Criterios de diseño de líneas vitales de hospitales en zonas sísmicas
Dr. Rafael Torres Cabrejos
Resumen
En este trabajo se presenta criterios para el desarrollo de diseño
sísmico de sistemas de abastecimientos de agua en lo referente a las obras de
almacenamiento como son: los reservorios, las torres de control y cisternas, y
las redes de tuberías de distribución de agua. Además se desarrollan criterios a
ser considerados en el diseño de lineas de distribución de energía en lo
referente a diseño de estructuras soporte y equipo usado en subestaciones.
Se presenta un estudio de diseños de reservorios considerando las
acciones de las presiones hidrodinámicas generadas por el sismo y un modelo
simplificado de la estructura soporte de los tanques los cuales son comúnmente
usados para abastecer de agua a los hospitales en particular y la población en
general.
Se presenta la formulación usada en tuberías para considerar las
presiones hidrodinámicas y el efecto de la deformación de los suelos en el
diseño.
En referencia a las estructuras en redes de distribución eléctrica
se da recomendaciones para el uso del método probabilistico y el análisis
estructural mediante el método de elementos finitos considerando la fragilidad
de los materiales aislantes.
Introducción
Los hospitales proveen uno de los servicios vitales a la comunidad
particularmente durante la emergencia causada por la ocurrencia de un sismo
severo. En un hospital moderno el abastecimiento de agua, el de energía
eléctrica y de comunicaciones es esencial para ofrecer un servicio adecuado; por
estas razones se deben tomar varias precauciones a fin de que las lineas vitales
de abastecimiento no sean interrumpidas en los momentos de funcionamiento
crítico.
En este trabajo se tiene por objetivo proponer criterios que
puedan luego contribuir a un conocimiento mayor del diseño sísmico de las lineas
vitales. Las lineas vitales comprenden un campo muy amplio de la ingeniería
Sismo-resistente que sería imposible ser tratado en toda su extensión para el
caso de los hospitales; por este motivo se presentan criterios de diseño de:
· reservorios elevados
· sistemas de
tuberías
· estructuras soporte y equipo de distribución de
energía.
Introducción al diseño sísmico de estructuras de
abastecimiento de agua potable
El agua potable es esencial, de necesidad vital para la vida del
ser humano; sin ella, ningún individuo o grupo en comunidad puede sobrevivir.
La función de las estructuras de abastecimiento es simple,
solamente asegurar la conducción del liquido contenido en cantidad y calidad
adecuada para su uso por los habitantes, en oficinas y en fábricas.
Un sistema de abastecimiento de agua es una gigantesca continuidad
de estructuras e instalaciones conectadas con un gran número de tuberías de
varios diámetros y longitudes. En general, un sistema está compuesto de un
enorme y complicado conjunto de obras, desde las obras de captación,
almacenamiento, purificación y transporte del agua hasta los trabajos y tuberías
de distribución y de uso por los consumidores.
Las estructuras usadas en un sistema de abastecimiento de agua son
de varias clases, así unas son usadas en el transporte como las tuberías o
reservorios, otras son mecánicas ó eléctricas como los sistemas de bombeo y
otras instalaciones son de acción químico como los pozos de purificación.
Aquí trataremos sobre los reservorios y las tuberías. El diseño
sísmico de estructuras usadas en el abastecimiento de agua exige un vasto
conocimiento de variadas técnicas del diseño y la construcción.
Reservorios de agua
Los reservorios de agua son estructuras importantes, en especial
en poblaciones situadas en zonas de alta sismicidad. Estos reservorios pueden
ser enterrados, apoyados en la superficie o tanques elevados. El daño en estas
estructuras puede afectar seriamente la capacidad de abastecimiento de agua para
apagar incendios o satisfacer las necesidades en instalaciones hospitalarias,
centros de emergencia y de los pobladores. Además, el colapso de un tanque
podría causar pérdidas de vidas y daños en la propiedad debido a la falla de la
estructura y a la repentina salida del agua. Daños en los sistemas de desagües
pueden causar similares efectos.
Daños observados
En el Perú, daños de poca consideración se reportaron en
reservorios elevados durante el sismo de Ancash de 1970. Sin embargo,
considerable daño en reservorios han ocurrido debido a sismos en el pasado en
otros lugares (1).
Fallas típicas de falla ocurrieron en el sismo de Alaska (1964),
desde el colapso total, pandeo de las coberturas, fallas en las conexiones y
fisuras en las estructuras cáscaras de los tanques. En el sismo de San Fernando,
California (1971), los daños presentados fueron en las uniones soldadas o
remachadas de los tanques metálicos, los cuales tenían de uno a 42 años de
construidas. Los modos más frecuentes de daño se debieron al pandeo de la
cáscara en la base, desplazamiento horizontal en su cimentación y rotura de las
tuberías de abasto y salida, en especial en las conexiones.
El sismo de 1979 en el área de Los Angeles, California causó daños
en tres tanques elevados. En uno de ellos, con 100,000 galones de capacidad
construidos en 1962, el sistema de arriostramiento diagonal sufrió daños
considerables. En el Centro, un reservorio construido en los años 30 y habiendo
por tanto soportado el terremoto de 1940, experimentó graves alargamientos en
las barras diagonales del nivel superior pandeo en los puntales y falla en los
pernos de anclaje en las planchas de apoyo.
Al Sur de Brawley, un tanque metálico de 100,000 galones,
construido en 1961, colapsó. Las fallas parecen haberse iniciado por combinación
de pandeo de los arriostres horizontales, rasgaduras en las planchas del tanque
de sus columnas y falla de las barras en los topes. En (2), se describe los
mecanismos de colapso en tanques metálicos ocurridos en el sismo de 1952, en
Kern County, California.
Los reservorios de agua constituyen parte de un sistema vital de
abastecimiento y deben continuar funcionando después de la ocurrencia de un
sismo severo. Debe por tanto, considerarse, en el planeamiento y diseño de un
sistema de almacenamiento de agua, adecuadas medidas tales como las siguientes
para mitigar los efectos de los sismos:
1. Localizar las estructuras en lo posible en las
cercanías de los lugares donde el agua será usada, para reducir la posibilidad
de pérdidas entre los tanques y el sistema de distribución.
2. Construir las instalaciones de almacenamiento fuera de zonas de
deformación asociadas a fallas activas y lejos de los lugares de posible
influencia de los deslizamientos de taludes o caídas de rocas.
3. Localizar las estructuras fuera de las áreas de suelos
inestables tales como rellenos o áreas con vacíos subterráneos naturales o
construidas por el hombre, zonas de alta posibilidad de licuefacción o de suelos
colapsables. La geología de la zona debe ser estudiada a fin de no construir las
estructuras en zonas de fallas o de alforamiento rocosas falladas.
4. Proveer al sistema con adecuadas zonas de drenaje y de
emergencia en caso de derrame.
5. Diseñar los tanques con un sistema de detección de pérdidas o
fugas de agua, en especial en estructuras enterradas para evitar fallas en las
cimentaciones por saturación en los suelos.
6. Proteger las estructuras metálicas de la corrosión.
7. Proyectar un sistema adicional de bombeo para casos de
emergencia para mantener el abastecimiento con la presión requerida en las
tuberías cuando ocurran incendios causados por los sismos.
Comportamiento sísmico de un reservorio y criterios de
diseño
Los reservorios elevados son generalmente recipientes de forma
cilíndrica o elipsoidal y están apoyados sobre una estructura la parte
aporticada y arriostada. La estructura es comúnmente construida de acero, en el
Perú la mayoría de reservorios son de concreto armado o postensado. Los
reservorios elevados son estructuras que soportan gran peso en la parte
superior, es decir que una gran porción de la carga está concentrada a gran
altura en relación a su base. Por ésta, los elementos críticos de la estructura
los constituyen las columnas y las vigas de amarre y diagonales a través de los
cuales las cargas son transmitidas a la cimentación. En el Perú se usa como
estructura soporte de los tanques, fustes cilíndricos de concreto armado. Los
reservorios podrían fallar también por ruptura del tanque o falta de
cimentación, sin embargo el modo de falla más común es la ruptura de la
estructura soporte.
El recipiente del agua en sí se comporta como un cuerpo rígido
fijado al tope de la estructura-soporte y tiene por lo general una alta
frecuencia de vibración. Esto hace que no exista un apreciable movimiento
relativo del tanque respecto de la estructura portante. Por tanto el tanque en
si no está sujeto a grandes esfuerzos inducidos por la vibración de la
estructura soporte. Sin embargo, sus paredes y fondo deben ser diseñadas para
soportar, además de las presiones hidroestáticas, las causadas por el movimiento
"impulsivo" y "convectivo" del agua contenida. Estas presiones hidrodinámicas
son generadas en el agua por el movimiento vibratorio de la estructura soporte.
Las presiones impulsivas son causadas por el impacto del agua
contra las paredes del tanque, cuando este es acelerado por el movimiento
sísmico. Las presiones convectivas, en cambio, son debidas a las oscilaciones
del líquido contenido. En la mayoría de los casos, las magnitudes de estas
presiones son una fracción de las presiones hidrostáticas para las cuales el
tanque es, en general, diseñado. Por estas razones, no existe una exigencia para
tomar precauciones especiales en el diseño de las paredes y fondo de la
estructura del recipiente por causa de las presiones hidrodinámicas originadas
por el sismo, aunque su determinación es importante.
Para el análisis estructural de un reservorio y estructuras
similares en un sistema de abastecimiento de agua, existen algunos métodos de
cálculo, los cuales pueden resumirse en los siguientes, de acuerdo a (3) estos
pueden aplicarse y verificarse los resultados por el 4.
1. Método del coeficiente sísmico.
2. Método del
coeficiente sísmico modificado.
3. Método de la deformación sísmica.
4.
Análisis dinámico.
· El método del coeficiente sísmico es recomendable
aplicarlo en estructuras de reservorios relativamente rígida, con período
antural igual o menor de 0.5 segs. La fuerza inercial causada por el sismo puede
ser obtenido multiplicando el propio peso y la carga del agua por el coeficiente
de diseño. Este coeficiente de diseño es el producto de cuatro factores, el
primero es el coeficiente de diseño estándar para fuerzas horizontales que se
fija en 0.2 o mayor. El segundo es el coeficiente correctivo que depende de las
condiciones del suelo, este varía entre 0.9 para suelos del terciario hasta 1.2
para depósitos de suelos aluviales realtivamente sueltos. El tercer factor es
determinado por los datos de la sismicidad regional. El último es fijado en 1,
pero dependiendo del material de la estructura y método de construcción y
experiencias pasadas puede reducirse a 0.5. En todo caso el coeficiente sísmico
de diseño no debe ser menor de 0.1 y el coeficiente para fuerzas verticales será
evaluado como 0.5 veces el coeficiente sísmico para fuerzas horizontales.
· El método del coeficiente sísmico modificado es
aplicado en el cálculo de reservorios o similares de relativa flexibilidad, con
período natural de 0.5 segs. o mayor. La fuerza inercial causada por el sismo es
evaluado multiplicando el peso propio y el peso de agua por el coeficiente
sísmico de diseño horizontal.
Este coeficiente de la fuerza horizontal, Kh es
obtenido en forma análoga que en el caso anterior, excepto por los dos últimos
factores, C4 y C5 Así, Kh, se obtiene por:
Kh = C1 C2 C4
C5 K0.
Aquí, K0, C1 y C2: ya se han
definido anteriormente. El factor de corrección C. es decidido en base a la
clase de suelo donde se proyecta la construcción y el período de vibración de la
estructura. El factor C5 es fijado igual a 1, pero puede modificarse
considerando la resistencia última y la aceleración límite del sismo del lugar.
· La aplicación y cálculo del método de la deformación
sísmica es recomendada para estructuras de reservorios, tuberías y otras
similares que se encuentran enterradas o cuando el comportamiento es
principalmente gobernado por el suelo que las rodea. Este, durante la ocurrencia
de un terremoto, sufre desplazamientos, los cuales ocasionan deformaciones en el
suelo y en base a estos se deben determinar las fuerzas en las secciones
transversales y los esfuerzos generados en las estructuras.
· El método de análisis dinámico considera uno de los dos
siguientes procesos:
- el uso del espectro de respuesta promedio.
- el
uso de records de vibración sísmico del suelo.
El análisis dinámico presupone el conocimiento de las
características del movimiento sísmico del suelo donde se proyecta la
construcción, así como características de la actividad sísmica de una gran área
de terreno comparativamente mucho mayor y que incluye el lugar del proyecto.
Las ondas sísmicas usadas en este método deben ser las obtenidos
en sismos severos ocurridos en la zona. Los valores espectrales son los
obtenidos en base a los records de los sismos en la zona de estudio.
Dependiendo del material usado en el diseño de un reservorio
elevado existen dos sistemas estructurales. En el caso de los tanques metálicos
los elementos están esencialmente sujetos a fuerzas axiales siendo la carga
vertical soportada por las columnas a compresión y las fuerzas horizontales son
resistidas por los miembros diagonales sujetos a tracción.
En el caso de reservorios de concreto armado difundido en el Perú
y países latinos debido principalmente a su menor costo, las columnas y los
amarres (vigas horizontales) actúan como una estructura aporticada tipo
Vierendeel transmitiendo cargas axiales, por flexión, corte y torsión. Las
columnas están principalmente sujetas compresión debido a las cargas verticales.
Los arriostres horizontales están sujetas momentos, tanques y fuerzas cortantes
causadas por las fuerzas sísmicas horizontales. Las columnas de un reservorio de
concreto armado pueden ser asumidas que se comportan como un sistema de resortes
en paralelo entre dos niveles de arriostres sucesivos, pero además cada columna
en si misma se comporta como resortes verticales en serie y conectados en los
niveles de arriostre.
Debido a que los reservorios elevados sostienen su mayor peso en
la parte superior, el sistema de soporte podría ser aproximado a un sistema de
un grado de libertad sin perder exactitud apreciable. Una parte del peso de la
estructura soporte (1/3) puede ser considerada concentrada en el tope y las
columnas modeladas como resortes sin masa para simplificar el análisis.
Los reservorios pueden fallar debido a un diseño de su
cimentación. Los cimientos están sujetos a cargas verticales del peso de la
estructura y momentos generados por las fuerzas horizontales. Para lograr una
adecuada fundación es recomendable conectar las zapatas con vigas. Otras
soluciones constituyen el diseño de plateas o anillos de cimentación. Si el
suelo es poco resistente, la platea puede apoyarse sobre pilotes para evitar
asentamientos diferenciales bajo las columnas. El diseño del cimiento depende de
la naturaleza del suelo, la altura y el tamaño de la. torre del reservorio.
Un aspecto importante en el diseño es decidir el estado de cargas
o esfuerzos que se considere seguro para la superposición con las fuerzas
sísmicas. La acción del viento se acepta generalmente que no ocurre
simultáneamente con el sismo y por tanto una de estas acciones puede ser
considerada en el diseño por separado. En tanques elevados, el viento puede ser
la acción que controla el diseño.
Un criterio seria diseñar los reservorios para que bajo el efecto
de un sismo de moderadas violencia, los esfuerzos generados se mantengan en el
estado elástico. De otro lado, en el diseño se consideraría que bajo el efecto
de un sismo severo, el cual se espera ocurra una sola vez en la existencia de la
obra, el sistema estructural genera esfuerzos que alcancen un rango plástico.
Bajo estos conceptos, es recomendable proveer de elementos diagonales de amarre
en el reservorio de concreto.
Un procedimiento de diseño es el siguiente:
Durante el estado elástico, los amarres diagonales son estirados
relativamente poco debido a las pequeñas deformaciones, y las fuerzas
horizontales podrían considerarse que son absorbidas por las columnas y las
vigas de amarre horizontal desarrollando momentos.
En el estado plástico, cuando las deformaciones son grandes, las
fuerzas horizontales se asumen ser soportadas por los elementos diagonales en
tracción. Por esto, el diseño de las conexiones de columnas y diagonales debe
ser capaz de desarrollar rotaciones plásticas y permitir grandes deformaciones
en las diagonales. Es recomendable que los refuerzos en columnas y vigas debe
ser en espiral y confirmar adecuadamente, en una distancia de un cuarto de su
longitud cada extremo, para asegurar la fluencia del refuerzo desarrollando su
ductilidad.
En las normas de diseño del Perú (4), se establece que la fuerza
horizontal o cortante total en la base es:
Donde Z, U, S representan los factores de zonificación, de
importancia de la estructura y de condición del suelo respectivamente. El valor
de P es obtenido de las cargas para el caso de tanques es la adición del peso
total de la estructura y del agua. El valor de C en el conciente de la
aceleración espectral y de la gravedad, C= Sa/g. Finalmente Rd es representativo
de la ductilidad global de la estructura.
En el diseño elástico se obtendrá la fuerza horizontal sísmica, H
en base a esta formulación, pero en el estado plástico, cuando se admite que el
esfuerzo está en fluencia y que las diagonales absorberán la energía cinética,
0.5 MSv2,
donde:
con T el período natural de vibración de la estructura y Sv la
velocidad espectral en el rango plástico; en este estado la fuerza sísmica es: H
= ZUSC * P.
Para el diseño de la cimentación debe verificarse las condiciones
críticas de volteo y amarrarse las columnas con vigas anulares o plataforma de
cimentación de acuerdo a las condiciones del suelo.
Presiones Hidrodinámicas
El movimiento vibratorio genera presiones impulsivas y convectivas
en el fluído Las presiones impulsivas están asociadas con las fuerzas inerciales
producidas por movimientos impulsivos de las paredes del recipiente y resulta
proporcionales a la aceleración de las paredes del tanque. Las presiones
convectivas son producidas por oscilaciones del agua y por consiguiente son
consecuencia de las presiones impulsivas.
Varios investigadores (5, 6, 7) han tratado las vibraciones de un
líquido en un tanque existiendo un consumo, asumiendo la incompresibilidad del
agua y considerar que:
· Las presiones impulsivas sean simuladas por una masa Mi,
rígida fijada a las paredes del recipiente y las presiones convectivas por una
masa Mc, montado sobre un resorte conectado al tanque La formulación para
obtener las presiones hidrodinámica por el método desarrollado en (5) para
recipientes cilíndricos y rectangulares es como sigue:
En el caso de presiones impulsivas en tanques con H/L, 6, H/R 1.5,
asumir que el agua debajo de 1.5 L (6 1.5 R) no influye. En las expresiones
dadas, M, H, L, R son la masa total, profundidad del agua, mitad del ancho y
radio del tanque. AI, aI, p, hi y hc representan el máximo desplazamiento,
aceleración impulsiva del tanque, la frecuencia del agua y las alturas de las
presiones impulsiva y conectiva respectivamente. Estas presiones son Pi y Pc.
Finalmente, dm es la amplitud de la ola de agua, debe considerarse para evitar
el derrame y funcionamiento del sistema sanitario.
En el análisis modal desarrollado en (8,9) para reservorios con
fuste cilíndrico como soporte, se concluye que el primer modo corresponde a la
masa móvil de agua y a un pequeño desplazamiento del agua. Los otros modos
corresponden a un movimiento de la estructura similar al del reservorio vacío.
El período de vibración del segundo modo es similar al primer período
correspondiente a un reservorio vacío. En un estudio de 360 reservorios de
diversos tamaños se presenta una formulación simplificada del período.
Los sismos ocurridos en el Perú en las últimas décadas, 1966 en
Huacho, 1970 en Ancash y 1974 en Lima han causado extensos daños en los sistemas
de tuberías de agua y desague La ciudad de Chimbote se vió privada de agua por
largo tiempo causando su falta o contaminación innumerables pérdidas de vidas.
En (10) se refiere que el terremoto de San Francisco en 1906 causó
la casi total destrucción del sistema. Practicamente, no hubo agua suficiente
para combatir los incendios generados inmediatamente después del sismo, pues
además de la rotura de las líneas de agua, las tuberías del gas se rompieron
extendiéndose rápidamente las fuentes del incendio. Se perideron casi 490
manzanas con un valor entonces de 500 millones de dólares y las pérdidas de
hogares de más de 200,000 personas. Un total de 11 Km2 fueron
consumidos y el incendio duró sin poder apagarse varios díás. Extensos daños,
aunque sin ser catastróficos, causó el sismo de San Fernando en 1971 en las
tuberías de agua y desague, considerable deterioro en las instalaciones de
almacenajes, plantas de bombeo, contaminación del agua por las aguas servidas.
Se puede afirmar que los sismos han causado graves daños en los sistemas de
tuberías sobretodo cuando estas son instaladas en suelos sueltos y húmedos.
En el Japón, se refiere en (11) los graves daños que el terremoto
de Niigata en 1964 causó en las redes de agua. En especial, en las zonas donde
ocurrió la licuefacción de los suelos, las tuberías de acero se rompieron en
gran extensión: en la rotura se presentó por pandeo y flexión deslizándose en
las conexiones. Actualmente, se han instalado estaciones de observación del
comportamiento sísmico de los sistemas de abastecimiento de agua diseñados
considerando los efectos y experiencias de sismos pasados. Estas son
particularmente importantes en Hachinohe.
Los daños en sistemas de abastecimiento de agua han tenido tres
principales efectos. Primero, en el servicio de agua potable en hogares y
esencialmente en hospitales, centros de operaciones de emergencias, policía y
otros. Segundo, en el servicio de bomberos para combatir incendios y tercero,
para abastecer las industrias, las alimentarias principalmente.
En el terremoto de México de 1985, causó intenso daño en las
tuberías enterradas, los daños en los desagues no fueron determinados. Los daños
en las tuberías parecen deberse a la propagación de las ondas, las fallas más
comunes se presentaron en las conexciones.
Durante la ocurrencia de un sismo severo, el suelo experimenta de
formaciones causadas por las ondas sísmicas y por tanto las tuberías enterradas
pueden pandear o sufrir roturas.
Las observaciones, experiencias y análisis del comportamiento de
tuberías durante sismos indican que:
Por consiguiente, el método de la deformación sísmica no es
aplicable en casos en que la superficie de contacto de los estratos no es
uniforme en forma y suelo o que la tubería no es recta. En estos casos, el
método de la respuesta dinámica es el indicado para ser usado. En este método de
análisis, el suelo circundante a la tubería es representado por un sistema
discreto de resortes.
Un sistema de tuberías tiene cambios de sección, conexiones y
accesorios de diversas formas y tamaños. Las porciones rectas rara vez
experimentan presiones por efecto sísmico, las conexiones y cambios si. Para
determinar las presiones en las más usados cambios se presentan la formulación
siguiente:
Para el diseño de las conexiones de expansión - contracción es
necesario considerar en el diseño la separación dada por:
Los daños ocasionados por los últimos sismos en las redes de
distribución y transmisión de energía han puesto en evidencia la creciente
necesidad de diseñar las estructuras usadas y el equipo eléctrico más
resistentes a las acciones de los sismos severos, debido a la importancia de
asegurar la continua operación del sistema eléctrico durante e inmediatamente
después de la ocurrencia de un terremoto.
En el Perú no se cuenta con normas de diseño para estructuras
usadas en la distribución de energía.
En las últimas décadas la ocurrencia de sismos han ocasionado
graves daños en los sistemas eléctricos; en el sismo de San Fernando en 1971
colapsaron múltiples estructuras que soportaban equipo eléctrico, en (12) se
requiere la falla de lineas de transmisión de alto voltaje, el volteo de grandes
transformadores, el colapso de grandes capacitadores, la destrucción de sistemas
de corto circuitos de aire comprimido, equipos de pararrayos, equipos de
seguridad y otros que conformaban parte importante de las sub-estaciones que
distribuían la energía eléctrica al área en mención incluyendo la ciudad de Los
Angeles.
En (13) se reporta que en el sismo de Morgan Hill, California de
1984, ocurrió considerable daño en cortos circuitos y en equipo eléctrico.
Quizás el daño más serio para las consecuencias que produjo fué el colapso de
los apoyos de las unidades de generación de energía en el Olive View Hospital
para veteranos. Esto condujo a que los hospitales deben tener sus instalaciones
de lineas vitales con capacidad sismorresistente.
Para el diseño de un sistema de energía es, necesario definir el
espectro a ser usado. En principio, es necesario efectuar un estudio de la
sismicidad y determinar los niveles de riesgo sísmico en la zona, y estudiar la
atenuación de los sismos que se generan y afectan el lugar elegido para la
construcción de un sistema de distribución de energía. Estos conceptos suele
resumirse como sigue:
En la distribución de energía eléctrica a menudo se usa
estructuras para apoyo o soporte de equipo eléctrico . La práctica corriente del
diseño establece seguir las normas usuales de diseño de estructuras metálicas de
conformidad con los códigos vigentes para un nivel de aceleración en
concordancia con los espectros de respuesta correspondiente al nivel de la
instalación de equipo tanto en el suelo como en las edificaciones. En las
construcciones hospitalarias es práctica la construcción de una subestación
adyacente al hospital, desde la cual se distribuye la energía eléctrica.
Sin embargo, la conducción de energía eléctrica exige un
aislamiento con equipo de material frágil como la porcelana o cerámica. Estas
partes estructurales tienen propiedades mecánicas diferentes de los materiales
metálicos. Las instalaciones modernas requieren el uso de grandes voltajes
debido a la creciente necesidad, lo que hace que éstas frágiles estructuras
soporten equipo pesado, resultando su diseño inadecuado debido al incremento de
su tamaño. El carácter de estas estructuras compuestas de varios materiales
dúctiles y gráficos hacen que su diseño sea controlado por la resistencia de los
materiales frágiles.
Para el diseño de estas estructuras es necesario desarrollar un
modelo estadístico (14) considerando los esfuerzos extremos o críticos en el
material frágil. Mediante este método se obtiene para el nivel de aceleración
dada por los espectros de respuesta, la probabilidad de falla en el material de
porcelana aislante la cual deberá ser de un nivel confiabilidad establecido para
el diseño.
Complejidad del análisis sísmico de las lineas tanto en las redes
principales de agua ó energía, así como de las de estructuras de tratamiento,
almacenamiento de agua o de generación, distribución y transmisión de energía,
plantea la necesidad de realizar una urgente tarea de investigación, sobre todo
de medición de experiencias en las estructuras en el laboratorio y en el campo y
de manera especial en las instalaciones hospitalarias.
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