El Dr. Carlos Mendez de Mageba comenta que el objetivo del aislamiento sísmico es prevenir que las estructuras se dañen significativamente durante el evento sísmico, así como permitir que puedan operar inmediatamente después de él. La operatividad inmediata de las edificaciones se hace más dramática cuando se trata de hospitales y escuelas. Los primeros deben mantenerse operando durante y después del sismo, ya que allí se atenderán víctimas del evento, mientras que las escuelas deben estar disponibles como albergues para las personas que se desplazarán de sus lugares de ocupación.
Japón es el líder mundial en la aplicación de esta tecnología, no solamente en edificios grandes sino también en casas de habitación. China también lo ha utilizado, así como Italia, Estados Unidos y Turquía. En Latinoamérica se ha usado poco, aunque actualmente lideran Chile y Perú, ya que estos países han considerado su uso dentro de sus normativas.
En la actualidad, la aplicación de Ingeniería Sismorresistente es muy efectiva, reforzando la estructura para que pueda resistir los efectos del sismo de mejor manera. El aislamiento sísmico, por su parte, cambia la manera como el edificio reacciona ante dichas necesidades. El aislador separa al suelo del edificio, de tal manera que los contenidos y elementos estructurales como vigas y columnas no sufran directamente las demandas del sismo.
El uso de aisladores no es nuevo en el mundo; es una tecnología que lleva más de 30 años en el marcado. Sin embargo, ha sido difícil de adoptar en lugares como Latinoamérica debido a que existían patentes que restringían la construcción de los aisladores, haciéndola demasiado costosa. Afortunadamente, hace aproximadamente diez años se liberaron patentes, y se introdujo su utilización en Latinoamérica.
Los aisladores pueden ser utilizados en la base de edificios, así como en diferentes estructuras: puentes, tanques de almacenamiento y plantas nucleares, entre otros.
Para esta tecnología es importante tener en cuenta ciertas consideraciones:
- Es importante notar que cada uno de los dispositivos aplicados debe ser capaz de contener la estructura. Existen consideraciones de diseño máximas, el aislador debe ser capaz de contener la estructura sin ningún riesgo. Para ello, es necesario darle una flexibilidad especial, logrando un balance entre ésta y la rigidez adecuada. En este punto, se trabaja en conjunto con los diseñadores estructurales, para considerar además la ubicación de la edificación.
- En una estructura convencional, el 100% de la energía del temblor será absorbida por todos los elementos. Cuando se utilizan aisladores, estos eliminan aproximadamente un 30% de la energía del sismo en forma de calor, por lo cual el aparato termina absorbiendo únicamente el 70% restante.
- Al incluir los aisladores en el diseño de la estructura, es fundamental que cualquier dispositivo debe ser capaz de traer el edificio a la posición original después del sismo. En puentes esto es mucho más dramático, porque un pequeño desfase podría provocar grandes complicaciones al operar el puente.
- Los aisladores no son aparatos de sacrificio; es decir, no deben dañarse durante o después del evento sísmico. Están diseñados para tener entre 40 a 50 años de vida útil, aproximadamente. Aún viviendo sismos extremos, no debería ser necesario reemplazarlos o repararlos.
Un reto para Latinoamérica es que aún no existen normativas definidas al respecto, con lo cual la introducción de la tecnología ha resultado más compleja. Actualmente su uso está validado por normas internacionales. Idealmente, el objetivo próximo sería integrar su uso a las normativas de la región.
Pruebas de Laboratorio.
Nada de lo que hacen los aisladores sísmicos debería ser una cuestión de fe, todo se ensaya en un laboratorio especial que sea capaz de simular, a escala real, la demanda del sismo tanto en cargas verticales, como en velocidad de carga y carga horizontal. Eso da la certidumbre de saber cómo funcionará la tecnología en el evento de un sismo real. Este tipo de laboratorios especializados para hacer ensayos se encuentra actualmente en países como Italia, Japón y Estados Unidos, aunque en Latinoamérica hay uno más sencillo en Chile.
Al ensayar se simula el sismo y además se simulan varias condiciones del mismo; como parte del protocolo de ensayos, se aplican 14 diferentes sismos al dispositivo, después de las cuales no debe mostrar daño ni deficiencia estructural, y debe estar listo para utilizarse en la edificación.
La prueba se realiza aplicando una carga vertical sobre el aislador, y simulando el movimiento del sismo en el suelo. Con ello se simulan varios ciclos con diferentes frecuencias. Dependiendo del país, se hacen diferentes condiciones, por ejemplo en países como Canadá, en donde existe un requisito -30oC, es necesario congelar los aisladores para proceder a hacer las pruebas con la mayor realidad posible.
Es importante hacer todo el protocolo de los ensayos, pruebas estáticas de compresión para verificar cargas verticales y dinámicas, combinando compresión y carga del sismo para simular el desplazamiento.
Después de realizadas las pruebas de laboratorio, los resultados se ponen a disposición del ingeniero estructural para confirmar que lo que él calculó en su diseño es lo que resultó en el ensayo de escala real con el dispositivo. Si no sale igual, el dispositivo debería ser rechazado.
Esta tecnología no se aplica solamente en grandes estructuras. También puede aplicarse en estructuras de dos o tres niveles de altura. Anteriormente se consideraba inalcanzable, sin embargo ahora el costo es mucho más accesible y posiblemente representa el mismo costo que no utilizarlo.
Cuando se diseña con aisladores, es importante considerar una holgura para las tuberías y cables del edificio, con el objetivo de permitir que se mueva el edificio en cualquier dirección. Esto evita además, que se produzcan incendios por rompimiento de instalaciones de gas, lo cual es muy común después de un evento sísmico.
La instalación es un proceso muy sencillo. Se trata de una placa con orificios para atornillarse. No es necesario ligar las columnas, pero sí es importante verificar la rigidez de cada una, de manera que sea suficiente para contener el sismo. El uso de placas de anclaje es una alternativa de conexión. Éstas se colocan atornilladas sobre la columna. Debe verificarse la nivelación para que todo esté completamente horizontal de manera que el funcionamiento del aislador sea óptimo.
Amortiguadores.
Para cada proyecto se analiza cuidadosamente qué tipo de aislamiento se aplicará. En algunas ocasiones no puede aplicarse el uso de aisladores; entonces surge la disipación como otra alternativa, con la cual se disminuye la aceleración a la cual estará sometido el edificio. Para ello se utilizan amortiguadores, los cuales se colocan dentro de los niveles del edificio.
A pesar de que su uso podría verse como un obstáculo en términos arquitectónicos, el objetivo de salvaguardar la estructura y su contenido resulta mucho más relevante.
Solamente para casos muy graves se necesitará utilizar ambos, amortiguadores y aisladores, pero normalmente se elegirá entre una u otra opción. Por ejemplo, para un edificio existente –aunque es posible colocar aisladores- seguramente será mas complicado, y requerirá más tiempo, entonces la opción ideal posiblemente será colocar amortiguadores.
También con los amortiguadores se hacen pruebas de laboratorio, de manera que pueda demostrarse la efectividad de cada aparato. Después de las pruebas, no deben dañarse o presentar problemas.
Algunos proyectos a nivel mundial que utilizan aisladores o amortiguadores:
- 2º campus de Apple en California.
- Puente en Nueva York
- Puente en Turquía
- Estadio en Turquía
- Puentes continuos en Suiza
- Refinería en Venezuela
- Universidad EAFIT en Medellín Colombia
En el caso de EAFIT, la Universidad exigió que la operatividad inmediatamente después del evento estuviera garantizada. Se utilizaron para ello, únicamente 2 aisladores sísmicos.
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