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sábado, 20 de junio de 2015

ll.- Antecedentes generales de la aislacion y disipacion de energia sismica

ANTECEDENTES GENERALES DE LA AISLACIÓN Y DISIPACIÓN DE                   ENERGÍA SÍSMICA     


1.- Principios básicos de la aislación y disipación de energía sísmica 


La implementación de tecnologías antisísmicas en estructuras tiene como objetivo introducir un dispositivo, que reduzca notablemente las vibraciones y deformaciones, ayudando a que la edificación tenga un comportamiento flexible gracias a un aumento en el amortiguamiento.


 2.-Principios de la aislación sísmica 


También denominada aislación de base. El principio fundamental de la aislación consiste en separar la superestructura de la subestructura, es aquí entre estas dos donde se localizan los elementos aisladores  protegiéndola de eventuales sismos, obteniendo una mejora enorme en el comportamiento dinámico. La introducción de estos elementos debe permitir el movimiento en las dos coordenadas. Este tipo de dispositivos son sumamente flexibles y rígidos, permiten grandes deformaciones horizontales ante las demandas sísmicas, los podemos encontrar en diferentes formas y tamaños. (Dependiendo de la estructura a soportar). Existen una gran cantidad de estos dispositivos siendo los más usados los aisladores friccionales y elastómeros con o sin núcleo de plomo. A continuación se muestra en la imagen 4.1 un edificio con y sin aislación sísmica.


Imagen 1

Como se puede apreciar en la imagen (imagen 1), al considerar dispositivos de aislación sísmica en una edificación, esta tiene la capacidad de absorber gran parte de la energía proveniente de un sismo impidiendo que se transmita a la superestructura reduciendo significativamente la rigidez del sistema estructural  logrando que la estructura permanezca en pie sin daños severos. “Alcanzando una reducción de las aceleraciones en torno al 70% a 90%”[1]


Por otro lado una de las principales características de este sistema es, siendo la base menos rígida los desplazamientos horizontales incrementan. Este es uno de los parámetros que se debe controlar ya que los grandes desplazamientos pueden afectar a sus elementos estructurales como al contenido de esta. Para poder mitigar estos movimientos se pueden trabajar en conjunto con  disipadores de energía, ya que  incrementando el amortiguamiento se restringen los desplazamientos.

 

2.1 Edificaciones con sistema de aislación en Chile


En Chile, el primer edificio con aislación sísmica de base fue construido en el año 1991. Este edificio de viviendas sociales, de cuatro pisos, corresponde al conjunto habitacional de la Comunidad Andalucía, ubicado en la comuna de Santiago. Posteriormente, una veintena de estructuras con sistemas de protección sísmica han sido construidos, entre los que destacan el viaducto Marga-Marga, el Muelle Coronel, el puente Amolanas, el Nuevo Hospital Militar La Reina, el edificio Parque Araucano, la Clínica UC San Carlos de Apoquindo, la Torre Titanium, y los edificios de la Asociación Chilena de Seguridad en Santiago y Viña del Mar, entre otras. [2]


3.- Principio de la disipación de energía


La idea de implementar estos dispositivos de disipación de energía sísmica en una estructura radica en, amplificar la capacidad de disipar energía durante un evento sísmico, también son diseñados para disipar fenómenos de fuertes vientos u otras solicitaciones de origen dinámico. Cabe decir que toda estructura diseñada sismoresistentemente, tiene la propiedad de disipar energía mediante las deformaciones. Este dispositivo también llamado amortiguador sísmico, no impide el paso de las vibraciones a la estructura, si no que permite que la energía se concentre en los disipadores reduciendo paulatinamente el movimiento de la estructura.(ver imagen 2)

Imagen 2
Como se aprecia en la imagen, la implementación de disipación de energía sobre una estructura disminuye en menor grado los movimientos horizontales, en comparación con la aislación de base,   pero no cabe duda que es una muy buena alternativa a considerar para proteger una edificación a eventuales terremotos, disminuyendo considerablemente los daños a la estructura como a su contenido. “Gracias a ellas, se consigue disminuir las deformaciones y aceleraciones en la estructura en cerca de un 20% a 30%”[3]

4.- Condición sísmica nacional


Se sabe que chile es el país con mayor actividad sísmica en el mundo, por este motivo es necesario pensar en el desarrollo de las normativas vigentes.  Las mayores catástrofes generadas en la tierra a causa de los terremotos se han vivido en Chile. Como muestra la siguiente tabla 1 con una cantidad de 16 eventos sísmicos sobre los 8.8 grados Richter, nuestro país está presente en tres oportunidades.

Tabla 1
Considerando la tabla de terremotos aquí presentada, con los sismos más destructivos a nivel mundial, se puede concluir que la  gran liberación de energía, en el caso de Chile, ha afectado de manera muy destructiva a nuestro país.
La manifestación de estos últimos 3 terremotos de mayor magnitud que se  han producido en Chile, han traído como consecuencia grandes pérdidas económicas, viviendas destruidas, y lo más importante pérdida de vidas humanas, como muestra la  tabla 2.
[4]

Tabla 2
La demanda para implementar esta tecnología en el país, ha aumentado considerablemente después del terremoto de 27 de febrero 2010. Hasta los días de hoy se contempla  que la demanda creció en un 100%, este crecimiento se generó gracias a que las estructuras implementadas con esta tecnología se comportaron de muy buenas manera durante el terremoto.
Cada  vez la protección sísmica, a través de la aislación y disipación de energía, está ascendiendo. Antes solamente se encontraban aisladas  las edificaciones de mayor importancia como son los hospitales, viviendas sociales, etc. En la actualidad se ha diversificado ya que proyectos de puentes, templos, departamentos, monumentos, edificaciones históricas, etc., Están siendo diseñadas y construidas para así tener un excepcional comportamiento a futuros movimientos telúricos.

5.- Comportamiento de estructuras antisísmicas en chile después del terremoto del 27 de febrero 2010.


Antes del terremoto de febrero de 2010, existían escasas edificaciones con tecnología antisísmica, las que tuvieron un comportamiento dinámico y estructural favorable a la hora del terremoto, dando mayor seguridad y confortabilidad a las personas residentes de estas estructuras.
No obstante este terremoto trajo como consecuencia, que en el centro sur de nuestro país, decenas de edificaciones quedaran inhabitables y otras que simplemente colapsaron. Teniendo en cuenta la gran magnitud del terremoto 8.8 grados en la Escala de Richter, es considerado como bueno viéndolo desde el punto de vista de la ingeniería anti sísmica. Lo cual significa que los diseños sísmicos de estructuras están acorde con la realidad de Chile, o sea, se están diseñando de muy buena manera. Pero que siempre deben de estar en un constante proceso de mejoramiento.
Cabe señalar, que las fallas que se produjeron en las edificaciones tras el evento sísmico del 27 de febrero 2010, se generaron principalmente por una errónea estimación de las propiedades geotécnicas de los suelos de fundación en el que se apoyaban las estructuras. Ante lo cual el  Minvu publicó el Decreto Supremo 61 que modifica los tipos de suelos descritos en la Nch433 Of. 96.





[1] Retamales, R. (2013). Está surgiendo una demanda impresionante por protección sísmica. EMB construcción, Volumen (129), 7-9.
[2] López C., Retamales R., Kannegiesser T. (2011) Protección sísmica de estructuras, sistemas de aislación sísmica y disipación de energía, 29: 11. 18-10-2013 http://www.cdt.cl/cdt/uploads/Proteccion%20Sismica%20de%20Estructuras.pdf
[3] Retamales, R. (2013). Está surgiendo una demanda impresionante por protección sísmica. EMB construcción, Volumen (129), 7-9.
[4]Coloma, F (2010).Terremoto 2010, Análisis e impacto del 27-F en el mercado asegurador, p.15, sin fecha. http://www.svs.cl/sitio/destacados/doc/TERREMOTO-9-1-13.pdf

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