Estudio de Edificios de Baja Altura de Hormigón Armado Prefabricados con Aislación Basal

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2022-12

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Universidad de Valparaíso

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Escuela de Ingenieria Civil

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Desde los últimos años diferentes sucesos han afectado como sociedad, una crisis social, económica y una sanitaria son parte del panorama actual que atraviesa Chile. La crisis social que vive el país y que se acrecentó con el estallido de 2019, puso en el centro de la discusión un problema que más aqueja a la gente de sectores vulnerables y medios, es la falta de vivienda propia. De acuerdo con cifras de la Cámara Chilena de la Construcción (CChC) con respecto a los datos de la Encuesta de Caracterización Socioeconómica (Casen 2017) del Ministerio de Desarrollo Social, en Chile existe un déficit habitacional superior a las 700.000 viviendas que corresponde a 2.218.809 de personas. De ellas el 58% vive en condiciones de allegamiento y el 42% en viviendas deterioradas que necesitan ser reemplazadas [1]. Existe una alta demanda de viviendas en relación con la oferta de éstas. Para disminuir este déficit, se debe incentivar y promover la construcción de soluciones habitacionales, utilizando diferentes procedimientos constructivos que optimicen los costos e implementen tecnologías que aseguren estructuras seguras ante cualquier evento extraordinario. Un procedimiento constructivo que abarata costos y agiliza el tiempo de construcción es construir con elementos prefabricados [2]. Estos son elementos estructurales como vigas, columnas, paneles de pared y losas, que son producidos en fábrica y luego son transportados al sitio de construcción, donde son erguidos y conectados en su lugar. La rentabilidad y la alta calidad de este método de construcción han dado lugar a su uso generalizado incluidos en países con alta sismicidad como Nueva Zelanda, Japón y Chile [3]. En Chile este método constructivo fue introducido tras el terremoto de 1971, la Unión Soviética donó al país la planta KPD (acrónimo ruso para “gran panel constructivo”) con la cual se fabricaron paneles de hormigón prefabricados con los que se construyeron más de1.600 departamentos de 70 [m²] [4]. En general, la gran mayoría de las viviendas sociales de mediana altura (tres a cinco pisos) que se han edificados durante los últimos años en Chile son edificios sin subterráneo, estructurados por muros resistentes construidos con materiales como el hormigón armado para los edificios de más de tres pisos, y albañilería (ya sea armada o confinada) para edificios de hasta 3 pisos. La distribución de los muros resistentes en la planta por lo general es simétrica y es normal que tenga continuidad vertical. Tienen generalmente entre pisos, losas tradicionales de hormigón armado que cubren la superficial total de la vivienda sin ningún tipo de viga de apoyo intermedio [5]. Si bien en Chile existen edificios habitacionales construidos con elementos prefabricados, específicamente con muros, la restricción normativa, referida a desplazamientos relativos entre pisos provoca que el sistema estructural de los edificios chilenos esté basado en muros de hormigón armado tradicional, ya que ha sido probado su desempeño, en sismos de mayor intensidad ocurridos en el país. Al mismo tiempo, existe una creencia instaurada sobre que los prefabricados no deben ser utilizados en zonas con alto riesgo sísmico [6], se cree también, que la construcción con elementos de hormigón prefabricado es inferior la construcción con elementos hormigón convencional construidos en sitio, debido a que la disipación de energía que tiene es baja. Watanabe (2000) menciona que entre más grande la disipación de energía, más grande es el daño (daño en el hormigón, deformaciones plásticas permanentes de las barras de acero, perdida de rigidez), otros investigadores están tomando en consideración la baja deformación residual ante cargas sísmicas para el diseño, y así asegurar la capacidad de deformación y mayor disipación de energía [3]. La respuesta sísmica de los edificios prefabricados depende en gran medida de las conexiones de los elementos prefabricados [3], [7]. Por lo tanto, un mal desempeño de estos edificios ante sismos es atribuido a un mal diseño y/o construcción de las conexiones [6], [8]. En la mayoría de los casos, en estructuras industriales constituidas por marcos el daño se produce en la conexión entre vigas y columnas, sin embargo, en los elementos el daño es muy limitado [7]. Normalmente se utilizan conexiones húmedas para asegurar el comportamiento monolítico de la estructura [9]. Con respecto a edificios habitacionales sociales construidos con paneles prefabricados, no se encontró registro de fallas estructurales en Chile. Entre más simple es el proceso constructivo, más eficiente será la conexión lo que genera un mejor comportamiento sísmico, manteniendo una respuesta similar a un comportamiento lineal-elástico [7]. Lo anterior, se debe a la geometría de este tipo de edificios que son bajos, de no más de cinco pisos, y generalmente de forma rectangular y resultan ser edificios muy rígidos. Sin embargo, dependiendo del tipo de suelo y la zona sísmica donde se emplace el edificio las aceleraciones horizontales y verticales pueden ser relevantes [10]. Lo anteriormente expuesto, fundamenta el estudio de edificios de hormigón armado prefabricado con aislación basal, ya que los aisladores sísmicos podrían ser la clave para eliminar el riesgo de que las conexiones se dañen ante cargas sísmicas, ya que estos aumentan el nivel de seguridad para las personas y la operabilidad de la estructura después del sismo [3]. Asimismo, tras el terremoto del 27 de febrero de 2010 una cantidad significativa de viviendas sociales de mediana altura quedaron dañadas profundamente que al implementar la aislación sísmica pueda significar elevar el estándar de viviendas dándoles una mejor calidad y seguridad estructural [5] Un experimento realizado en Santiago en 1996 a un edificio habitacional de 4 pisos, donde el edificio fue soportado por aisladores sísmicos de goma de alta amortiguación, demostró que el aislamiento fue eficaz en la reducción de las aceleraciones máximas del edificio para intensidades de movimiento pequeñas y se esperaría que, a medida que aumente la no linealidad entre la relación fuerza-desplazamiento, la efectividad del aislamiento aumente [11]. En este trabajo se espera evidenciar que, asegurando las conexiones de los muros de hormigón armado prefabricado se comporten de manera monolítica sin dañarse ante un sismo, y sean así, una alternativa de solución habitacional para las familias chilenas.

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Auspiciador

Palabras clave

EDIFICIOS, HORMIGON ARMADO, AISLACION SISMICA

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