hito tecnológico

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Alfredo SAAvedrA l.PeriodiStA reviStA Bit

edificio ÑuÑoa capital

FIcha TécnIca

n Gracias a un sistema de aislación sísmica basal compuesto por 24 aisladores de goma natural, los desarrolladores de esta obra de 75 metros de alto, esperan reducir las aceleraciones que se traspasarían al edificio ante movimientos sísmicos en un 80%, otorgando mayor seguridad y confort a los usuarios de esta futura construcción habitacional.

a un cuando recién comenzaron las primeras faenas de la obra, Ñuñoa Capital ya se perfila como una construcción innovadora: pretende convertirse en el edificio habitacional aislado sísmicamente más alto de América. el proyecto, de empresas Armas, cuenta con un equipo de trabajo multi- disciplinario en el que también participa la oficina de rené lagos engineers como calculista principal junto a rubén Boroschek y Asociados ltda. (rBA), que asesora en el apar-

tado de aislación sísmica.ubicado en Avenida irarrázaval, la construcción, que tendrá una altura estimada de

75 m sobre el nivel de terreno natural, contará con dos torres de 28 pisos cada una, además de cuatro subterráneos. “Para nosotros fue un tremendo desafío. lo veníamos pensando hace unos cuatro años, pero varios eventos como el terremoto de 2010 y cam-bios en la normativa, nos llevaron a repensar el modelo habitacional típico chileno que en general tiene muchos muros y es bastante rígido”, cuenta Christian Quijada Martínez, gerente general de Arquitectura e ingeniería de empresas Armas. de acuerdo a Quijada, la suma de diversas variables como la restricción en la mano de obra especializada, el aumento en costos y la volatilidad de los insumos, entre otras, hicieron que se evaluara el

Edificio ÑuÑoa capitalubicación: Avenida irarrázaval 1989, Ñuñoa.MandantE: inmobiliaria Armas Ñuñoa Capital SPA.arquitEcto: Armas Arquitectos e ingenieros S.A.constructora: Constructora Armas ltda.ingEniEría Estructural: rené lagos engineersprotEcción sísMica: rené lagos engineers y rubén Borosheck y Asociados ltda.supErficiE construida: 43.000 m² aproximadosaÑo construcción: en construcción (2013-2015)

el poder de la aislación

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aIslacIón sísmIca Basalel concepto de aislación sísmica consiste en incorporar un sistema altamente flexible en la dirección horizontal, permitiendo desligar el movimiento de la estructura del movimien-to del suelo. de acuerdo a rodrigo retama-les, ingeniero civil de la universidad de Chile y especialista en protección sísmica de rBA, el sistema de aislación funciona como un “espejo” que refleja la energía del sismo evi-tando que esta ingrese a la estructura, ha-ciendo que su respuesta sísmica sea conside-rablemente menor. “la construcción, prácticamente no sufre deformaciones entre pisos y las aceleraciones que se observan en su estructura son extremadamente bajas, con reducciones que pueden llegar hasta un 70-80%, aproximadamente”, explica.

modelo en términos de diseño. “Para dar ma-yor velocidad al proceso constructivo llegamos a estos modelos de torres más esbeltas con una estructura similar a lo que podría ser un edificio de oficinas y como complemento deci-dimos aplicar protección sísmica”, explica.

Si bien se querían incluir sistemas de pro-tección sísmica en el proyecto, en un co-mienzo no había claridad sobre cuál método podría ser el más idóneo. “formamos un equipo multidisciplinario, hicimos las evalua-ciones previas y llegamos a la conclusión que la mejor alternativa en términos de costo y tiempo era aislar basalmente la estructura, descartando otros tipos de soluciones inter-medias como amortiguadores de masa sinto-nizada, disipadores viscosos o muros visco-sos”, agrega Quijada.

Para el experto, esto es un concepto sim-ple que se viene utilizando en aplicaciones ingenieriles hace unos 30 años, fundamen-talmente en estados unidos y japón, donde los primeros edificios aislados datan de prin-cipios de los años 80, extendiéndose su uso principalmente a hospitales y edificios guber-namentales. “un acontecimiento relevante para el desarrollo de esta aislación fue el te-rremoto de northridge en 1994, durante el cual el Hospital de la universidad de South California en los Ángeles, ubicado a 36 km del epicentro, y que se encontraba construi-do sobre 149 aisladores elastoméricos y con núcleo de plomo, no sufrió ni daños estruc-turales ni en sus contenidos, por lo que pudo continuar operando inmediatamente. en contraparte, el Hospital olive view, con una

para el sistema de aislación basal se

utilizarán 24 aisladores de goma

natural (16 con núcleo de plomo).

En la imagen un ejemplo de uno de estos dispositivos.

EsquEMa dEl proyEcto lo azul representa toda la zona no aislada correspondiente a los cerca de 3.700 m² de

subterráneos, mientras que lo rojo se refiere a la zona aislada (placa basal, donde irán los dispositivos) de 1.400 m². lo verde

en tanto es la dilatación de 50 cm que se dejó entre ambos cuerpos para evitar

posibles choques entre ambos.

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los dispositivos deben ser testeados antes de su instalación, pero por las

características de los que se instalarán en Ñuñoa capital, los ensayos se realizarán en

el extranjero. En estos se impondrán deformaciones sobre los 30 cm y se

aplicarán cargas de compresión por sobre las 4 mil toneladas, que corresponde a la carga máxima esperada durante

eventos sísmicos extremos.

estructura convencional, y ubicado a un par de cuadras del anterior, sufrió daños no estructurales por más de seis millones de dólares, dejándolo fuera de operacio-nes por cuatro semanas”.

de acuerdo a retamales, en el caso chi-leno, el primer edificio con aislación fue la sala de control de la minera los Bronces, a fines de los años 80. después se sumaría el edificio de viviendas sociales de la Co-munidad Andalucía (levantado en 1992), el puente Marga-Marga (1997) y el nuevo Hospital Militar la reina en el año 2001.

este tipo de antecedentes se tornaron importantes para el equipo multidisciplina-rio ya que para el trabajo en Ñuñoa Capi-tal resultaría útil contar con esa informa-ción; no obstante, no se encontró un símil para este proyecto ni en el mercado chile-no ni a nivel sudamericano. “en estados unidos había experiencia en aislación pero a baja altura, mientras que en otros países sísmicos como japón se empezaron a im-plementar, especialmente tras el terremoto de Kobe en 1995. Aun así, no debe haber más de 40 obras de este tipo, por lo que Ñuñoa Capital sería el primero en América de carácter habitacional, de esta altura, con aislación basal”, agrega Quijada.

en cuanto a las alternativas de aislación sísmica, se evaluó la implementación de dispositivos de aislación en base a goma natural con núcleo de plomo o goma de alto amortiguamiento, y sistemas de pén-dulos friccionales. “la goma natural se ca-racteriza porque su rigidez, capacidad de deformación y otras propiedades mecánicas se ven levemente afectadas con el paso del tiempo. no sucede así con aisladores fabri-cados con gomas de alto amortiguamiento que son un poco más susceptibles a efectos de envejecimiento y presentan mayor varia-bilidad en sus propiedades”, explica reta-males. en cuanto al uso de sistemas de

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péndulos friccionales, los expertos indican que tienen el inconveniente de ser más sus-ceptibles a efectos de contaminación y sus propiedades de fricción dependen de los efectos (aceleraciones) verticales del sismo; fricción que va cambiando segundo a se-gundo durante un terremoto, lo que hace difícil predecir su comportamiento y tam-bién complejiza la simulación de su res-puesta.

Placa Basal y dIsPosITIvosComo se mencionó anteriormente, Ñuñoa Capital es un proyecto de dos torres inde-pendientes de 28 pisos cada una, unidas a nivel de terreno por cuatro subterráneos de 1.000 m² de superficie aproximada cada uno, con una altura de 2,70 m entre pisos en sus subterráneos y 2,55 m en sus pisos tipos. Alrededor de la placa aislada irán subterráneos de 64 m de largo por 41 m de ancho más algunos bloques de 4 pisos so-bre cota cero destinados a oficinas.

en este espacio irá una gran losa de hormigón (placa basal) de 2 m de espesor, 41 m de largo y 32 m de ancho aproxima-damente, bajo la cual se instalarán los ais-ladores. “Se utiliza una losa de gran espe-sor sobre los dispositivos para lograr que estos trabajen como un conjunto, evitan-do que se produzcan fuerzas de tracción en ellos. este aspecto (tracción en los ais-ladores) es un problema que empieza a aparecer en la medida que aíslas edificios altos y que queríamos evitar a toda cos-ta”, explica Mario lafontaine, director de nuevas tecnologías en rené lagos engi-neers.

A su vez, debajo de cada dispositivo, se instalarán fundaciones, en este caso aisla-das. “Cada uno tiene su propia fundación o en algunos casos, dos comparten una misma fundación, cuyas dimensiones de-

la placa basal bajo la que irán los aisladores, es una gran losa de hormigón de 2 m de espesor, 41 m de largo y 32 m de ancho.Su función es hacer que los dispositivos trabajen como conjunto,

evitando que se produzcan fuerzas de tracción en ellos.

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mente, por lo que se colocarán en los puntos más alejados de la planta con el fin de con-trolar la torsión de la estructura.

debido a las dimensiones de estos elemen-tos, el tema logístico se vuelve gravitante. “Hay que estar muy bien coordinados con el equipo de construcción. la etapa de excava-ción y fundación debe estar a punto para cuando lleguen ya que no son elementos que se puedan instalar de manera poste-rior”, explica Quijada

Si bien, los dispositivos deben ser testea-dos antes de su instalación, ese paso no se realizará en Chile puesto que no existen la-boratorios capaces de hacer este tipo de en-sayos, por lo que se evalúa llevarlos a cabo en taipei (taiwán) o San diego (estados uni-dos). “Para estos ensayos se necesitan impo-ner deformaciones sobre los 30 cm y aplicar cargas de compresión similares a las que van a tener estos aisladores cuando estén en

penderán de la carga (axial y volcante) que le transmita cada aislador. Sumado a esto, se utilizaron vigas de fundación lo suficiente-mente rígidas para evitar giros de la zapata que podrían perjudicar el comportamiento del aislador durante un sismo severo debido a la gran excentricidad con la que baja la car-ga axial”, detalla el experto.

espacialmente, los dispositivos se ubicarán bajo los extremos de los muros y columnas para así evitar traspasos de esfuerzos innece-sarios. “respetando esto se obtiene una dis-tribución relativamente uniforme con una distancia entre ellos que varía entre 6 y 9 m aproximadamente. esta distribución fue posi-ble gracias a la concepción estructural del edificio, que pese a ser de uso habitacional, utiliza una estructuración más cercana a la de edificios de oficinas”, explica lafontaine.

el proyecto usará 24 aisladores de goma natural, fabricados por la empresa esta-

dounidense dynamic isolation Systems (diS), reconocida internacionalmente por sus desa-rrollos en el tema de aislación sísmica en el mundo. los dispositivos están compuestos por gomas flexibles, con capacidad de defor-mación por sobre el 600%. Según sus fabri-cantes, su comportamiento no se ve alterado en el largo plazo. de los 24 dispositivos, 16 de ellos cuentan con núcleo de plomo (lrB), mientras que los 8 restantes no lo tienen (rB). estos últimos, de 155 cm de diámetro poseen una capacidad de soporte de carga por sobre las 4.000 toneladas y se colocarán bajo los bordes de los muros del shaft de as-censores. en cuanto a los lrB, estos se distri-buyen en 8 tipo A, de 115 cm de diámetro y una capacidad de soporte de carga por sobre las 2.000 toneladas y 8 aisladores tipo B, de 135 cm de diámetro y con una capacidad de soporte de carga por sobre las 3.000 tonela-das. los tipo B son los más rígidos lateral-

concepto de manzana aislada una propuEsta que considera aislación sísmica basal, pero de mayores proporciones es la denominada “manzana aisla-da”, que como su nombre lo indica, consiste en aislar una mayor extensión de terreno (toda una manzana), entregando un nivel de protección mayor a todos los edificios que se ubiquen en ella. Para los proyectos que lo han implementado, impli-ca también un beneficio económico al reducir los metros lineales de juntas de aislación ya que se coloca solamente una alrededor del perímetro de la manzana. un proyecto que integra este sistema es el edificio “Sunset” de empresas Armas, que contó con Patricio Bonelli & Asociados como ingeniero calculista y rBA en el tema de protección sísmica. la obra se compone por tres torres de 17 pisos cada (de 45 m de alto) y por un gran subterráneo completamente aislado con 100 dispositivos similares a los de Ñuñoa Capital, pero de menor tamaño (80-90 cm de diámetro). los aisladores son de goma natural con núcleo de plomo, diseñados para resistir cargas del orden de 1.500 toneladas y permitir reducciones de defor-maciones del orden del 80%. la superficie de la placa basal de este proyecto es de 5.300 m², aproximadamente.

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El sistema de aislación basal contempla una gran losa de hormigón de 2 m de ancho sobre la que se levantarán

los subterráneos y edificios. debajo de esta placa se instalarán los dispositivos. En las imágenes, algunos

ejemplos de instalaciones de aisladores en otras obras.

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obra. Se van a verificar bajo cargas por so-bre las 4 mil toneladas ya que esa es la fuerza máxima esperada durante eventos sísmicos extremos”, explica retamales. el experto agrega que en términos de diseño para este proyecto, se intentó usar la me-nor cantidad de aisladores sísmicos posi-bles, para entregarle una mayor flexibili-dad a la base. “Si yo pongo muchos aisladores, empiezo a rigidizar la base y los beneficios de utilizar aislación sísmica se-rían menores”, explica.

JunTa de aIslacIónotro aspecto que se consideró fue el com-portamiento del edificio aislado basalmen-te con el entorno que no lo está: alrededor de Ñuñoa Capital se ubican otros edificios de oficinas de cuatro pisos. “este tipo de obra no solo representa desafíos para no-sotros sino también para los arquitectos. en este caso se propuso una junta de dila-tación de 50 cm, medida relacionada con el movimiento máximo que pudiera pre-sentar la base de la torre por su desplaza-miento”, detalla lafontaine. el experto explica que estas consideraciones se to-man ya que en una estructura sin aisla-ción, el movimiento horizontal (de un te-rremoto) se transmite hacia la estructura, mientras que en uno con aislación, ese movimiento se concentra en los dispositi-vos y lo que está sobre ellos se comporta como un cuerpo rígido. “en la base, la parte no aislada casi no se mueve ya que las deformaciones se traspasan a la estruc-tura superior, sin embargo en la placa ais-lada, casi toda la deformación se concen-tra a nivel de la interfaz de aislación, por lo que el tamaño de esa junta debe ser lo suficientemente grande para que la estruc-tura aislada puede moverse sin chocar con la no aislada”, resume.

los expertos comentan que un edificio como el Ñuñoa Capital, sin aislación, po-dría tener una deformación a nivel de te-

cho del orden de 1 m en relación a la base, lo que se traduciría en daños en tabiquerías, fachadas y muros, entre otros. Además, esa flexibilidad en el edi-ficio significaría una amplificación de la aceleración en altura con el consiguiente daño en todo lo que es contenido (mobi-liario, sistema de transporte vertical, equipamiento), mientras que al ser aisla-do, se comportará muy cercano a un cuerpo rígido, disminuyendo notoria-mente las deformaciones entre pisos y por tanto la probabilidad de daño en ele-mentos estructurales. “la actual normati-va nos obligó a diseñar el edificio con una fuerza mayor a la que realmente el aislador deja pasar hacia la superestruc-tura. esto fue un indicador de que la ac-tual normativa de aislación no contem-plaba edificios aislados tan altos. en la versión en consulta pública viene este aspecto corregido, siguiendo la tenden-cia mundial”, cuenta lafontaine, agre-gando que los aisladores además aportan en un tema de confort, algo muy rele-vante en el caso de un complejo habita-cional como lo será Ñuñoa Capital. “en el terremoto pasado, muchos edificios no sufrieron grandes daños, pero sí tuvieron problemas en cuanto a puertas tranca-das, ascensores dañados, colapso de cie-los falsos, lCd caídos y tabiques daña-dos. en un edificio aislado se consigue disminuir la probabilidad de daño no es-tructural y del contenido, proporcionan-do de paso un mayor confort a las perso-nas al entregar una percepción menor de un movimiento telúrico”, puntualiza el experto.

esTudIos y sueloun tema de interés para desarrollar este tipo de proyectos, es el estudio del suelo en el que se van a llevar a cabo, pues este factor incide directamente en la altu-ra que pueda tener un edificio. en el caso

Para evitar posibles choques entre las torres y los otros edificios que no están aislados, se consideró una junta de aislación de 50 cm, medida relacionada con el movimiento máximo

que pudiera presentar la base de la torre por su desplazamiento entre movimientos sísmicos.

viso_corregido_t2.pdf 1 6/18/13 9:37 AM

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el proyecto Ñuñoa Capital estará compuesto por dos torres de 28 pisos de 75 m de altura y cuatro subterrá-neos. Su particularidad es que se transformará en el primer edificio de carácter habitacional de ese tamaño con aislación sísmica basal en América.

El sistema de aislación basal se compone por una gran losa debajo de los subterráneos y 24 aisladores debajo de esta, que permiten re-ducir en algunos casos hasta un 80% las deformaciones de la es-tructura ante un movimiento sís-mico.

los aisladores están fabricados con goma natural, con y sin núcleos de plomo. Sus diámetros fluctúan entre los 115 y 155 cm de diámetro, con ca-pacidades de soporte de entre dos mil y cuatro mil toneladas.

la aislación basal permite a la estructura que ante un movimien-to sísmico, tienda a comportarse como un cuerpo rígido, disminu-yendo las aceleraciones y deforma-ciones de esta, entregando a los usuarios una menor percepción del movimiento (mayor confort), así como también evita daños estruc-turales, no estructurales y de con-tenidos.

En síntEsis

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de Ñuñoa Capital, emplazado en la comuna homónima en una zona sísmica intermedia, el suelo es tipo B (muy denso o muy firme), según la clasificación del decreto Supremo n°61 del 2011. en cuanto a los estudios rea-lizados para este proyecto, se desarrolló uno de riesgo sísmico, a cargo de rBA, que si bien no se hace para todas las estructuras aisladas, debió llevarse a cabo al tratarse de un hito.

“este estudio busca cuantificar todas las fuentes sismogénicas posibles y saber con mayor precisión cuál es la demanda sísmica para el edificio”, explica lafontaine. “la nor-ma chilena tiene un mapa del país donde se identifican las distintas zonas sísmicas de ma-nera muy general, las que en conjunto con un estudio de mecánica de suelos estima la demanda sobre la estructura. Para un pro-yecto tradicional basta con eso, pero para este proyecto en particular se sopesaron co-sas que no se habían tomado en cuenta an-tes como por ejemplo la posibilidad de un sismo originado en la falla de San ramón”, agrega. la falla anunciada por el Ministerio de vivienda y urbanismo (Minvu) fue un an-tecedente que no estaba considerado y que dejó de manifiesto una potencial amenaza de sismo en la zona este de Santiago. “la norma de aislación sísmica indica que si hay un edificio a menos de 10 km de una poten-cial falla activa hay que desarrollar un espec-tro de diseño específico para el sitio de des-plazamiento del edificio”, detalla retamales, indicando que en este caso, Ñuñoa Capital

estaría a unos 8 km de la falla. “estos ante-cedentes nos obligaron a realizar un estudio de peligro sísmico probabilístico orientado a determinar las demandas a considerar para el diseño sísmico de este edificio, tomando en cuenta sismos subductivos, sismos intra-placas y también sismos superficiales como el que podría ocurrir en la falla de San ramón”, explica el experto. Al ser este estudio uno de los primeros en su tipo, su desarrollo tomó al equipo investigador cerca de un año y según comentaron los entrevistados, aún se sigue revisando.

el proyecto Ñuñoa Capital está 100% di-señado. “esperamos que en este mes empie-ce el proceso de pila y excavación. Son cua-tro subterráneos que deberían estar listos para fines de este año. los dispositivos debe-rían estar en Chile para diciembre (en los se-llos de fundación)”, confirma Quijada. de acuerdo al mandante, el proceso de cons-trucción de toda la obra se extenderá, hasta fines de 2015.

en cuanto al sistema de aislación basal en sí, para los expertos es una idea que entrega grandes beneficios y que esperan pueda ma-sificarse, a medida que el concepto se vaya incorporando al “Adn” de los arquitectos, ingenieros, constructoras y actores relaciona-dos al sector. en todo caso, son optimistas ya que en general el tema de la aislación sísmi-ca lo ha ido logrando, especialmente tras el terremoto de febrero de 2010. nwww.empresasarmas.cl, www.renelagos.com

www.rbasoc.cl, www.dis-inc.com

el proyecto Ñuñoa Capital está 100% diseñado y su proceso de construcción

se extenderá hasta fines del 2015.los dispositivos de aislación sísmica,

deberían estar en Chile para diciembre.

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