Revista TC | Tecnología y Construcción

Superestructuras, construcciones modernas y edificios sustentables, nuevas obras que nacen en un Chile cada vez más avanzado en materia de arquitectura y tecnología. Edificaciones que dejan en muchos un atisbo de duda a la hora de contrarrestar un terremoto, será cierto el mito o tal vez no lo es.

Hoy los edificios no son el rectángulo vertical sin forma y sin diseño, actualmente las obras son cada vez más complejas fruto de la creatividad de algunos. Sin embargo, cada vez que el piso se mueve, no podemos dejar de pensar en lo lógico ¿acaso nuestras estructuras, aquellas maravillas creadas por el hombre, estarán preparadas para un sismo de intensidad mayúscula? ¿Estamos preparados como personas para vivir nuevamente una actividad sísmica que es inherente a nuestra tierra y a nuestra cultura?

La historia de Chile es en base a terremotos, las ciudades se han construido y edificado para y por ellos, y de eso no podemos renegar. No obstante, se pueden realizar muchas soluciones para sobrellevar el peso de nuestra leyenda y para eso los especialistas están colaborando.

A lo largo de los años, el Servicio sismológico de la Universidad de Chile, tiene registrado más de 100 sismos importantes y/o destructivos que comienzan desde el 8 de febrero de 1570 en Concepción. Esto, debido a que antes de la llegada de los españoles y de algunos sacerdotes jesuitas, no hay registros históricos sobre el tema.

De ahí en adelante, una serie de sismos ocasionaron tsunamis y devastaciones de envergadura.

Dentro de los innumerables movimientos telúricos los más importantes que se recuerdan han sido los de Chillán en 1939, Valdivia en 1960 y el de San Antonio en 1985 que no sólo dejo malherida a la quinta región, sino que Santiago también fue golpeado por la dura mano del terremoto.

Todos estos movimientos de la tierra no sólo han registrado gran cantidad de pérdidas humanas, sino que además, las ciudades han quedado en franco deterioro. Casas y edificios en el suelo, construcciones frágiles a punto de caer y secuelas que pueden verse hasta hoy.

Dentro de los tantos países y ciudades con mayor sismicidad en el mundo, se encuentran: Chile con más alta frecuencia de movimientos telúricos, California en Estados Unidos y Japón.

En nuestro país, el nivel de destrucción en obras de infraestructura no ha sido tan grave como en otras naciones del mundo, esto debido a que se ha aprendido mucho del hasta ahora más poderoso terremoto del mundo, el de Valdivia en 1960, es ahí cuando nacieron los reglamentos antisísmicos y las diversas instituciones que hoy pueden monitorear los terremotos gracias a estaciones a lo largo de todo Chile.

Si bien, aún no existe una red nacional que abarque todas las investigaciones en esta índole, muchas son las universidades que están avanzando en la investigación de estructuras resistentes a fuertes movimientos telúricos, aportando información necesaria y relevante para poder controlar, estudiar y generar avances futuros en materia de sismicidad.

Uno de los progresos más importantes ha sido la creación de nuevos sistemas de aislación sísmica cada vez más modernos y eficientes, aplicándose a distintos tipos de edificios, tanto nuevos como antiguos. No obstante es bueno dejar en claro que parte de estos dispositivos tienen como función primordial menguar el impacto del terremoto, no evitarlo.

El ingeniero civil M.Sc.Ph.D. y profesor del departamento de Ingeniería Estructural y Geotécnica de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Juan Carlos de la Llera, así lo explica “Creo que el concepto de edificios antisísmicos está mal utilizado, porque al hablar de ‘antisísmico’ uno se imagina que la estructura está parando el efecto sísmico del terremoto, sin embargo, el suelo hace lo que quiere con él”.

Aislación sísmica

El movimiento de un edificio que no cuenta con aisladores tiene una base rígida que hace que la estructura tienda a curvarse generando graves daños en los materiales.

Para los ingenieros estructurales, existen dos tipos de aislación sísmica, una a través de la disipación de energía y la otra por aislación sísmica de base. Cada una con sus cualidades, sirviendo adecuadamente para diversos tipos de estructuras, ya sea industrial, social y de obras viales.

Disipación de energía

La idea principal de este tipo de aislación es que la estructura pierda o distribuya la energía cinética del movimiento telúrico a través de sus diversos materiales, y que ésta no se traspase de manera explosiva a lo que está dentro del edificio.

Este tipo de aislación puede ser más adecuado para construcciones de altura que están fijas al suelo, ya que en los puntos donde se desplaza la estructura se colocan sistemas o amortiguadores sísmicos que disipan la energía de ese movimiento, provocando una deformación plástica del edificio.

“Es similar al amortiguador de auto que incluye la carrocería, la idea es que se mueva poco y que los tabiques, las columnas y los muros se fisuren, esparciendo esta energía”, explica el especialista estructural, Juan Carlos de la Llera.

Aisladores sísmicos

Estos tienen como propósito que la energía no sea traspasada al edificio, creando, en base a dispositivos, un filtro que hace que la estructura no se desplome.

Juan de la Llera, recomienda esta técnica para edificios más pequeños y robustos, ya que es un sistema que permite independizar la base del edificio.

A diferencia de los dispensadores de energía que deforman plásticamente la estructura, los aisladores absorben a través de deformaciones elevadas la energía que produce el terremoto.

Existen diversos tipos de aisladores sísmicos, tales como los elastoméricos, pretensado patentado por la Universidad Católica, neoprénicos o friccionales, entre otros.

Algunos de los tipos de aisladores sísmicos:

• Elastómericos: Para construcciones menores a 15 pisos, utiliza pernos de anclaje en una placa de acero superior para sostener la estructura, un relleno de plomo que contiene láminas de acero y goma, y una placa de anclaje inferior. Es el que se usa con más frecuencia y su ventaja es que puede evitar deformaciones verticales con las placas intermedias de acero que restringen la expansión lateral. Con estos dispositivos, la construcción tiende a moverse horizontalmente.

• Pretensado: Es un aislador construido por la Pontificia Universidad Católica de Chile, para construcciones que no superen los 2 pisos, el suporte va enterrado a la tierra y su diseño incluye un cable pretensado anclado al edificio, un cabezal superior, en el centro un pilote y un cabezal inferior.

• Friccionales: Dentro de este tipo de dispositivo se encuentran diversos diseños, como el péndulo friccional compuesto por un deslizador de forma lenticular esférico, lo que evita que se raye y limite el libre desplazamiento del deslizador. Otro es el deslizador friccional que distribuye la energía mediante la fricción seca.

Consejos a practicar

Al comprar una casa, un departamento o un edificio, nos preocupamos de muchos detalles que si bien son relevantes, en materia estructural desconocemos, ya sea porque nunca hemos aprendido sobre cómo se construye un edificio o porque no nos enteramos de las normas que deben regir para ello.

Por ejemplo, los expertos aseguran que actualmente en Chile, los edificios de oficina son más flexibles que las viviendas, tienen un núcleo de muro, poca estructura y por ende, el comportamiento ante un sismo de proporciones será diferente.

Por eso, cada vivienda o departamento debe, necesariamente ser supervisado por un revisor estructural, respetando los requerimientos específicos que tiene todo edificio antes de ser construido, principalmente basándose en la Norma NCh 433, Of. 96, para el Diseño Sísmico de Edificios. “Todas estas exigencias son mínimas y los ingenieros los usan a su juicio, por lo que si quieren, puede tomar precauciones adicionales en caso de una estructura que le llame la atención o algún aspecto que sea particularmente complejo”, indicó Juan de la Llera.

Otras situaciones importantes que se dan son las significativas ampliaciones que se realizan sin supervisión, un aspecto muy importante a la hora de nivelar la seguridad de una vivienda. Regularmente quienes entregan los permisos de las ampliaciones en casas son las diversas municipalidades, sin embargo, la mayoría no tiene revisores estructurales que evalúen los posibles daños que podría sufrir el hogar ante un terremoto, aunque como se explicó antes, esto no garantice que la estructura pueda dañarse ante la fuerza de la naturaleza.

Materiales para construir un buen edificio

En general para los edificios de gran tamaño se recomienda construirlos con hormigón armado y acero estructural. El primero es un material resistente al fuego pero 10 veces menos sólido que el acero. Mientras que este último es muy noble pero más caro que el primero y por eso se usa menos en Chile.

Para Juan Carlos de la Llera, la madera también es un excelente material, ya que es flexible, pero no es muy buena para grandes construcciones. Recomienda fijarse en cuán dúctil es el material para una construcción y en base a eso ver las posibilidades reales que tienen los elementos en el edificio. “El hormigón no es dúctil pero puede ser mezclado con acero, lo que lo hace más flexible y resistente, ya que el acero solo es extraordinariamente bueno pero tiene problemas con el fuego”.

En cuanto a materiales exteriores como los muros cortina, tiene sus dudas, primero como elemento sustentable. No obstante, respecto a la seguridad de estos tiene una opinión más favorable

“En el Dictuc hemos ensayado varios de estos muros y para nuestra sorpresa el comportamiento de los vidrios ha sido muy razonable, por supuesto esto no puede extrapolarse a todas las situaciones de Santiago, pero en edificios de altura ensayados por nosotros, han funcionado bien, principalmente por la silicona y los juegos de textiles de aluminio que les dan flexibilidad”, expresó.

Sin embargo, el ingeniero civil tiene ciertas aprensiones en cómo van colocados estos vidrios, ya que a su parecer si el material está muy atado a la estructura puede ser peligroso siendo más conveniente que el muro cortina juegue con la estructura, funcionando más en sistemas elásticos que inelásticos.

Esas viejas estructuras

En Chile, existen muchas construcciones y edificios antiguos. De ellos, la gran parte son estructuras históricas que debido al paso del tiempo han quedado en el olvido en materia de aislación sísmica.

Un emblema de viejas edificaciones es la Basílica del Salvador, ubicada en la esquina de las calles Huérfanos con Almirante Barroso, en la comuna de Santiago Centro, que en el terremoto del año 1985 sufrió gravemente los estragos del sismo quedando con serios daños estructurales. Aunque, es un monumento histórico, su restructuración aún es una incógnita siendo actualmente sostenida por pilotes de madera para que no se desplome.

Si bien, aún está la idea de que los edificios de antaño como las construcciones de los años 70’ u 80’ son más resistentes que los de ahora, los especialistas señalan que esto es un mito, ya que muchas construcciones nuevas han echado mano a novedosas tecnologías que permiten edificaciones más livianas y más seguras.

“Muchos ingenieros estructurales critican que los edificios tienen cada vez menos estructuras, en algunos casos también los critico seriamente, pero en otros hay que entender que si el conocimiento va avanzando también las estructuras, llegando incluso a ser más óptimas”, dijo Juan Carlos de la Llera.

Pero ¿es posible reinventar los viejos edificios y aislarlos sísmicamente sin necesidad de destruirlos?

El especialista explica que ciertamente es posible y de dos formas, la primera a través de la intervención del edificio con muros estructurales reforzando los elementos del edificio con columnas. “Es una tarea sucia y difícil, pero se puede hacer”.

La segunda es mediante los aisladores sísmicos que es una técnica más nueva y menos invasiva, quedando un edificio 8 veces más seguro que el original. “Es una técnica espectacular, porque se interviene a nivel de base, cortando la estructura cuidadosamente y colocando el aislador sin tocar nada en el edificio”, señaló el profesor.

Normativas existentes

En Chile, existen tres normativas que tiene que ver con diseño sísmico. Una es la NCh 433 Of 96, la NCh 2745 Of 2003 sobre análisis y diseño de edificios con aislación sísmica, y la NCh 2369 Of 2003 para estructuras industriales.

La normativa principal es la NCh 433 Of 96 de Diseño Sísmico de Edificios, la cual plantea la certificación de requerimientos mínimos para que un edificio cumpla sísmicamente, además entrega disposiciones que definen la zonificación en materia de movimientos telúricos que tiene el país, estableciendo para cada lugar de Chile un nivel de peligrosidad diferente, también esboza ciertas recomendaciones sobre evolución de daño en las estructuras.

Según Juan Carlos la Llera, esta norma no difiere mucho de las internacionales, sino que es más bien típica. “La estructura de ese documento no es muy distinta en lo que es una norma en Estados Unidos o Japón, por supuesto que está un poquito más calibrada para edificios chilenos antiguos. Sin embargo, hoy en día la edificación en Chile ha cambiado, surgen dudas razonables de si la normativa cubre otro tipo de edificaciones, como edificios en altura que tienen una estructuración distinta al edificio típico chileno de antaño, lo que es razonable porque la ingeniería estructural debe ir evolucionando, y por ende las normas deben ir en el mismo camino”, expresó.

Para los ingenieros estructurales la actualización de este tipo de normas debería realizarse cada 10 años, por una razón muy sencilla, la arquitectura y la manera de edificar cambian, lo que hace propicio renovar las reglamentaciones a fin de estar acorde a los nuevos tiempos.

Expresan que lo que le falta principalmente a las normas chilenas, es considerar adecuadamente el control del daño del contenido del edificio, ya sea tabiquería, fierro, cielos, instalaciones, personas, o sea, todo lo que está dentro de la estructura y no sólo que esté basada en el concepto de seguridad para que el edificio no colapse.

“Si el edificio queda todo ‘deformado’ sería un éxito, pero obviamente no es tan bueno desde el punto de vista del desempeño de la estructura. Las normas nuevas están yendo mucho a ese tema sobre proteger los contenidos”, señalo el ingeniero civil estructural.

Otro aspecto que está ausente en las actuales normas trata sobre el comportamiento inelástico que actualmente no está contemplado en la mayoría de las oficinas de diseño de edificaciones. Para el profesor Juan Carlos de la Llera, es un aspecto delicado y grave que tiene que cambiar. “La tecnología existe y uno puede realmente evaluar la respuesta a una estructura de manera inelástica y eso es lo que tendría que incorporar un nuevo código”.

La buena noticia es que actualmente, un grupo de ingenieros estructurales, está estudiando una nueva norma sísmica en Chile, con el fin de reformular la vieja reglamentación para tener un documento más moderno.

El tema, en un país con tan alto grado de sismicidad es sumamente importante, y por lo mismo, los especialistas sugieren en la necesidad de una red nacional que investigue ampliamente este tema, concordando además, en que sólo con un nuevo terremoto se podrá comprobar cuán resistentes son los nuevos rascacielos de nuestro país.