El problema del Piso Blando

Este problema surge en edificios aporticados en los cuales se tiene una discontinuidad de la rigidez. Normalmente los pisos con alta densidad de muros tienen alta rigidez, el piso blando se da en el que no existe la misma cantidad de muros que en los demás pisos, por lo que no es capaz de controlar los desplazamientos laterales.

Comportamiento del piso blando ante sismos

Debido a la poca rigidez lateral del piso blando, durante un sismo se producen desplazamientos importantes que generan una excentricidad de la carga vertical. Este fenómeno se acentúa en sismos severos. Esta excentricidad da lugar a momentos flectores en los extremos de las columnas del piso blando.

2. FORMA APROXIMADA DE RESOLVER EL PROBLEMA

Para solucionar el problema de Piso Blando se puede hacer un análisis simple.

Para esto primero se debe hacer dos sistemas que generen los mismos momentos (Mi), en el primero el momento es producido por las fuerzas de gravedad (Pi) y el desplazamiento lateral (δi), mientras que en el segundo solo por fuerzas laterales F´i.

Variables usadas:

i = dígito que identifica al nivel “i”.δi = desplazamiento absoluto del nivel “i”.Δi = desplazamiento lateral relativo.hi = altura del piso “i”.Pi = peso del nivel “i”.ΣPj = peso acumulado en el piso “i”.Q´i = fuerza cortante en el piso “i”.Por equilibrio se puede obtener: F´i = Q´i – Q´i+1. (Para el último nivel Q´i+1 = 0)

Dónde: Q´i = (ΣPj) Δi /hi

Figura 1: Sistemas equivalentes.

Los desplazamientos relativos “Δi ” y fuerza cortante “Q´i” son los causados por la fuerza sísmica “Fi”. El primero se debe amplificar por 3R/4(R: factor de reducción de las fuerza sísmicas inelásticas) para el cálculo de las fuerzas F´i, esto para que se pueda considerar el problema de piso blando en el régimen inelástica.

Luego se debe aumentar también la fuerza sísmica, esta fuerza aumenta los desplazamientos ya calculados, pero se puede resolver simplemente usando un proceso iterativo para converger δi.

3. CONCEPTOS ESTRUCTURALES ERRÓNEOS

Hasta ahora muchas personas creen que los muros longitudinales proporcionan rigidez al “Piso Blando”, lo cual es falso ya que estos muros al ser muy largos solo proporcionan rigidez y resistencia solo a cargas sobre su plano. También es usual usar tabiques bien arriostrados para evitar el problema P- Δ, pero éstos solo sirven en su estado elástico y no en el inelástico.

Otro error frecuente es modelar y diseñar estructuralmente una edificación solo para fuerzas en estado elástico, ignorando las fuerzas producidas en estado elasto-plástico donde se producen las mayores deformaciones.

Antes se planeaba solucionar el problema de piso blando como si fuera un fusible (como los aisladores) capaz de transmitir fuerzas, pero es ilógico puesto

que una columna esbelta y larga no se puede comparar con un aislador de pequeño tamaño.

Imagen 2: Estructura con aislador.

Conceptos estructurales erróneos

Cómo solucionar el problema