Nuevo enfoque antisísmico: “Diseño de evasión de daños” o "Damage avoidance design”

Se dijo que el costo financiero del 2011, por el terremoto en Japón - y los consecuentes tsunamis e incendios - podría ascender a US$100 billones dólares. Después de la devastadora pérdida de vidas sufridas, esto es un enorme costo económico para una nación.

Mientras que el enfoque y la prioridad siempre debe ser la reducción de pérdidas de humanas (a través de los códigos de diseño), se puede hacer más para reducir el impacto económico. Damian Grant, Ingeniero Senior en Ingeniería Antisísmica explica cómo los ingenieros pueden hacer la diferencia al mirar más allá de código para evitar daños por diseño.

El enfoque tradicional en el diseño antisísmico de edificios ha sido el garantizar la seguridad de la vida en un terremoto de gran magnitud. Daños significativos se tolera siempre que el edificio no colapse, y que la evacuación de los ocupantes no se vea obstaculizada. Hay muchas partes del mundo donde los edificios no han sido diseñados para ser resistentes a los terremotos, y el número de muertos son grandes, incluso en sismos moderados. Esto no se limita sólo a los países en desarrollo - a principios de este año, los terremotos en el norte de Italia mató a 25 personas y dejó sin hogar a 1000 más. Los ingenieros y arquitectos deberán asumir un papel de liderazgo para asegurar que la próxima generación de casas construidas en regiones propensas a terremotos del mundo, están diseñados para ser resistentes a los terremotos.

En algunas partes del mundo donde los códigos de diseño sísmico están bien desarrolladas y aplicadas - como Estados Unidos, Japón y Nueva Zelanda - el número de muertos en los terremotos son generalmente bajos, y las víctimas son en su mayoría a consecuencia de la caída de viviendas antiguos construidas con códigos antiguos. Los terremotos de 2010 y 2011 en Christchurch, Nueva Zelanda, dejo 185 víctimas – suma importante para una ciudad de sólo 370.000, pero relativamente baja teniendo en cuenta los niveles extremos de los temblores de tierra experimentado. Sin embargo, las pérdidas patrimoniales, económicos y culturales, asociados con la posterior demolición, a gran escala del centro de la ciudad de Christchurch, ha sido inmensa, por no hablar de los trastornos experimentados en barrios residenciales enteros, que han tenido que ser abandonados, debido al riesgo de deslizamientos o licuefacción de suleos .

El ejemplo de Christchurch, y otros terremotos en las últimas décadas, en los Estados Unidos y Japón, está cambiando el enfoque en el diseño anti-sísmico en la construcción de nuevos edificios, hacia el "Diseño de evasión de daños" “damage avoidance design” (también conocida como "diseño de poco daño" “low damage design”). En este caso, el objetivo no es sólo, para evitar el colapso súbito y las consiguientes pérdidas de vidas humanas, sino también para que el edificio sea reocupado con mínimos costos de reparación, después de un gran terremoto.

Normalmente esto se consigue mediante el diseño de articulaciones cuidadosamente diseñadas, o dispositivos que pueden acomodar los movimientos sísmicos impuestos a la estructura, en lugar de basarse solo en la fluencia del acero o la resistencia del hormigón o concreto. El Aislamiento de la base sísmica es la más desarrollada y generalizada de estas tecnologías, y ha sido empleada en la protección sísmica en más de 1000 de los edificios y puentes en Europa, Estados Unidos, Japón y Nueva Zelanda. Conceptualmente, el aislamiento sísmico trabaja separando la masa pesada de la estructura, de la vibración de la tierra, por una capa de dispositivos flexibles, de manera que cuando el suelo se mueve, se deforman los aisladores, pero el movimiento no se transmite a la estructura anterior. Los dispositivos de aislamiento se prueban en laboratorio antes de su instalación, que le da la confianza de que su comportamiento en el caso de un terremoto, será el que se considero en su diseño.

La siguiente foto muestra una de los 300 aisladores sísmicos que se están instalando en la nueva terminal internacional de Sabiha Gokcen, Istanbul - el edificio más grande del mundo, aislado sísmicamente.


El aislamiento sísmico también fue utilizado recientemente en el proyecto de reconstrucción de gran escala, del " Proyecto C.A.S.E. ", tras el devastador terremoto de L'Aquila en Italia en 2009. Esto implicó la construcción de 185 edificios de apartamentos, sentado sobre un total de casi 7.400 aisladores sísmicos, que comprende un total de 4600 apartamentos, todos terminados a 9 meses del terremoto. La clave aquí es la velocidad - especialmente cuando los recursos de ingeniería y construcción eran escasos en los meses posteriores al desastre. El aislamiento sísmico permite confiar en que estos edificios construidos rápidamente, se desempeñarán bien en un futuro terremoto.

Una aplicación más reciente del "Diseño de evasión de daños" es permitir la apertura de brechas en la estructura, concentrando así toda la deformación impuesta por el movimiento global del edificio en esta brecha en lugar de grandes movimientos y daños en la estructura. Por supuesto, estas diferencias no se puede permitir que interfieran con la capacidad de la estructura para soportar el peso de los pisos y del techo, antes, durante y después de un terremoto. Un mecanismo que permite alcanzar estos objetivos es conectar los componentes de la estructura junto con tendones postensados unbonded, que actúan como bandas de goma gigantes, tanto que sujetan la estructura en conjunto, sino también permitir que se produzca oscilación en las juntas, sin deslizamiento. Estos sistemas fueron estudiados por primera vez en detalle como parte del programa de investigación PRESSS (Prefabricados Estructurales sistemas sísmicos) en California en la década de 1990, y ahora están lo suficientemente desarrollados como para su ejecución. De hecho, la Cruz del Sur Endoscopia, edificio en Christchurch, construida con un sistema así, se salvaron de los  terremotos del 2010 y 2011.

Hasta ahora, el "Diseño de evasión de daños" “damage avoidance design” se ha aplicado sobre todo en los edificios que tienen un papel importante en las operaciones de recuperación post terremoto, como hospitales o centros públicos de defensa. Sin embargo, en Christchurch, donde los costos de reparación y reconstrucción asociados con el diseño tradicional, son ahora más ampliamente apreciado, por el público en general, el diseño de daño evitación, se está empleando incluso para oficinas convencionales o edificios residenciales. La comunidad de la ingeniería debe ser proactiva - no reactiva - en la aplicación de la mejor tecnología y conocimientos prácticos en otras zonas sísmicas.
Fuente: http://www.theengineer.co.uk/home/blog/guest-blog/earthquake-engineering-damage-avoidance-design/1015095.article