El edificio Alto del Río en Concepción, el cual se transformó en ícono del violento movimiento telúrico de 8,8 grados Richter tras desplomarse por completo, podría aún estar en pie si hubiese contado con esta tecnología que permite altos niveles de seguridad durante temblores severos. En Santiago, muchas estructuras que fueron construidas con aisladores de goma no sufrieron ni siquiera la quebradura de vasos.
El devastador terremoto del 27 de febrero demostró que Chile, a pesar de ser un país sísmico, no está preparado para enfrentar estos embates de la naturaleza, ya que muchas edificaciones cayeron tras el fuerte movimiento que asoló la zona centro sur.
Sin embargo, muchas construcciones que cuentan con la moderna tecnología antisísmica se mantuvieron en pie y pasaron la prueba de fuego en uno de los sismos más violento que ha afectado al país.
El aislamiento sísmico, el cual separa mediante una interfaz flexible la estructura del suelo, permite construir edificios económicos con altos niveles de seguridad durante movimientos telúricos severos tanto en la estructura como en sus contenidos.
Modelo de aislador elastomerico
El diseño sismorresistente convencional se basa en aumentar las capacidades de resistencia y deformación de los elementos estructurales. Para estas estructuras el sismo genera altas aceleraciones, esfuerzos y deformaciones, produciendo daño en ella y sus contenidos.
Además, modifica las características dinámicas de una estructura, reduciendo así la demanda sísmica reduciendo las aceleraciones y deformaciones de la superestructura, eliminando el daño.
Esto ocurrió con el conjunto residencial Andalucía, de calle Pedro Lagos con Lord Cochrane, cuyos habitantes sintieron el sismo apenas como un temblor fuerte, según detalla el diario La Tercera, que además indica que la tecnología aumenta en un 5% el costo de edificación.
Esta edificación es un prototipo de aislación sísmica desarrollado en 1993 por la Universidad de Chile y cuenta con una estación de medición sismológica.
El conjunto habitacional cuenta con seis aisladores elastoméricos, consistentes en cilindros de plomo rodeados alternadamente con capas de goma y acero que unen la edificación a sus cimientos.
Esta tecnología permite que ante un terremoto que mueve el suelo, la goma se deforma y el edificio no sigue el movimiento.
Otras edificaciones que cuentan con aisladores sísmicos son la Clínica San Carlos de Apoquindo, la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica y el nuevo Hospital Militar.
Este último cuenta con 164 aisladores de 90 centímetros de diámetro cada uno, los que permitieron que los pacientes internados apenas percibieran el fuerte movimiento de la naturaleza.
Los muros de este centro asistencial quedaron separados del suelo por 35 centímetros, espacio que se desplaza el terreno circundante si se produce un terremoto de gran envergadura.
Ventajas de esta tecnología
Entre las ventajas que tiene este tipo de tecnología es la seguridad estructural es entre 6 a 8 veces mayor que un edificio convencional, protección de los contenidos, se evita la paralización post-sismo y se puede utilizar tanto en edificaciones como en equipos industriales para el control de vibraciones.
En los terremotos de Northridge, EE.UU. (1994) y Kobe, Japón (1995) se comprobó con éxito las ventajas de la aislación sísmica al observar el excelente comportamiento de los edificios aislados frente a los convencionales. Debido a esto, después del terremoto de Kobe, la construcción de edificios aislados en Japón creció a un ritmo de 20 edificios aislados por mes, siendo que hasta antes del sismo el número de edificios aislados era de 80.
La teoría
La aislación sísmica modifica las propiedades dinámicas de rigidez (aumento del período fundamental en torno a 2.5 seg) y amortiguamiento (incremento de amortiguamiento a valores del orden del 10%) del sistema estructural de modo que los esfuerzos inducidos por la excitación son considerablemente menores.
Dispositivos
Entre los distintos dispositivos que permiten mejorar el comportamiento de las estructuras en terremotos se encuentran los aisladores elastoméricos, el más comúnmente utilizado por arquitectos y constructores, el cual está formado por un conjunto de láminas planas de goma intercaladas por placas planas de acero adheridas a la goma y cubierto en sus extremos superior e inferior por dos placas de acero en las cuales se conecta con la superestructura en su parte superior y la fundación en su parte inferior.
Entre las placas planas de acero, la lámina de goma puede deformarse en un plano horizontal y de esta manera permitir el desplazamiento horizontal de la estructura relativo al suelo.
Para evitar excesivas deformaciones verticales, las placas intermedias de acero del aislador cumplen la función de restringir la expansión lateral (bajo carga vertical) del dispositivo. Este hecho tiene implicancias importantes en el funcionamiento de un sistema de aislación de goma.
El pédulo friccional es un dispositivo consistente en un «deslizador» que se mueve sobre una superficie esférica cóncava. Cualquier movimiento de la base producirá un desplazamiento del «deslizador» a lo largo de esta superficie disipando energía por fricción.
Como este desplazamiento ocurre sobre una superficie curva la fuerza vertical transmitida por el «deslizador» provee una componente tangencial que tiende a centrar al sistema. La idea del FPS es muy simple y funciona extraordinariamente bien.
También están los denominados deslizadores, los cuales disipan la energía mediante la fricción seca entre superficies de materiales distintos, como por ejemplo fluoropolímero y acero.
El dispositivo VPJ que es un aislador metálico, formado por 16 elementos en forma de C, el cual disipa energía a través de la plastificación de estos, y posee una resistencia uniforme en todas las direcciones.
El aislador friccional con anillo de goma, el cual disipa la energía mediante la fricción seca entre superficies de materiales distintos, como por ejemplo fluoropolímero y acero.
El sistema de piso flotante consistente en secciones de apoyo (apoyos de bola) y unidades de amortiguamiento (amortiguadores viscosos y resorte helicoidal).
