AIE – Asociación de Ingenieros Estructurales

sismos

Diseño sismoresistente

En el número 66 de nuestra revista IE, publicación técnica de la Asociación de Ingenieros Estructurales (AIE), se incluye el artículo “Métodos innovadores de diseño sismoresistente” elaborado por el MSc. Ing. Sergio A. Muñoz y el Dr. Ing. Raúl D. Bertero del LABDIN de la Facultad de Ingeniería de la UBA. En el número 66 de nuestra revista IE, medio de difusión técnica de la Asociación de Ingenieros Estructurales (AIE), se presenta el artículo “Métodos innovadores de diseño sismoresistente: Estudio teórico y experimental con disipadores de energía,” escrito por el MSc. Ing. Sergio A. Muñoz y el Dr. Ing. Raúl D. Bertero del Laboratorio de Dinámica de Estructuras (LABDIN) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires. A lo largo del siglo XX, la ingeniería sísmica moderna controló la respuesta de las estructuras ante sismos mediante una combinación equilibrada de resistencia, rigidez y capacidad de disipación de energía fuera del rango elástico. En las últimas décadas, han emergido nuevas tendencias de diseño que incorporan disipadores de energía en las estructuras, destacando su capacidad para reducir la demanda sísmica en el sistema estructural, lo que a su vez disminuye su vulnerabilidad y aumenta su resiliencia. Este trabajo resume parte de la Tesis de Maestría en Ciencias de la Ingeniería de la UBA del primer autor, donde se investiga la respuesta y el comportamiento mecánico de estructuras equipadas con estos dispositivos. Dado que en la región no se dispone de esta tecnología avanzada, se emplearon amortiguadores de la industria automotriz pesada, adaptados para satisfacer las condiciones de escala y funcionamiento del ensayo experimental. Se llevó a cabo el diseño y construcción de un modelo físico a escala de una estructura de hormigón armado, identificándose sus propiedades fundamentales y obteniendo tanto la respuesta experimental, utilizando la mesa vibradora de la UBA, como la teórica. Además, se realizó un análisis técnico-económico de una estructura tipo, evaluando la viabilidad del sistema de control de respuesta en función de los requisitos de diseño sismo-resistente. Este estudio representa uno de los primeros trabajos en el ámbito local que combina análisis teóricos y experimentales utilizando esta tecnología. Su realización fue posible gracias a la colaboración del equipo técnico de la compañía SADAR, que adaptó y proporcionó los dispositivos diseñados específicamente para los ensayos en el LABDIN. Los estudios mostraron que la inclusión de los disipadores ofreció un impacto positivo en la respuesta estructural, alcanzando niveles de efectividad aceptables en el sistema de control implementado. Para ampliar la experiencia adquirida en la campaña experimental, se evaluó la aplicación de un sistema de control de vibraciones, utilizando disipadores de fluido viscoso en una estructura convencional, común en la práctica profesional. Este análisis confirmó no solo la viabilidad técnica del sistema, sino también las ventajas económicas en términos de costo inicial y reducción de daños a los contenidos. La notable disminución en las aceleraciones, especialmente en terremotos frecuentes de mediana intensidad, hace que esta tecnología sea particularmente recomendable para instalaciones que albergan contenidos de alto valor, como museos, o que deben continuar operando después de un sismo, como hospitales y fábricas de alta tecnología. A nivel global, existe una creciente aceptación de los métodos innovadores de diseño para abordar los desafíos de la ingeniería sismo-resistente. La popularidad de estas estrategias se debe en gran medida a que los dispositivos utilizados han demostrado su eficacia en otras ramas de la ingeniería, como la mecánica. No obstante, a pesar de los significativos avances derivados de investigaciones recientes, la adopción generalizada de estas tecnologías sigue siendo lenta, principalmente por la falta de integración de los conocimientos académicos en el diseño profesional. Aunque su aplicación en nuestro país sigue siendo limitada, se anticipa que en un futuro cercano se utilizarán con mayor frecuencia en la ingeniería civil. Desde esta perspectiva, surge la necesidad de incluir en la formación de los ingenieros estructurales el conocimiento y la implementación de métodos innovadores de diseño sismoresistente, como los descriptos en este trabajo. Es posible acceder al artículo completo aquí:

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Edificios ante sismos

La Asociación de Ingenieros Estructurales de California pone a disposición el documento “Edificios vulnerables ante sismos”, a los fines de garantizar comunidades seguras y resilientes, en las cuales es fundamental abordar los riesgos potenciales que representan los eventos sísmicos. Los terremotos han demostrado históricamente su capacidad para causar daños devastadores, afectando vidas, medios de subsistencia y comunidades. Identificar y comprender las vulnerabilidades de los edificios existentes es un paso crucial para proteger nuestro futuro. Las páginas del documento «Edificios vulnerables ante sismos» tienen como objetivo informar a los propietarios de edificios, al público y a los responsables de la formulación de políticas sobre la vulnerabilidad sísmica de ciertos tipos de edificios existentes y una variedad de soluciones de refuerzo que pueden implementarse para reducir su impacto en nuestra sociedad. Los edificios vulnerables abarcan una gama de tipos de construcción que pueden carecer de una resiliencia sísmica adecuada. Algunos de estos son edificios de mampostería no reforzada (URM, por sus siglas en inglés), estructuras de hormigón no dúctil (NDC), edificios de madera con frente abierto, suave o débil (Wood SWOF), construcciones con muro rígido y diafragma flexible (RWFD) y edificios con estructura de acero en marco de momentos previos a 1994 (SMF, por sus siglas en inglés). Estos tipos de edificios son comunes en ciertos paisajes urbanos y a menudo presentan defectos de diseño y materiales que pueden comprometer su capacidad para resistir las fuerzas sísmicas. La historia nos proporciona valiosas lecciones sobre el comportamiento de los edificios durante eventos sísmicos. Los terremotos pasados han expuesto vulnerabilidades en las obras, lo que ha provocado daños significativos y trágicas pérdidas de vidas. A través de estas experiencias, los ingenieros e investigadores han obtenido valiosos conocimientos, lo que ha influido en la evolución de los códigos de construcción y las prácticas de diseño sísmico. Con el tiempo, las normativas técnicas de construcción han sido objeto de revisiones para incorporar avances en ingeniería sísmica y mitigar vulnerabilidades. Estos códigos han abordado riesgos conocidos, exigiendo características de diseño sísmico en los edificios contemporáneos. Si bien cada código revisado tiene como objetivo proteger la construcción futura, a menudo no obliga al refuerzo de los edificios existentes. El proceso de fortalecer edificios antiguos para cumplir con los estándares sísmicos modernos, juega un papel crucial en la mejora de la resiliencia comunitaria. Algunas jurisdicciones han tomado medidas para reducir el riesgo sísmico en su stock de edificios en uso.

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Diplomado en análisis sísmico

La Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de los Andes de Chile ha lanzado la tercera versión del Diplomado en Análisis Sísmico Basado en Desempeño, que comenzará el 23 de septiembre de 2024. Los socios AIE obtienen un 20% de descuento en el arancel. Este programa está especialmente diseñado para ingenieros con experiencia en diseño estructural y que participan en proyectos tanto industriales como de edificación en regiones con alta sismicidad, como es el caso de Argentina y otros países latinoamericanos. El diplomado ofrece a los participantes herramientas avanzadas para el análisis y diseño basado en desempeño de diversos sistemas estructurales y materiales. Su enfoque principal abarca desde la definición de la demanda sísmica, ya sea determinística o probabilística, hasta la selección de registros sísmicos y la modelación y análisis de la respuesta no lineal de estructuras de acero y hormigón armado. También se estudiarán los criterios de aceptación y aspectos relacionados con el análisis y diseño de componentes no estructurales, así como la evaluación de pérdidas económicas asociadas a los sistemas estructurales. El objetivo principal del DASD es formar ingenieros estructurales especializados en el desarrollo de proyectos que utilicen métodos avanzados de análisis sísmico. Los estudiantes adquirirán una comprensión profunda de las bases teóricas y la aplicación de métodos basados en desempeño, que incluyen estudios de amenaza sísmica, técnicas de análisis y modelación no lineal, objetivos de desempeño, estados límites de elementos estructurales y no estructurales, y la estimación de pérdidas económicas. La diplomatura presenta una duración de aproximadamente seis meses, con 144 horas de docencia directa. Se imparte en modalidad en vivo-online, con clases sincrónicas a través de Zoom, lo que permite a los estudiantes conectarse desde cualquier lugar. Cada clase se graba y se sube a la plataforma CANVAS para su posterior consulta. Para postular al diplomado, los interesados deben presentar su título profesional o licenciatura, currículum vitae, cédula de identidad o pasaporte (en caso de ser extranjero) y certificado de título, siendo deseable contar con al menos dos años de experiencia en proyectos de ingeniería civil o estructural. Además, la Universidad de los Andes ofrece un 20% de descuento en el arancel del diplomado para los socios de nuestra AIE. Para más información, es posible contactar a Flavia Fuentealba al teléfono (+562) 2618 1987 o (+569) 5816 4226, o a través del correo electrónico: ffuentealba@uandes.cl

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Rehabilitación Sísmica

El proyecto de rehabilitación sísmica del York Hall fue galardonado al reconocerse la actualización de los sistemas estructurales de este edificio pionero de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, preservando así su valioso patrimonio arquitectónico e institucional. La rehabilitación sísmica del edificio York Hall en la Universidad de California, San Diego, conforma un excelente ejemplo de los desafíos que enfrentan los ingenieros sísmicos en áreas propensas a terremotos, al modernizar edificios antiguos para prolongar su vida útil y resiliencia sísmica. Los diseñadores deben demostrar cuantitativamente el cumplimiento de los estándares sísmicos modernos, mientras cualitativamente, preservan elementos críticos del patrimonio social y comunitario. Construido en 1966 y compuesto por cuatro estructuras sísmicamente separadas, el York Hall, diseñado por Donald Neptune y Joseph Thomas, es notable por su estética de “estructura como arquitectura”. El complejo de estilo modernista de mediados del siglo XX, enmarca prominentemente el lado este del histórico Revelle College, con su ala oeste encaramada sobre una arcada de columnas rodeada de aletas de hormigón prefabricado que proporcionan sombra a los pasillos exteriores en cada nivel. Es uno de los edificios originales del complejo educativo y ha sido referido por sus administradores como “el corazón de nuestro campus”. Todo lo que hace icónico a York Hall también lo convirtió en un riesgo sísmico inaceptable. Las columnas estriadas, las aletas prefabricadas y sus componentes listados como “características contribuyentes de significancia histórica”, carecían de la ductilidad sísmica para cumplir con el objetivo de rendimiento sísmico de la Universidad de California (UC). Al actualizar el edificio, la preservación de dichos elementos históricos conformó una prioridad. La Política de Seguridad Sísmica de la UC establece los requisitos de rendimiento sísmico para la rehabilitación de edificios existentes en todo el sistema de la Universidad de California. El estándar establece dos niveles de rendimiento que deben cumplirse según la metodología de rehabilitación descripta en la Norma ASCE 41-17: Evaluación Sísmica y Rehabilitación de Edificios Existentes y la Categoría de Riesgo Sísmico del edificio. Cada una de las alas sísmicamente independientes del edificio York Hall se clasifica como Categoría de Riesgo III según el número de ocupantes. El primer nivel de rendimiento es la Seguridad de Vida para demandas sísmicas basadas en un espectro de respuesta específico del sitio con una probabilidad del 20% de excedencia en 50 años. El segundo nivel de rendimiento es la Prevención de Colapso para un espectro de respuesta específico del sitio con una probabilidad del 5% de excedencia en 50 años. La Política de Seguridad Sísmica de la UC también requiere que los peligros relacionados con la caída de componentes del edificio sean mitigados como parte de la rehabilitación sísmica, un requisito el cual demandó la evaluación, restauración y reparación de las cientos de aletas de hormigón prefabricado que rodean cada edificio. Otra alta prioridad para la universidad fue mantener el edificio operativo durante la renovación. Como la principal instalación de biología y química de pregrado en la UCSD, York Hall es uno de los edificios más utilizados en el campus. Las clases y la investigación financiada por subvenciones que se llevan a cabo en el espacio no podían ser interrumpidas o pausadas durante la rehabilitación. LPA Design Studios, la oficina de arquitectura e ingeniería a cargo de la obra, propuso un enfoque integrado y basado en datos. Trabajando como un equipo unificado de arquitectos e ingenieros estructurales, LPA guió al equipo de gestión de proyectos de la UCSD a través de un proceso que exploró múltiples estrategias de rehabilitación sísmica y equilibró un amplio conjunto de prioridades para minimizar las intervenciones estructurales visibles, controlar los costos, minimizar los impactos operativos y de carbono incorporado, y mantener la operación continua del complejo de edificios durante la construcción. Las estrategias de rehabilitación sísmica fueron el punto de partida para cada concepto de diseño iterativo, por lo que los ingenieros estructurales de LPA lideraron las sesiones de coordinación colaborativa con el propietario, el arquitecto y el contratista desde las primeras fases del proyecto, asegurando que la arquitectura histórica, los sistemas de edificios ininterrumpidos y la constructibilidad fueran respetados con cada evolución subsiguiente de la estrategia de rehabilitación sísmica. El resultado es una rehabilitación sísmica galardonada por la National Council of Structural Engineers Association (NCSEA) que actualizó sin problemas los sistemas estructurales mientras preservaba una pieza importante de la historia regional. En el proceso, el proyecto logró millones en ahorros de costos y creó un nuevo modelo para rehabilitaciones sísmicas en el campus. Fuente: https://issuu.com/structuremag/docs/july_2024_structure

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Taipei 101 ante sismos

El terremoto de magnitud 7,4 que sacudió Taiwán el pasado 3 de abril de 2024 y dejó varios muertos y heridos, también dañó a 770 edificios, según las estimaciones de la Agencia Nacional de Bomberos (NFA) de la isla. El edificio antisísmico Taipei 101 respondió adecuadamente a dicho fenómeno. El Taipei 101, el rascacielos más alto de Taiwán, ha demostrado su resistencia frente a los terremotos, incluso tras el reciente y devastador temblor de magnitud 7,4 que azotó la isla. Aunque el sismo dejó una estela de destrucción con edificios dañados y vidas perdidas, el Taipei 101 se mantuvo imperturbable gracias a su avanzada ingeniería estructural. Ubicado a solo 130 kilómetros del epicentro del terremoto, en la bulliciosa capital de Taipei, este imponente rascacielos, que alguna vez fue el más alto del mundo, se balanceó ligeramente durante el evento sísmico. Sin embargo, su diseño estructural flexible a base de hormigón armado permitió que resistiera el poderoso movimiento sin sufrir daños significativos. El secreto detrás de esta resistencia radica en el uso inteligente de materiales como el hormigón y el acero, que combinados proporcionan la flexibilidad necesaria para contrarrestar las fuerzas de los terremotos. Esta técnica, que ha sido empleada en la ingeniería asiática durante siglos, permite que el edificio se mueva a la par de las fuerzas sísmicas en lugar de enfrentarlas. Además, en la cima de la torre, un innovador dispositivo conocido como “amortiguador de masa sintonizado” desempeña un crucial papel en la protección del rascacielos. Este enorme mecanismo en forma de esfera, suspendido por gruesos cables entre los pisos superiores, actúa como un contrapeso que se mueve en la dirección opuesta al movimiento del edificio, absorbiendo así la energía cinética y reduciendo la amplitud de las oscilaciones. Los amortiguadores de masa sintonizados son utilizados en rascacielos de todo el mundo para protegerlos contra el violento movimiento causado por la vibración armónica, un fenómeno que puede provocar fallas estructurales durante un terremoto. Estos dispositivos, junto con otras características de diseño como cimientos profundos y estrictos códigos de construcción antisísmicos, hacen del Taipei 101 una obra maestra de la ingeniería estructural moderna. A pesar de todas estas precauciones y avances tecnológicos, aún existen incertidumbres sobre cómo respondería el edificio ante un terremoto aún más fuerte o cercano. La complejidad de los eventos sísmicos y la imprevisibilidad inherente hacen que la prueba en el mundo real siga siendo esencial para comprender plenamente la resistencia de estructuras como las del Taipei 101. Fuente: CNN.

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