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SISTEMAS DE AISLACIÓN SÍSMICA
Edificio Indumotora Las Condes
Fuente: Rubén Boroschek & Asociados Ltda.
Los sistemas de protección sísmica se están comenzando a aplicar, a solicitud de los inversionistas y propietarios, en edificios de oficinas y residenciales. El Edificio de Oficinas Indumotora Las Condes es un ejemplo de esta tendencia.

El terremoto de febrero de 2010 generó pérdidas económicas que superaron los US$30,000 millones, estando asociado un alto porcentaje de ellas a daños de componentes y sistemas no estructurales, como sistemas arquitectónicos, contenidos y equipamiento eléctrico y mecánico (Miranda et al. 2012), que causaron pérdidas en la capacidad de operación de edificaciones residenciales, comerciales y oficinas.

Si bien en la mayoría de los casos no se reportaron daños estructurales, las caídas de cielos falsos, daños en tabiquerías y sistemas de ascensores, inhabilitaron la capacidad de operación de las estructuras, ya sea por días o semanas. Lo anterior, sumado a la percepción de la población respecto a los efectos del terremoto en sus propiedades, ha motivado a inversionistas e inmobiliarias a incorporar sistemas de protección sísmica en sus proyectos, para lograr objetivos de desempeño superiores a los mínimos establecidos por la normativa nacional vigente. El Edificio de Oficinas Indumotora Las Condes, es un excelente ejemplo de esta tendencia, al incorporar el estado del arte en materia de aislación sísmica.

El proyecto, propiedad de Inmobiliaria Indumotora S.A., considera una arquitectura de vanguardia desarrollada por la oficina Sabbagh Arquitectos. El diseño estructural del edificio estuvo a cargo de Sergio Contreras y Asociados Ltda; el diseño del sistema de aislación sísmica fue efectuado por Rubén Boroschek & Asociados Ltda.; y la revisión estructural fue desarrollada por Patricio Bonelli y Asociados Ltda. En tanto, la ejecución del proyecto fue coordinada por Kronos Ltda. y la fabricación y ensayo de los aisladores sísmicos estuvo a cargo de Dynamic Isolation Systems Inc.


Aislación sísmica

El edificio, que tendrá cerca de 27.500 m² construidos y 18 niveles en total (6 subterráneos y 12 niveles sobre terreno), será uno de los edificios de oficinas con aislación sísmica más alto del país. La altura total del edificio, incluidos los subterráneos, es de 69 m. El área de la porción aislada de la estructura es cercana a los 11.000 m y el peso sísmico de la estructura por sobre la interfaz de aislación es de 13.000 Tonf. La Figura 1 muestra una vista isométrica de la estructura. Conforme al reporte de mecánica de suelos, el suelo de fundación correspondería a un suelo muy denso y firme, clasificado como Tipo B según el decreto supremo DS61 de 2011. Para efectos del diseño sísmico de la estructura y del sistema de aislación, se desarrolló un estudio de peligro sísmico específico para el sitio de emplazamiento de la obra, el cual consideró fuentes sísmicas típicamente no consideradas para el diseño sísmico de estructuras convencionales, entre los que se incluyen eventos sísmicos corticales de origen costero y cordillerano, eventos sísmicos de tipo intraplaca, y una eventual actividad sísmica en la Falla San Ramón.

El desafío del equipo de ingenieros estructurales consistió en diseñar una estructura, considerando el nivel de seguridad exigido por el estudio de peligro sísmico, sin elevar los costos de la inversión. Ello se alcanzó considerando un sistema de aislación sísmica con suficiente flexibilidad, que permitiera llevar la estructura a un nivel de demanda sísmica controlado por los requisitos mínimos de la normativa. Es decir, la estructura con aislación sísmica y su símil de base fija, serían diseñadas para los mismos esfuerzos, pero para un nivel de seguridad mayor en el caso de la estructura aislada.


Aisladores de goma con núcleo de plomo

Para este proyecto se escogió el uso de aisladores de goma natural con núcleo de plomo por varias razones: estos dispositivos han sido ampliamente ensayados en laboratorio y su comportamiento ha sido extensamente probado durante eventos sísmicos reales (Northridge 1994, Kobe 1995, Christchurch 2011 y Tohoku 2011, entre otros); la facilidad de predecir y modelar su comportamiento con programas comerciales de análisis estructural; la estabilidad de sus propiedades ante agentes ambientales; la independencia del comportamiento del dispositivo con la velocidad de carga; los mínimos o nulos efectos de envejecimiento; la predictibilidad de sus propiedades; y los mínimos requerimientos de mantención de estos dispositivos.

El número de aisladores requeridos se determinó principalmente por la geometría del edificio. Para minimizar el impacto en la arquitectura del proyecto, proveer estabilidad a la estructura y generar una línea de resistencia continua, se implementó un sistema de aislación sísmica en dos niveles: en el cielo del primer subterráneo bajo los pilares perimetrales; y bajo el sexto subterráneo, en el sector de la caja de ascensores y escaleras.


Ensayos del sistema

Los aisladores sísmicos de prototipo y la todos los aisladores sísmicos de obra fueron sometidos a una exhaustiva serie de ensayos de compresión y corte combinados, efectuados en los laboratorios de Dynamic Isolation Systems Inc. en Estados Unidos, a fin de validar las propiedades consideradas en el diseño y verificar la estabilidad de los aisladores para cargas sísmicas extremas. Se observó una excelente correlación entre las propiedades nominales consideradas en el diseño y las observadas en laboratorio. También se apreció la estabilidad del material durante la serie de pruebas efectuada.


Efectos del uso de esta aislación

La estructura principal se modeló lineal elástica y los aisladores se modelaron considerando sus propiedades no lineales. La incorporación del sistema de aislación permite desplazar el período de vibrar de la estructura de 1.4 a 3.4 segundos, llevando la estructura a una zona donde los sismos tienen baja energía. Según los resultados de los análisis efectuados, las aceleraciones absolutas máximas promedio se reducen de 1.15g en la estructura de base fija a 0.17g, aproximadamente, en la estructura aislada en la base, lo que se traduce en una reducción de los daños de los contenidos que no están anclados a la estructura y de los componentes no estructurales sensibles a aceleraciones. Además, los ocupantes del edificio no tienen la sensación de estar en un sismo severo. Del mismo modo, se produce una reducción de la probabilidad de daño de la estructura y de sus contenidos.


Conclusiones

El estudio conjunto desarrollado por inversionistas, arquitectos e ingenieros ha permitido implementar el estado del arte en aislación sísmica en un edificio de oficinas con una arquitectura única en su tipo. El uso de sistemas de aislación sísmica permitirá proteger la inversión y la operación de la estructura en caso de eventos sísmicos severos. El diseño efectuado demostró la factibilidad de proporcionar un mayor nivel de seguridad a la estructura, diseñada para un mismo nivel de demanda sísmica requerido para una estructura sin aislación sísmica de base. El sistema de aislación permite reducir las aceleraciones y deformaciones promedio de la estructura en un 79 y 85% respectivamente, reduciendo probabilidades de daños y pérdidas económicas durante sismos excepcionalmente severos.

Agosto 2014
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