MARQUE NADA.HOSPITAL, NO MARQUE NADA.

• Se verificará si existe algún dictamen estructural que indique que el grado de seguridad ha sido comprometido anteriormente por algún fenómeno natural.

Daños estructurales debido a un sismo, en una pasarela que une dos bloques de un hospital en la zona de los quirófanos.

sSeguridad debido a antecedentes Seguridad debido a antecedentes

del establecimiento.del establecimiento.2.2. ¿El hospital ha sido ¿El hospital ha sido

reparado o reparado o construido utilizando construido utilizando estándares actuales estándares actuales apropiados?apropiados?

Grado de seguridadB= No se aplicaron los estándares; M=Estándares parcialmente aplicados;A=Estándares aplicados completamente.

Corroborar si el inmueble hasido reparado, en que fecha y si se realizó con base en lanormatividad de establecimientos seguros.

s Seguridad debido a antecedentes Seguridad debido a antecedentes del establecimiento.del establecimiento.

3.3. ¿El hospital ha ¿El hospital ha sido remodelado sido remodelado o adaptado o adaptado afectando el afectando el comportamiento comportamiento de la estructura?de la estructura?

• Verificar si se han realizado modificaciones usando normas para edificaciones seguras.

Muro relleno en zona sísmica.

s2.2.2.2. Seguridad relacionada al Seguridad relacionada al

sistema estructural y el tipo de sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.material usado en la edificación.

• En este segundo submódulo se evalúan aspectos relacionados con el estado técnico y su influencia, según los materiales empleados en la construcción. Se considera la proximidad de las edificaciones y su redundancia estructural.

sSustituir carpinterías en mal estado y eliminar las filtraciones, reducen la

vulnerabilidad estructural.

s Daños de los componentes no Daños de los componentes no estructurales y contenidos del edificio.estructurales y contenidos del edificio.

• Los componentes no estructurales cuyos daños pueden afectar tanto la seguridad para la vida como gran parte de la instalación incluyen tabiques exteriores, revestimientos exteriores, paredes de relleno, sistemas de divisiones interiores, ventanas, sistemas de falso techo, elevadores, equipos mecánicos, y equipamiento médico y eléctrico.

s Efectos de los elementos no estructurales

• Aun en un edificio donde las discontinuidades han sido restringidas a través de la estructura, la ubicación y diseño de ciertos elementos no estructurales pueden realmente cambiar la efectividad de los elementos estructurales.

s Columnas cortasColumnas cortas

• Una columna diseñada considerando la altura completa se transforma en una columna corta por la ubicación de una pared de relleno, atrayendo una mayor carga lateral hacia ella en proporción con su nueva rigidez.

s Columnas cortasColumnas cortas

Columnas Columnas modificadasmodificadas

sProblemas causados por los efectos que los Problemas causados por los efectos que los elementos no estructurales puede provocar sobre elementos no estructurales puede provocar sobre los sistemas estructurales:los sistemas estructurales:

• La ubicación de núcleos de escalera o de elevadores pueden modificar la deformación asumida de las columnas que rodean los núcleos, creando torsión y atrayendo una carga desproporcionada hacia la estructura de la escalera o el núcleo.

s Núcleos de escaleras y Núcleos de escaleras y elevadorelevador

sProblemas causados por los efectos que los Problemas causados por los efectos que los elementos no estructurales puede provocar sobre elementos no estructurales puede provocar sobre los sistemas estructurales:los sistemas estructurales:

• El uso de muros de relleno entre columnas pueden “rigidizar” las vigas y acortar las columnas, atrayendo cargas superiores hacia las columnas y vigas a las asumidas en los cálculos al diseñarlas.

sProblemas relacionados con la redundancia de los Problemas relacionados con la redundancia de los sistemas estructurales en el diseño de las sistemas estructurales en el diseño de las instalaciones de salud:instalaciones de salud:

• Fallo en el uso de gran cantidad de paredes interiores como sistemas redundantes al sistema estructural primario, despreciando la influencia de la rigidez relativa de ambos sistemas.

s Problemas relacionados con la redundancia de los Problemas relacionados con la redundancia de los sistemas estructurales en el diseño de las sistemas estructurales en el diseño de las instalaciones de salud:instalaciones de salud:

• Uso de un número limitado de columnas (luces grandes) en grandes locales abiertos. Como consecuencia estos elementos se convierten en extremadamente críticos.

s Grandes lucesGrandes luces

s Problemas relacionados con la redundancia Problemas relacionados con la redundancia de los sistemas estructurales en el diseño de de los sistemas estructurales en el diseño de las instalaciones de salud:las instalaciones de salud:

• Discontinuidad de la uniformidad del sistema estructural a lo largo y ancho de grandes áreas.

• La ubicación de aberturas (extractores, puertas y ventanas semejantes de los cuartos de pacientes) en el interior y exterior de los muros de cortante provocando que grandes fuerzas se concentren en ciertos elementos débiles.

s Evitar las estructuras isostáticasEvitar las estructuras isostáticas

sSeguridad relacionada al sistema estructural Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.y el tipo de material usado en la edificación.

4.4. Estado de la construcción.Estado de la construcción.

Grado de seguridadB= Deteriorada por meteorización o exposición al ambiente, grietas en primer nivel y elementos discontinuos en altura; M= Deteriorada sólo por meteorización o exposición al ambiente;A= Sana, no se observan deterioro ni grietas.

Se debe verificar si en laedificación hospitalaria se observandeterioros, tales comodesconchados de los repellos,grietas, o hundimientos de

elementos estructurales.

sSeguridad relacionada al sistema Seguridad relacionada al sistema

estructural y el tipo de material usado estructural y el tipo de material usado en la edificación.en la edificación.

5.5. Materiales de Materiales de construcción de la construcción de la estructura.estructura.

• Se deberá precisar si los elementos cuyos materiales se encuentran en mal estado, son elementos estructurales, es decir que cumplen funciones de carácter estructural en la instalación hospitalaria.

6.6. Interacción de los Interacción de los elementos No elementos No Estructurales con la Estructurales con la Estructura.Estructura.

En ocasiones los elementos no estructurales en condiciones extremas pueden, por su peso y rigidez, afectar el desempeño de algún o algunos elementos estructurales poniendo en peligro la estabilidad estructural de la edificación.

Seguridad relacionada al sistema Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado estructural y el tipo de material usado

en la edificación.en la edificación.7.7. Proximidad de los edificios (martilleo, Proximidad de los edificios (martilleo,

túnel de viento, incendios, etc.)túnel de viento, incendios, etc.)

• Además del conocido martilleo, otro fenómeno que puede surgir cuando a la edificación la embate un huracán, es el efecto de túnel de viento, el cual aparece cuando el viento se encajona entre dos edificaciones y presiona sobre alguna porción de ellas, con una fuerza muy superior a la que le correspondería normalmente por su altura.

s Efecto de túnel

s Seguridad relacionada al sistema estructural Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.y el tipo de material usado en la edificación.

8.8. Redundancia estructural.Redundancia estructural.

s2.2.2.2. Seguridad relacionada al Seguridad relacionada al

sistema estructural y el tipo de sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.material usado en la edificación.

• En este segundo submódulo también se evalúa la configuración y estructuración de la instalación hospitalaria, incluyendo las uniones o juntas, sin olvidar la seguridad de las cimentaciones. Por último se determina si la instalación hospitalaria está preparada para resistir los fenómenos que la puedan afectar.

s Importancia de la estructuración Importancia de la estructuración de las construccionesde las construcciones

• Efectos de traslación y rotación de los diafragmas debido a la estructuración de pórticos y muros de cortante (shear walls).Muy importante para la respuesta lateral ante viento y sismo.

s Importancia de la ubicación de los Importancia de la ubicación de los elementos resistenteselementos resistentes

s Excentricidad torsionalExcentricidad torsional

s Discontinuidades estructuralesDiscontinuidades estructurales

• No es a menudo reconocido que grandes discontinuidades (o cambios abruptos) en resistencia o rigidez de un edificio pueden causar efectos de respuesta adversos.

s Discontinuidades de las Discontinuidades de las construccionesconstrucciones

Masas concentradas que generan grandes fuerzas inerciales y excesivos desplazamientos.

Grandes diferencias entre las rigideces de los pisos.

s Evitar en zonas sísmicas los voladizos Evitar en zonas sísmicas los voladizos en balcones y entrepisos.en balcones y entrepisos.

s Pisos blandosPisos blandos• El más reconocido de

los problemas causados por tales discontinuidades es el llamado “piso blando”. Este piso blando puede presentarse en cualquier nivel, aunque en la planta baja es donde aparece con más frecuencia.

s Piso blando intermedioPiso blando intermedio

s Tres condiciones que Tres condiciones que crean pisos blandoscrean pisos blandos

s Pisos rígidos sobre un primer piso más Pisos rígidos sobre un primer piso más flexibleflexible

s Consecuencias de las diferencias de rigidez.

s Diafragmas de piso y cubiertaDiafragmas de piso y cubierta

• Las cargas horizontales en cualquier nivel de un edificio se distribuirán a los elementos estructurales verticales a través de los diafragmas de piso y cubierta.

• Las losas de piso/cubierta responden como vigas anchas.

s Viga equivalente a un diafragmaViga equivalente a un diafragma

s Tres factores son importantes en el Tres factores son importantes en el diseño de los diafragmas:diseño de los diafragmas:

• El diafragma debe ser capaz de transferir las fuerzas y debe ser lo más monolítico posible para actuar como una unidad.

• Los elementos colectores o refuerzos deben transferir las cargas del diafragma a los muros de cortante.

• Las aberturas o entrantes en los diafragmas deben ser propiamente ubicados y adecuadamente reforzados.

s Juntas o unionesJuntas o uniones

• Las uniones de los componentes estructurales están entre los elementos más críticos del diseño ante cargas laterales, especialmente las provocadas por los sismos.

sConsecuencias de una mala

solución de junta

s Juntas o unionesJuntas o uniones

• En las instalaciones de salud las estructuras no redundantes (isostáticas) son utilizadas comúnmente, tales como los voladizos de entrada o los amplios salones de diagnostico y tratamientos.

s Problemas en las Juntas

sUbicar correctamente las juntas Ubicar correctamente las juntas

sísmicas y de temperaturasísmicas y de temperatura

9.9. Detallamiento Detallamiento estructural estructural incluyendo incluyendo conexiones.conexiones.

Se debe revisar que las uniones no tengan fisuras ni estén agrietadas, ya que esto pondría en riesgo los elementos estructurales que unen y con ello la estructura.

10.10. Seguridad de fundaciones o cimientos.Seguridad de fundaciones o cimientos.

Siempre es muy importante saber si los cimientos están unidos o aislados entre si, lo que hace a las edificaciones más vulnerable a los sismos cuando no poseen sistemas de arriostres ortogonales mediante vigas de enlaces de cimentación.

Seguridad relacionada al sistema estructural Seguridad relacionada al sistema estructural y el tipo de material usado en la edificación.y el tipo de material usado en la edificación.

10.10. Seguridad de fundaciones o cimientos.Seguridad de fundaciones o cimientos.

• Las cimentaciones son los elementos estructurales más difíciles de diagnosticar por parte de los evaluadores, puesto que por lo general no son accesibles ni visibles.

Hay que revisar con detenimiento para detectar

problemas como este.

11.11. Irregularidades en planta (rigidez, masa Irregularidades en planta (rigidez, masa y resistencia).y resistencia).

• La irregularidad de una edificación hospitalaria

puede estar expresada en términos de su forma, configuración y la excentricidad torsional.

12.12. Irregularidades en elevación (Rigidez, masa y Irregularidades en elevación (Rigidez, masa y resistencia).resistencia).

El llamado “piso blando”,“piso blando”, tan desfavorable en zonas sísmicas, puede estar presente debido a esta irregularidad por cambios significativos de su rigidez en altura.

13.13. Adecuación estructural a fenómenos. Adecuación estructural a fenómenos. (Meteorológicos, Geológicos entre (Meteorológicos, Geológicos entre otros).otros).La valoración será similar, pero La valoración será similar, pero enfocada a los fenómenos dados. Ej. enfocada a los fenómenos dados. Ej. Huracanes e inundaciones.Huracanes e inundaciones.

• Valorar si la instalación hospitalaria en su conjunto está en condiciones para desempeñarse de una forma adecuada ante los fenómenos que las pueden afectar por su lugar de ubicación geográfica.

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