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NUEVAS REGLAMENTACIONES, VIDA UTIL DE LAS
ESTRUCTURAS Y DESASTRES NATURALES
Dra. Ing. Noemí G. Maldonado, Ing. Miguel E. Tornello, Ing. Carlos D. Frau,
Ing. Nery F. Pizarro, Ing. Ignacio A. Maldonado, Mg. Ing. Gustavo L. Palazzo
Centro Regional de Desarrollos Tecnológicos para la Construcción,
Sismología e Ingeniería Sísmica, CEREDETEC, Universidad Tecnológica
Nacional, Facultad Regional Mendoza
Ciudad de Mendoza
RESUMEN
En los últimos quince años los problemas de patología y de vulnerabilidad en
estructuras de hormigón armado se han multiplicado. Dos aspectos principales se
distinguen, por un lado el envejecimiento del material relacionado con la
durabilidad, y por otro, los aspectos que tienen origen en fenómenos naturales
como los terremotos, huracanes, tsunamis, inundaciones, etc. que influyen en la
vulnerabilidad de las estructuras. A ello se suma el aspecto social de la ingeniería
civil, en especial en países en desarrollo, en cuanto al tiempo durante el cual se
debe mantener la utilidad de la estructura.
En el Proyecto de Reglamento CIRSOC 201 aparece definida la vida útil en sus
aspectos reglamentarios y comentada detalladamente, de aplicación en las
estructuras de hormigón armado.
La incorporación de sistemas innovadores, en estructuras nuevas o dañadas, con
diferentes materiales, implica considerar nuevos planteos reglamentarios, ya que
la vida útil de servicio fijada por el propietario implica no sólo aspectos técnicos,
sino económicos y sociales.
El trabajo presenta propuestas aplicables para la consideración de la vida útil en
servicio de estructuras utilizando sistemas no tradicionales y sometidas a la
acción de sismos locales, teniendo en cuenta, en algunos aspectos, la
problemática de falla cercana.
ABSTRACT
In the last fifteen years, the problems generated by pathologies and vulnerability
are increased in relation with reinforced concrete structures in a great manner.
Principal aspects are differentiate, the aging of materials and the forces generated
by natural phenomenons such as earthquakes, tsumanis, floods, etc which they
have influence in the vulnerability of structures. Thus the social aspects of civil
engineering, specially in developing countries, are of how long of the service life of
the construction.
In the Project of Regulations CIRSOC 201 emerges the definition of service life in
laws and comments, with limitations for reinforced concrete structures.
The additional innovative systems, both in new construction or in damaged
structures, with service life fixed by owner, involves new regulations because we
must consider technical, economical and social aspects.
This paper presents applied proposals in the value of service life of structure by
non traditionally systems under locally seismic action characterized by near fault
earthquakes.
1. Introducción
El concepto de vida útil de las construcciones y estructuras se inicia cuando los
constructores encuentran que determinados materiales y diseños duraban más
que otros y la predicción de esta vida útil ha sido cualitativa y empírica. Además
del colapso estructural, generado por fenómenos naturales como terremotos o
huracanes, muchos otros factores pueden influir en la vida útil de las
construcciones 1.
Los países en desarrollo han asimilado la rapidez de construcción de los países
desarrollados pero no se han adaptado a los aspectos relacionados con el control
de calidad, mayor resistencia o durabilidad. Inadvertidamente se dejó de lado la
regla fundamental de la ciencia de los materiales: existe una conexión cerrada
entre fisuración y durabilidad. Hoy, en los países desarrollados, el objetivo de
estructuras de hormigón ambientalmente sustentables hace necesario un cambio
de paradigma en determinados conceptos y prácticas constructivas debido a que
el deterioro prematuro de las estructuras de hormigón ha ocurrido, aún cuando se
han aplicado los códigos y se han respetado las prácticas de construcción 2.
Estudios en la Provincia de Buenos Aires ya han detectado esta problemática en
estructuras de hormigón 3. Estudios en Córdoba también han puesto en evidencia
los problemas de patología en viviendas 4 que han ido en aumento en la última
década, como lo demuestran los reclamos de los usuarios. La Provincia de
Mendoza no ha estado ajena a esta problemática, situación a la que se le suma
un importante factor de riesgo regional como es el terremoto 5.
El objetivo básico de un reglamento es establecer los requisitos tecnológicos
mínimos que debe poseer un proyecto para garantizar una determinada seguridad
estructural y la aptitud de la estructura para las condiciones de servicios previstas.
Ambos requisitos se deben mantener durante el periodo de vida útil, el que se
establece como condición al inicio del proyecto. El Proyecto de Reglamento
CIRSOC 2016 establece además de los requisitos de resistencia, los de
durabilidad para el diseño y especificaciones del hormigón para estructuras junto
a sus materiales componentes teniendo en cuenta las acciones del medio
ambiente y los procesos de degradación de los materiales a utilizar en la
estructura.
Los proyectos de reglamentos argentinos tienden a establecer una vida útil
mínima para estructuras de hormigón, pero no se establece la vida útil para otros
materiales como los utilizados en viviendas. La vida útil en servicio requerida por
el comitente para el hormigón armado es de 50 años 6, si la misma no se
especifica.
En zonas de elevado riesgo sísmico se deben respetar estos requerimientos
además de la valoración probabilística de un evento que produzca daños
significativos, requisito que se encuentra en reglamentaciones específicas sobre
diseño sismorresistente 7, 8.
2. Definición de vida útil
Los términos "durabilidad" y "vida útil" son erróneamente intercambiados; la
diferencia está en su definición; la norma ASTM E-632 1 establece como:
§
Durabilidad: es la capacidad de mantener la serviciabilidad de un producto,
componente, elemento o construcción para un tiempo especificado.
Serviciabilidad es la capacidad de cumplir las funciones para las cuales fue
diseñado y construido.
§
Vida útil: es el periodo de tiempo después de la instalación durante el cual
todas las propiedades superan los valores mínimos aceptables cuando se
mantienen rutinariamente.
El Código Modelo del CEB-FIP 9 entiende como vida útil “el periodo de tiempo en
el cual la estructura es capaz de desempeñar las funciones para la que fue
proyectada sin necesidad de intervenciones no previstas”, o sea, las operaciones
de mantenimiento previstas y especificadas en la etapa de proyecto, hacen parte
del periodo de tiempo total durante el cual se admite que la estructura está
cumpliendo bien su función.
El modelo clásico de vida útil de las estructuras de hormigón fue propuesto por
Tuutti en 1982 en base al estudio de los procesos de corrosión y ampliado por
Helene10 y distingue distintas etapas dentro de la vida útil. Los tres niveles
prestacionales para hormigón armado detectados son:
I. mínimo de proyecto: vida útil de proyecto que corresponde al periodo de
iniciación y que va hasta la despasivación de la armadura por avance del
frente de carbonatación o de cloruros.
II. mínimo de servicio: vida útil de servicio o de utilización que corresponde al
periodo que va desde que aparecen manchas y fisuras en la superficie del
hormigón o se presenta descascaramiento del hormigón de recubrimiento.
Su límite está en función del riesgo del usuario.
III. mínimo de rotura: vida útil total o última que corresponde al periodo que va
hasta el colapso parcial o total de la estructura. Implica una importante
reducción en la capacidad resistente de la estructura.
El Proyecto de Reglamento CIRSOC 2016 define como vida útil en servicio de una
estructura al período de tiempo a partir de su construcción, durante el cual debe
mantener las condiciones de seguridad, funcionalidad o aptitud en servicio y
aspecto aceptables, sin gastos de mantenimiento significativos. La vida útil en
servicio es una magnitud que debe ser fijada por el propietario de la obra, antes
del inicio del proyecto.
Las disposiciones adoptadas en el diseño de la estructura (formas geométricas,
recubrimientos, especificación de materiales y tipo de hormigón) no son
suficientes para asegurar la vida útil en servicio de la estructura. Ellas deben ser
complementadas con una realización correcta de la elección de los materiales, la
elaboración y puesta en obra del hormigón y el curado de la estructura construida.
Esta última operación es de muy especial importancia, habida cuenta de que la
porosidad y la permeabilidad del hormigón del recubrimiento dependen de la
eficiencia del curado, y que aquellas propiedades tienen influencia prioritaria en
los procesos de corrosión de las armaduras y otros mecanismos de degradación
del hormigón (agresividad de suelos y aguas, etc).
3. Métodos y modelos de previsión de vida útil
Se han desarrollado metodologías para predecir la vida útil de las estructuras
existentes. Para ello se requiere de información sobre la condición actual del
hormigón, velocidades de degradación, estados de cargas soportados y definición
del tiempo máximo de uso. Teniendo en cuenta la predicción de vida útil
remanente, se pueden tomar decisiones económicas si la estructura puede ser
reparada, rehabilitada o reemplazada.
Se pueden detectar cuatro líneas principales de métodos de previsión de vida útil 1
aplicados en su mayoría a hormigones, que es el material más estudiado
conjuntamente con el acero:
a) con base en experiencias anteriores
b) basados en ensayos acelerados
c) a través de métodos deterministas
d) a través de métodos probabilistas.
Las especificaciones prescriptivas de los reglamentos argentinos tienden a
establecer límites frente a la degradación pero no permiten calcular la vida en
servicio ni la optimización técnica-económica de sus variables en juego como en
el Reglamento CIRSOC 201 11.
El nivel de diseño prescriptivo avanzado agrega a los requisitos prescriptivos, los
requisitos prestacionales en forma e intensidad distintas como se presenta en el
Proyecto de Reglamento CIRSOC 201 6.
Un nivel de diseño prestacional considera que la durabilidad es la capacidad de
una estructura para asegurar el comportamiento requerido durante su vida útil en
condiciones de exposición a los factores de degradación del medio ambiente,
pero este nivel está en desarrollo sólo en las normas europeas y se esboza que
aparecerá en las próximas modificaciones de las normas americanas.
Como se incorpora el tema del riesgo sísmico, se pueden considerar los
requerimientos generales para niveles de comportamiento en edificios y control de
daños como los presentados en el Capítulo 2 del FEMA 310 12 y en la norma
ASCE 31 13, que si bien están elaborados para países en desarrollo pueden
convertirse en una guía para valorar daños en otras regiones sísmicas según
sean elementos verticales, horizontales, arquitectónicos, de instalaciones y de
componentes no estructurales, pero no están elaborados específicamente para el
caso de viviendas.
4. Durabilidad, habitabilidad y vida útil
La durabilidad de la estructura no siempre coincide con la durabilidad del
hormigón. Han existido notorios avances en el conocimiento en la última década
en el comportamiento del sistema acero-hormigón, pero ese conocimiento
disponible y consolidado no se ha utilizado por negligencia o desconocimiento.
Incluso la influencia del medio ambiente es muy importante en los grandes
conglomerados urbanos y las tendencias hacia la rapidez en la construcción y la
economía por las nuevas técnicas de dimensionado, interfieren negativamente en
la durabilidad 14 .
Hay antecedentes nacionales de relevamientos en Argentina y Brasil donde los
controles deben concentrarse en la etapa de construcción por problemas en la
calidad de la mano de obra antes que en el proyecto como sucede en los países
desarrollados. En el campo del hormigón armado, el problema de patología más
detectado es la corrosión en sus distintas formas y por ende es la problemática
más estudiada. También es importante que se busque cada día una mayor
durabilidad de las estructuras, pero también es importante evaluar su utilidad o
funcionalidad a largo plazo, distinguiendo la obra perenne de la obra durable
(indestructible vs. útil).
A partir del año 2000 se han actualizado las normas de habitabilidad en el país,
por lo tanto aparece una nueva problemática a evaluar en el tema de la
construcción. Si bien estas normas aportan modelos de comportamiento ante
diferentes condiciones ambientales, su inclusión genera importantes
consideraciones tecnológicas y estructurales (presencia e importancia de los
puentes térmicos, influencia de la condensación, etc) que impactan en la vida útil
de las estructuras de hormigón armado y pretensado 15.
Es preciso aplicar todo el conocimiento disponible posible respecto al tema para
realizar una evaluación del comportamiento de la obra y los costos involucrados
en un determinado periodo de tiempo, evitando gastos e intervenciones
innecesarias. En el caso de estructuras que se encuentren en proceso de
deterioro, es necesario calcular su tiempo de vida sin riesgo de colapso y cuándo
decidir los procedimientos de reparación y rehabilitación. Para ello es necesario
contar con datos locales ajustados a los tipos de materiales y condiciones
ambientales del lugar.
5. Vida útil y terremotos
¿Cómo quedará un edificio luego de un terremoto?. La pregunta incluye ¿qué
terremoto?, ¿uno pequeño o uno grande? ¿un movimiento del terreno de menor a
moderado donde se ubica el edificio o un movimiento severo? El criterio de
movimiento del terreno debe seleccionarse en conjunto con el nivel de
comportamiento o rango y esto está relacionado con los mapas de riesgo sísmico
nacionales o estudios específicos del lugar. No hay en el país todavía una amplia
disponibilidad del fallamiento, en especial en zonas donde se esperan terremotos
de tipo impulsivo, como es el conglomerado del Gran Mendoza 16.
La pregunta es qué sucede en el caso de las estructuras ante los problemas de
durabilidad y las patologías generadas por fenómenos naturales como son los
terremotos en cuanto a especificar su vida útil. La otra pregunta es si una vez
reparada esa estructura, alcanzará la misma performance para la que fue
construida. También interesa discutir cómo evaluar la vida útil remanente de una
estructura reparada 17.
A los efectos cumplimentar la vida útil de acuerdo al Proyecto de Reglamento
CIRSOC 201 6 se deberán utilizar modelos de predicción debidamente justificados
para determinar la vida útil en servicio de la estructura sometida a las condiciones
de exposición previstas en el proyecto. El planteo es qué sucede frente a la
acción sísmica: las demandas de los terremotos son una función de la ubicación
del edificio respecto a las fallas causativas, las características geológicas del lugar
y el nivel de peligrosidad del movimiento. Este nivel de peligrosidad puede
definirse probabilísticamente o sobre base determinista. La probabilidad se define
en términos de las más severas demandas en un periodo de 50 años. Las
demandas determinísticas se definen dentro de un nivel de confiabilidad en
términos de un evento de magnitud específica sobre una falla particular, que es
más apropiado para edificios localizados dentro de pocos km de una falla activa12.
6. Vida útil, ruina y jurisprudencia
Desde el punto de vista jurídico la ley 17.711 introdujo el artículo 1646 del Código
Civil 18, reemplazando el antiguo texto de Vélez Sársfield con el siguiente:
“Tratándose de edificios u obras en inmuebles destinados a larga duración,
recibidos por el que los encargó, el constructor es responsable por su ruina total o
parcial, si esta procede de vicio de construcción o de vicio de suelo o de mala
calidad de los materiales, haya o no el constructor proveído éstos o hecho la obra
en terreno del locatario. Para que sea aplicable la responsabilidad, deberá
producirse la ruina dentro los diez años de recibida la obra y el plazo de
prescripción de la acción será de un año a contar del tiempo en que se produjo
aquella. La responsabilidad que este artículo impone se extenderá indistintamente
al director de la obra y al proyectista según las circunstancias, sin perjuicio de las
acciones de regreso que pudieren competer. No será admisible la dispensa
contractual de responsabilidad por ruina total o parcial.”
La normativa del Código Civil establece un sistema para la responsabilidad de los
locadores de obra en el caso de inmuebles que prevé tres casos diferentes, el de
los vicios evidentes, el de los vicios ocultos y el supuesto de ruina. En todos los
casos son tiempos muy diferentes (hasta 10 años) de los exigidos para la vida útil
de la construcción en las nuevas reglamentaciones sobre hormigón armado (50
años), por lo tanto la necesidad de explicitar en el proyecto la vida útil estimada es
de suma importancia a partir de la puesta en vigencia de los nuevos reglamentos.
Por otro lado en la República Argentina no hay normas que regulen los sistemas
innovadores para reducir los efectos de los terremotos sobre las construcciones.
El proyecto de norma más cercano es el elaborado por la Comisión del Código
Sismorresistente de Mendoza 19 con intenciones de que el documento sirva de
base para el reglamento sísmico del país, basada en la normativa chilena y
americana.
La demanda sísmica se caracteriza por los espectros de respuesta,
confeccionados para un 5% de amortiguamiento. Para el caso de utilizar sistemas
innovadores, con amortiguamientos diferentes, es necesario confeccionar los
espectros correspondientes, en base a los datos del sitio.
Debido al uso de sistemas innovadores para controlar el daño de construcciones
emplazadas en zonas de elevado riesgo sísmico es posible también controlar o
modificar la vida útil de las mismas. De todos los antecedentes en sistemas
innovadores evaluados, no hay precisiones sobre la vida útil, ya que son sistemas
relativamente nuevos, con desarrollo de nuevos materiales y aplicaciones
constructivas 20.
No muchos países tienen incluidos en sus códigos la implementación de sistemas
no tradicionales de control activo o pasivo de disipación de energía que permitan
el uso liberado de tales sistemas aunque controlados por los requerimientos de
códigos. En algunos países si bien poseen un código al respecto, la utilización de
sistemas no tradicionales y entre ellos los de aislamiento sísmico requieren la
gestión de un permiso especial para ser implementados (Estados Unidos). Otros
países, gracias a la actualización de sus códigos o a las consecuencias
catastróficas de algún terremoto ocurrido en la región, han eliminado dicho
requerimiento si bien estuvo vigente hasta hace muy poco tiempo (Europa y
Japón).
En Estados Unidos el código más ampliamente difundido en sistemas de control
activo y pasivo es el Uniform Building Code en su versión 1995 modificada en
algunos aspectos en 1997 22. El mismo define dos tipos de análisis, estático y
dinámico. El primero se permite realizar solamente si la construcción a la cual se
le implementará el sistema de aislamiento sísmico cumple ciertos requerimientos
(tipo de suelo, periodo del conjunto aislado, dimensiones en planta y altura de la
construcción, etc), mientras que el segundo no se imponen limitaciones extremas.
El capítulo 13 del FEMA 450 (Federal Emergency Management Agency, 2003)23
define los requerimientos de diseño de las estructuras con aislamiento sísmico.
En el mismo se precisan distintos parámetros del diseño entre los cuales se
distinguen: desplazamiento total de diseño, desplazamiento total máximo el cual
tiene en cuenta la torsión accidental del sistema. Se definen, además, los
espectros de diseño y las consideraciones a tener en cuenta en un análisis de la
respuesta en el tiempo, sobre todo las asociadas a los parámetros de los
terremotos que deben ser seleccionados para evaluar la respuesta.
En 1994 la Comisión Europea de Energía Atómica y el ENEA (Ente per le Nuove
Tecnologie, l`Energía e l´Ambiente), publican una guía para el diseño de plantas
nucleares con sistemas de aislamiento sísmico 24. Dichas guías abarcan una
amplia gama de recomendaciones a tener en cuenta en los sistemas de
aislamiento sísmico en general y en particular para las plantas nucleares. La guía
consta de 15 capítulos los cuales tratan: definición de los terremotos para realizar
un análisis de la respuesta en el tiempo, requerimientos de diseños y métodos de
análisis de los sistemas de aislamiento, especímenes a ser ensayados, grado y
margen de seguridad del sistema de aislamiento y monitoreo.
Dicha guía es uno de los primeros documentos que advierte la necesidad de tener
en cuenta los efectos de falla cercana basados en estudios del NUREG 25 y llama
la atención sobre el emplazamiento relativo de la estructura en relación con la
fuente sísmica y de ello, la posición de la planta con respecto a la traza de la falla.
Establece una diferencia entre terremotos que provienen de “fuentes cercanas” o
de “fuentes lejanas”, mientras en los primeros el fenómeno de atenuación y
condiciones locales posee una importancia menor con relación al tipo de
movimiento del suelo, los segundos, las características del tipo de movimiento de
suelo se encuentran fuertemente influenciados por los fenómenos de atenuación y
condiciones locales del suelo.
El Eurocode 8 25 contiene dos capítulos destinado a sistemas de aislamiento
sísmico, uno para edificios y el otro para puentes y viaductos. Este reglamento
contiene distintos aspectos que permiten un diseño no lineal consistente de los
sistemas de aislamiento. Otros capítulos del mismo contemplan el uso de
estrategias de disipación de energía y de ellos, criterios generales y métodos de
análisis para el diseño.
Dentro de la región, Chile posee un código para el análisis y diseño de edificios
con aislamiento sísmico 27. El código define los procedimientos de análisis a
utilizarse: métodos estáticos (restrictivos al emplazamiento de la estructura con
relación a su distancia a la falla, tipo de suelo, altura, periodo efectivo de la
estructura aislada, configuración de la estructura, etc.), métodos dinámicos y entre
ellos el análisis espectral (restrictivos a estructuras emplazadas en un
determinado tipo de suelo); análisis de la historia de la respuesta en el tiempo (sin
restricciones) y análisis utilizando espectros de diseños específicos del lugar (para
suelos muy blandos o con proximidad a la falla menores a 10 km de distancia).
Por lo tanto y de acuerdo a los antecedentes consultados no muchos países han
incorporado en sus códigos el empleo de sistemas innovadores en estructuras
nuevas o existentes. El empleo de dichos sistemas modifica la vida útil de las
obras de acuerdo al concepto que actualmente se tiene de ella, sin embargo dicho
concepto no se ha tenido en cuenta en la formulación de los nuevos reglamentos
nacionales.
Los reglamentos argentinos no incluyen dentro de sus contenidos, sistemas de
disipación de energía ni tampoco de aislamiento sísmico. Dicha falta pone en
evidencia el retraso que manifiesta Argentina respecto a países avanzados y de
otros de la región (Chile). En consecuencia es necesario e importante una
inmediata revisión de los actuales reglamentos con el objeto de contar con el
marco normativo que permita desarrollar las mencionadas técnicas en las
prácticas habituales de la ingeniería atendiendo el hecho de que dichas técnicas
pueden influir fuertemente en la vida útil las estructuras.
7. Vida útil y consideraciones económicas
En el análisis económico que evalúan la incidencia de los sistemas innovadores
sobre el costo total de la construcción es necesario plantearse si una mayor
inversión inicial en la construcción justifica obtener una vida de servicio más larga,
o bien si esa inversión explica una posible reducción de costos por mantenimiento
y operación, o si un mayor costo de inspección y mantenimiento podría dar como
resultado una vida útil mayor.
8. Aplicación local de sistemas innovativos
Dos proyectos de investigación sobre sistemas innovativos se están desarrollando
en el Centro Regional de Desarrollos Tecnológicos para la Construcción,
Sismología e Ingeniería Sísmica: uno de ellos se refiere al uso de la aislación
sísmica y el otro a la implementación de disipadores de energía mediante el
empleo de disipadores de fluencia.
El sistema innovador con aislación sísmica se encuentra aplicado en una
estructura destinada a residencia estudiantil, equivalente a un uso residencial o
vivienda, por lo tanto la vida útil mínima esperable es de 30 años, de acuerdo a
las reglamentaciones vigentes 15.
El otro sistema innovador es el desarrollo de disipadores de fluencia con acero 21.
Actualmente se está en el desarrollo del dispositivo, pero del estudio de los
materiales para su confección, sus principales incógnitas se relacionan a su
comportamiento en el tiempo, ya que el material puede tener procesos de
corrosión por falta de mantenimiento, por lo tanto las definiciones en relación a su
mantenimiento son importantes en la definición del proyecto y las
responsabilidades para asegurar una vida útil compatible con las normas.
En todo sistema innovador hay un primer planteo en la definición de las
propiedades mecánicas y modelación del elemento utilizado (aislador, disipador,
etc), luego hay una modelación del sistema innovador y la superestructura y la
selección del procedimiento de análisis estructural, procesos de tipo lineal y no
lineal y las verificaciones respecto a la respuesta del conjunto “sistema innovador
– estructura”. También se requiere la evaluación de los componentes no
estructurales y los requerimientos de detalles constructivos, que incluyen
mantenimiento e inspección.
Existe un gran número de edificios en zona sísmica que requieren intervención ya
sea por los daños sufridos por terremotos como por adecuación a los códigos de
última generación. Estas instancias representan una acción clara de prolongar y
modificar la vida útil de las construcciones. En los últimos veinte años fueron
investigadas distintas técnicas de recuperación, la mayoría de ellas relacionadas
con el hormigón armado y en menor medida edificios estructurados con acero y
mampostería. Por lo tanto sería oportuno analizar los resultados del uso de estas
técnicas aplicadas en distintas etapas de la vida útil de los edificios (pre y post –
terremoto).
Después de experiencias con daño significativo en edificios, debido a importantes
terremotos destructivos, particularmente aquellos que afectaron áreas urbanas
densamente pobladas (Miyagiken-oki, Japón 1978, Ciudad de México 1985, Loma
Prieta, Estados Unidos, 1989, Northridge 1995, Kobe, 1995), fueron informados
muchos casos de prácticas de rehabilitación o de recuperación así como
desarrollos de técnicas de rehabilitación en congresos de la especialidad.
Las edificaciones dañadas por terremotos requieren un aumento de resistencia
mediante reparación de sectores dañados para reutilizarlas (rehabilitación post –
terremoto). Generalmente se rehabilitan de modo que su comportamiento sísmico
mejore y pueda satisfacer el comportamiento requerido por el código vigente. Los
edificios sismicamente inadecuados y el diseño de aquellos que no cumplen con
el código vigente, también requieren rehabilitación (rehabilitación pre – terremoto)
de modo que las construcciones puedan cumplir con los requerimientos de los
códigos actuales y con ello prolongar su vida útil. Pensemos que una estructura
que no cumple con los requerimientos de códigos actuales ve comprometida su
vida útil.
Los objetivos de la rehabilitación sísmica son:
1. recuperar el comportamiento estructural original,
2. mejorar el comportamiento estructural original y
3. reducir la respuesta sísmica,
de modo de reducir la vulnerabilidad sísmica del edificio y prolongar su vida útil,
este concepto puede sintetizarse en el siguiente esquema:
Rehabilitación
sísmica
Recuperar
comportamiento
original
Reparar daño y deterioro
Mejorar
comportamiento
original
Rigidizar estructura existente.
Mejorar irregularidades y
discontinuidades.
Reforzar estructura existente.
Reducir la
respuesta
sísmica
Reducir las masas.
Agregar elementos disipadores de energía
Aislar las estructuras existentes.
Desde hace algunos años muchos países han adoptado el aislamiento sísmico
como estrategias para rehabilitación de instalaciones esenciales o críticas,
edificios con contenidos valiosos y estructuras donde se requiere un
comportamiento sísmico extraordinario. El sistema de aislación sísmica reduce
significativamente el impacto sísmico sobre la estructura del edificio y permite
prolongar su vida útil frente a terremotos altamente destructivos. Dentro de la
categoría de los sistemas de aislamiento sísmico se pueden citar los aisladores
elastoméricos (gomas de alto amortiguamiento o con núcleo de plomo), sistemas
de péndulo de fricción y sistemas de resortes. En otros casos a los dispositivos de
goma se le adicionan amortiguadores viscosos con el objeto de controlar los
desplazamientos y aumentar el amortiguamiento del conjunto aislado.
Por otro lado los dispositivos de disipación de energía se han utilizado no hace
muchos años para reducir la demanda de deformación inelástica, lo cual permite
controlar el daño de las estructuras aspecto íntimamente ligado a la vida útil de la
misma. La disipación de energía en una estructura se produce bajo deformación
cíclica y se efecto de reducción de la respuesta es significativo en casos donde
existe una acumulación energética durante varios ciclos de vibración. Las
construcciones tradicionales, en muchos casos y para determinados tipos de
terremotos (impulsivos, asociados a falla cercana) no poseen tal capacidad de
disipar energía lo que afecta de una manera importante su vida útil.
La disipación de energía es el resultado del trabajo de fuerzas no conservativas
desarrolladas durante el proceso de deformación de los elementos de la
estructura (fuerzas de fricción, vigas de acoplamiento, interacción suelo –
estructura, etc.). Para el caso de los sistemas de disipación dicha energía se logra
del comportamiento plástico de metales dúctiles, extrusión de plomo, deformación
cortantes de polímetros viscoelásticos, pérdida de energía en fluidos viscosos,
etc. 28.
Es requisito para un dispositivo de disipación de energía en que dicha disipación
se produzca a través de ciclos estables (sin degradación) a lo largo de numerosos
ciclos a la que debe verse sometido el dispositivo durante su vida útil. La potencial
degradación del material como consecuencia del comportamiento cíclico afecta la
estabilidad del dispositivo y reduce su capacidad de disipación afectando no
solamente la vida útil propia sino de la estructura que protege.
9. CONCLUSIONES
Es preciso aplicar todo el conocimiento disponible posible respecto al tema para
realizar una evaluación del comportamiento de la obra y los costos involucrados
en un determinado periodo de tiempo, evitando gastos e intervenciones
innecesarias.
En el caso de estructuras que se encuentren en proceso de deterioro, es
necesario calcular su tiempo de vida sin riesgo de colapso y cuándo decidir los
procedimientos de reparación y rehabilitación. Para ello es necesario contar con
datos locales ajustados a los tipos de materiales y condiciones ambientales del
lugar.
La actualización de las normas de habitabilidad en el país impone una nueva
problemática a evaluar que influye en la vida útil de la construcción. Si bien estas
normas aportan modelos de comportamiento ante diferentes condiciones
ambientales, su inclusión genera importantes consideraciones tecnológicas y
estructurales que impactan en la vida útil de las estructuras de hormigón armado y
pretensado.
Para mejorar la vida útil de las estructura es posible utilizar sistemas innovadores,
en lugar de la típica recuperación convencional. Entre ellas el aislamiento sísmico
es posible aplicarlo a instalaciones críticas o esenciales y donde se pretenda un
óptimo comportamiento sísmico. Si bien estas aplicaciones todavía son limitadas,
al menos en nuestro país, serán ampliamente utilizadas en un futuro próximo para
rehabilitación sísmica de tal manera de preservar o aumentar su vida útil.
La técnica de rehabilitación puede seleccionarse de acuerdo con el nivel de
comportamiento requerido. Generalmente la rehabilitación sísmica es para
alcanzar el comportamiento original de acuerdo al código vigente y con ello
prolongar su vida útil. Sin embargo los códigos no indican claramente la condición
post-terremoto del edificio.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo ha contado con la colaboración de las siguientes instituciones:
Instituto Provincial de la Vivienda, Programa de Becas de Doctorado para
Docentes de la Universidad Tecnológica Nacional y personal técnico, becarios
alumnos y graduados del Ceredetec de Facultad Regional Mendoza Universidad
Tecnológica Nacional.
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