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Estructuras sismorresistentes
en Chile
Por Humberto Delucchi, Docente Centro Tecnológico de la Construcción DuocUC.

La estrecha relación de Chile con los terremotos ha llevado a la creación de unos sistemas arquitectónicos sismorresistentes. Gracias a los nuevos tipos de diseño y a los avances en este campo, se pudo salvar muchas vidas en el sismo ocurrido el 27 de febrero en nuestro país.

Según los sismólogos, Chile se encuentra ubicado en el Cinturón de Fuego del Pacífico, zona conformada por la placa de Nazca y que concentra la mayor actividad telúrica del planeta debido a que viaja a una velocidad de unos 8 cm por año bajo la placa sudamericana.

En el siglo pasado Charles Richter estableció un sistema de medición a través de una representación en escala logarítmica, la cual lleva su nombre. Esta clasifica la intensidad del sismo, donde un grado 8,8 es 500 veces más poderoso que uno de grado 7 y miles de veces superior al impacto producido por una bomba atómica. En los últimos 100 años Chile ha contabilizado más de 80 sismos que superan los 7º en la escala Richter. Cinco terremotos de más de 8º nos han azotado en los años 1906, 1928, 1960 (de 9,6 grados, el más alto inscrito con los sistemas modernos), 1985 y 2010 (8,8 grados, quinto terremoto más alto recogido en la historia). Chile, por estar habituado a la condición natural del territorio, es capaz de afrontar estas catástrofes continuas con el apoyo de la ciencia moderna. Y el análisis de edificios se basa en la teoría lineal-elástica del comportamiento estructural.


Normativas

La primera norma chilena data de 1935, creada tras el sismo de 1928, pero no fue hasta la devastación de 1960 cuando nació la primera norma moderna de diseño sísmico conocida como NCh 433, corregida en 1972 y 1996. En ésta se incluyen las fuerzas horizontales para el diseño y el análisis dinámico de la estructura. Parte de la norma se apoya en las experiencias de Japón y EEUU, más concretamente en el code ACI 318, de EEUU (código de la Association Concrete Innovation).

duoc2.jpg (8240 bytes)Según el tipo de suelo y su capacidad resistente, la NCh 433 divide el territorio por sectores de alto riesgo sísmico, de 1 al 3, siendo 3 la franja más cercana a la costa y 1 la colindante al límite con Argentina. Otra clasificación que hace la norma es en relación al uso de los edificios y, por último, al material de cada edificación. Así, podemos encontrar diversos coeficientes de seguridad para aplicar a las estructuras, según la zona en que nos encontremos.

El objetivo de dicha Norma es lograr que las estructuras:

a) Resistan sin daños movimientos sísmicos de intensidad moderada.

b) Limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad.

c) Aunque presenten daños, eviten el colapso durante sismos de intensidad excepcionalmente severa.

En la cita anterior se destaca que, sin importar la magnitud del sismo, un edificio nunca deberá colapsar, dando tiempo suficiente a las personas para evacuar el inmueble. En el último terremoto se cumplieron estos objetivos; el comportamiento de las estructuras cumplió a cabalidad los criterios establecidos por esta normativa, existiendo muy pocos ejemplos que sobrepasaron lo estipulado por esta normativa, que sin lugar a duda serán casos de estudio y mejoras a la Norma. Estos casos aislados no demuestran una invalidez de la Norma.


El tipo de diseño estructural que se realiza en Chile está basado en los sistemas de pórticos, de muros resistentes y mixtos

Sistemas de Pórticos: son de mucha flexibilidad y gran oscilación frente a sismos. Son adecuados para edificios de gran altura.

Sistemas de Muros Resistentes: presentan grandes ventajas y pocas deformaciones laterales, generando bajos daños en los elementos no estructurales.

Por otra parte, una mayor rigidez es una desventaja en sismos intensos o de mucha duración. Es ideal para construcciones de hasta 4 pisos.

Sistema Mixto: es el más usado en la construcción de edificios en altura. Combina el sistema de pórticos y el de muros resistentes que van desde la cimentación hasta el último piso. Este sistema recoge las ventajas de los dos mencionados anteriormente, los cuales se complementan.

La actividad telúrica de febrero pasado en nuestro territorio recoge más de 120 réplicas, algunas de ellas por encima de los 7º Richter, que dañaron y dejaron en condición de inhabitabilidad más de 2.300 construcciones, según cifras oficiales del Minvu, debiéndose rebajar estas cifras.


¿Por qué una construcción sí colapsó y otra no?

En Chile hay diferentes tipologías constructivas en base a los modelos mencionados. Dentro de los materiales empleados hay desde la arcilla cocida hasta otros de última generación. Dentro del amplio espectro de edificaciones chilenas, hemos seleccionado uno de los modelos más masificados en el país: la casa unifamiliar aislada de uno y dos pisos, solución que nos servirá para analizar cómo funcionan estas construcciones antisísmicas basadas en la normativa y la experiencia de los constructores chilenos sobre los efectos producidos por los sismos.


El caso de Madera

duoc3.jpg (15479 bytes)Por su abundancia, es muy utilizada en la zona sur del país. Se construye empleando entramados en muros, pisos y techumbres, siendo muy resistentes frente a los movimientos de la tierra. Los muros se levantan sobre una cimentación corrida, de pilotes o directamente del terreno. Los elementos verticales se encuentran a una distancia entre sí, no mayor de 60 cm. Lo importante en este sistema es mantener las diagonales en sus extremos, que deben pasar sin ser cortadas cuando se encuentran con las verticales. De este modo se disipan las fuerzas horizontales hacia el suelo.

Los revestimientos de estos muros determinarán el tamaño del vertical de madera que se utilice. Para la construcción del segundo piso encontramos diferentes soluciones. La más tradicional es repetir el sistema del primer piso al segundo.


El caso de Albañilería

El trabajo del ladrillo es muy deficiente a la tracción y flexión. Por esta razón nunca se usa sin incorporar elementos que aporten resistencia. Este es el caso de:

Albañilería armada: Dentro del muro se agregan barras delgadas de acero, tanto en vertical como en horizontal, unidas con mortero de cemento o mixto (cemento y cal).

Estos sistemas con ladrillos huecos son atravesados por varillas que nacen del cimiento hasta la viga o cadena, mejorando las propiedades elásticas del elemento.

Los aceros horizontales, llamados también escalerillas, no deberán superar las tres hiladas, y en las esquinas se pone una pieza de ángulo para una mayor continuidad del elemento.

Albañilería reforzada o Confinada: Es un sistema que combina elementos de hormigón armado, cadenas, pilares, vigas, sobrecimientos y relleno del marco mediante bloques de albañilería. Los cuatro primeros absorben la energía en el momento del sismo, mientras que el último sólo actúa como un cerramiento sin mucho compromiso estructural.

El segundo piso suele ser construido en madera o acero entramados, utilizando como superficie tableros de madera.


La solución más efectiva y utilizada en Chile es la losa de hormigón armado

Esta no sobrepasa los 15 cm de espesor y se une a vigas y pilares formando un sistema monolítico que trabaja como un único elemento flexible y resistente a los movimientos ondulatorios.

La experiencia continua de sismos ha demostrado la validez de este sistema estructural para la construcción, siendo resistente ante grandes terremotos y presentando pocas pérdidas materiales y humanas.

Julio 2010
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