Hoy publico otro de los articulos elaborados para la cátedra de Gestión Tecnológica del postgrado de Gerencia de Proyectos de Construcción de la Facultad de Arquitectura y Diseño de la Universidad del Zulia. El mismo fue abordado por el Ing. Juan Rivas y trata sobre la utilización de tecnología en materiales como ladrillos o bloques para la construcción de la tabiquería o paredes en las edificaciones y que a su vez actúan como elementos de refuerzo antisísmico.

Tecnología antisísmica SISBRICK

Ing. Juan Rivas

C.I 19.442.762

SISBRICK es un aislador sísmico con forma de ladrillo o bloque convencional. Está formado por una matriz cuya especial formulación le confiere propiedades para conseguir el aislamiento sísmico buscado. A esto también contribuyen los elementos insertados en su matriz, dotándolo de mejoradas propiedades para el comportamiento fuera del plano.

La tabiquería interior de las viviendas es habitualmente considerada como un elemento no estructural por muchas normativas sismo resistentes, por lo que no suele tenerse en cuenta en los cálculos de diseño de los edificios. Sin embargo, numerosos artículos científicos de investigación, así como la observación de los daños producidos por terremotos en edificios, ponen de manifiesto que la tabiquería no estructural tiene gran influencia en el comportamiento sísmico de las edificaciones, pudiendo llevar a fallos estructurales no previstos.

La normativa indica que cualquier elemento que pueda influir de esta manera en la respuesta sísmica de toda construcción, debe considerarse en los cálculos de la misma o aislarse sísmicamente del resto de la estructura para que de esta manera no influya en su respuesta sísmica.

Sin embargo, a falta de otros condicionantes, su consideración en los cálculos no parece adecuada, puesto que la tabiquería interior puede existir o no, quitarse o ponerse según los gustos o necesidades de los propietarios de las viviendas. Además, reproducir el comportamiento mecánico de la tabiquería es un problema realmente complejo y sin solución en la actualidad, no existiendo modelos prácticos que representen adecuadamente el comportamiento de la mampostería en caso de un terremoto y recojan el daño evolutivo que se va produciendo conforme el sismo avanza. Por ello, parece razonable buscar el aislamiento sísmico de la tabiquería interior respecto a la estructura del edificio para evitar su interacción.

Investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) han diseñado y patentado Sisbrick, un nuevo dispositivo –con forma de ladrillo– que permite mejorar la respuesta de los edificios frente a terremotos. La clave reside en la combinación de materiales de modo que se consigue un comportamiento dual. Sisbrick absorbe los movimientos horizontales debidos a un sismo y soporta las cargas verticales que actúan sobre la estructura de los edificios. Al tener forma de ladrillo convencional, puede ser colocado utilizando las técnicas tradicionales de construcción de tabiques, sin necesidad de operaciones especiales ni productos adicionales.

Sisbrick está formado por una matriz cuya formulación le confiere propiedades para conseguir el aislamiento sísmico buscado. Según las pruebas realizadas en el instituto ICITECH, los cerramientos construidos con estos dispositivos tienen un comportamiento frente a los sismos, más próximo al que realmente se calcula cuando se proyecta un edificio y presentan una gran capacidad de absorción de movimientos. En el laboratorio se han conseguido movimientos del orden de hasta tres veces mayores con el empleo del 'ladrillo aislador' que sin él, reduciéndose considerablemente las tensiones soportadas por el tabique de prueba.

La utilización de este sistema de aislamiento sísmico para las edificaciones, ofrece numerosas ventajas, entre las cuales se pueden mencionar:

• ·         Protección de pilares o columnas frente al esfuerzo de corte producido por la formación de bielas diagonales de compresión en caso de sismo.
• ·         Protección de tabiques al dificultar la formación de bielas de compresión en caso de terremoto.
• ·         Reducción de las tensiones que aparecen en los tabiques.
• ·         Permite que la respuesta sísmica de la estructura sea más parecida a como fue prevista durante la fase de diseño.
• ·         Permite la utilización de los métodos habituales de cálculo basados en la formación de rótulas plásticas.
• ·         Permite el cumplimiento de la normativa sísmica que indica que se deben considerar o aislar aquellos elementos de construcción que puedan afectar en la respuesta sísmica de la estructura.
• ·         Permite flexibilidad arquitectónica, al poder poner o quitar tabiques sin necesidad de recalcular la estructura original, pues facilita el aislamiento estructural.
• ·         Contribuye a la reducción pérdidas económicas y humanas en caso de terremoto.
• ·         Permite irregularidades en la distribución de tabiquería, tanto en planta como en alzado, que afectan a la rigidez global del edificio y pueden dar lugar a esfuerzos adicionales de torsión.
• ·         Permite la absorción de movimientos no previstos de la estructura, como asientos, retracción o fenómenos geológicos, reduciendo tensiones en los tabiques.
• ·         La repercusión económica de su utilización en el coste global de un edificio de tipo medio es muy reducida.
• ·         Se mantiene la manera tradicional de construcción de tabiques, por lo que no es necesario cambiar los procedimientos constructivos.
• ·         Su aislamiento térmico y acústico es superior al del ladrillo convencional.

Respuesta estructural sísmica

Cuando se produce un terremoto sobre un edificio construido a base de pórticos de concreto armado o metálico, se produce un desplazamiento horizontal relativo entre una planta y la siguiente, denominado comúnmente ‘deriva’ o ‘drift’, como se puede apreciar en la figura 1. La deformación y los esfuerzos que se producen como consecuencia de las fuerzas horizontales introducidas sobre la estructura resistente suelen tenerse en cuenta en los cálculos sísmicos. 

          Fig. 1. Deformación del pórtico frente a fuerzas horizontales.   

Sin embargo, cuando los pórticos se encuentran rellenos con tabiques de ladrillo o bloque, la estructura global se rigidiza en conjunto y la respuesta sísmica es distinta a la prevista en los cálculos sin considerar la tabiquería interior. La deriva de cada planta produce en los tabiques, como puede apreciarse en la figura 2, unas bielas de compresión cuyos extremos terminan en la cabeza y base de los pilares que conforman cada marco cerrado.

Fig. 2. Deformación del pórtico coaccionado por la tabiquería interior.
(Izquierda) Bielas diagonales de compresión actuando sobre cabeza y base de columnas. (Derecha) Daños habituales en pilares y tabiquería.

Estas bielas diagonales van alternando entre las cuatro esquinas de los marcos según se desarrolla el sismo, y son capaces de producir unas peligrosas y no previstas roturas por cortante en las cabezas de los pilares, como se ha constatado en muchos terremotos, además de dañar considerablemente los tabiques, como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Daños en columna y tabiquería ocasionados por bielas diagonales durante un sismo.

Respuesta estructural sísmica utilizando SISBRICK.

Con la utilización de SISBRICK, se permite la deformación del pórtico estructural sin la coacción total de la tabiquería, por lo que se dificulta que aparezcan las muy peligrosas bielas diagonales de compresión y el pórtico se comporta de manera similar a como se ha calculado sin la interacción de la tabiquería. Se facilitan así los giros de los nudos y que se puedan desarrollar los modos de fallo en estado límite último, previstos en la fase de diseño con los modernos métodos de cálculo basados en la formación de rótulas plásticas.

Modo de uso.

El ladrillo SISBRICK es colocado en la obra de la manera tradicional, como si de un ladrillo cerámico o bloque se tratara. La tabiquería es realizada con los materiales habituales, con el uso de la técnica convencional y es dispuesto un número reducido de estos elementos tecnológicos SISBRICK en lugares clave del tabique para conseguir el aislamiento sísmico deseado. De este modo SISBRICK se encarga de absorber los movimientos relativos entre el tabique y la estructura del edificio, protegiendo los pilares del cortante introducido por las bielas diagonales de compresión y reduciendo las tensiones en los tabiques.

El sistema de aislamiento sísmico SISBRICK está formado por dos tipos de elementos. Están los elementos que van en contacto con los pilares, los de color azul en la figura 4, que permiten la absorción de movimientos horizontales; y los elementos que van en contacto con las vigas, los de color rojo en la figura 4, que permiten la absorción de movimientos verticales.

Figura 4. Disposición de elementos antisísmicos SISBRICK en paredes.

Se recomienda igualmente usar el sistema de aislamiento sísmico SISBRICK en caso de tabiquería no completa, como se aprecia en la figura 5; y que pueda dar lugar a la formación de pilares cortos, como en el caso de ventanales.

Figura 5. Tabiquería no completa.

Así mismo el ritmo rápido de construcción puede dar lugar a que se produzcan esfuerzos no previstos, tanto en los tabiques como en la estructura. Durante la fase de retracción de la estructura de hormigón, y con la tabiquería ya construida, pueden producirse dilataciones en la tabiquería por humedad o cambios de temperatura, lo cual lleva a la aparición de fisuras en la tabiquería o en los pilares de la estructura.

Dadas sus características mecánicas, este tipo de bloque SISBRICK puede disponerse en la parte superior de los tabiques, como se muestra en la figura 6, lo que permite absorber las deformaciones producidas en la estructura (vigas) durante sus primeros tiempos de vida, a partir de su ejecución, evitando las fisuras o grietas.

Figura 6. Sistema SISBRICK en contacto con viga de carga.

Podemos concluir que la tecnología cada día se coloca de la mano de Ingenieros, Arquitectos y profesionales de la construcción, para que las edificaciones además de satisfacer las necesidades de solución de viviendas en las que actualmente se encuentra la región, también sean más seguras y cumplan fielmente la normativa antisísmica de cada uno de nuestros países. 

BIBLIOGRAFÍA

www.sisbrick.com

Urdaneta, Fernando (2007). Diseño de estructuras sismo resistentes.

Delgado, Sebastián (2009). Construcción de edificaciones de concreto Armado.