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INGENIERÍA ESTRUCTURAL Y CONSTRUCCIÓN ANTISÍSMICA
El desafío de masificar los sistemas de protección sísmica

En ingeniería estructural y construcción antisísmica ha habido importantes progresos que quedan de manifiesto con la implementación de nuevas tecnologías para la protección sísmica en más de un centenar de proyectos. Prueba de ello es el extenso desarrollo normativo efectuado para regular estas aplicaciones.

Entre las nuevas técnicas de protección sísmica se encuentran diversas soluciones cuyo uso ha ido aumentando con el paso del tiempo en el país y extendiéndose a distintos tipos de aplicaciones.


Aislación sísmica y disipación de energía

Los sistemas de aislación sísmica ya no son solo utilizados en infraestructura crítica, como hospitales y datacenters, sino también en edificios de oficinas y edificios residenciales, debido en parte a la racionalización de los procedimientos de diseño que ha permitido una reducción en costos de implementación. Del mismo modo, sistemas de disipación de energía, que se han utilizado desde mediados de los años 90’ para la protección sísmica de transformadores de potencia y de corriente, se están comenzado a utilizar en edificios de oficinas para mejorar el confort de los ocupantes en caso de sismo severo, y en edificios industriales, a fin de proteger la inversión y continuidad de operación de las industrias. En forma complementaria, y atendiendo a que entre el 80 y el 90% de los costos de inversión en infraestructura se encuentran en componentes y sistemas no estructurales tales como contenidos, elementos arquitectónicos y equipos eléctricos y mecánicos; y que son precisamente dichos sistemas los que presentan el mayor nivel de pérdidas económicas durante eventos sísmicos extremos, se ha avanzado muchísimo en materia de diseño sísmico no estructural de sistemas de tabiques, cielos falsos, ascensores, muros cortina y equipamiento, entre muchos otros.

En materia de construcción antisísmica, además, se ha comenzado a utilizar perfiles cajón de acero en estructuras, lo que permite alcanzar estructuras más livianas, con mayor superficie útil, con tiempos de montaje reducidos y con un mejor desempeño sísmico, según ha quedado demostrado durante los recientes eventos sísmicos ocurridos en Japón, donde estas tecnologías han sido extensamente aplicadas.

Con la implementación de las soluciones de protección sísmica anteriores, entre otras, Chile se continúa situando como líder en América en materia de diseño sísmico de infraestructura.


Evolución de la protección sísmica

Chile se encuentra a la vanguardia en materia de implementación de sistemas de protección sísmica en la Región. A mediados de los años 80’, Chile fue el primer país en implementar un sistema de aislación sísmica, provisto por Dynamic Isolation Systems Inc., para la protección de la sala de control de Los Bronces. Luego, a inicios de los 90’, los académicos de la Universidad de Chile fueron los pioneros en implementar aislación sísmica en viviendas sociales, y en la década siguiente, los primeros en la Región en contar con una norma para diseño de estructuras con sistemas de aislación sísmica. Hoy contamos con más de un centenar de estructuras aisladas sísmicamente, que incluyen hospitales y centros de salud, datacenters, escuelas, museos, templos, salas de control, instalaciones y equipos industriales, muelles, y edificios de oficinas y residenciales. Hemos sido pioneros en la Región en materia de implementación de sistemas de aislación sísmica basados en gomas naturales, con y sin núcleo de plomo, y aisladores de péndulos friccionales.

En disipación de energía, también hemos sido pioneros, desde que a fines de los años 90’, se construyó el puente Amolanas, que contó con dispositivos de disipación de energía del tipo viscosos. Luego, a inicios de la década pasada se implementaron miles de disipadores de energía tipo Ringfeder de fricción para la protección de la operación de la red de transmisión eléctrica del país, y los disipadores de energía de la pasarela vidriada del banco Santander ubicado en calle Bandera de Santiago, los que además de servir para protección sísmica de la estructura, permiten controlar las vibraciones inducidas por el tránsito de personas. Todos estos sistemas pasaron con éxito el terremoto del Maule del año 2010. Con posterioridad, se ha desarrollado al menos una veintena de proyectos que incorporan disipadores de masa sintonizada y disipadores viscosos para la protección sísmica de edificios de oficinas y residenciales. Un par de aplicaciones de disipadores viscosos se han considerado para la protección de infraestructura hospitalaria. Recientemente, se ha finalizado la construcción del primer edificio industrial en el norte de Chile que incorpora diagonales con pandeo restringido del tipo Unbonded Brace, primera estructura en América Latina que incorpora este tipo de tecnologías para mejorar el desempeño sísmico de la infraestructura, resguardando la seguridad de los operarios y protegiendo la inversión y operación de la industria.

Complementariamente, el desarrollo de una normativa específica para el diseño sísmico de componentes y sistemas no estructurales, nos permite resolver el principal problema que presenta nuestra infraestructura durante eventos sísmicos severos. La obligatoriedad de la revisión de los aspectos sísmicos de los proyectos de especialidades, es una medida única a nivel mundial, que apunta directamente a mitigar los daños y pérdidas que hemos observado en eventos sísmicos recientes.


Avances pendientes

Si bien se ha avanzado bastante en materia de protección sísmica, es fundamental que estas tecnologías se comiencen a masificar. En particular, aún son muy limitadas las aplicaciones en edificaciones industriales. Sistemas como diagonales con pandeo restringido constituyen una tremenda oportunidad para proteger de daños instalaciones industriales y sus procesos productivos. Del mismo modo, está pendiente la aplicación de sistemas de aislación sísmica y disipación de energía para protección de equipamiento eléctrico y mecánico.

En relación con lo anterior, también está pendiente que se comience a cumplir de manera efectiva las exigencias de la norma NCh3357 para diseño sísmico de componentes y sistemas no estructurales, entre los que se encuentran elementos arquitectónicos y equipamiento eléctrico y mecánico.

Dicha normativa, vigente desde abril de 2015, exige el diseño sísmico de todo contenido que se encuentre fijo de manera permanente en una estructura, tales como tabiques, cielos falsos, ascensores, fachadas, transformadores, generadores, calderas, equipos de aire acondicionado, redes de agua, alcantarillado, redes de incendio, entre muchos otros sistemas.

Adicionalmente, la norma exige que tales diseños sean sometidos a la revisión de un especialista inscrito en el registro de revisores de proyectos de cálculo estructural del Minvu.

Finalmente, un área que está tomando fuerza a nivel mundial, y que debemos reforzar en Chile, es la instrumentación de estructuras, que permite la identificación rápida y temprana de daño. Hoy en día los precios de los sensores y las capacidades de comunicación a través de Internet permiten el monitoreo en forma continua de estructuras, la identificación temprana de deterioro, y la generación de alertas e información para una toma de acción oportuna y eficiente.


Apoyo a Ecuador

Gracias al apoyo de Corfo, RBA ha desarrollado un sistema económico, de alta precisión para el monitoreo continuo de estructuras y suelos en condiciones de operación normal y durante eventos sísmicos. Estos sistemas permiten, mediante sensores ubicados en puntos estratégicos de la edificación, medir su respuesta dinámica durante un sismo. Estos antecedentes son procesados en terreno o enviados a un sistema integrado de procesamiento, información y alerta. Es así como hemos demostrado con varios edificios en Chile que el sistema es capaz de procesar los registros y emitir información de la respuesta, e incluso alertas, en menos de tres minutos una vez terminado el terremoto. Este sistema ya lo hemos incorporado en ocho edificios en Chile y Perú y están visibles en la página web www.shmrba.com. Al Ecuador hemos enviado, como parte de una iniciativa de colaboración profesional, los acelerómetros y el software necesarios para monitorear en tiempo real un edificio moderno de 14 pisos, el cual se encuentra reportando en forma automática su estado a los usuarios e interesados. Al contar con este sistema de monitoreo estructural, los usuarios podrán determinar el estado del edificio con posterioridad a un sismo, lo que ayuda a determinar los daños que puede llegar a sufrir el edificio y tomar las medidas necesarias para repararlo, reduciendo de esta forma los riesgos para las personas y las estructuras.


*Las fotos de este artículo corresponden a un edificio de la Universidad Católica de Santiago de Guayaquil, que será instrumentada con tecnología desarrollada en Chile por RBA. Se están implementando una serie de acelerómetros de relativamente bajo costo y alta precisión, desarrollados en Chile, que reportan su estado de manera remota y automática, enviando en tiempo real información de los efectos de las réplicas sobre la infraestructura a usuarios, propietarios, autoridades, ingenieros u otros interesados.

Fuentes: Rodrigo Retamales Saavedra, PhD, Ingeniero Civil Universidad de Chile; Rubén Boroschek Krauskopf, PhD, Gerente General y CEO RBA.
Julio 2016
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