1 de Octubre, 2018

Estudio da nuevas luces sobre el comportamiento sísmico de edificios de mediana altura en marco-plataforma

Un sistema que pretende acabar con una problemática de la construcción en madera en Chile fue el que se coronó como el ganador en el concurso de ingeniería de la Semana de la Madera 2018. Se trata de una metodología que busca evaluar el desempeño sísmico de edificaciones estructuradas en marco plataforma, la que incluso podría reducir los costos de la edificación sin comprometer la seguridad.

La idea de investigar edificios en madera que dio vida al proyecto ganador del concurso de ingeniería titulado “Desempeño Sísmico de Edificios Marco-Plataforma de Mediana Altura”, surge tras la constante búsqueda de un sistema estructural que permita construir edificios de mediana altura en países con alta sismicidad pero que, a la vez, sea sustentable.

En este contexto, la madera se transformó en el material ideal para abordar el problema, ya que permite alcanzar excelentes desempeños durante terremotos y minimizar el impacto ambiental.

En las últimas décadas se ha descubierto que algunas construcciones de madera marco-plataforma son susceptibles a sufrir daños durante eventos sísmicos, lo que se traduce en elevadas pérdidas económicas asociadas a gastos de reparación de elementos estructurales y no-estructurales.

Varios proyectos de investigación se han dedicado a mejorar la respuesta sísmica de estas estructuras en una y dos plantas, modelo ampliamente utilizado en América del Norte y Europa. Sin embargo, el comportamiento de edificaciones de mediana altura (tres plantas o más) aún no está investigado por completo, lo que —según los expertos— inevitablemente frena la proliferación de este tipo de construcciones debido a la incertidumbre que genera su respuesta ante fuertes movimientos sísmicos.

En Chile, a pesar de ser un país de alta actividad sísmica, faltan investigaciones que analicen el comportamiento dinámico de estructuras marco-plataforma, esto sumado al hecho de que la normativa sísmica vigente en el país no presenta lineamientos para diseñar edificios de madera, siendo un fuerte desincentivo para el desarrollo de edificaciones que empleen este sistema estructural.

Así lo entiende, al menos, el ingeniero de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Xavier Estrella, que acaba de dar los primeros pasos para conocer la respuesta y comportamiento de edificios marco-plataforma y que es propicia, además, para futuras investigaciones.

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Su proyecto propone una metodología para la modelación no-lineal de muros marco-plataforma que fue validada frente a ensayos a escala real llevados a cabo en el laboratorio del Departamento de Ingeniería Estructural y Geotécnica de la UC, y es válida para elementos con distintas relaciones de aspecto y patrones de clavado, con márgenes de error dentro del rango admisible.

“Debido a las altas cargas gravitacionales y sísmicas a las cuales están sometidos los muros de edificaciones de mediana altura, las propuestas actuales de modelación no-lineal no son suficientes”, explica Estrella. Por lo que, una metodología que sea capaz de capturar su respuesta, permite extrapolar el estudio de estos elementos más allá de las limitaciones de los ensayos en laboratorio.

La siguiente etapa del proyecto evaluó el desempeño sísmico de edificaciones completas estructuradas en marco-plataforma en donde se analizó el comportamiento de cuatro edificios tipo, cada uno de cinco plantas y con distinta configuración arquitectónica, diseñados bajo la normativa sísmica vigente y considerando las propiedades de materiales locales.

“La sinergia de estas dos etapas hace que el proyecto sea robusto y riguroso, ya que los resultados obtenidos mediante las simulaciones analíticas son fiables, verificables y representativos de la realidad chilena”, menciona Estrella.

Primer lugar ingenieria

Los resultados demostraron que el sistema marco-plataforma tiene un buen desempeño sísmico y posee amplios márgenes de seguridad frente al colapso durante terremotos.

Asimismo, se  evidenció que una modificación en los factores de diseño podría reducir los costos de la edificación sin comprometer su seguridad, hipótesis que busca ser validada en un futuro próximo.

“Queda aún mucho trabajo por delante después de este proyecto. Un desafío importante recae en buscar estrategias que permitan reducir el costo de las edificaciones de madera pero manteniendo su buen desempeño estructural, con el objetivo de hacerlas más atractivas para futuros proyectos en altura”, agrega el investigador.

Otro desafío que tiene este proyecto tiene que ver con cómo mejorar la resiliencia de las construcciones de madera en zonas propensas a terremotos frecuentes, para lo cual se pretende investigar sistemas innovadores de protección sísmica.


Escrito por Paloma Ávila. Imagen principal cortesía de Ennio Dybeli / Unsplash

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